论文部分内容阅读
摘要：随着电力电子技术和微电脑技术的飞速发展，传统的继电器制造系统逐渐被PLC技术和变频技术所取代，PLC技术和变频技术相对于传统的继电器控制有着明显的优势。本文详细分析了变频技术和PLC技术在电梯中应用的优点，并重点研究了基于变频技术的PLC控制系统的设计方法，及在控制系统设计时应该主意的问题。
关键词：变频技术；电梯；PLC；控制系统
一、引言
随着国内房地产业的快速发展，以及新农村建设和城镇化建设的进行，高层建筑的数量也日益增多，这使作为高层建筑垂直交通运输工具的电梯得到了快速的发展，每年全国新增加的电梯数以十万计。电梯的广泛使用也使得电梯成为了第一大特种设备。
二、PLC的工作原理及在电梯中应用的优点
（一）可编程序控制器PLC的工作原理
从电梯的产生到20世纪70年代，其控制系统都是采用的继电器控制方式，这种传统的继电器控制方式，其硬布线的逻辑控制方式具有原理简单、直观的特点，但是通用性差，若楼层数、控制方式以及功能的不同，其控制原理图和接线图等相关的技术图纸都要重新绘制。这种传统的继电器控制方式是由许多个触点组成，接线复杂、故障率高。随着工业控制技术的发展，它逐渐被可靠性高，通用性强的可编程序控制器（也即PLC）及微型计算机所代替[1]。
PLC是可编程序逻辑控制器的（Programmable Logic Contronller）简称，是一种专用的工业控制设备，它采用逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等指令，并通过数字量输出模块，或是模拟量输出控制模块控制各种机械设备，工作方式采用的是循环扫描的方式。
（二）PLC应用于电梯的优势
PLC因为其独特的优势成为工业控制领域的主要设备，从20世纪70年代，PLC就广泛应用在电梯领域，即使在微机控制电梯成为主流的情况下，PLC电梯控制系统仍然能占有一席之地。PLC在电梯控制系统的优势总结如下：
（1）PLC具有可靠的、强大的逻辑运算能力，与电梯复杂的逻辑控制要求极其相符。
（2）PLC具有计数和算术运算能力，在很大程度上改善和优化了传统的继电器控制方法的缺陷。
（3）可靠性高，稳定性好。PLC内部均采用了光电隔离，具有极强的抗干扰能力，即使在恶劣的工作环境下，也能完成控制任务。
（4）检修维护方便。PLC本身就具有完善的诊断功能，可以把设备的工作状态、运行情况、故障异常等信息显示出来，从而提高了故障检测和诊断效率。
（5）程序编写简单，功能扩展方便。PLC的程序编写有三种方式，分别是梯形图、语言编程、逻辑框图。而梯形图极易为电气自动控制技术人员所接受。
基于上述的诸多优点，PLC在电梯控制系统中得到了广泛的使用，这提高了电梯运行的可靠性、设备检修效率。
三、基于变频技术的电梯PLC控制系统设计
电梯PLC控制系统系统主要由PLC、输入和输出模块、各种信号的采集、执行机构的控制继电器等组成。
PLC有8位和16位之分，通常8位的处理器就可以满足正常的需要。PLC采用循环扫描的方式，对电梯的外选信号、内呼信号、平层感应信号、保护装置信号等不断的进行采样，根据所检测到的信号，以及当前电梯的状态情况，通过控制系统的设计要求输出控制信号，由这些输出信号控制外部的设备，如电动机、继电器、指示信号、报警装置等，PLC就是通过这个过程来完成对电梯的控制的。
（一）电梯PLC控制系统的设计方法
电梯控制过程简单言之主要有是否有司机操纵、检修状态、停电保持、应急处理等，只要把握好这几个方面，再结合实际的控制要求就即实现电梯的控制。电梯PLC控制系统的设计方法如下：
（1）确定电梯的拖动方式、调速方式、运行方式、控制方式。拖动方式主要是交流拖动和直流拖动；调整方式主要有交流变极调整、交流调压调速、VVVF调速、直流调速等；运行方式主要有有司机控制和无司机控制两种方式。在设计时应根据实际情况的要求，根据控制要求，合理选择电梯的这几个方面。
（2）确定PLC的型号
PLC型号的确定是由电梯的层站数、控制需求和点数冗余来决定的。点数的冗余一般是取实际需要的点数的9%，然后再加上实际需要的点数来选择PLC的总点数[2]，并根据经济效益来选择PLC的机型。
（3）分配PLC的I/O点，设计接线图
根据电梯的楼层数和控制要求，对控制系统的输入和输出信号分配I/O点，分配完成后绘制PLC控制系统的I/O接线图。
（4）编制控制程序
上述工作完成后，最为重要的是控制程序的编写，在编写程序时可以采用模块化设计方法。在编写程序时，不仅要注重功能的实现，而且还要重视安全保护功能的实现。
（二）变频器的设置
为了让变频器能够响应来自PLC或者其他外部信号，应对变频器的相关参数进行设置，使之与电梯的运行环境、控制要求等相适应。
首先，把变频器恢复为出厂前的设置值，以防一些其它参数的修改对电梯造成影响。
其次，应把变频器的控制信号设置成端子控制或是通讯控制，这要视具体情况来操作。同时为了防止电梯超速运行，还应该把变频的运行频率限制在合理的范围内。与此同时，还应该把变频器的运行曲线设置好，以实现电梯的平稳舒适的运行。
（三）PLC控制电梯设计案例
综合上述的方法，选择三菱FX2N-32MR PLC为控制器，设计楼层数为4层的电梯PLC控制系统，其PLC接线图如图2所示：
四、总结
本文对PLC的工作原理和在电梯中应用的优越性做了详细的概述，并对变频-PLC控制的电梯控制系统设计方法进行了深入的探讨，并结合相关案例进行了分析，从而验证了该设计方法的可行性。
参考文献：
[1]魏孔平，朱蓉.电梯技术[M].北京：化学工业出版社，2006.6。
[2]苏东平.变频技术的电梯PLC控制系统设计研究[J].北京：电子制作，2013.06.15。
关键词：变频技术；电梯；PLC；控制系统
一、引言
随着国内房地产业的快速发展，以及新农村建设和城镇化建设的进行，高层建筑的数量也日益增多，这使作为高层建筑垂直交通运输工具的电梯得到了快速的发展，每年全国新增加的电梯数以十万计。电梯的广泛使用也使得电梯成为了第一大特种设备。
二、PLC的工作原理及在电梯中应用的优点
（一）可编程序控制器PLC的工作原理
从电梯的产生到20世纪70年代，其控制系统都是采用的继电器控制方式，这种传统的继电器控制方式，其硬布线的逻辑控制方式具有原理简单、直观的特点，但是通用性差，若楼层数、控制方式以及功能的不同，其控制原理图和接线图等相关的技术图纸都要重新绘制。这种传统的继电器控制方式是由许多个触点组成，接线复杂、故障率高。随着工业控制技术的发展，它逐渐被可靠性高，通用性强的可编程序控制器（也即PLC）及微型计算机所代替[1]。
PLC是可编程序逻辑控制器的（Programmable Logic Contronller）简称，是一种专用的工业控制设备，它采用逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等指令，并通过数字量输出模块，或是模拟量输出控制模块控制各种机械设备，工作方式采用的是循环扫描的方式。
（二）PLC应用于电梯的优势
PLC因为其独特的优势成为工业控制领域的主要设备，从20世纪70年代，PLC就广泛应用在电梯领域，即使在微机控制电梯成为主流的情况下，PLC电梯控制系统仍然能占有一席之地。PLC在电梯控制系统的优势总结如下：
（1）PLC具有可靠的、强大的逻辑运算能力，与电梯复杂的逻辑控制要求极其相符。
（2）PLC具有计数和算术运算能力，在很大程度上改善和优化了传统的继电器控制方法的缺陷。
（3）可靠性高，稳定性好。PLC内部均采用了光电隔离，具有极强的抗干扰能力，即使在恶劣的工作环境下，也能完成控制任务。
（4）检修维护方便。PLC本身就具有完善的诊断功能，可以把设备的工作状态、运行情况、故障异常等信息显示出来，从而提高了故障检测和诊断效率。
（5）程序编写简单，功能扩展方便。PLC的程序编写有三种方式，分别是梯形图、语言编程、逻辑框图。而梯形图极易为电气自动控制技术人员所接受。
基于上述的诸多优点，PLC在电梯控制系统中得到了广泛的使用，这提高了电梯运行的可靠性、设备检修效率。
三、基于变频技术的电梯PLC控制系统设计
电梯PLC控制系统系统主要由PLC、输入和输出模块、各种信号的采集、执行机构的控制继电器等组成。
PLC有8位和16位之分，通常8位的处理器就可以满足正常的需要。PLC采用循环扫描的方式，对电梯的外选信号、内呼信号、平层感应信号、保护装置信号等不断的进行采样，根据所检测到的信号，以及当前电梯的状态情况，通过控制系统的设计要求输出控制信号，由这些输出信号控制外部的设备，如电动机、继电器、指示信号、报警装置等，PLC就是通过这个过程来完成对电梯的控制的。
（一）电梯PLC控制系统的设计方法
电梯控制过程简单言之主要有是否有司机操纵、检修状态、停电保持、应急处理等，只要把握好这几个方面，再结合实际的控制要求就即实现电梯的控制。电梯PLC控制系统的设计方法如下：
（1）确定电梯的拖动方式、调速方式、运行方式、控制方式。拖动方式主要是交流拖动和直流拖动；调整方式主要有交流变极调整、交流调压调速、VVVF调速、直流调速等；运行方式主要有有司机控制和无司机控制两种方式。在设计时应根据实际情况的要求，根据控制要求，合理选择电梯的这几个方面。
（2）确定PLC的型号
PLC型号的确定是由电梯的层站数、控制需求和点数冗余来决定的。点数的冗余一般是取实际需要的点数的9%，然后再加上实际需要的点数来选择PLC的总点数[2]，并根据经济效益来选择PLC的机型。
（3）分配PLC的I/O点，设计接线图
根据电梯的楼层数和控制要求，对控制系统的输入和输出信号分配I/O点，分配完成后绘制PLC控制系统的I/O接线图。
（4）编制控制程序
上述工作完成后，最为重要的是控制程序的编写，在编写程序时可以采用模块化设计方法。在编写程序时，不仅要注重功能的实现，而且还要重视安全保护功能的实现。
（二）变频器的设置
为了让变频器能够响应来自PLC或者其他外部信号，应对变频器的相关参数进行设置，使之与电梯的运行环境、控制要求等相适应。
首先，把变频器恢复为出厂前的设置值，以防一些其它参数的修改对电梯造成影响。
其次，应把变频器的控制信号设置成端子控制或是通讯控制，这要视具体情况来操作。同时为了防止电梯超速运行，还应该把变频的运行频率限制在合理的范围内。与此同时，还应该把变频器的运行曲线设置好，以实现电梯的平稳舒适的运行。
（三）PLC控制电梯设计案例
综合上述的方法，选择三菱FX2N-32MR PLC为控制器，设计楼层数为4层的电梯PLC控制系统，其PLC接线图如图2所示：
四、总结
本文对PLC的工作原理和在电梯中应用的优越性做了详细的概述，并对变频-PLC控制的电梯控制系统设计方法进行了深入的探讨，并结合相关案例进行了分析，从而验证了该设计方法的可行性。
参考文献：
[1]魏孔平，朱蓉.电梯技术[M].北京：化学工业出版社，2006.6。
[2]苏东平.变频技术的电梯PLC控制系统设计研究[J].北京：电子制作，2013.06.15。