1 引言

    近年來(lái), 隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，高層建筑和智能化建筑的不斷涌現(xiàn)，人們對(duì)電梯提出了越來(lái)越高的要求，單臺(tái)電梯往往不能滿足建筑物內(nèi)的交通需要，這時(shí)候就需要合理安裝多臺(tái)電梯來(lái)緩解電梯運(yùn)行的壓力，因此電梯群控系統(tǒng)(elevator group control system)應(yīng)運(yùn)而生。與此同時(shí)，隨著自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，也極大地促進(jìn)了電梯控制技術(shù)的進(jìn)步, 大量先進(jìn)的控制技術(shù)應(yīng)用于電梯群控系統(tǒng), 使得電梯群控系統(tǒng)的控制特性得到很大的改善。針對(duì)目前這一現(xiàn)狀，本論文以兩臺(tái)五層電梯為設(shè)計(jì)對(duì)象，對(duì)電梯的群控問(wèn)題進(jìn)行了較為深入的分析研究，提出了一些自己的認(rèn)識(shí)和看法，設(shè)計(jì)出了一套PLC雙電梯聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。

2 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

    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)(Variable Voltage Variable Frequency，簡(jiǎn)稱VVVF)。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1所示。

圖1  PLC雙電梯聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件框圖

    從圖1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(Variable Voltage Variable Frequency，簡(jiǎn)稱VVVF)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)，這同時(shí)也是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。

    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。由于本設(shè)計(jì)選用的是通用型變頻器，因此其參數(shù)設(shè)置和外部線路設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)地高于電梯專用變頻器，其設(shè)置的好壞也將直接影響到電梯運(yùn)行的實(shí)際效果。

2.1 PLC的型號(hào)的選擇及I/O點(diǎn)數(shù)分配

    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。


    本系統(tǒng)是為一幢5層大樓所設(shè)計(jì),根據(jù)PLC 的I/O節(jié)點(diǎn)使用原則,應(yīng)留出一定的I/O點(diǎn)以做擴(kuò)展時(shí)使用。系統(tǒng)中實(shí)際需要輸入點(diǎn)47點(diǎn),輸出點(diǎn)40點(diǎn),因此我們選用西門(mén)子S7-300PLC，其中CPU的型號(hào)選為CPU315，輸入模塊的型號(hào)選為DI32xDC24V，總共需要兩塊，輸出模塊的型號(hào)選為DO32xDC24V/0.5A，總共也需要兩塊。I/O地址分配表如表1所示。

表1  I/O地址分配表

2.2 變頻器的選型及參數(shù)設(shè)置

    基于價(jià)格等方面因素的考慮，本次電梯調(diào)速控制的設(shè)計(jì)選用的是VS-616G5 型通用變頻器, 選擇有PG矢量控制作為曳引鼠籠式電動(dòng)機(jī)的控制方式。

    PLC通過(guò)向安川616G5變頻器發(fā)出電梯上行輸出和電梯下行輸出信號(hào)，從而控制曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，決定電梯的上/下行運(yùn)動(dòng)；PLC通過(guò)向安川616G5變頻器發(fā)出電梯高速運(yùn)行和電梯低速運(yùn)行信號(hào)，從而間接控制曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，決定電梯的高速/低速運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)通過(guò)脈沖發(fā)生器(編碼器)和PG卡將速度信號(hào)及時(shí)反饋給安川616G5變頻器，從而形成速度閉環(huán)控制。接線圖如圖2所示。

圖2  變頻器拖動(dòng)部分線路圖

    由于本控制系統(tǒng)選擇的是有PG矢量控制，因此在運(yùn)行之前，需要變頻器對(duì)電機(jī)單體進(jìn)行自學(xué)習(xí)，否則變頻器將不能正常工作。其具體做法是先將電機(jī)銘牌上面記載的額定電壓、額定電流、額定頻率、額定轉(zhuǎn)數(shù)、PG卡脈沖數(shù)及電機(jī)極數(shù)輸入至變頻器，然后啟動(dòng)變頻器，使電機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)，最后這些數(shù)值通過(guò)自學(xué)習(xí)，自動(dòng)地計(jì)算后寫(xiě)入到變頻器的電機(jī)參數(shù)中。因此對(duì)于這些參數(shù)，沒(méi)有必要去人工進(jìn)行設(shè)置。VS-616G5通用型變頻器設(shè)置如表2所示。

表2  VS-616G5通用型變頻器設(shè)置表

參數(shù)	名稱	設(shè)定值	相關(guān)說(shuō)明
A1-00	顯示語(yǔ)言選擇	0	英語(yǔ)
A1-01	參數(shù)的存儲(chǔ)級(jí)別	4	ADVANCED
A1-02	控制方式選擇	3	有PG矢量控制
B1-01	頻率指令選擇	0	數(shù)字式操作器輸入
B1-02	運(yùn)行指令選擇	1	從外部端子輸入
B1-03	停止方式選擇	1	自由滑行停止
B1-04	反轉(zhuǎn)禁止選擇	0	允許電機(jī)反轉(zhuǎn)
C1-01	加速時(shí)間	3s 熱點(diǎn)新聞 Consen Al 賦能中國(guó)工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展高峰論壇隆重召開(kāi)！ 2025 西門(mén)子 Simcenter 仿真與試驗(yàn)技術(shù)峰會(huì)在皖成功舉辦 臺(tái)達(dá)于COMPUTEX 2025聚焦人工智能與節(jié)能永續(xù) AI集裝箱式數(shù)據(jù)中心及高壓直流電源方案首度亮相 應(yīng)對(duì)生物聚合化工挑戰(zhàn)：Ethernet-APL帶來(lái)五大關(guān)鍵優(yōu)勢(shì) 力控FWebSCADA云組態(tài)監(jiān)控平臺(tái) 西門(mén)子攜手TURN2X加速綠色能源規(guī)模化生產(chǎn) 西門(mén)子收購(gòu)Excellicon 為EDA設(shè)計(jì)引入先進(jìn)的時(shí)序約束能力 CIBF2025∣沃爾森小流量控制技術(shù)：電池領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用與多領(lǐng)域拓展 江森自控慶祝成立140周年，持續(xù)創(chuàng)新引領(lǐng)未來(lái) 研華「Edge Computing & WISE-Edge in Action」主題論壇隆重登場(chǎng) 全球科技巨擘云集 共探AI與邊緣計(jì)算未來(lái)潛能 圓滿收官！萊姆電子亮相2025上海車(chē)展，共繪未來(lái)出行新篇章 ABB在世界燃?xì)獯髸?huì)上展示氣體泄漏檢測(cè)與天然氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù) 推薦產(chǎn)品 芯予正源，賦重牽行 英威騰 RM系列100~3200kVA模塊化UPS新品發(fā)布 秋老虎 | 高溫“烤”驗(yàn)又來(lái)了，英威騰“科學(xué)支招”速來(lái)圍觀！ 高功率密度，低碳綠色 英威騰 RM系列60~1920kVA模塊化UPS新品發(fā)布 新品發(fā)布 | 低“碳”之選，盡享冷源 英威騰氟泵自然冷精密空調(diào) 西門(mén)子發(fā)布全新SITOP PSU2200經(jīng)濟(jì)型導(dǎo)軌電源 Hope100系列高性能電壓矢量控制變頻器 Hope130系列高性能電壓矢量控制變頻器 Hope530系列高性能矢量控制變頻器 魏德米勒電涌保護(hù)新品：VARITECTOR VPU AC I S系列 新品發(fā)布 | 英威騰電源5kVA模塊化UPS新品重磅登場(chǎng)！ “飛”同一般！英威騰 飛智iLegend系列集裝箱數(shù)據(jù)中心新品發(fā)布 【新品速遞】和利時(shí)推出智能仿真教儀系統(tǒng)，助力行業(yè)專業(yè)人才培養(yǎng) 友情鏈接 中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì) 工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟 智能制造推進(jìn)合作創(chuàng)新聯(lián)盟 邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟 全國(guó)機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) 中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì) 全國(guó)工業(yè)過(guò)程測(cè)量控制和自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) 網(wǎng)站簡(jiǎn)介 聯(lián)系我們 電話：010-62669087 控制網(wǎng)版權(quán)所有未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載 地址：北京市海淀區(qū)上地十街輝煌國(guó)際5號(hào)樓1416室(100085) 版權(quán)所有 控制網(wǎng) 京ICP備14036844-2號(hào) 北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào) x 在線反饋 1.我有以下需求： 得到貴公司產(chǎn)品詳細(xì)資料 得到貴公司產(chǎn)品的價(jià)格信息 貴公司產(chǎn)品銷(xiāo)售人員聯(lián)系我 貴公司技術(shù)支持人員聯(lián)系我 2.詳細(xì)的需求： * 姓名: * 單位: 電話: * 郵件: *