PLC在电梯变频控制系统中的应用

陈宗君

（广西壮族自治区特种设备监督检验院，广西 南宁 530219）

PLC在电梯变频控制系统中的应用

陈宗君

（广西壮族自治区特种设备监督检验院，广西 南宁 530219）

随着现代高楼大厦的林立，电梯变得必不可少。而电梯又是电气与机械结合于一体的大型机电设备，把变频器、“PLC”可编程逻辑控制器等运用到电梯上，并替代掉传统意义上的继电器——机械调速以及接触器控制装置，能够极大地降低控制系统的接线与零部件，不仅提升了电梯运行时的可靠性，还大大地降低了电梯故障的发生，方便人们对电梯进行维修与维护，提升大家对乘坐电梯的时候的舒适感。本文结合多年的实践工作，阐述了电梯工作的基本原理，分析了电梯控制系统的硬件设计以及控制系统软件的设计，希望能够为设计出成本低，能够广泛运用到低层多种用途的电梯上提供一些有价值的参考。

PCL；电梯；变频控制系统；应用

1 绪论

这些年以来，伴随全球的电子科学技术、微电子科学技术和工业自动化控制系统的日益发展成熟，变频器、“PLC”可编程逻辑控制器等被人们广泛地向各行各业推广，这些科学技术的普及应用，为机电一体化的实现奠定了坚实的基础。尤其是随着现代高楼大厦的林立，电梯变得必不可少。而电梯又是电气与机械结合于一体的大型机电设备，把变频器、“PLC”可编程逻辑控制器等运用到电梯上，并替代掉传统意义上的继电器——机械调速以及接触器控制装置，能够极大地降低控制系统的接线与零部件，不仅提升了电梯运行时的可靠性，还大大地降低了电梯故障的发生，方便人们对电梯进行维修与维护，提升大家对乘坐电梯的时候的舒适感。本文结合多年的实践工作，设计出成本低，能够广泛运用到低层多种用途的电梯上，希望能够产生一定的实用价值。

2 电梯工作的基本原理

电梯一般由电气控制系统、门系统、轿厢、井道、机房等要素构成。其中，导轨安装在井道里，曳引钢丝绳连接着对重与轿厢，并且曳引钢丝绳悬挂于曳引轮的上边，而曳引轮则由曳引电动机来拖动运转。轿厢安装有导靴，对重也安装有导靴，而导靴均卡于导轨的上边。对重与轿厢受到曳引轮的拖动后沿着各自的导轨作上下运动，每当轿厢向上升的时候，对重则向下降。电梯就是经过对曳引电动机的控制进而实现对电梯的控制。图1为电梯传动方式基本原理示意图。

图1 电梯传动方式基本原理图

在现代的电梯的主要控制方式为：群控、集选控制、信号控制、轿外按钮开关控制、轿内按钮开关控制、轿内手柄开关控制等6种方式。其中，“集选控制电梯”这一方式是一种具有高度自动化控制性能的电梯，也就是说，该方式的电梯具备了自动换向、顺向截梯、里选外呼信号的消除和登记、自动掌握停站时间、自动开门、自动平层等性能。每当没有呼叫电梯的信号的时候，电梯就会自动返回基站待命或者是自动关门并停机。每当出现呼叫电梯的信号的时候，电梯就会自动动起来应答用户的服务要求。

3 电梯控制系统的硬件设计

3层3站式的“VVVF”集选控制电梯的控制系统的基本工作原理如图2。

图2 3层3站式“VVVF”控制系统基本工作图

集选控制电梯的控制系统大体上包括输入与输出部分、变频器、“PLC”可编程逻辑控制器等要素构成。其中，该类电梯的主拖动主要由三相交流异步电动机来完成，而变频器按照电梯的需求速度进行调速控制，借助“PLC”可编程逻辑控制器控制电梯的运行，而且由“PLC”可编程逻辑控制器控制速度的指令与变频器的方向。集选控制电梯的控制系统的关键部分“PLC”可编程逻辑控制器选用的是日本三菱公司制造的FX2-48MR，而变频器同样选用的是日本三菱公司制造的FR-A540。

（1）“PLC”可编程逻辑控制器配置

表1 输入信号和PLC地址编号

表2 输出信号和PLC地址编号

按照电梯的实际工作状况，可以把“PLC”可编程逻辑控制器的I/0分配如上表1和表2。

为了进一步降低“PLC”可编程逻辑控制器的输入点数，可以选用部分开关量信号并联或者是串联接到“PLC”可编程逻辑控制器的输入端口。例如，把强迫按钮跟轿厢选层按钮并联以后，将其接到“PLC”可编程逻辑控制器的输入点X22上，把每一层的厅门连锁触点等串联以后接到“PLC”可编程逻辑控制器的输入点X5上。

（2）变频器的配置

根据电机学原理，电动机转速的表达公式是：n=60f (1-S) / P。其中“n”代表电动机的转速，每分钟每圈；“f”代表电源频率；“S”代表电动机定子绕组的极对数；“P”代表电动机的转差率。通过这个公式可以知道：在电动机的转差率鱼绕组的极对数不变的情况下，电动机的转速跟电源的频率成正比，即仅仅需将电源的频率进行调节，便能够改变电动机的转速。

按照集选电梯的控制标准和要求，将变频器的相关代码实施设计，与此配合上“PLC”可编程逻辑控制器编程，让曳引电机的运行速度能够满足人们的乘坐需求。如图3，该设计能够确保曳引电机在电梯运行工作的时候，不仅能满足乘客的需求，而且能满足高效率的运行需求。

图3 变频器与“PLC”可编程逻辑控制器配合图

变频器相关参数通过实际运行的调试，如表3。

表3 变频器相关参数实际运行调试（注：调节参数8可调节电梯的平层精度）

4 控制系统软件的设计

电梯的运行是有规律的，具体循环过程是“开门—关门—选层—换向—启动—加速运动—快慢速切换—平层—停车”等动作。因此，在程序设计的时候需遵循“轿厢内指令优先、顺向截车、就近停靠”的准则。

（1）关于开关门控制程序的设计

门电路一般为电梯控制系统里比较独立的一个单元成分，他主要是用来实现电梯门的关与开。而电梯门一般有 2种，一种为主动的轿厢的门，他由专门的门电动机来拖动。第二种是被动的厅门，也就是每一层门厅的门，他不可以自动关、开，需要通过轿厢门才能实现关与开。二者各有优势。因此，我们可以根据日常需要以及实际设计梯形图。

（2）关于电梯到层指示和层呼叫指示控制程序的设计

关于电梯的控制，关键在于可以很好地反映电梯实际所处于的楼层。而层呼叫指示的作用在于把轿厢里的指令与厅外召唤信号记忆并指示，当电梯响应之后自动将其解除。

（3）关于电梯启动与运行控制程序的设计

关于电梯的启动，第一，应当首先明确他的运行方向。第二，应当注意门锁的安全。关于电梯的减速，每当电梯被选中到某一层时，意味着电梯将会在该层停站，换速点达到之后就应当减速，进而为平层停车作好准备。关于平层停车，每当减速运行到平层点的时候，表明轿厢门门坎跟厅门门坎大致齐平，可以停车。

[1] 梁延东.电梯控制技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

[2] 黄晓红,金一兵,黎绍发.PLC在电梯变频控制系统中的应用[J].机电工程技术,2004,(1):67-68.

[3] 钟肇新.可编程控制器原理及应用[M].广州:华南理工大学出版社,1999.

Application of PLC in the elevator inverter control system

With modern high-rise buildings everywhere, elevator becomes essential.The electrical and mechanical elevator is bound to one of the major mechanical and electrical equipment.The inverter, "PLC" programmable logic controllers to use the elevator,and replace the relay off in the traditional sense - mechanical speed and exposure control device.It can greatly reduce the control system wiring and components.Not only to enhance the reliability of the elevator runtime,but also greatly reduces the incidence of failure the elevator.Convenient for people on the elevator repair and maintenance,we enhance the comfort of the ride when the elevator.This article combined with years of practical work, describes the basic principles of the elevator work, analyzes the elevator control system hardware design and software design of the control system, hope to design a low cost, can be widely applied to lower the elevator to provide a variety of purposes some valuable reference.

PCL; elevator; frequency control system; application

TP27

A

1008-1151(2015)02-0065-02

2015-01-10

陈宗君（1976－），男，广西合浦人，广西壮族自治区特种设备监督检验院工程师，从事机电类特种设备的检验检测和研究。