PLC雙電梯聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)

電梯性能的好壞對(duì)人們生活的影響越來(lái)越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運(yùn)行既高效節(jié)能又安全可靠。我國(guó)電梯控制系統(tǒng)主要有三種方式：繼電器控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)。其中PLC控制系統(tǒng)以其顯著的優(yōu)點(diǎn)成為電梯控制系統(tǒng)的主流。PLC控制系統(tǒng)主要有雙速電梯系統(tǒng)和變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，后者通過(guò)改變電機(jī)供電的電壓和頻率，平滑調(diào)節(jié)電梯速度，可以獲得更好的乘坐舒適感，它平層精度高，并具有顯著的節(jié)能效果，保障了電梯的可靠性，成功地解決了電梯運(yùn)行的舒適感問(wèn)題。

在電梯系統(tǒng)中要處理的信號(hào)十分多而且復(fù)雜，在設(shè)計(jì)時(shí)必須仔細(xì)考慮對(duì)信號(hào)快速準(zhǔn)確的處理問(wèn)題。采用許多的先進(jìn)驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)就很有必要，其中包括矢量變換控制技術(shù)、高速CPU技術(shù)、DSP技術(shù)和采用新型大功率器件IGBT的高性能變頻調(diào)速器。PLC主要處理一些監(jiān)控信號(hào)，主要有樓層計(jì)數(shù)信號(hào)，呼梯、選層信號(hào)，定向信號(hào)，換速信號(hào)，主控制信號(hào)等。此外還有開(kāi)、關(guān)門(mén)控制，樓層顯示，呼梯、選層顯示，單、雙控制，安全條件自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)平層、消防等各種控制信號(hào)。

將變頻器用于電梯時(shí)，常稱(chēng)為VVVF電梯。一般變頻器有交—交、交—直—交兩種類(lèi)型。對(duì)于交—直—交變頻器，可以按直流環(huán)節(jié)電壓、電流的特點(diǎn)（由濾波的電容量和電感量決定）劃分為電壓型和電流型變頻器。電梯一般采用電壓型變頻器。改變電動(dòng)機(jī)定子的電源頻率，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。但為了保持調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩不變，需要維持磁通恒定，應(yīng)滿(mǎn)足壓頻為常數(shù)，即變頻時(shí)應(yīng)協(xié)調(diào)地變壓。

電梯系統(tǒng)的控制主要可分為拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速控制與選層系統(tǒng)的邏輯控制。VVVF電梯拖動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)就是采用交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)及矢量變換控制技術(shù)。VVVF電梯調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)是：電梯啟動(dòng)采用降頻軟啟動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)電流很小，不超過(guò)額定電流。在電梯的制動(dòng)段，電梯調(diào)速系統(tǒng)工作在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，不需從供電網(wǎng)中取得電能，從而降低了電能的消耗，避免了電機(jī)過(guò)熱，調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)比較高（接近1）。

調(diào)速控制是指對(duì)電梯從啟動(dòng)到平層整個(gè)過(guò)程中速度的變化規(guī)律進(jìn)行控制，從而減輕人在乘坐電梯時(shí)由于啟、制動(dòng)過(guò)程中加、減速產(chǎn)生的不舒適感（上浮、下沉感），并保證平層停車(chē)準(zhǔn)確可靠。與選層系統(tǒng)的邏輯控制相比，調(diào)速控制更為復(fù)雜，其控制性能的優(yōu)劣在很大程度上決定著電梯的性能和質(zhì)量。電梯的運(yùn)行可分為啟動(dòng)、穩(wěn)速、制動(dòng)三個(gè)階段。穩(wěn)速運(yùn)行時(shí)考慮到節(jié)能和對(duì)電網(wǎng)的干擾，系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)控制，而啟、制動(dòng)運(yùn)行時(shí)為使運(yùn)行速度跟隨給定理想速度運(yùn)行，采用閉環(huán)控制。調(diào)速控制系統(tǒng)由主回路和控制回路兩部分組成，主回路包括曳引電動(dòng)機(jī)（三相異步電動(dòng)機(jī)）驅(qū)動(dòng)及功能電路，速度反饋信號(hào)來(lái)自與電機(jī)轉(zhuǎn)子同軸的脈沖發(fā)生器，其輸出脈沖的頻率對(duì)應(yīng)電梯運(yùn)行速度。速度的控制由系統(tǒng)通過(guò)改變觸發(fā)脈沖的控制角（移相角）實(shí)現(xiàn)，經(jīng)相應(yīng)的移相角延時(shí)時(shí)間后，根據(jù)電梯實(shí)際速度與給定速度之差情況控制主回路工作狀態(tài)。由于負(fù)載變化、電網(wǎng)波動(dòng)、鋼絲繩打滑、伸縮等因素，使減速過(guò)程可能不符合直接?？康钠綄右?，為此，在離層樓100-200mm處設(shè)置1-2個(gè)平層校正器，當(dāng)轎廂運(yùn)行到此校正點(diǎn)時(shí)，將實(shí)際速度與該點(diǎn)由平層校正器發(fā)出的平層速度給定值進(jìn)行比較，如無(wú)差，則按原減速曲線(xiàn)運(yùn)行;若有差，則用差值校正原速度給定曲線(xiàn)斜率，使之保證準(zhǔn)確平層。

本系統(tǒng)是主要由PLC、變頻器、控制箱、顯示器、曳引電動(dòng)機(jī)組成的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。通過(guò)一臺(tái)PLC去控制兩臺(tái)電梯運(yùn)行的方式，可以省去兩臺(tái)可編程控制器之間的相互通信，從而使得控制系統(tǒng)的可靠性更高，結(jié)構(gòu)顯得更加緊湊。本系統(tǒng)的硬件框圖如圖所示。

PLC雙電梯聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件框圖

從圖可以看出，該系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分組成，其中電梯控制的邏輯部分由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)分析研究電梯的實(shí)際運(yùn)行情況和控制規(guī)律，從而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出一套雙電梯聯(lián)動(dòng)控制程序，使得PLC能夠控制兩臺(tái)電梯的運(yùn)行操作。電梯的調(diào)速部分則選用高性能的矢量控制變頻器，配以脈沖發(fā)生器（編碼器）測(cè)量鼠籠式曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而構(gòu)成電機(jī)的閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鼠籠式曳引電動(dòng)機(jī)的交流變頻調(diào)速運(yùn)行。

PLC首先接收來(lái)自電梯的呼梯信號(hào)、平層信號(hào)，然后根據(jù)這些輸入信號(hào)的狀態(tài)，通過(guò)其內(nèi)部一系列復(fù)雜的控制程序，對(duì)各種信號(hào)的邏輯關(guān)系有序地進(jìn)行處理，最后向直流門(mén)控電機(jī)、變頻器和各類(lèi)顯示器適時(shí)地發(fā)出開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)，對(duì)兩臺(tái)電梯實(shí)施群控。在電梯控制系統(tǒng)中，由于電梯的控制屬于隨機(jī)性控制，各種輸入信號(hào)之間、輸出信號(hào)之間以及輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，邏輯關(guān)系處理起來(lái)非常復(fù)雜，這就給PLC的編程帶來(lái)很大難度。從某種意義上來(lái)說(shuō)，PLC編程水平的高低就決定整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的好壞。因此，PLC應(yīng)用在電梯控制中的編程技術(shù)就成為控制電梯運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。

在PLC向變頻器發(fā)出開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)的同時(shí)，為了滿(mǎn)足電梯的要求，變頻器又需要通過(guò)與鼠籠式曳引電動(dòng)機(jī)同軸連接的脈沖發(fā)生器和PG卡，對(duì)電動(dòng)機(jī)完成速度檢測(cè)及反饋，形成閉環(huán)系統(tǒng)。脈沖發(fā)生器輸出A、B兩相脈沖，PG卡接收到脈沖信號(hào)以后，再將此反饋給變頻器內(nèi)部，以便進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié)。根據(jù)A、B脈沖的相序，可判斷出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并可以根據(jù)A、B脈沖的頻率測(cè)得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

電梯邏輯控制系統(tǒng)的控制核心是PLC，哪些信號(hào)需要輸入至PLC，PLC需要驅(qū)動(dòng)哪些負(fù)載，以及采用何種編程方式，都是需要認(rèn)真考慮的問(wèn)題，都會(huì)影響到其內(nèi)部I/O點(diǎn)數(shù)的分配。因此，I/O點(diǎn)數(shù)的確定，是設(shè)計(jì)整個(gè)PLC電梯控制系統(tǒng)首先需要解決的問(wèn)題，決定著系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，也是系統(tǒng)軟件編寫(xiě)的前提。