基于plc电梯曳引机测试分析.doc

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基于PLC电梯曳引机测试分析
基于PLC电梯曳引机测试分析

　　摘要：基于PLC 的曳引机测试系统，对其系统结构、设计及编程等做了介绍，方法简单可靠，提高了测试效率。

　　关键词：电梯曳引机；测试；系统设计；编程；
　　中图分类号：TU857文献标识码： A 文章编号：
　　随着经济的发展, 各类民用、商用高层建筑日益增多, 电梯已成为高层建筑不可缺少的设备。电梯设备的普及给人们的生活带来了便利和舒适, 因而其性能的好坏与我们的生活息息相关。曳引机作为曳引式电梯的主要部件, 又称为主机, 它是电梯的动力之源。作为电梯的关键部件,曳引机的性能对电梯整机的影响是直接的、明显的。因此, 对每一台待出厂的曳引机进行严格的测试, 对投入使用的曳引机进行定期检查都是必须的工作。曳引式电梯的驱动一般有交流双速方式、交流调速方式等, 因此, 曳引机测试系统要能够对这2 种驱动方式的曳引机进行测试, 同时对其它关键部件比如制动器, 也要进行相应的测试。
　　1、测试内容及要求
　　1.1 变频电机试验
　　变频电机是电梯用变频调速异步电动机, 测试系统中, 由30kW 的富士变频器供电, 采用闭环无级调速控制。因此主要是通过变频器的控制来控制电机的运行。我们要求电机能够正反方向运行,运行方式是: 启动加速运行额定速度运行减速运行停止。注意在电机运行前须打开制动器, 停止后须保证制动器复位。
　　1.2 双速电机试验
　　双速电机为三相异步电动机, 6/24极双绕组结构。它的测试要求是能够正反转运行, 运行方式是: 启动→24 极低速→ 6 极高速→24 极低速→停止。电机运行前须打开制动器, 电机停止后须保证制动器复位。
　　1.3 制动器测试
　　曳引机常用的制动器有2 种, 一种交流供电, 一种直流供电。需要准确测量这2 种制动器的最低启动电压和最高停止电压, 并且发送到计算机保存和报表打印。
　　2、系统整体结构
　　按照所完成的功能, 系统可以大致分为3 层。第1 层为“管理层”, 由计算机和打印机组成, 计算机通过与PLC 通讯, 完成现场数据的采集, 并对采集的数据进行管理, 根据用户的需求, 打印测试报告等。第2 层为“控制层”, 主要由PLC 完成系统的核心控制工作。第3 层为“执行层”, 包含继电器、接触器等电气执行元件, 构成电气操作回路, 完成各个线路之间的切换。系统的整体结构如图1 所示。

　　图1 系统整体结构
　　正常工作的时候, 通过操作面板上的按键, 发出相应的试验操作指令, PLC 接收到按键动作指令之后, 按照预定的流程切换线路, 启动相应的测试设备, 完成测试数据的采集, 并把数据发送到上位机。为了便于工作人员进行测试工作, 在操作面板上, 除了各种按键之外, 还有对应的状态指示灯, 异常报警蜂鸣器, 以及指示各种数据的数字显示表等。
　　3、PLC 控制系统设计
　　3. 1 PLC系统配置
　　根据试验系统的需要及PLC 的性能要求, 采用三菱FX2N 系列微型可编程控制器, 包括一个基本单元, 一个输出扩展模块, 一个FX2N-2DA 数模转换输出模块和一个FX2N-4AD 模数转换输入模块。这样就具有8 个输入端子(用于开关触点的输入), 16 个输出端子( 用于控制触点开关, 变频器正反转信号输出), 2 个模拟量输出口( 利用其一输出变频器的速度输入信号) 和4 个模拟量输入口( 用于测量参数, 例如制动器启动电压, 停止电压等) 。开关量输入、输出资源的分配如表1 所示。
　　表1 开关量输入、输出资源的分配表

　　3.2 PLC的程序设计[ 5]
　　3.2.1 变频电机试验的编程
　　结合变频电机试验曲线, 设计的控制流程如图2 所示。

　　图2 变频电机测试流程
　　在编写程序的过程中, 要注意以下4 个问题。
　　①编写的程序一定要实现正向运行信号输出(Y02)和反向运行信号输出(Y03) 的互锁, 在同一时间输出这两个信号对变频器来说是危险的。
　　②在曲线开始运行之前必须保证制动器通电打开, 制动器没有打开, 变频器就工作的话曳引机运行受阻必然返回很大的电流, 这对变频器和曳引机都会造成危险, 因此在程序设计时可以把制动器通电打开信号作为曲线运行的前提, 并且在制动器通电到曲线运行之间有个5 s 的时间延时, 这样工作人员可以观察制动器是否打开, 如果是因为外部电路或者制动器故障而引起制动器有触发信号都不能打开的话, 工作人员可以马上按停止按钮(X1), 避免意外事故。
　　③三菱FX2N 系列的程序指令比较齐全和简便, 我们可以灵活使用这些指令。在这个试验设计中, 可以使用斜坡信号指令RAMP来实现斜坡曲线模拟量输出的功能, 这给设计带来极大的方便。
　　④在程序设计中必须保证速度输出变为零后才能让制动器复位, 可以利用特殊辅助继电器M8029, 它在斜坡信号输出完成时变为“1”通态,用它来触发制动器复位的信号。
　　3.2.2 双速电机试验的编程
　　在双速电机速度由零加速到24 极低速运行的过程中, 分为2 个阶段: 第1 阶段, 带电抗器半速启动；第2 阶段, 短接电抗器全速启动。在由24 极加速到6 极高速运行的过程中, 也是分为同样的2 个阶段。在电机减速到停止的过程中则操作顺序相反: 先从高速全速运行转到带电抗器的高速半速运行, 然后转到低速的全速运行, 再到低速的半速运行, 最后才停止。结合以上的控制要求和操作顺序, 流程图如图3 所示。

　　图3 双速电机测试流程
　　在编写程序的过程中, 要考虑以下4 个问题:
　　①在曲线开始运行之前必须保证制动器通电打开, 最好在制动器通电和电机运行之间有一段时间延时。
　　②在运行曲线停止时, 即电机断电是不要马上让制动器复位, 由于电动机负载的惯性会拖动电机继续运行, 马上让制动器复位的话会对电机和制动器造成伤害, 因此应该在电机断电几秒钟后才让制动器复位。
　　③在程序设计时要对正反转信号进行互锁, 以保证这2 个信号不会同时输出, 因为如果同一时间2 个信号同时有效的话就会造成电源线短路, 会烧坏设备。
　　④24 极低速运行开关和6 极高速运行开关也要进行互锁设计, 双速电机是不允许这2 个开关同时合上的。
　　4、PLC 与PC 机的通讯以及软件设计
　　PLC 和PC 机间是通过RS232 接口连接的。在PC 机上利用Visual C+ + 软件编写一个读取PLC 数据寄存器中数据的程序, 就可以把测试试验中测量的参数提取到PC 机的数据库里, 用作打印报表。
　　PC 机如果要从PLC 中读取数据, 必须设计一个程序向PLC 发送一段命令码。对FX 系列的PLC 来说, 这段命令码的帧格式如表2 所示, 其中STX 是报文开始字, 用十六进制代码02H 表示；ETX是报文结束字, 用十六进制代码03H 表示；CMD是命令字, CMD=0表示读操作, CMD=1表示写操作；GROU P ADDRESS 表示地址值, 是ASCII码的形式, 它等于PLC寄存器地址值*2；BYTES 表示数据字节数, 也是用ASCII 码表示；SUM 表示前面数字累加之和(此和超过2位取低2位), 用作校验码。
　　表2 PC 机向PLC 发送报文格式

　　当PLC 接收到PC 机发来的命令代码后, 会返回一串数字代码, 其格式如表3 所示, 其中的DATA就是读取到的数据, 是用ASCII 码表示的。
　　表3 PLC 向PC 机发送数据格式
　　STX1STDATA 2ND DATA…LAST DAT A ET X SU M

　　结束语
　　采用这种基于PLC 的曳引机测试系统, 系统结构简单, 调试方便快捷, 实际运行安全可靠, 提高了曳引机的测试效率, 方案可供同行业参考。

　　参考文献：
　　[1] 张国祯, 朱昌明. GB/T13435-1992电梯曳引机[S].北京: 中国标准出版社, 1992.

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