德維森V80 系列 PLC 在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、 前言
　　電梯控制系統(tǒng)主要由調(diào)速部分和邏輯控制部分構(gòu)成。調(diào)速部分的性能對(duì)電梯運(yùn)行時(shí)乘客的舒適感有著重要作用，目前，大多選用高性能的變頻器，利用旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量曳引電機(jī)轉(zhuǎn)速，構(gòu)成閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)變頻器參數(shù)的合理設(shè)置，不僅使電梯在運(yùn)行超速和缺相等方面具備了保護(hù)功能，而且使電梯的起動(dòng)、低速運(yùn)行和停止更加平穩(wěn)舒適。變頻器自身的起動(dòng)、停止和電機(jī)給定速度選擇則都有邏輯控制部分完成，因此，邏輯控制部分是電梯安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。V80 系列 PLC 以其可靠性高、運(yùn)算速度快、產(chǎn)品成本低和電梯專用客制化服務(wù)等優(yōu)點(diǎn)，已在多家電梯廠家中的電梯生產(chǎn)及改造中獲得了應(yīng)用。本文以一臺(tái) 4 層 4 站的別墅電梯控制系統(tǒng)為例，闡述了 V80 系列 PLC 在電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方案。
　　二、 電梯控制系統(tǒng)構(gòu)成
　　電梯控制系統(tǒng)主要由變頻調(diào)速主回路、輸入輸出單元以及 PLC 單元構(gòu)成，由如圖 1 所示，用來(lái)完成對(duì)電梯曳引電機(jī)及開(kāi)關(guān)門(mén)機(jī)的起動(dòng)，加減速，停止，運(yùn)行方向，樓層顯示，層站召喚，轎箱內(nèi)操作，安全保護(hù)等指令信號(hào)進(jìn)行管理和控制功能。
　　變頻調(diào)速主回路由三相交流輸入、變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)、曳引機(jī)和制動(dòng)單元構(gòu)成，變頻器采用日本安川公司矢量控制電梯專用變頻器616G5，其具有良好的低速運(yùn)行特性，適合在電梯控制系統(tǒng)中應(yīng)用。三相電源 R、S、T 經(jīng)接線端子進(jìn)入變頻器為其主回路和控制回路供電，輸出端 U、V、W 接電動(dòng)機(jī)的快速繞組，外接制動(dòng)單元減少了制動(dòng)時(shí)間，加快制動(dòng)過(guò)程。旋轉(zhuǎn)編碼器用來(lái)檢測(cè)電梯的運(yùn)行速度和運(yùn)行方向，變頻器將實(shí)際速度與變頻器內(nèi)部的給定速度相比較，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率及電壓，使電梯的實(shí)際速度跟隨變頻器內(nèi)部的給定速度，達(dá)到調(diào)節(jié)電梯速度的目的。變頻器輸入信號(hào)為：上、下行方向指令，零速、爬行、低速、高速、檢修速度等各種速度編碼指令，復(fù)位和使能信號(hào)。變頻器輸出信號(hào)為：（1）變頻器準(zhǔn)備就緒信號(hào)，在變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，通知控制系統(tǒng)變頻器可以正常運(yùn)行；（2）運(yùn)行中信號(hào)，通知 PLC 變頻器正在正常輸出；（3）零速信號(hào)，當(dāng)電梯運(yùn)行速度為零時(shí)，此信號(hào)輸出有效并通知 PLC 完成抱閘、停車(chē)等動(dòng)作；（4）故障信號(hào)，變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，此信號(hào)輸出有效并通知 PLC 作出響應(yīng)，給變頻器斷電。
　　輸入輸出單元為 PLC 的 I/O 接口部分，主要由廳外呼叫、轎箱內(nèi)選層、樓層及方向指示、開(kāi)關(guān)門(mén)、井道內(nèi)的上下平層、上下強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān)、門(mén)鎖、安全保護(hù)繼電器、檢修、消防、泊梯、稱重等單元構(gòu)成。輸入單元為：（1）廳外呼叫單元，用來(lái)對(duì)各層站的廳外召喚信號(hào)進(jìn)行登記、記憶和消除，而且兼有無(wú)司機(jī)狀態(tài)的“本層廳外開(kāi)門(mén)”功能，全集選方式的呼梯信號(hào)為 2N-2 個(gè)（N 為層站數(shù)），下集選方式的呼梯信號(hào)為 N 個(gè)；（2）轎箱內(nèi)選層單元，負(fù)責(zé)對(duì)預(yù)選樓層指令的登記、消除和指示，呼梯信號(hào)數(shù)為電梯停站層數(shù) N；（3）開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕，輸入 PLC 控制轎門(mén)的開(kāi)閉（廳門(mén)也同時(shí)動(dòng)作）；（4）上下平層裝置，用來(lái)保證電梯轎箱在各層?？繒r(shí)準(zhǔn)確平層，通常設(shè)置在轎頂，電梯轎箱上行接近預(yù)選層站時(shí)，上平層感應(yīng)器限進(jìn)入遮磁板，電梯仍繼續(xù)慢速運(yùn)行，當(dāng)下平層感應(yīng)器再進(jìn)入遮磁板時(shí)，上行接觸器線圈失電，制動(dòng)器抱閘停車(chē)；（5）上下限強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān)，用于保護(hù)電梯的高速運(yùn)行安全，避免電梯出現(xiàn)沖頂或蹲底事故，當(dāng)電梯到達(dá)上下端站時(shí)，裝在轎廂邊的上下限強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān)打板，信號(hào)輸入 PLC，PLC 發(fā)出換速信號(hào)強(qiáng)迫電梯減速運(yùn)行到平層位置；（6）門(mén)鎖裝置（或轎門(mén)和廳門(mén)聯(lián)鎖保護(hù)裝置），轎門(mén)閉合和各廳門(mén)閉合上鎖是電梯正常起動(dòng)運(yùn)行的前提；（7）安全回路，通常包括轎內(nèi)急停開(kāi)關(guān)、轎頂內(nèi)急停開(kāi)關(guān)、安全鉗開(kāi)關(guān)、限速器斷繩開(kāi)關(guān)、限速器超速開(kāi)關(guān)、底坑急停開(kāi)關(guān)、相序保護(hù)繼電器、上下限極限開(kāi)關(guān)等；（8）檢修、消防和泊梯，檢修、消防和泊梯為電梯的三種運(yùn)行方式，檢修運(yùn)行為電梯檢修時(shí)的慢速運(yùn)行方式，消防運(yùn)行有消防返回基站和消防員專用兩種運(yùn)行狀態(tài)，泊梯狀態(tài)，消除內(nèi)選和外呼信號(hào)，自動(dòng)返回泊梯層、關(guān)門(mén)并斷電；（9）稱重單元，用來(lái)檢測(cè)轎廂負(fù)荷，判斷電梯處于欠載、滿載或超載狀態(tài)，然后輸出數(shù)字信號(hào)給 PLC，根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行起動(dòng)力矩補(bǔ)償，使電梯運(yùn)行平穩(wěn)。輸出單元為：（1）樓層及方向指示單元，包括電梯上下行方向指示燈、層樓指示燈以及報(bào)站鐘等，目前的方向及層樓指示燈主要有七段碼顯示方式和點(diǎn)陣顯示方式，本系統(tǒng)為七段碼顯示方式；（2）開(kāi)關(guān)門(mén)單元，用于控制電梯的廳門(mén)和轎門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉，在自動(dòng)定向完成或電梯平穩(wěn)?？亢螅琍LC 給出相關(guān)指令，由變頻門(mén)機(jī)完成開(kāi)關(guān)門(mén)動(dòng)作。
　　
　　
　　圖 1 電梯控制系統(tǒng)原理圖
　　PLC 單元為電梯控制系統(tǒng)的核心部分，由 PLC 提供變頻器的運(yùn)行方向和速度指令，使變頻器根據(jù)電梯需要的速度曲線調(diào)節(jié)運(yùn)行方向和速度。通過(guò) PLC 的合理編程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平層、自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)、自動(dòng)掌握停站時(shí)間、內(nèi)外呼信號(hào)的登記與消除、順向截梯及自動(dòng)換向等集選控制功能。
　　三、 PLC 的 I/O 接口配置
　　PLC 選用德維森科技（深圳）有限公司的 V80 系列，PLC 的輸入輸出點(diǎn)數(shù)可根據(jù)需要配置，并可根據(jù)用戶的要求增加并聯(lián)功能。以編制一臺(tái) 4 層 4 站的電梯為例，先根據(jù)控制要求計(jì)算所需要的 I/O 接口點(diǎn)數(shù)，其中輸入點(diǎn)數(shù)為 32，輸出點(diǎn)數(shù)為 24。選用 V80 系列 PLC 的一個(gè) CPU 單元 M40DR 和一個(gè)擴(kuò)展單元 E16DR 來(lái)完成電梯控制系統(tǒng)的邏輯控制。
　　
　　
　　
　　
　　
　　四、 工作過(guò)程
　　電梯完成一個(gè)呼叫響應(yīng)的步驟如下：
　　（1）電梯在檢測(cè)到門(mén)廳或轎箱的召喚信號(hào)后將此樓層信號(hào)與轎箱所在樓層信號(hào)比較，通過(guò)選向模塊進(jìn)行運(yùn)行選向。
　?。?）電梯開(kāi)始起動(dòng)，通過(guò)變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)轎箱運(yùn)動(dòng)。轎箱運(yùn)動(dòng)速度由低速轉(zhuǎn)變?yōu)橹兴僭俎D(zhuǎn)變?yōu)楦咚?，并以高速運(yùn)行至目標(biāo)層。
　　（3）當(dāng)電梯檢測(cè)到目標(biāo)層減速點(diǎn)后，電梯進(jìn)入減速狀態(tài)，由高速變?yōu)榈退?，并以低速運(yùn)行至平層點(diǎn)停止。
　　（4）平層后，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)開(kāi)門(mén)，直至碰到開(kāi)門(mén)到位行程開(kāi)關(guān)；再經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后關(guān)門(mén)，直到安全觸板開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
　　五、 結(jié)束語(yǔ)
　　本文以德維森科技（深圳）有限公司生產(chǎn)的 V80 系列 PLC 為例，闡述了 PLC 在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，分別描述了電梯控制系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理，并給出了 PLC 的 I/O 接口配置。
　　通過(guò) V80 系列 PLC 在某型號(hào)電梯控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，在廣大電梯使用客戶中獲得了良好的評(píng)價(jià)，并得到了多家生產(chǎn)廠家對(duì)該系列 PLC 質(zhì)量和性能的認(rèn)可，該電梯控制系統(tǒng)只需要稍加改進(jìn)即可應(yīng)用于更高性能要求的電梯中。這一切都表明該系列 PLC 不僅可以滿足電梯對(duì)高可靠性的實(shí)際需求，而且在控制水平和性能完全可以替代進(jìn)口的同類(lèi)產(chǎn)品，并將突破電梯領(lǐng)域應(yīng)用到更為廣泛的行業(yè)，未來(lái)前景將更為廣闊。