升降机的自动控制

前言

1. 课题的必要性与发展概况

进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对升降机的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器(PLC)是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，升降机的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行业的一个热点。

PLC是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。

升降机采用了PLC控制，用软件实现对升降机运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部线路简化.另外可方便地增加或改变控制功能。也可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。

随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速。电动机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速性能和起制动性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。

变频调速升降机使用了先进的SPWM技术，明显改善了升降机运行质量和性能;调速范围广、控制精度高，动态性能好，舒适、安静、快捷，几乎可与直流电机媲美。同时明显改善了电动机供电电源的质量，减少了谐波，提高了效率和功率因数，节能显著。

MCGS(Monitor and Control Generated System，通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，能够在Windows平台上运行。通过对现场数据的采集处理。以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式。向用户提供解决实际工程问题的方案。充分利用windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。比以往使用专用机开发的工业控制系统更具通用性．在自动化领域有着更广泛的应用。本文利用MCGS组态软件检验电梯PLC控制系统的运行情况。

2．方案选择

本设计通过多种方案的比较和对照，完成了升降机控制系统中变频器和可编程控制器的选择。

2. 1 变频器的选择

随着变频器性能价格比的提高，交流变频调速已应用到许多领域，由于变频调速的诸多优点，使得交流变频调速在升降机行业也得到广泛应用。目前，有为升降机控制而设计的专用变频器，其功能较强，使用灵活，但其价格昂贵。因此，本设计没有采用专用变频

器，而是选用了通用变频器，通过合理的配置、设计和编程，同样可以达到专用变频器的控制效果。

目前，市场流行的通用变频器的种类繁多，而电升降机行业中使用的变频器的品牌也不少，其控制系统的结构也不尽相同，但其总的控制思想却是大同小异。

升降机的调速要求除了一般工业控制的静态、动态性能外，他的舒适度指标往往是选择的一项重要内容。本设计中拖动调速系统的关键在于保证升降机按理想的给定速度曲线运行，以改善升降机运行的舒适感;另外，由于升降机在建筑物内的耗电量占建筑物总用电量的相当比例，因此，升降机节约用电日益受到重视。考虑以上各种因素，本设计选用安川VS-61665型全数字变频器，它具有磁通矢量控制、转差补偿、负载转矩自适应等一系列先进功能，可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率，同时降低了电机运行损耗，特别适合升降机类负载频繁变化的场合。

2. 2可编程序控制器(PLC)的选择

根据选择的轿厢楼层位置检测方法，要求可编程控制器必须具有高数计数器。又因为升降机是双向运行的，所以PLC还须具有可逆计数器。综合考虑后，本设计选择了日本三菱公司生产的FX系列机。FX系列机具有体积小，功能较强，价格便宜，使用灵活、方便等优点。本设计按三层的升降机考虑。

3．系统硬件设计

3. 1 变频器参数设置

参数设置原则:(1)为减小启动冲击及增加调速的舒适感，其速度环的比例系数宜小些，而积分时间常数宜大些;(2)为了提高运行效率，快车频率应选为工频，而爬行频率要尽可能低些，以减小停车冲击;(3)零速一般设置为Oft，带速抱闸将影响舒适感;(4)变频器其他常用参数可根据电网电压和电机铭牌数据直接输入。

3. 1. 1 变频器容量计算

变频器的功率可根据曳引机电机功率、升降机运行速度、升降机载重与配重进行选取。设升降机曳引机电机功率为P1升降机运行速度为v，升降机自重为w1，升降机载重为W2配重为W3重力加速度为g，变频器功率为P。在最大载重下，升降机上升所需曳引功率为P2:

P2=[(W1+W2-W3)g+F1]v

3. 1. 2 变频器制动电阻参数的计算

由于升降机为位能负载，升降机运行过程中产生再生能量，所以变频调速装置应具有制动功能.带有逆变功能的变频调速装置通过逆变器虽然能够将再生能量回馈电网，但成本太高.采用能耗制动方式通过制动单元将再生能量消耗在制动电阻上，成本较低而且具有良好的使用效果.能耗制动电阻R1的大小应使制动电流I1的值不超过变频器额定电流的一半，即

/R1≤I/2

I1=U

o

3. 2 PLC控制系统设计

升降机PLC的控制系统和其他类型的升降机控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图3.1为升降机PLC控制系统的基本结构图，主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。系统控制核心为PLC主机，操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器并由PLC软件运算处理，然后经输出接口分别向指层器及召唤指 示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。

3. 3 系统结构框图

4 工艺过程与控制要求

4．1 呼叫控制：升降机静止状态时应处于某个楼层，将呼叫按钮、平层传感

器分别组合成数值编码，二者进行数值比较。当呼叫数值大于平层数值时，升降机上行；当呼叫数值小于平层数值时，升降机下行；当呼叫数值等于平层数值时，升降机停止。

4．2 平层控制：升降机运行中接近某个楼曾的平层传感器时，发出对应的代

码，使升降机停止，升降机升至某个楼层时，应在该层停留一定的时间后方可再次处理其他楼层的呼叫信号。

4．3 呼叫优先权：呼叫优先权是有多个呼叫信号时，控制系统有限处理的一

种机制。同方向出现多个呼叫信号时，升降机按正常方式运行。上、下方向出现混合呼叫时，升降机上行优先。升降机处于上、下行状态时，来自任何反方向的呼叫信号均无效。