【文章內(nèi)容簡介】 前提下，保證 PLC 控制系統(tǒng)安全、可靠。 （ 3） PLC 控制系統(tǒng)盡可能簡單。 （ 4）具有高的性價比。 二、 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計步驟 圖 21 是 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計步驟的流程圖。詳細步驟如下： （ 1）了解和分析被控對象的控制要求，確定輸入、輸出設(shè)備的類型和數(shù)量。 （ 2）根據(jù)輸入、輸出設(shè)備的類型和數(shù)量，確定 PLC 的 I/O 點數(shù)，并選擇相應(yīng)點數(shù)的 PLC 機型。 （ 3）合理分配 I/O 點數(shù)，繪制 PLC 控制系統(tǒng)輸入、輸出 端子接線圖。 （ 4）根據(jù)控制要求繪制工作循環(huán)圖或狀態(tài)流程圖。 （ 5）根據(jù)工作循環(huán)圖或狀態(tài)流程圖編寫梯形圖、指令語句、匯編語言或計算機高級語言等形式的用戶程序。 （ 6）用編程器將用戶程序輸入到 PLC 內(nèi)部存儲器中，進行程序調(diào)試。 （ 7）程序調(diào)試。先進行模擬調(diào)試，再進行現(xiàn)場聯(lián)機調(diào)試；先進行局部、分段調(diào)試，再進行整體、系統(tǒng)調(diào)試。 （ 8）調(diào)試過程結(jié)束，整理技術(shù)資料，投入使用。 重慶科技學(xué)院高等 教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 2 PLC 控制系統(tǒng)與變頻器 8 三、采用 PLC 控制系統(tǒng)控制具有的優(yōu)點 為：在電梯控制系統(tǒng)中采用 PLC，用軟件實現(xiàn)對電 梯運行的自動控制，提高了可靠性。去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部接線簡化。 PLC 可以實現(xiàn)復(fù)雜的系統(tǒng)控制，方便的增加或改變控制功能。 PLC可進行故障的自檢和報警顯示，提高了系統(tǒng)的安全性。并便于檢修。用于群控調(diào)配和管理，提高了電梯的運行效率。改變控制方案時不需要改動硬件接線。 變頻器的分類 變頻器的種類有很多 ，根據(jù)不同的分類方法將變頻器分為： 按交換環(huán)節(jié)方法分：交 直 交變頻器；交 交變頻器。 按主電路工作方式分：電壓型變頻器；電流型變頻器。 按電壓的調(diào)制方式分： PAM 變頻器； PWM 變頻器。 按工作原理分： V/f控制變頻器；轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器；矢量控制變頻器；直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器。 按用途分：通用變頻器；高性能變頻器；具有電源再生功能的變頻器；風(fēng)機、水泵用變頻器；其他專業(yè)變頻器。 分控對象、明確控制要求 選擇 PLC 機型 硬件設(shè)計 軟件設(shè)計 模擬調(diào)試 修改 修改 符合設(shè)計要求？ 現(xiàn)場聯(lián)機調(diào)試 符合設(shè)計 要求？ 投入運行 否 否 否 否 是 圖 21 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計步驟流程 重慶科技學(xué)院高等 教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 2 PLC 控制系統(tǒng)與變頻器 9 變頻器的選擇 變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備， 它的質(zhì)量對系統(tǒng)的可靠性有很大的影響，選擇品牌時，質(zhì)量品質(zhì)，是選擇時重要考慮的因素。在同一品牌中選擇時，則依據(jù)已確定的調(diào)速方案、負載類型以及應(yīng)用時所需的附加功能來確定。 選擇變頻器的規(guī)格以及滿足條件 按照變頻器 標(biāo)稱功率進行選擇，在實際中常?？赡?會行不通。根據(jù)具體的工程情況，可以有以下的幾種選擇方式： （ 1）按照標(biāo)稱功率選擇：一般做為初步投資估算依據(jù)。 （ 2）按照電動機額定電流選擇：多用于恒轉(zhuǎn)矩負載的新設(shè)計項目。 （ 3）按照電動機實際運行電流選擇：多用于改造工程。 （ 4）照轉(zhuǎn)矩過載能力選擇。 且 選擇的變頻器應(yīng)滿足以下條件： （ 1）根據(jù)被控設(shè)備的負載特性選用通用變頻器的類型。 （ 2）所選用通用變頻器的類型與被控異步電動機的參數(shù)匹配。 （ 3）為降低電梯成本，選用通用變頻器。 （ 4）電梯的啟動和停車都要平穩(wěn)。 （ 5）變頻器帶有防止失速功能。 （ 6）變頻器 具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性。 VS616G5 變頻器 VS616G5 變頻器屬于電壓型變頻器， 包括 4 種控制方式： V/F控制、帶 PG反饋的 V/F 控制、無傳感器的磁通矢量控制和帶 PG 反饋的磁通矢量控制。 VS616G5只需簡單的參數(shù)設(shè)置就可以用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。其主要參數(shù)設(shè)置如表 21所示。 重慶科技學(xué)院高等 教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 2 PLC 控制系統(tǒng)與變頻器 10 表 21 VS616G5變頻器主要參數(shù)設(shè)置 重慶科技學(xué)院高等 教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 2 PLC 控制系統(tǒng)與變頻器 11 表 22 示出了控制電路端子的功能說明。 變頻器的輸入信號包括對運行 /停止、正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)、點動等運行狀態(tài)進行操作的數(shù)字操作信號。變頻器通常利用繼電器觸點或晶體管集電極開 路形式得到這些運行信號 PLC 的輸出端口可以和變頻器的上述信號端子直接相連接，從而實現(xiàn) PLC對變頻器的控制。 變頻器的監(jiān)測輸出信號分為開關(guān)量檢測信號和模擬量檢測信號兩種，用來和其他設(shè)備配合以組成控制系統(tǒng)。模擬量檢測輸出信號既可根據(jù)需要送給電流表或頻率表，也可以送給 PLC 的模擬量輸入模塊。對于開關(guān)量檢測信號，由于是通過繼電器觸點或晶體管集電極開路的形式輸出，額定值均在 24V/50mA 之上，符合 FX系列 PLC 對輸入信號的要求，所以將變頻器的開關(guān)量檢測信號 FX系列 PLC 的輸入端直接相連接，從而實現(xiàn)信號的反饋控制。 表 22 控制電路端子的功能說明 種類 端子符號 端子名稱 功能說明 數(shù)字 輸入 信號 1 正轉(zhuǎn)停止 閉，正轉(zhuǎn)；開， 停止 多功 能輸 入端 2 反轉(zhuǎn)停止 閉，反轉(zhuǎn)；開， 停止 3 外部故障 閉，故障；開， 正常 4 故障復(fù)位 閉 時復(fù)位 5 主速 /輔助切換 閉輔助頻率指令 6 調(diào)速指令 2 閉多段速設(shè)定 2有效 7 點動指令 閉 時點動運行 8 外部封鎖指令 閉時變頻器停止輸出 11 順序公共端子 數(shù)字 輸出 信號 9 運行信號 運行時 閉 多功 能輸 出端 10 25 零速信號 零速值 (b201)以下時 閉 26 速度一致信號 在設(shè)定頻率 177。 2Hz以內(nèi) 閉 27 多功能輸出公共端 18 故障輸出 故障時 1820之間閉合 故障時 1920之間 斷開 19 20 模擬 輸出 信號 21 頻率表輸出 0～ 10V/100﹪頻率 22 公共端 23 電流監(jiān)視 5V/變頻器額定電流 重慶科技學(xué)院高等 教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 2 PLC 控制系統(tǒng)與變頻器 12 VS616G5 變頻器多級調(diào)速的 PLC 控制 利用 PLC的開關(guān)量輸入輸出模塊對變頻器 的多功能輸入端進行控制 ,實現(xiàn)三相異步電動 機的正反轉(zhuǎn)、多速控制。這種控制方式滿足其工藝要求，且接線簡單，抗干擾能力強，使用方便，成本低，并且不存在由于噪聲和漂移帶來的各種問題。 表 22 中多功能輸入端子和多功能輸出端子的功能為出場時所設(shè)定，用戶也可以根據(jù)需要利用變頻器的數(shù)字操作器對這些端口重新進行功能設(shè)定。用數(shù)字操作器對參數(shù) H101～ H106 進行設(shè)定，最多可達 9 段速運行，設(shè)定情況如表 23所示。 表 23 多段速參數(shù)的設(shè)定 端子 對應(yīng)參數(shù) 設(shè)定值 內(nèi)容 5 H103 3 多段速指令 1 6 H104 4 多段速指令 2 7 H105 5 多段速指令 3 8 H106 6 點動頻率選擇 然后通過 端子 8 和公共端子 11 之間的接通 /斷開的組合，可得 9段速頻率的選擇。端子接通 /斷開的組合與被選擇頻率的對應(yīng)關(guān)系如表 所示。表中 1表示接通， 0 表示斷開。其中，點動運轉(zhuǎn)是一種與所設(shè)置的加減速時間無關(guān)的、單步的、以點動頻率運轉(zhuǎn)的驅(qū)動功能。變頻器的 7 端子經(jīng)過功能設(shè)定后再通過通斷組合，可控制 8 檔頻率，連同端子 8 對應(yīng)的點東頻率，共可實現(xiàn) 9 段速的控制。每檔相應(yīng)額頻率可以通過數(shù)字操作器對參數(shù) D101～ D109的設(shè)置而定（范圍 0～ 400Hz）。如表 24所示。 表 24 多段頻率的選擇 511（段 速 1） 611（段速 2） 711（段速 3） 811（點動頻） 被選擇的頻率 0 0 0 0 頻率指令 1D101主速頻率數(shù) 1 0 0 0 頻率指令 2D102輔助頻率數(shù) 0 1 0 0 頻率指令 3D103 1 1 0 0 頻率指令 4D104 0 0 1 0 頻率指令 5D105 1 0 1 0 頻率指令 6D106 0 1 1 0 頻率指令 7D107 1 1 1 0 頻率指令 8D108 1 點動頻率 D109 重慶科技學(xué)院高等 教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 2 PLC 控制系統(tǒng)與變頻器 13 圖 22 是 利用 FX 系列 PLC 和 VS616G5 變頻器實 現(xiàn) 9 段速的硬件接線圖。由上述變頻器端口的重新設(shè)定和通斷可知， Y Y Y10 和 Y11 全為 OFF 時，電動機以頻率指令 1 對應(yīng)的頻率運行（ D101 設(shè)定值）； Y6 為 ON,而 Y Y10 和 Y11 全為 OFF 時，電動機以頻率指令 2 對應(yīng)的頻率運行（ D102 設(shè)定值）；依次類推，可知電動機以其他頻率指令運行時 Y6～ Y11 的 ON/OFF 情況。變頻器的數(shù)字量檢測信號直接和 PLC 的輸入端相連。 圖 22 多速段運行硬件接線圖 重慶科技學(xué)院高等 教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 2 PLC 控制系統(tǒng)與變頻器 14 變頻調(diào)速方案 一、控制要點 控制模式。 為了保證在低速時能有足夠大的轉(zhuǎn)矩，最好采用帶轉(zhuǎn)速 反饋的矢量控制方式。 起動方式。為滿足吊鉤從“床面”上升時，需要消除傳動間隙，將鋼絲繩拉緊的要求，應(yīng)采用 S 型起動方式。 制動方式。采用再生制動、直流制動和電磁機械制動相結(jié)合的方法。 點動制動。點動制動是用來調(diào)整被吊物體空間位置的，應(yīng)能單獨控制。點動頻率不宜過高。 二、調(diào)速方案 變頻器的選型?？紤]到起升機構(gòu)對運行的可靠性要求較高，應(yīng)選用具有帶速度反饋矢量控制功能的變頻器。 調(diào)速機構(gòu)。雖然變頻器調(diào)速是無級的，可以用外接電位器來進行調(diào)速，希望調(diào)速時的基本操作方法能夠和原拖動系統(tǒng)的操作方法相同。因此，采用左、右各若 干擋轉(zhuǎn)速的控制方式， 重慶科技學(xué)院高等 教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 2 PLC 控制系統(tǒng)與變頻器 15 變頻器容量及制動電阻參數(shù)的計算 變頻器的功率 可根據(jù)曳引機電機功率、電梯運行速度、載重與配重進行計算。設(shè)電梯曳引機電機功率為 P1，運行速度為 V，自重為 M1，載重為 M2，配重為 M3，重力加速度為 G，變頻器功率為 P，在最大載重下，電梯上升的最大曳引功率為 P2；則： P2=[(M1+M2+M3)G+F] V 其中 F=(M1+M2+M3)G+181。為摩擦力， 181。 可忽略不計。變頻器的允許過載倍數(shù)為 ～。變頻器功率 P應(yīng)接近電機功率 P1，相對于 P2 留有安全浴量，可取 P=。 由 于電梯為位能負載，在運行過程中會產(chǎn)生能量，所以變頻調(diào)速裝置應(yīng)具有制動功能。 根據(jù)成本和使用效果方面考慮采用能耗制動方式，但制動電阻 R 值的大小應(yīng)使通過制動電阻 I1 的值不超過變頻器額定電流 I的一半，即： I1=U/R≤ I 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 硬件設(shè)計 16 3 硬件設(shè)計 電梯的硬件系統(tǒng) 由操縱盤、門廳信號、 PLC、變頻器、調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 31所示。 圖中變頻器只完成調(diào)速功能，而邏輯控制部分由 PLC完成。 PLC 負責(zé)處理各種信號的邏輯關(guān)系，從而向變頻器發(fā)出起停信號，同時變頻器也將自身的工作狀態(tài)發(fā) PLC 形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系。系統(tǒng)還配置了與電