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2018年

西门子S7-200 PLC在电梯控制中的应用

关键词:

s7-200

编码器

电机

关键词:电梯;可编程节制器;位移节制;速率节制

中图分类号:TP274文献标识码:A

Application of PLC in Elevator Controlling System

XIANG Jing-mei

(Beijing BeiKe- masic Automation Engineering Co. ,Ltd, Beijing 102200,China)

Abstract: This paper introduce elevator controlling base on the PLC. The PLC realizes eleposition feedback of the rotation encoder, and realizes the floow count, the speed changing of the call and the arival signal via PLC program as well, instead of position checking devireliability and arrival precision of the system.

Key words: elevator; PLC; ddsplaeement controlling; speed controlling

1小序

跟着城市扶植的赓续成长,高层修建的赓续增多,电梯作为高层修建中垂直运行的交通对象已与人们的日常生活密弗因素。今朝电梯的节制普遍采纳了两种要领,一是采纳微机作为旌旗灯号节制单元,完成电梯旌旗灯号的采集、运行状态和功能的设定,实现电梯的自动调整和集选运行功能,拖动节制则由变频器来完成;第二种节制要领用可编程节制器取代微机实现旌旗灯号节制。从节制要领和机能上来说,这两种措施并没有太大年夜的差别。PLC靠得住性高,法度榜样设计方便机动。本设计在用PLC节制变频调速实现电流、速率双闭环的根基上,在不增添硬件设备的前提下,实现电流、速率、位移三环节制。

2硬件电路

2.1硬件布局

系统硬件布局图如图1所示。

PLC为西门子公司S7-200系列CPU221, PLC吸收来自操纵盘和每层呼梯盒的召唤旌旗灯号、轿厢和门系统的功能旌旗灯号以及井道和变频器的状态旌旗灯号,经法度榜样判断与运算实现电梯的集选节制。PLC在输出显示和监控旌旗灯号的同时,向变频器发出运行偏向、启动、加/减速运行和制动电梯等旌旗灯号。

2.2电流、速率双闭环电路

采纳YASAKWA公司的VS - 616G5 CIM- RG5A 4022变频器。变频器本身设有电流检测装配,由此构成电流闭环;经由过程和电机同轴联络的扭转编码器,孕育发生a、b两相脉冲进入变频器,在确认偏向的同时,使用脉冲计数构成速率闭环。

3位移和运行曲线节制

电梯作为一种载人对象,在位势负载状态下,除要求安然靠得住外,还要求运行平稳,乘坐舒适,停靠准确,抱负的运行曲线如图2所示。

3.1位移节制

采纳变频调速双环节制可基础满意要求,但和国外高机能电梯比拟还需进一步改进。本设计恰是基于这一设法主见,使用现有扭转编码器构成速率环的同时,经由过程变频器的PG卡输出与电机速率及电梯位移成比例的脉冲数,将其引入PLC的高速计数输入端口0000,经由过程累计脉冲数,经式(1)谋略出脉冲当量,由此确定电梯位置。

电梯位移h=SI

式中I:累计脉冲数S:脉冲当量

S=lpD/(pr)(1)

本系统采纳的减速机,其减速比1=1/20,拽引

轮直径D=580mm,电机额定转速ne=1450r/ min,扭转编码器每转对应脉冲数p=1024,PG卡分频比r=1/18,代人式(1)得

S=1.6mm/脉冲

3.2速率节制

本措施是使用PLC扩展功能模块D/A模块实现的,事先将数字化的抱负速率曲线存入PLC寄存器,法度榜样运行时,经由过程查表要领写入D/A,由 D/A转换成模拟量后将抱负曲线输出。

3.2.1加速给定曲线的孕育发生

8位D/A输出0~5V/0~10V,对应数字值为16进制数00~FF,共255级。东洋电梯加速实践在2.5~3秒之问。按守旧值谋略,电梯加速历程中每次查表的光阴距离不宜跨越10ms。

因为电梯逻辑节制部分法度榜样最大年夜,而PLC运行采纳周期扫描机制,因而采纳平日的查表措施,每次查表的指令光阴距离过长,不能满意给定曲线的精度要求。在PLC运行历程中,其CPU与各设备之间的信息互换、用户法度榜样的履行、旌旗灯号采集、节制量的输出等操作都是按照固定的顺序以轮回扫描的要领进行的,每个轮回都要对所有功能进行查询、判断和操作。这种顺序和款式不能工资改变。平日一个扫描周期,基础要完成六个步骤的事情,包括运行监视、与编程器互换信息、与数字处置惩罚器互换信息、与通讯处置惩罚器互换信息、履行用户法度榜样和输入输出接口办事等。在一个周期内,CPU对全部用户法度榜样只履行一遍。这种机制有其方便的一壁,但实时性差。过长的扫描光阴,直接影响系统对旌旗灯号相应的效果,在包管节制功能的条件下,最大年夜限度地缩短CPU的周期扫描光阴是一个很繁杂的问题。一样平常只能从用户法度榜样履行光阴最短采取措施。电梯逻辑节制部分的法度榜样扫描光阴已跨越10ms,只管采取了一些削减法度榜样扫描光阴的法子,但仍无法将扫描光阴降到10ms以下。同时,制动段曲线采纳按间隔原则,每段间隔到的相应光阴也不宜跨越10ms。为满意系统的实时性要求,本文在速率曲线的孕育发生要领中,采纳中断措施,从而有效地降服了PLC扫描机制的限定。

本文采纳的PLC有三种中断功能:(1)外部中断;(2)高速计数内部中断(3)定周期中断。前两种中断各有8其中断点,后一种有4其中断点。在法度榜样中采纳了后面两种中断要领.起动历程采纳定周期中断,制动历程采纳高速计数内部中断。中断办事法度榜样放在主法度榜样后,运行状态检测\运行保护\内选外呼等逻辑节制均在主法度榜样中实现。而运行前提的判断\运行模式的选择\查表等与运行曲线孕育发生有关的法度榜样放在中断办事法度榜样中。

起动加速运行由定周期中断办事法度榜样完成。这种中断不能由法度榜样进行开关,一旦设定,就不停按设准光阴距离轮回中断,以是,起动运行前提需放在中断办事法度榜样中,在不满意运行前提时,中断即返回。

3.2.2减速制动曲线的孕育发生

为包管束动历程的完成,需在主法度榜样中进行制动前提判断和减速点确定。在减速点确定之前,电梯不停处于加速或稳速运行历程中。加速历程由固定周期中断完成,加速到对应模式的最大年夜值之后,加速法度榜样运行前提不再满意,每次中断后,不再履行加速法度榜样,直接从中断返回。电梯以对应模式的最大年夜值运行,在该模式减速点到后,孕育发生高速计数中断,履行减速办事法度榜样。在该中断办事法度榜样中改动计数器设定值的前提,包管下次中断履行。

在PLC的内部寄存器中,减速曲线表的数值由大年夜到小排列,每次中断都履行一次表指针加1操作,则下一次中断的查表值将小于本次中断的查表值。门区和平层区的判断均由外部旌旗灯号给出,以包管减速历程的靠得住性。

4法度榜样设计

使用变频器PG卡输出端将脉冲旌旗灯号引入 PLC的高速计数输入端,构成位置反馈.高速计数器累加的脉冲数反应电梯的位置.高速计数器的值赓续地与各旌旗灯号点对应的脉冲数进行对照,由此判断电梯的运行间隔,换速点,平层点和制动泊车点等旌旗灯号。理论上这种节制要领其平层偏差可在个脉冲当量范围.在斟酌减速机齿轮合间隙等机器身分环境下,电梯的平层精度可达内,大年夜大年夜低于国标的标准,满意电梯起制动平滑,运行平稳,平层准确的要求.电梯在运行历程中,经由过程位置旌旗灯号检测,软件实时谋略以下位置旌旗灯号:电梯所在楼层位置,快速换速点,中速换速点,门区旌旗灯号和平层位置旌旗灯号等.由此省去原本每层在井道中设置的上述旌旗灯号检测装配,大年夜大年夜削减井道检测元件和旌旗灯号连接,低落资源。下面针对在实现集选节制根基上新增加的楼层计数,快速换速,中速换速,门区和平层旌旗灯号5个子法度榜样进行先容。

4.1楼层计数

本设计采纳相对计数要领.运行前经由过程自进修要领,测出响应楼层高度脉冲数,对应17层电梯分手存入16个内存单元D01 - D16。

楼层计数器CNTl0为一双向计数器,当到达各层的楼层计数点时,根据运行偏向进行加1或减计数。

运行中,高速计数器累计值实时与楼层计数点对应的脉冲数进行对照,相等时发出楼层计数旌旗灯号,上行加1,下行减1,为防止计数器在计数脉冲高电平时代重复计数,采纳楼层计数旌旗灯号上沿触发楼层计数器。

4.2快速换速

当高速计数器值与快速换速点对应的脉冲数相等时,若电梯处于快速运行且本层有选层旌旗灯号,发快速换速旌旗灯号.若电梯中速运行或虽快速运行但本层无选层旌旗灯号,则不发换速旌旗灯号。中速换速与快速换速判断措施类似,不再重复。

4.3门区旌旗灯号

当高速计数器CNT47数值在门区所对应脉冲数范围内时,发门区旌旗灯号.平层旌旗灯号与区旌旗灯号判断措施类似,不再重复。

4.4脉冲旌旗灯号故障检测

脉冲旌旗灯号的准确采集和传输在本系统中显得尤为紧张,为检测扭转编码器和脉冲传输电路故障,设计了有无脉冲旌旗灯号和讹夺脉冲检测电路,经由过程实时检测确保系统正常运行。为打消脉冲计数累计偏差,在基站设置复位开关,接入PLC高速计数器CNT47的复位端0001。

5结论

本文所述系统基于电气集选节制原则,采纳脉冲计数措施,用脉冲编码器取代井道华夏有的位置检测装配,实现位移节制,用软件代替部分硬件功能,既低落系统资源,又前进了系统的靠得住性和安然性,实现电梯的全数字化节制。

在实验室调试的根基上,采纳上述措施,实地对两台17层电梯进行改造,经有关部分检测和近一年的实际运行注解,系统运行靠得住,乘坐舒适,故障率大年夜为低落,平层精度在5mm以内,取得了优越的运行效果。参考文献

[1]朱善君.可编法度榜样节制系统道理、利用、掩护[M].北京:清华大年夜学出版社.

[2]李景学,金广业.可编程节制器利用系统设计措施[M].北京:电子工业出版社.1995.