引言

80-H-254交流双速五层五站载货电梯于1980年生产，主要规格为额定载重量2 000 kg，额定速度1．8 m/s，电动机的功率40 kW，额定转速1 480 r/mln，额定电压380VAC，额定电流72 A。该载货电梯采用选层器、继电器控制，起动电流大，结构复杂，安全性差，耗电量大，调速性能差，运行效率低下，电气故障频繁，并且载货电梯经常出现冲顶、蹲底、乱层、困人等现象。出现大量的设备事故。虽然该载货电梯使用时间较长，但经过检查，载货电梯机械部分状态仍然较好，因此，采用可编程逻辑控制器(PLC)和变频器对该载货电梯的电气控制系统进行改造。使该载货电梯操作容易、可靠性高、维修简便。本文将重点介绍利用PLc及调频调压(vvvr)变频器，对煤矿的一台五层五站载货电梯电气控制系统进行改造。

1 载货电梯电气控制系统改造要求

通过对原载货电梯的有关图纸资料进行分析研究，结合煤矿具体情况，确定改造的主要要求如下：

1)正常维修原载货电梯机械部分，更换、修理磨损的机械零件；

2)电气控制系统的逻辑控制部分选用西门子S7—200系列PLC(含扩展)代替该载货电梯原继电器控制部分；对载货电梯变频器控制信号、变频器状态信号、井道信号、内外呼召唤信号、楼层信号、门机驱动信号、指令信号、高速计数信号等进行采集、处理和输出，实现对载货电梯的有序控制；

3)电气控制系统的调速部分选用西门子变频器S120及光电旋转编码器构成VVF。闭环系统，控制原载货电梯曳引三相交流异步电动机；4)选用西门子光电开关用于楼层计数、精确平层、门枢信号。

2 载货电梯电气控制系统硬件设计

该控制系统主要由s7-200PLC、S120变频器、光电旋转编码器和轿箱内层选择按钮、层外上下召唤按钮等输入、输出组成。PLC输入输出点分配见表1、表2。

3 载货电梯电气控制系统变频调速设计

载货电梯调速控制部分对载货电梯的加速、匀速运行、减速、平层精度、安全等起着决定性作用。西门子S120型变频器是电压矢量控制型变频器。具有：1)伺服控制主要用于高动态响应的运动控制，控制多达6根伺服轴；2)矢量控制主要用于在大转速范围内的精确转速和扭矩控制，控制多达4根矢量轴；3)v/F控制主要用于成组的驱动轴，控制多达8根v/F轴；4)西门子S120的控制模式由参数来设置；5)控制轴的精确数量由Sizer配置系统来确定；6)伺服和矢量模式不能混配，但都可以和v/F混配；7)各轴之间能快速进行数据交换；8)集成的Profibus—DP或Pmfinet接口，容易和上位机连接；9)能控制普通或伺服异步机、同步机、扭矩电机及直线电机；10)友好的配置软件Sizer，能根据工艺要求自动选出相应的电机和驱动器；l 1)图形化的调试软件Starter，能实时监控各过程变量及动态测试系统的特性；12)能对所有电机进行自动优化；13)强大的定位功能手动、MDI、回参考点、程序段；14)DCC(驱动控制图表)，用CFC编程语言实现逻辑、运算、及相关的工艺功能，其功能和灵活性远超越Masterdrives及611U。

西门子S120型变频器它除了具备工程型变频器所具有的基本功能外，最重要的是它应用于载货电梯调速控制中具有层高数据自动修正、井道参数自学习、电机参数自学习、轿厢位置自动修正、直接停靠等功能，非常适合用于电梯闭环矢量调速控制。

4 载货电梯电气控制系统控制程序设计

载货电梯电气控制系统控制程序设计按照图1所示的控制程序流程图进行编程。在控制程序设计中应遵循轿内指令优先、顺向截车、就近停靠、反向等候的原则。

4.1载货电梯门系统控制程序设计

门系统由轿厢门、层门、开门机、门锁装置组成，门系统的主要功能是封住层站进口和轿厢进口。载货电梯门系统控制程序设计应遵循保障安全运行，即载货电梯不到该层，其层门处于锁闭状态，不能打开，各层门与轿厢门的门锁限位开关的常开触点串联后，作为门锁信号I2.4。轿厢开、关门由门电动机驱动，通过开、关门继电器控制门电动机的正反转。

4.2载货电梯到层指示及层呼叫指示控制程序设计

对载货电梯的控制，其中很重要的就是能反映载货电梯实际的更加准确的层楼位置信号，以满足制动停车等控制需要。层呼叫指示的作用是将轿厢内的指令和层外召唤呼叫信号一直保持到载货电梯到达该层且相应接近开关动作后才被撤消。

4.3载货电梯启动和运行控制程序设计

载货电梯的启动：载货电梯运行方向确定后，在关门信号和门锁信号符合安全要求的情况下，载货电梯经过几秒的加速，然后进入匀速运行；载货电梯的减速：当载货电梯选中某层，意味着将在该层停车，在接近目标层楼时开始转为慢速运行，为平层停车做准备；平层与停车：平层是指停车时，轿厢的底与层门的“地平面”相平齐，一般有具体的平层误差规定；平层停车过程需在载货电梯轿厢底面与停车楼面相平之前开始，先是减速，再是制动，以满足平层精度。平层感应器安装在轿厢顶部，当上、下平层感应器全部动作后，表示到平层点。

5 结语

该载货电梯电气控制系统通过改造后，安全性能完全合格，已通过电梯的年检，现已投入运行。实践证明，改造后的载货电梯运行平稳、操作容易、可靠性高、维修简便、节能效果显著。在PLC及变频器控制下，载货电梯的速度稳定性好，加速、减速过程平稳，速度可调节性好。变频器具有故障报警，同时具有曳引三相交流异步电动机过流、过载、过电压、输入缺相等保护功能。到目前为止，改造后的载货电梯未出现大的故障，其维护时间大大缩短，维修费用大大减少，经济效益及社会效益相当显著。