PLC在電梯位移控制中的應用

本文采用PLC和變頻器實現電梯常規控制的基礎上，利用旋轉編碼器發出的脈沖信號構成位置反饋，實現電梯的精確位移控制。通過PLC程序設計實現樓層計數、換速信號、門區和平層信號的數字控制，取代井道位置檢測裝置，提高了系統的可靠性和平層精度。 

1 引言

    隨著城市建設的不斷發展，高層建筑不斷增多，電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態和功能的設定，實現電梯的自動調度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區別。國內廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產規模較小，自己設計和制造微機控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設計方便靈活。本設計在用PLC控制變頻調速實現電流、速度雙閉環的基礎上，在不增加硬件設備的條件下，實現電流、速度、位移三環控制。

2 硬件電路

    系統硬件結構圖如圖1 所示，其各部分功能說明如下。

    Q1——三相電源斷路圖 
    K1——電源控制接觸器 
    K2——負載電機通斷控制接觸器

    VS——變頻器 
    BU——制動單元 
    RB——能耗制動電阻 
    M——主拖動曳引電機

    2.1 主電路

    主電路由三相交流輸入、變頻驅動、曳引機和制動單元幾部分組成。由于采用交-直-交電壓型變頻器，在電梯位勢負載作用下，制動時回饋的能量不能饋送回電網，為限制泵升電壓，采用受控能耗制動方式。

    2.2 PLC控制電路

    選用OMRON公司C系列60P型PLC。PLC接收來自操縱盤和每層呼梯盒的召喚信號、轎廂和門系統的功能信號以及井道和變頻器的狀態信號，經程序判斷與運算實現電梯的集選控制。PLC在輸出顯示和監控信號的同時，向變頻器發出運行方向、啟動、加/減速運行和制動停梯等信號。

    2.3 電流、速度雙閉環電路

    采用YASAKWA公司的VS-616G5 CIMRG5A 4022變頻器。變頻器本身設有電流檢測裝置，由此構成電流閉環；通過和電機同軸聯接的旋轉編碼器，產生a、b兩相脈沖進入變頻器，在確認方向的同時，利用脈沖計數構成速度閉環。

    2.4 位移控制電路

    電梯作為一種載人工具，在位勢負載狀態下，除要求安全可靠外，還要求運行平穩，乘坐舒適，停靠穩定。采用變頻調速雙環控制可基本滿足要求，但和國外高性能電梯相比還需進一步改進。本設計正是基于這一想法，利用現有旋轉編碼器構成速度環的同時，通過變頻器的PG卡輸出與電機速度及電梯位移成比例的脈沖數，將其引入PLC的高速計數輸入端口0000，通過累計脈沖數，經世式（1）計算出脈沖當量，由此確定電梯位置。電梯位移

    h=SI
    式中 I——累計脈沖數
    S——脈沖當量
    S = lpD / （pr） （1）

    本系統采用的減速機，其減速比l = 1/32，曳引輪直徑D = 580mm，電機額定轉速ned = 1450r/min，旋轉編碼器每轉對應的脈沖數p = 1024，PG卡分頻比r = 1/18 ，代入式（1）得 
    S = 1.0mm / 脈沖