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PLC實現電梯變頻調速系統

發布時間:2019-07-12 11:31:56來源:

  電梯是垂直運輸工具,屬于位能負載,并且要求頻繁起停。隨著載客量多少的變化、上下行的變換,在空載上行或重載下行時,電動機的負載比較小,甚至是處在發電狀態;而電梯在重載上行或空載下行時,電動機的負載比較大,是處在電動狀態,這就要求電動機在四象限運行。傳統的電梯曳引電動機采用接觸器來實現電動機工作狀態的改變,雙速異步電動機在定子回路中串電抗與電阻來實現電動機的調速,這滿足不了乘客的舒適感;另外,傳統的電梯控制系統由繼電器接觸器控制邏輯組成,存在著電氣元件多、功能弱、電氣故障頻繁、可靠性差和工作壽命短等缺陷。近幾年來,電梯開始采用PLC控制的變頻調速技術,控制系統采用PLC控制,使得各方面的性能都得到了很大的提高。曳引電動機采用變頻調速,在各種負載下都有良好的調速性能和準確的停車性能,不僅能滿足乘客的舒適感和保證平層精度(即準確停車)并能節約大量電能。

  系統的硬件結構如所示,主要由下列部分構成:可編程控制器PLC,完成系統邏輯控制部分PLC負責處理各種信號的邏輯關系,從而向變頻器發出起停等信號,同時變頻器也將工作狀態信號送給PLC,形成雙向聯絡關系,是系統的核心。

  變頻器,實現電動機調速高速電梯(1.6m/s以上的速度)一般都采用專用變頻器。而低速電梯采用低價格的通用變頻器也可以滿足要求。如安川616G5通用變頻器可實現平穩操作和精確控制,使電動機達到理想輸出。并將硬件結構無PGU/f控制、無PG矢量控制、有PGU/f控制、有PG矢量控制的四種控制方式融為一體,其中有PG矢量控制是比較適合電梯控制要求的。容量選擇比較好是采用大一數量極選配,電梯電動機一般選11kW或15kW的異步電動機,即11kW的電動機選15kW的變頻器,15kW的電動機選18kW的變頻器。

  旋轉編碼器和PG卡,實現閉環運行為滿足電梯的要求,變頻器又要通過與電動機同軸連接的旋轉編碼器和PG卡,完成速度檢測及反饋,形成閉環系統。旋轉編碼器與電動機同軸連接,對電動機進行測速。旋轉編碼器輸出A、B兩相脈沖,旋轉編碼器根據AB脈沖的相序,可判斷電動機轉動方向,并可根據A、B脈沖的頻率測得電動機的轉速。旋轉編碼器將此脈沖輸出給PG卡,PG卡再將此反饋信號送給變頻器內部,以便進行運算調節。

  制動電阻,消耗回饋電能,并抑制直流電壓升高當電梯減速運行時,電動機處于發電狀態,向變頻器回饋電能。這時,同步轉速下降,交一直一交變電梯變頻調速系統PLC的I/O分配向上運行開關X0向上運行繼電器Y1向下運行開關X1向下運行繼電器Y2接近目標樓層開關X2起動運行信號Y3到達目標樓層開關X3正轉信號Y4門鎖輸入信號X4反轉信號Y5關門信號X5高速信號Y6異常輸入X6爬行信號Y7異常復位信號Y8頻器的直流部分電壓升高,為了能消耗回饋電能,并抑制直流電壓升高,還必須配置制動電阻。

  軟件設計包括變頻器參數設置和PLC編程E201=電動機額定電流E2-04=電動機電極極數其他參數按變頻器出廠時的設定值。

  要實現對變頻器的控制,必須對PLC進行編程,通過程序實現PLC與變頻器信息交換的控制。編程的重要依據是系統的工作過程。

  電梯的一次完整的運行過程,就是曳引電動機從起動、勻速運行到減速停車的過程。

  電梯運行方向確定后,在關門信號和門鎖信號符合要求的情況下,電梯開始起動運行,PLC正轉(或反轉)及高速信號輸出有效,電動機從0Hz到50Hz開始起動,起動時間可由變頻器參數設置(如:3s則C1-01=3s),然后維持高速(變頻器參數設置,D1~02= 50Hz)?直運行,完成起動及運行段的工作。

  在接近目標樓層時,相應的接近開關動作,給PLC輸入換速信號,PLC撤消高速信號輸出,同時輸出爬行信號。爬行的輸出頻率由變頻器參數設置①1-03= 6Hz)從高速的頻率到爬行速度的頻率的減速時間變頻器參數設置(C1-02=3s),當達到6Hz的速度后,電梯就以此速度爬行。

  電梯到達目標樓層時,給PLC輸入平層信號,PLC撤消正轉(或反轉)及爬行信號,電動機從爬行頻率減速到0Hz,減至0Hz后,零速輸出點斷開,通過PLC抱閘及自動開門。

  PLC編程采用梯形圖語言,實現各種邏輯順序控制,梯形圖如所示。

  實際應用中,根據電動機運行情況可對有關參數進行調整,使電梯運行更加平穩準確。為提高運行性能可增加理想運行曲線輸入板,將此板的模擬量送給變頻器的頻率指令模擬量輸入端口,整個運行就以曲線板的輸出為理想曲線,自適應調速運行,這樣可取消電梯的爬行段,電梯可直接停靠,系統的性能更好。

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