PLC与变频器在四层电梯教学中应用

PLC与变频器在四层电梯教学中应用摘要: 随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高。PLC控制系统因其功能强，结构简单，可靠性高，抗干扰能力强，维修方便等优点，已经取代继电器控制方式。同时，变频调速使用了先进的SPWM技术，具有优异的调速性能和起制动性能、高效率和节电效果，得到广泛的应用。本文介绍了采用三菱FXZN一80MR可编程控制器设计的一个4层电梯的控制系统，利用变频器作为执行机构，检验电梯PLC控制系统的运行情况。
二、教学电梯模型的基本结构：

1、仿真电梯模型机房部分：包括曳引机、限速器、极限开关、控制柜与信号柜、机械选层器以及电源接线板等设备。
2、仿真电梯模型井道部分：包括导轨、对重装置、缓冲器、限速器钢丝绳张紧装置、随行电缆等。
3、仿真电梯模型厅门部分：包括厅门、召唤按钮厢、楼层显示装置等。
4、仿真电梯模型轿厢部分：包括轿厢、安全钳、导靴、自动开门机、平层装置、操纵厢、轿厢内指层灯、轿厢照明等
电梯的电气系统由驱动系统和控制系统两部分组成。传统的电气控制系统采用的继电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。电梯采用PLC一变频器控制，具有控制正确、调试方便、运行稳定、电路简单等特点。PLC控型电梯，其核心是一台PLC。目前电梯设计使用可编程控制器（PLC），要求控制系统能进行下列运作:根据轿厢所处位置及乘客所处层数，判定轿厢运行方向，保证轿厢平层时减速，将轿厢停在选定的楼层上;同时根据楼层的呼唤，顺道停车，自动开关门;另外在轿厢内外均要有信号灯显示电梯运行方向及楼层数。   
三、电梯主控制电路及其工作原理：电梯中的曳引电动机的运行直接由变频器控制，变频器的输进控制信号由PLC提供。电路中，电动机作为终端设备给电梯提供驱动能力，同时是变频器的执行机构;变频器是中间设备，在电路中起上传下达的作用，其作用是根据PLC输出的指令要求来控制主机、门机及旋转编码器，然后又将执行结果反馈给PLC;PLC既是人与电梯的接口，又是电梯控制部分的核心，其作用是接收乘客输进的开关指令，然后将该命令传送给变频器;旋转编码器是电梯运行中的检测机构，其作用是检测电梯的运动行程。
3.1电梯运行控制（设电机转为上行）

电梯运行培训见图
1、DYD为电源指示灯，当外接电源接通时指示灯发光。接通电源开关GK，按下启动按钮，电源接触器HKC接通，变频器有电源输进。KC为运行/停止开关（由运行控制器控制），电梯的运行类型由PLC来控制。其控制方式如下: Yll、Y14输出:电梯以额定速度上行（电梯正常状态下使用此速度），Yll、Y巧输出:电梯以额定速度上行，Y12、Y14输出:电梯以爬行速度上行（电梯测试或检验时使用此速度，Y12、Y巧输出:电梯以爬行速度上行，Y01、Y14输出:电梯以检验速度上行（电梯检验状态下使用此速度），Y01、Y巧输出:电梯以检验速度上行，Y13、Y14输出:电梯以第一中速上行（电梯轻载时使用此速度），Y13、Y巧输出:电梯以第一中速上行。
3.2旋转编码器工作原理:旋转编码器的作用是对电机的转动圈数进行计数，然后根据电机的转速与所计转动圈数计算出电梯的运动行程，从而实现对电梯运动行程的检测。L=nZT式中:L-电梯运行行程（m）,n-电机转速（r/s）,Z-电机每转动一圈所对应的行程（m/r）,T一电机运行的时间（s）。3 PLC电气控制电路,PLC是本梯控制部分的核心。电梯的各种操纵均由PLC来控制，本PLC采用共阳极继电器输出型，如图2所示。PLC输进/输出接口功能及保护作用说明如下: AJ:安全继电器开关，电梯运行时为闭合状态。MJS:门锁继电器开关，电梯运行时为闭合状态。MQG:平层磁感应器开关，正常运行时断开，平层时闭合。SHK:上强迫换速开关，此开封闭合，电梯强行减速，正常时断开。XHK:下强迫换速开关，此开封闭合卜电梯强行减速，正常时断开。NHK:轿内检验开关其与X7接通时，Y01输出，电梯处于轿内检验状态，正常运行时此开关与X10接通。DHK:轿顶检验开关正常情况下与X01支路接通，当开关与Xll、X12支路接通时，电梯处于轿顶检验状态。DSA:轿顶检验慢上按钮，电梯在轿顶检验状态下，按下此开关，电梯将以检检验速度上行。DXA:轿顶检验慢下按钮，电梯在轿顶检验状态下，按下此开关，电梯将以检检验速度下行。KMA:开门按钮，电梯停靠在层站时，按下此开关电梯将打开轿门，同时轿门带到层门井起开户;一般电梯每到一停站，门自动开户。GMA:关门按钮，电梯停靠在层站时，按下此开关电梯将封闭轿门，层门在弹簧作用力下自动封闭;一般电梯每到一停站，门延时封闭。KMK:开门极限开关，当轿门开到极限时此开关断开，门机停止运转。GMK:关门极限开关，当轿门关到极限时此开关断开，门机停止运转。ORK:开门故障开关，此开关正常时门断开。SJK:司机开关，时开封闭合时，电梯由电梯司机控制。xFK:消防开关，时开封闭合时，电梯将、乘客送到最近的一层站然后停止运行，以保证乘客安全。CZK:超载开关，电梯超载时此开封闭合，电梯报警，电梯不运行。SWK:上限位开关，电梯冲顶时将开封闭合，电梯停止运行。xWK:下限位开关，电梯冲底时将开封闭合，电梯停止运行毛-x27:变频器故障开关，此开关正常时断开，变频器故障时闭合，电梯停止运行。X3O:减速开关，电梯靠近停站时此开封闭合，电梯减速运行。SP:强迫换速开关，电梯飞车时，此开头闭合，电梯强迫换速。APKI、APK、CPK、LSS:安全触板开关组，位于轿门安全触板上。INA一nN:A内指令按钮，用于乘客选层。ISA一Sn:A外上呼电梯按钮，每层一个，用于乘客呼唤电梯。IXA一nxA汐卜下呼电梯按钮，每层一个，用于乘客呼唤电梯。另外，图中的“a一9”为LED七段显示器a段～9段的发光二极管，图中的“9”是应用于设有地下层的楼房的，当“9”有信号时指层器就会自动显示“负数”表示地下楼层，如:一IF、-ZF等。变频器、旋转编码器的型号及电动机的型号、功率为:
 
图2PLC电气控制电路    
变频器:FR一55205一0，75K一CH;曳引电动机:YS一5634W180w（教学实训用，实际选用功率应相应增大）;旋转编码器:ZSP3.806一40lG50OBZlls一24C（配速比为巧:1的相应减速器）。    
四、结束语：本模型采用三菱FXZN一80MR可编程控制器设计电梯的控制系统完成电梯的轿内指令、厅外召唤指令、楼层位置指示、平层换速控制、开门控制等控制任务。将PLC可电气控制电路编程控制器和变频器结合可以有效地实现电梯控制系统的测试运行，有利于PLC控制系统的设计、检测，具有良好的应用价值。该设备是大中专院校、技校、职业学校、劳动就业培训中心、电梯维修物业管理部门等有关电梯专业和工业自动化专业课程实验演示，使更多的人能够更好地了解电梯、使用电梯，培养出更多的电梯专业人才，适应电梯行业的发展需要，精心设计的。同时，电梯的运行过程，以及每个动作都十分明了，且可以反复实际动手操作。使学生能够很直观、透彻地了解、掌握电梯的结构及其动作原理，达到事半功倍的效果。