关于PLC在电梯控制系统中的应用.pdf

领域 展开 了应 用 。由于 矩阵 变换 器 即可 以达 到 高效 节能 的效 果，又 能避 免传 统 变频器的谐波干扰，因此非常适合代替 传 统变 频器 作为 新型 的变频 电梯 控 制系 统 。 矩 阵变 换器 属于 电力变 换器 ，其 电 路是 一种 新型的拓扑结构，如图 1 所示 。 整个电路系统包含两级变换 电路，分别 是交 一直 ( 整流)变换电路和直 一交 ( 逆 变 )变换电路。这两套变换电路均采用 双 向开关 ，由交流三相变换到直流三相 。 图 l 2 矩阵变换器优势分析 传 统 的变 频器 主 电路 一般 由交 一直 交组成，输入电源经三相桥路晶闸管整 流 成直 流 电压信 号 后，经滤 波 电容 滤波 及 大功 率 晶体 管 开关 器件逆 变 为频 率可 变 的交 流信 号 。在 整流 回路及 逆变 回路 中， 电流 的波形 为 不规 则 的矩 形 波，波 形按傅里叶级数分解为基波和高次谐波， 其 中高次谐波不仅会干扰供 电系统，而 且 干 扰邻 近 电气设 备 ，这 就是 变频 器 的 谐 波干 扰 。而先 进 的矩阵 变换 器 的输入 电流 和输 出电压为 规 则的 正弦 波形 ，产 生的谐波干扰非常小，甚至可以忽略不 急 ，从 根本 上避 免 了传 统变频 器 的谐 波 干扰 ，更 适合 应用 于变 频 电梯 的控制 系 统 。 由于矩 阵 式变 频器采 用 呈矩 阵式 排 列 的双 向可控 开 关， 内部不 含任 何能 耗 元 件，再 加上 可控 开 关的双 向作用 ，使 能量能够双向流动，便于电机实现四象 限运 行 ，输 出电压 幅值 和频 率宽 范 围连 续可调。因此，新型矩阵式变频器控制 系统结构简单，无储能元件，省去了中 间的直 流环 节 ，传 递 能量 效率 高，有 传 统变频器不可 比拟 的优势 。 3 矩阵式变 频器 在电梯 上的应 用 矩 阵式变 频器 控 制 电梯 的 原理 可通 过对 电压 频率 的分 析进 行研 究 。对 于单 相交流电压来说，输出电压 U O为 每 删 s 式中 T c 一开关周期 ；t o n 一 个开关周 期 内开关 导 通 时 间； o一 占空 比；u s 一 单相交流 电压 由公式可知，不同的开关周期中采 用不同的单相交流电压，可得到频率和 波 形 都不 同 的输 出电压 。单相 交流 电压 波形 为正 弦波 ，可利 用 的输入 电压 部 分 只有 单相 电压 阴影 部分 ，因此 输 出 电压 将 受到很 大 局 限，无法得 到所 需输 出波 形 。如果 把输 入 改为三 相 ，就 可利 用三 相相电压包络线中所有的阴影部分，理 论 上来 说所 构造 的 电压 的频 率可 不受 限 制 。 矩阵 式变 频器 应用 于 电梯 的控制 方 法 主 要有 三种 。第一 种为 直接 变 换法 ， 是通过对输入电压的连续斩波来合成 “ 输 出 电压 ”的方 式进行 变换 ，它 可 以分 为 坐标变换法、谐波注入法、等效电导法 及 标 量法 ，这 些 方法 虽各 有一 定 的优 越 性，但 也存 在 一定 的 问题 ， 限制 了它们 的应用范围。另一种方法为电流跟踪法， 这种方法是将三相输 出电流信号与实测 的输 出电流信号相 比较，根据 比较结果 和当前的开关 电源状态决定开关动作， 它具有容易理解、实现简单、响应快、 鲁棒 性好 等特 点 ，但 也有 滞 环 电流共 有 的开关频率不够稳定、谐波随机分布， 且输入电流波形不够理想、存在较大的 Ac a dem i c 学术 谐波 的缺 点 。第三 种方法 为 空间矢 量 调 制技术，又称为间接变换法、交一直 交等效变换法，是基于空间矢量变换的 一 种方 法，它 将交 一交 变换虚 拟 为交 直 和 直交 变换 ，这样 便可 采用 目前 流 行的 高 频整 流和 高频 波 形合成 技术 ，变 频器 的性 能可 以得 到较 大 的改善 。当然 具体 实现时是将整流和逆变一步完成的，谐 波得 到 了较好 的抑 制 ，但 控制 方案 较为 复杂 ，缺少 有 效的 动态 理论 分析 支持 。 它是目前在矩阵式变频器 电梯控制技术 中研究较 多 也是较 为成 熟 的一种控 制 方 法 ，既能 控制 输 出波形 ，又 能控制 输 入 电流波形 ，可改变输入功率 因数 。 4 矩阵式变频器应用于电梯的发展 前景 新型矩阵式变频器作为变频 电梯 的 控制系统， 可以达到平稳起停、 精确调速、 避免干扰、降低能耗的作用。与传统变 频器相比，矩阵式变频器控制系统能够 使整个电力拖动系统动静态性能得到提 高，将 电梯运行过程中产生的谐波干扰 降到最低 ，完 美 的解 决 了一 直 以来 困扰 着广大电梯技术人员的问题。因此我们 可 以大 胆 的推测 ，在不 远 的将来 ，矩 阵 式 变频 器将 替换 传统 变频 器，成 为变 频 电梯控制系统的主流元件，带领 电梯行 业进入后变频时代 。 参考文献： 1 陆 海 慧 ，陈 伯 时 ，夏 承 光 矩 阵式交交变换器 J 电力 电子技术， 1 9 9 7 ( 1 ) ： 1 0 5 - 1 0 8 2 王建华，高海生 矩阵变频器研 究综述 J 科技广场 ，2 0 0 6 ( 2 ) 3 代 杰 交 流 变 频 调 速 电梯 系 统 设 计 和 应 用 II J 自动 化 与 信 息 工 程 ， 2 0 0 9 ，( 0 3 ) 关于 P L C在电梯控制系统中的应用 吴鹏 陈国栋 ( 3 1 3 0 0 0 湖州市特种设备检测研究院 浙江湖州) 摘要：现代化的高层建筑中 ， 电梯已经成为了人们生活中不可缺少的一部分 ， 给人们的日常活带来了极大的便利 ， 本文对 P L C 控制方式在电梯控制系统中的应用进行了分析 ， 以供参考。 区匦 墨圈墨圆 随着 国家 经济 的 发展 和进 步 ，城 市 化 的进程 越 来越 快，而 随着 城 市化进 程 的加 快 ，大量 的人 口进入 了城 市 ，城 市 建筑变得越来越多，但是城市用地面积 是有限的，因此，城市中的高层建筑变 得 越来越 多。对 于现代 化 的高 层建 筑来 说 ， 电梯 已经 成 为 了高层 建筑 必不 可少 的一种 垂直 运输 工具 ，可 以极大 的提 高 高 层建 筑 中人 员 的移 动 效率 ，它 的使 用 已经越 来越 广泛 并且 人们对 于 电梯 的依 赖程度越来越高，对于现代化的城市来 说，电梯可以说是城市文明发展 的一个 重要的标志。电梯只有配备了良好的控 制系统，才能满足人们的功能性需求。 对 于传 统 的 电梯 来说 ，采用 的是 一种 比 较 低端 的控 制方 式 ，即继 电器和 接触 器 控制路线，这种控制方法可靠性差，故 障率高，并且要经常性地进行维修，在 安装的时候 占用 的空间也比较大，随着 技 术 的进步 ，这种 控制 方式 已经 逐渐 被 淘汰了。现在使用 的是 P L C控制系统， 中国机械 M a c ,h i n e C h i n a 7 1 ， 一 、 dUe T 1 I G 学术 它 可 以很好 的解 决上 面提 到的 问题 ，具 有较 高 的可靠性 ，在操 作 的时候编 程 简 便，成本可以控制在较低的水平，使用 也非 常 的方便 。因此 ，在现代 的 电梯控 制中，P L C控制系统已经得到了广泛的应 用，它 使得 电梯在 运行 过程 中更加 的安 全和舒适。 1 电梯控制系统的组成 对电梯进行控制，主要是通过两大 部分来实现 的，一部分是 电力拖动系统， 另一部分是逻辑控制系统。电梯在使用 过程中主要追求的是一种舒适感，为了 达到这个目标，要控制电机的输出转矩， 使得通过一定的调速方式，达到满足负 载转矩 的要求。电梯的拖动系统如下图 所示，其中，电梯的轿厢和配重在钢丝 绳 的两端 ，钢丝绳 跨挂 在 曳引轮 上， 电 机与减速机构相连，并拖动曳引轮，从 而使轿厢实现上下的运动。 6 1 一Il1 fl R；,2 - 趣甑栩； 3 一寞j l 鞋： 一Il 1 t1； s 餐嗣： 6 一 配重 逻辑控制系统是由很多电子元器件 组成的，包括控制柜、楼层指示等等， 它们分别安装在电梯的内外井道以及其 他 的电梯部件之上。电梯的逻辑控制系 统对电梯的拖动系统进行控制，从而使 电梯按照既定的程序实现一定的功能。 电梯的电力拖动系统的变化范围比 较小，对于一定运行速度和运行载荷的 电梯 来说 ，电力拖 动 系统根 据这 些参数 就 可 以基 本确 定下 来，但是 逻辑控 制 系 统却不同，它有更大的选择范围，要考 虑的因素更多，比如电梯使用的地点、 承 载的对 象等 问题 ，只有进 行仔 细 的选 择 ，才能使 电梯满足需求 。 2 P L C电梯控制系统 2 1 P L C电梯控制系统的基本结构 与其它的控制系统相类似，采用 P L C 对 电梯进行控制，也分为两大部分，即 信号控制系统和拖动控制系统，这些控 制系统主要由 P L C主机、机械系统、层 号指示系统、调速系统等组成，控制的 核心部分即P L C主机。通过 P L C软件可 以实现 对轿 内指 令、运 行控 制、开 关 门 等 方 面 的控 制 ，对 于拖 动 系 统， 当 P L C 接收到信号之后，再向拖动系统发出指 令，完成相应的动作。 2 2 P L C电梯控制系统的功能。 ( 1 )一台相应功率的电动机控制轿 厢 的上升与下降 ，同时各层之 间设有上 、 下 呼叫开关 ； ( 2 )自动关门待客，当电梯完成所 有轿厢指令后而没有收到任何层外呼叫 信号时，应实现轿厢的自动关门，并按 照调定时间 自动关闭轿厢 内的照明和通 风 设备 ； ( 3 )待客 自动开 门，当电梯 在某一 层 停梯 待客 时，在层 外 召唤按钮 被 按下 后，应能自动开门迎客； ( 4 )内指 令记忆 ，当电梯 的轿厢 内 同时有多个选层指令时，电梯应在调定 时间内自动运行，并根据顺序 自动停靠 车 门； ( 5 )呼梯记忆与顺向截停，电梯在 运行中应能记忆层外的呼梯指令，并自 动对符合运行方向的召唤进行逐一停靠 应答 ； ( 6 ) 自动 定 向，当轿厢 内操纵盘上 电梯位置相对于选 层指令在不 同方向时， 电梯应 能按 先入 为主 的原 则， 自动 确定 运行方向； ( 7 )自动关门与提早关门，电梯一 般停站 4 6 s应能完成 自动关门，若在 延 时时 间 内按 下关 门按钮 ，门将 提前进 行关 门动作； 3 P L C在 电梯 故障诊 断中 的程 序设 计 与实施 采用P L C 对电梯控制系统进行改造， 改造后的系统从外围元器件 中提取故障 检测信号作为 P L C的输入信号，这样 P L C 既 完成 了对 电梯 的控制 ，又 能对 电梯 运 行状态进行实时检测诊断。诊断程序主 要 由故 障采集 、故 障搜 寻、故 障分 离和 故 障输 出构成 。电梯在 出现故 障后 ，P L C 将其状态从指针寄存器送给输出寄存器 并输出，故障便能通过数字显示器上显 示 的故障信号判断出来 。 当送给 P L C的某检测信号超过阂值 或 发生 异常 变化 时 ，使 得 P L C内部某 一 继电器断电，其常闭触点断开使得输出 继电器断开，运行电路的电源被切断， 电梯因而停运。 4 结语 目前， 电梯 的控制 方式 普遍 采用 两 种 ，一种 是采用微机作为信号控制单元 ， 采集 电梯系统的信号及功能的设定，另 一 种是用 P L C 取代微机实现信号 的控制 。 采用 P L C电梯控制系统可实现各种复杂 的控 制 ，增 加或 改变 控 制功 能方便 ，并 且可进行故障自动检测报警提示，使得 系 统性 能更加 稳定 ，电梯运 行 也更加 平 稳， 使用维护简单， 具有良好的经济效益， 能达到节能、绿色的要求。 参考文献： 1 李全利，方强，常 斗南 P c L I N K网络在 电梯控 制系统 中的应用 J 天 津 职 业 技 术 师 范 学 院 学 报 ，2 0 0 2 ， 0 3： 3 9 4 1 2 宗群，雷小锋，岳 有军，尚晓 光，曲照伟 P L C在变压变频调速电梯控 制系统中的应用 J 电气传动，1 9 9 9 ， 0 2： 】 9 2 】 电梯制动器电气控制与检验体会 肖海峰 ( 5 1 0 0 8 8 广州铁路 ( 集团 )公 司 广 东 广 州 ) 摘要 ： 电梯制动器是电梯安全运行必不可少的重要防护部件 ， 因此电梯 影响。 验方法进行了详细的探讨 以此为电梯的安全运行贡献一份力量。 关 键 词 引言 随着高层建筑的不断增多，作为高 层 建 筑 中垂 直 交通运 输工 具的 电梯 也因 此而 得到 了快 速地 发展 。当前 ，在用 的 电梯 数量 已经极 大地超 过压 力容 器 的在 7 中国机