五層雙部并聯(lián)電梯的PLC設(shè)計(jì)

王紅

山東金光集團(tuán)，山東德州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū) 253000

前言

由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和生產(chǎn)生活的需要，城市高層建筑如雨后春筍般拔地而起。與此相應(yīng)，電梯作為一種可以垂直升降運(yùn)輸?shù)墓ぞ咭驳玫窖该偷陌l(fā)展。作為目前電梯主要的控制方式，PLC控制系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng),設(shè)計(jì)和調(diào)試周期較短等優(yōu)點(diǎn)，備受人們重視，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。一般來說，電梯都是單部控制，但是隨著高層越來越多，一部電梯明顯不夠用，因此，出現(xiàn)了多部電梯并聯(lián)控制，而且應(yīng)用越來越廣泛。

1 電梯的拖動(dòng)與控制原理

目前，常用電梯拖動(dòng)大多為交流拖動(dòng)。交流調(diào)速的方法很多，在電梯領(lǐng)域里應(yīng)用較為廣泛的有交流變極調(diào)速、交流調(diào)壓調(diào)速以及變壓變頻調(diào)速。

交流變極調(diào)速是通過改變電機(jī)定子極對(duì)數(shù)來達(dá)到調(diào)速目的；交流調(diào)壓調(diào)速是通過改變定子電壓來實(shí)現(xiàn)；變壓變頻調(diào)速（VVVF）是目前電梯拖動(dòng)中應(yīng)用最為普及的拖動(dòng)技術(shù)。目前電梯中所用的變壓變頻調(diào)速器大多是交-直-交電壓源變頻器；只有同時(shí)改變交流電動(dòng)機(jī)電源的電壓和頻率，才能保證磁通φm基本保持不變；通過脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM）來實(shí)現(xiàn)VVVF控制是通過改變矩形脈沖的寬度來控制逆變器輸出交流基波電壓的幅值，通過改變調(diào)制周期來控制逆變器的輸出頻率。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，由可編程控制器（PLC）取代繼電器而構(gòu)成的電梯控制系統(tǒng)開始大量涌現(xiàn)。通過PLC可以實(shí)現(xiàn)由繼電器實(shí)現(xiàn)的邏輯控制功能，而且最主要的是PLC的“可編程”功能，使得當(dāng)改變電梯的控制功能時(shí)，只要更改程序即可，而不需要像繼電器控制系統(tǒng)那樣改變硬件和接線。與繼電器電梯控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)可靠性提高、故障率下降、維修方便、噪聲降低。

2 運(yùn)行方案設(shè)計(jì)

電梯PLC的控制系統(tǒng)和其他類型的電梯控制系統(tǒng)一樣主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。主要硬件由轎廂、開門機(jī)構(gòu)、曳引機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等組成。此處僅列出單部電梯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，對(duì)于雙部電梯只要把A部、B部同時(shí)連接到同一個(gè)PLC上即可。

對(duì)于雙部電梯來講，控制功能包括：上電啟動(dòng)狀態(tài)的設(shè)置，空閑狀態(tài)的設(shè)置，先到先行設(shè)置，A梯與B梯同向(同時(shí)向上)，A梯與B梯同向(同時(shí)向下)，A與B異向(A上、B下)，A與B異向(A下、B上)，A無呼梯信號(hào)與B有呼梯且向上，A無呼梯信號(hào)與B有呼梯且向下，B無呼梯信號(hào)與A有呼梯且向上，B無呼梯信號(hào)與A有呼梯且向下。

上電啟動(dòng)狀態(tài)的設(shè)置是指PLC上電啟動(dòng)后，A梯下到一層作為基梯，在一層待命；B梯上升至五層作為自由梯，在五層待命。

空閑狀態(tài)的設(shè)置是指空閑情況下，一臺(tái)梯（A梯）在底層待命，另一臺(tái)梯（B梯）停留在最后停靠的層樓，此梯常稱自由梯或稱忙梯。某層有召喚信號(hào)，則忙梯立即定向運(yùn)行去接某層的客人。

3 硬件電路及電梯控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

3.1 電梯曳引電機(jī)及門電機(jī)電路圖

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的A梯電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖1所示，B梯與此類似。圖中M1，M2為曳引電機(jī)和門電機(jī)，交流接觸器KM1~KM4通過控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行來控制轎廂和廳門，從而進(jìn)行對(duì)電梯的控制。

圖1 電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖

圖2 雙部電梯存在一電梯空閑時(shí)的控制

3.2 PLC中I/O分配

根據(jù)電梯的層站數(shù)、梯型、控制方式、應(yīng)用場所及具體控制要求，計(jì)算出PLC的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的數(shù)量。

現(xiàn)場輸入信號(hào)。電梯作為一種多層站、長距離運(yùn)行的大型運(yùn)輸設(shè)備，在井道、廳外及轎廂內(nèi)有大量的信號(hào)要通過輸入接口送入PLC，現(xiàn)以雙部五層電梯電梯為對(duì)象分析其I/O信號(hào)。

3.3 模塊設(shè)計(jì)舉例

并聯(lián)調(diào)度原則是保證兩臺(tái)并聯(lián)的電梯能夠自動(dòng)分配響應(yīng)電梯的召喚信號(hào)，調(diào)度運(yùn)行達(dá)到提高運(yùn)行效率，節(jié)約能源的目的。明白了單梯運(yùn)行的基本原則之后，加上一定的并聯(lián)調(diào)度規(guī)則，就可實(shí)現(xiàn)電梯的并聯(lián)控制。

這里以空閑情況下，一臺(tái)梯（A梯）在底層待命，另一臺(tái)梯（B梯）停留在最后?？康膶訕菫槔O(shè)計(jì)該控制模塊。某層有召喚信號(hào)，則忙梯立即定向運(yùn)行去接某層的客人。設(shè)計(jì)程序如圖2。

4 總結(jié)

本文以雙部五層電梯為對(duì)象，研究了基于PLC的雙電梯并聯(lián)控制系統(tǒng)，文中主要討論研究了PLC控制部分，分析了雙電梯并聯(lián)控制系統(tǒng)的總體要求,確定了電梯控制系統(tǒng)的基本功能,在此基礎(chǔ)上,依據(jù)電梯的控制原理進(jìn)行了PLC的I/O分配。對(duì)多層電梯的控制具有一定的啟發(fā)意義。

[1]孟少凱,尚貴林,張存榮. 電梯技術(shù)與工程務(wù)實(shí)[M]. 北京.宇航出版社,2002: 6～7

[2]葉安麗. 電梯技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京.中國電力出版社, 2004:17～34, 144～145