PLC實(shí)現(xiàn)電梯變頻調(diào)速系統(tǒng)
發(fā)布時(shí)間:2019-07-12 11:31:56來源:
電梯是垂直運(yùn)輸工具,屬于位能負(fù)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(shí),電動(dòng)機(jī)的負(fù)載比較小,甚至是處在發(fā)電狀態(tài);而電梯在重載上行或空載下行時(shí),電動(dòng)機(jī)的負(fù)載比較大,是處在電動(dòng)狀態(tài),這就要求電動(dòng)機(jī)在四象限運(yùn)行。傳統(tǒng)的電梯曳引電動(dòng)機(jī)采用接觸器來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的改變,雙速異步電動(dòng)機(jī)在定子回路中串電抗與電阻來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,這滿足不了乘客的舒適感;另外,傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)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(diào)速技術(shù),控制系統(tǒng)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(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速,在各種負(fù)載下都有良好的調(diào)速性能和準(zhǔn)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(zhǔn)確停車)并能節(jié)約大量電能。
系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如所示,主要由下列部分構(gòu)成:可編程控制器PLC,完成系統(tǒng)邏輯控制部分PLC負(fù)責(zé)處理各種信號的邏輯關(guān)系,從而向變頻器發(fā)出起停等信號,同時(shí)變頻器也將工作狀態(tài)信號送給PLC,形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系,是系統(tǒng)的核心。
變頻器,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)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(jià)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(shí)現(xiàn)平穩(wěn)操作和精確控制,使電動(dòng)機(jī)達(dá)到理想輸出。并將硬件結(jié)構(gòu)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(shù)量極選配,電梯電動(dòng)機(jī)一般選11kW或15kW的異步電動(dòng)機(jī),即11kW的電動(dòng)機(jī)選15kW的變頻器,15kW的電動(dòng)機(jī)選18kW的變頻器。
旋轉(zhuǎn)編碼器和PG卡,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行為滿足電梯的要求,變頻器又要通過與電動(dòng)機(jī)同軸連接的旋轉(zhuǎn)編碼器和PG卡,完成速度檢測及反饋,形成閉環(huán)系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)編碼器與電動(dòng)機(jī)同軸連接,對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行測速。旋轉(zhuǎn)編碼器輸出A、B兩相脈沖,旋轉(zhuǎn)編碼器根據(jù)AB脈沖的相序,可判斷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向,并可根據(jù)A、B脈沖的頻率測得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)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(nèi)部,以便進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié)。
制動(dòng)電阻,消耗回饋電能,并抑制直流電壓升高當(dāng)電梯減速運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài),向變頻器回饋電能。這時(shí),同步轉(zhuǎn)速下降,交一直一交變電梯變頻調(diào)速系統(tǒng)PLC的I/O分配向上運(yùn)行開關(guān)X0向上運(yùn)行繼電器Y1向下運(yùn)行開關(guān)X1向下運(yùn)行繼電器Y2接近目標(biāo)樓層開關(guān)X2起動(dòng)運(yùn)行信號Y3到達(dá)目標(biāo)樓層開關(guān)X3正轉(zhuǎn)信號Y4門鎖輸入信號X4反轉(zhuǎn)信號Y5關(guān)門信號X5高速信號Y6異常輸入X6爬行信號Y7異常復(fù)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(dòng)電阻。
軟件設(shè)計(jì)包括變頻器參數(shù)設(shè)置和PLC編程E201=電動(dòng)機(jī)額定電流E2-04=電動(dòng)機(jī)電極極數(shù)其他參數(shù)按變頻器出廠時(shí)的設(shè)定值。
要實(shí)現(xiàn)對變頻器的控制,必須對PLC進(jìn)行編程,通過程序?qū)崿F(xiàn)PLC與變頻器信息交換的控制。編程的重要依據(jù)是系統(tǒng)的工作過程。
電梯的一次完整的運(yùn)行過程,就是曳引電動(dòng)機(jī)從起動(dòng)、勻速運(yùn)行到減速停車的過程。
電梯運(yùn)行方向確定后,在關(guān)門信號和門鎖信號符合要求的情況下,電梯開始起動(dòng)運(yùn)行,PLC正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))及高速信號輸出有效,電動(dòng)機(jī)從0Hz到50Hz開始起動(dòng),起動(dòng)時(shí)間可由變頻器參數(shù)設(shè)置(如:3s則C1-01=3s),然后維持高速(變頻器參數(shù)設(shè)置,D1~02= 50Hz)?直運(yùn)行,完成起動(dòng)及運(yùn)行段的工作。
在接近目標(biāo)樓層時(shí),相應(yīng)的接近開關(guān)動(dòng)作,給PLC輸入換速信號,PLC撤消高速信號輸出,同時(shí)輸出爬行信號。爬行的輸出頻率由變頻器參數(shù)設(shè)置①1-03= 6Hz)從高速的頻率到爬行速度的頻率的減速時(shí)間變頻器參數(shù)設(shè)置(C1-02=3s),當(dāng)達(dá)到6Hz的速度后,電梯就以此速度爬行。
電梯到達(dá)目標(biāo)樓層時(shí),給PLC輸入平層信號,PLC撤消正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))及爬行信號,電動(dòng)機(jī)從爬行頻率減速到0Hz,減至0Hz后,零速輸出點(diǎn)斷開,通過PLC抱閘及自動(dòng)開門。
PLC編程采用梯形圖語言,實(shí)現(xiàn)各種邏輯順序控制,梯形圖如所示。
實(shí)際應(yīng)用中,根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況可對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,使電梯運(yùn)行更加平穩(wěn)準(zhǔn)確。為提高運(yùn)行性能可增加理想運(yùn)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(gè)運(yùn)行就以曲線板的輸出為理想曲線,自適應(yīng)調(diào)速運(yùn)行,這樣可取消電梯的爬行段,電梯可直接停靠,系統(tǒng)的性能更好。