长春西门子PLC代理商DP电缆供应商

一 概述
PLC是直流屏系统监测、控制、保护、管理、通讯的核一个部件。不但可以实现繁琐的逻辑控制、模拟运算，而且对交流过欠压保护、控制母线过欠压保护、合闸母线过欠压保护和接地等保护都起着重要作用。EMERSON PLC有RS-232、485两个通信口，不但可与HMI直接通信（利用RS232或者485），还可用另一个485口和远动设备（RTU或通过MODEM与远程PC机）通信，实现数据交换与资源共享。真正实现了直流屏系统的全自动控制，在无人值守的场所系统都可以运转与远程维护。

二 系统组成与功能
直流屏系统中的监控与控制功能可由一台HMI（触摸屏）与一台EC10-1410BRA组成来实现。
所有的系统参数设定，充电模块和整流模块的电压及电流调整与监控，电池巡检，对地电压的测量，电池充放电曲线等均通过触摸屏各画面进行。
监控系统以EMERSON可编程控制（PLC）作为控制系统的部分，PLC可完成如下　　功能： 
1 接受系统的各种开关量状态检测与命令输入信号。
2 对直流屏系统的故障状态做指示。主要故障状态有充电器故障、两路交流电自动切换、熔断器熔断等做报警指示。
3 对高频开关充电模块输出的直流电压通过高速脉冲计数进行测量。
4 与电流传感器、绝缘检测仪、电池检测仪、蓄电池组逆变放电装置（MODBUS通信）和HMI进行通信。检测合闸母线电压、 单体电池电压、 电池组电压、控制母线电流、充电电流、 放电电流、 控制母线绝缘电压、合闸母线绝缘电压、正负母线绝缘电压等。
5 与电力自动化系统局方通信（CDT协议），可用自由口协议方式来实现。
EMERSON PLC主模块本体集成有COM0和COM1两个通信口，其中COM0为232接口，COM1为232或者485接线方式可选。C0M0和COM1都支持MODBUS与FREEPORT协议。其通信口0（也作为编程口）支持MODBUS从站，通信口1支持MODBUS主站和从站（可由编程软件设置）。 在这里我们说明一下PLC与电流传感器、绝缘检测仪和电池检测仪等设备的通信。

三 实现原理与方式
3．1协议简介
Modbus 协议是应用于控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。本文主要描述了Modbus协议在此系统中的应用。通讯采用应答方式，由主机发起请求，从机执行请求并且应答。
3．2接线方式
PLC主模块的COM1口上RS485+、RS485-两端接从站设备的RS485+、RS485-口，接线图如下：

3．3 MODBUS  RTU模式
协议格式

从机地址：网络上设备的地址，确定目的站从站。有效范围1-247。
功能代码： 与HMI和MODBUS从站设备通信时主要用到的功能码： 01读线圈、02读离散量输入、03读保存寄存器、05写单个线圈、06写单个寄存器、15写多个线圈、16写多个寄存器。EMERSON PLC MODBUS全部支持所有的功能码。此次与从站设备的通信用到的03（读）与16（写）这两个功能码。
数据：要读取或者写入数据的寄存器地址与数量。RTU模式下，多252字节（2×252个字节，ASII模式）。
CRC检验码： EMERSON PLC编程软件（ContrStar）里的MODBUS指令执行时会自动加校验码（使用CRC校验情况下），用户不需计算校验和。如果用LRC校验时，在发送MODBUS指令时，才用计算检验码。

四 PLC程序
本控制系统程序由四个功能块组成，分别是逻辑控制、高速计数子程序、通信读子程序、通信写子程序。
逻辑控制，主要包括：两路交流电自动切换、对控制模块电压进行调节 、 对充电模块电压、电流进行调节 、 自动控制电池充电过程 、 充电电流温度补偿、自动调压 、电池活化 、充电器故障保护与电池组过放电保护等处理控制。
高速计数子程序，直接利用Contrstar 软件里SPD指令对6个输入端口进行高速脉冲计数（2路计数频率50KHZ，4路计数频率10KHZ），来计算整流模块的输出电压。
读取从站数据子程序，读取电流传感器、绝缘检测仪、电池检测仪等设备数据时采用此功能子程序。设备不同，其站地址、参数个数、参数寄存器地址、参数存放PLC里的软元件地址等都不同，却都可以调用此程序，只要填上该设备的相应参数即可完成。
写入从站数据子程序，如果用EMERSON PLC主模块上的COM0口或者COM1口与触摸屏通信，并且PLC做MODBUS从站时，HMI可以直接读写PLC数据（客户只要设置好通信参数即可）。但如果PLC做主站，HMI做从站时，就需要在PLC里编写通信程序给HMI写数据。
无论读取还是写入从站数据，通信程序都有以下几部分组成： 
通信参数设置：
PLC部分：通信端口COM1，MODBUS协议（RTU模式）站地址，波特率9600bps,8数据位，2停止位，无校验。（在PLC编程软件“系统块”目录的“通信口”界面上设置）。
HMI部分：和PLC设相同通信参数，站地址除外。
通信数据刷新：
通信时，无论是发送还是接收数据时，都要占用端口COM1。为了能在较短的时间内，刷新所有从站通信数据。我们可以采用ContrStar软件里的MODBUS发送接收（MODBUS命令发送完后，自动接收）完成标志位SM135（完成时置位）来判别与一台从站通信完成。从而与下一台从站开始通信。
注明：也可以用定时器来计时，定时和不同从站设备通信。但是这样做效率不高，影响通信速度。在速度要求不高的场合，也可考虑采用这种方式。
读命令功能：把MODBUS读发送帧格式写成固定的一个功能块，设置了几个灵活使用的参数：从站地址、寄存器起始地址、读取个数与接收数据的存放地址。与不同从站设备通信时，只需填写这几个参数，便可完成。
写命令功能：把MODBUS写发送帧格式写成固定的一个功能块，参数设置与读命令功能相同。
故障处理功能：如果在规定时间内，从站设备没有返回PLC数据，或者PLC把通信错误SM136置位。我们就认为与此设备通信有故障，丢弃此帧，但是与他的通信完成。继续下一台设备的通信。这样不会因为一台设备通信故障，影响与其他设备通信。下一轮再与此设备通信。

五 运行效果
客户使用EMERSON 公司生产的EC10系列PLC以来，运行效果良好，系统工作稳定。PLC与所有MODBUS从站设备的数据交换就用通信读与写两个功能块就可以实现。编程简单，指令丰富，功能强大，操作界面人性化，非常适合于直流屏行业的应用，深受客户。

1 引言
随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC性高，程序设计方便灵活。本设计在用PLC控制变频调速实现电流、速度双闭环的基础上，在不增加硬件设备的条件下，实现电流、速度、位移三环控制。

2. 硬件电路
系统硬件结构图如图1 所示，其各部分功能说明如下。

Q1——三相电源断路图 K1——电源控制接触器 K2——负载电机通断控制接触器 VS——变频器 BU——制动单元 RB——能耗制动电阻 M——主拖动曳引电机

2.1 主电路
主电路由三相交流输入、变频驱动、曳引机和制动单元几部分组成。由于采用交-直-交电压型变频器，在电梯位势负载作用下，制动时回馈的能量不能馈送回电网，为限制泵升电压，采用受控能耗制动方式。

2.2 PLC控制电路
选用OMRON公司C系列60P型PLC。PLC接收来自操纵盘和每层呼梯盒的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号的同时，向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动停梯等信号。

2.3 电流、速度双闭环电路
采用YASAKWA公司的VS-616G5 CIMRG 4022变频器。变频器本身设有电流检测装置，由此构成电流闭环；通过和电机同轴联接的旋转编码器，产生a、b两相脉冲进入变频器，在确认方向的同时，利用脉冲计数构成速度闭环。

2.4 位移控制电路
电梯作为一种载人工具，在位势负载状态下，除要求外，还要求运行平稳，乘坐舒适，停靠准确。采用变频调速双环控制可基本满足要求，但和国外电梯相比还需进一步改进。本设计正是基于这一想法，利用现有旋转编码器构成速度环的同时，通过变频器的PG卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数，将其引入PLC的高速计数输入端口0000，通过累计脉冲数，经世式（1）计算出脉冲当量，由此确定电梯位置。电梯位移
h=SI
式中 I——累计脉冲数
S——脉冲当量
S = lpD / (pr) （1）
本系统采用的减速机，其减速比l = 1/32，曳引轮直径D = 580mm，电机额定转速ned = 1450r/min，旋转编码器每转对应的脉冲数p = 1024，PG卡分频比r = 1/18，代入式（1）得
S = 1.0mm / 脉冲

3 程序设计
利用变频器PG卡输出端（TA2.1）将脉冲信号引入PLC的高速计数输入端0000，构成位置反馈。高速计数器（CNT47）累加的脉冲数反映电梯的位置。高速计数器的值不断地与各信号点对应的脉冲数进行比较，由此判断电梯的运行距离、换速点、平层电和制动停车点等信号。理论上这种控制方式其平层误差可在±1个脉冲当量范围。在考虑减速机齿轮啮合间隙等机械因素情况下，电梯的平层精度可达±5mm内，大大±15mm的标准，满足电梯起制动平滑，运行平稳，平层准确的要求。电梯在运行过程中，通过位置信号检测，软件实时计算以下位置信号：电梯所在楼层位置、快速换速点、中速换速点、门区信号和平层位置信号等。由此省去原来每层在井道中设置的上述信号检测装置，大大减少井道检测元件和信号连线，降。下面针对在实现集选控制基础上新增添的楼层计数、快速换速、中速换速、门区和平层信号5个子程序进行介绍。

3.1 楼层计数
本设计采用相对计数方式。运行前通过自学习方式，测出相应楼层高度脉冲数，对应17层电梯分别存入16个内存单元DM06 ~ DM21。
楼层计数器（CNT46）为一双向计数器，当到达各层的楼层计数点时，根据运行方向进行加1或减1计数。楼层计数程序流程图如图2 所示。

运行中，高速计数器累计值实时与楼层计数点对应的脉冲数进行比较，相等时发出楼层计数信号，上行加1，下行减1。为防止计数器在计数脉冲高电平期间重复计数，采用楼层计数信号上沿触发楼层计数器。

3.2 快速换速
当高速计数器值与快速换速点对应的脉冲数相等时，若电梯处于快速运行且本层有选层信号，发快速换速信号。若电梯中速运行或虽快速运行但本层无选层信号，则不发换速信号。程序流程图如图3 所示。

中速换速与快速换速判断方法类似，不再重复。

3.3 门区信号
当高速计数器CNT47数值在门区所对应脉冲数范围内时，发门区信号。程序流程图如图4 所示。

平层信号与区信号判断方法类似，不再重复。

3.4 脉冲信号故障检测
脉冲信号的准确采集和传输在本系统中显得尤为重要，为旋转编码器和脉冲传输电路故障，设计了有无脉冲信号和错漏脉冲检测电路，通过实时检测确保系统正常运行。为脉冲计数累计误差，在基站设置复位开关，接入PLC高速计数器CNT47的复位端0001。

3.5 快速换速工作原理
限于篇幅，本文仅对快速换速工作原理进行介绍，梯形图如图5 所示。

图中数据存储单元DM01为快速换速距离脉冲数，DM30为楼层间距脉冲数，DM31为快速换速点对应的脉冲数，DM34为高速换速比较区间下限，DM35为高速换速比较区间上限，HR01为快速换速点开始信号，1507为快速运行信号，1700为选层信号，0010为零速信号，0503为快速换速输出信号。
以上行为例，DM31快速换速点对应的脉冲数是楼层间距DM30与快速换速举例DM01之差；DM31和DM30的值分别赋给DM34和DM35。运行时高速计数器不断累加脉冲数，每个扫描周期计数器的值与DM34 ~ DM35区段进行比较。当其值进入DM34与DM35区段时，HR01置位，表示进入快速换速区间；若此时有选层信号且电梯为快速运行，则发快速换速信号（0503置ON）。

4 结论
本文所述系统基于电气集选控制原则，采用脉冲计数方法，用脉冲编码器取代井道中原有的位置检测装置，实现位移控制，用软件代替部分硬件功能，既降低系统成本，又提高了系统的性和性，实现电梯的全数字化控制。
在实验室调试的基础上，采用上述方法，实地对两台17层电梯进行改造，经有关部门检测和近一年的实际运行表明，系统运行，乘坐舒适，故障率大为降低，平层精度在±5mm以内，了良好的运行效果。