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閆軍（1974－）
男，內蒙古呼和浩特人，畢業于華北電力大學機電一體化專業，碩士學位，講師，現從事機械、自動控制方面的教學、研究工作。
摘要：本文介紹了S7-300控制器和變頻器在電梯遠程監控系統中的應用，S7-300控制器一用一備。通過上位機軟件組態王對整個系統的運行進行實時監控。實際運行證明, 該系統性能可靠。
關鍵詞：S7-300；變頻器；電梯控制；組態王
Abstract: The paper introduces the application of S7-300 controller and transducer in elevator remote supervision .In this system, one S7-300 controller is in use and the other in standby. We supervise and control the whole system in real time by the soft Kingview. The practice run proves reliability of this system.
Key words: S7-300；transducer；elevator control；Kingview
目前國內大部分電梯廠家選擇采用可編程控制器 PLC 作為信號控制單元 , 完成電梯信號的采集、運行狀態和功能的設定 , 實現電梯的自動調度和集選運行功能 。這是因為 PLC具有可靠性高、程序設計方便靈活、抗干擾能力強、運行穩定可靠等特點 , 所以現在的電梯控制系統廣泛采用可編程控制器來實現。電梯遠程監控系統可以遠程在線隨時掌握電梯的運行情況， 檢測電梯故障，因而可大大提高電梯發生故障時的修復速度。因此將新型控制系統應用于電梯控制及遠程監控，不僅是現代樓宇大型化和高層化的發展要求，而且是目前樓宇智能化發展的迫切需要。
1 系統組成
系統采用 PC機和 S7 - 300 PLC 組成上下兩級控制系統，通過西門子的 CP 343-1通訊模塊實現上位機和 PLC之間的數據通信。PLC 的中央處理單元選用 CPU314，電源模塊選用 PS307 10A，根據技術要求選用相應數量的數字量輸入模塊和數字量輸出模塊。PC機裝有監控軟件組態王，并且有一備用PC機，下位機S7-300 PLC也是一主一備，它們可以互相檢測，一旦主PLC出現故障，備用的PLC馬上投入使用，主PLC恢復故障，開始使用，備用PLC自動停止運行，處于備用狀態。
圖1 系統組成圖
2 西門子S7-300控制器在電梯控制中的應用
本控制系統是采用變頻器和PLC組成的變頻調速電梯控制系統，電氣控制硬件框圖如圖2所示。系統由曳引電動機、門電動機、變頻器、可編程序控制器S7-300 及其他電氣元件構成。電梯的調速部分選用高性能的矢量控制電梯變頻器，利用光電編碼器測量曳引電動機的轉速，構成閉環矢量控制系統。電路的邏輯部分由PLC 來實現，接受來自現場的呼叫、轉速、樓層和位置等信號；發出信號包括給調速系統的速度信號、門電機的開關門信號，樓層顯示及呼叫顯示信號。該硬件電路具有設計簡單、工作可靠等優點。
圖2 電氣控制硬件框圖
西門子S7-300控制器在系統中是控制的核心部件，也是控制程序的執行部件。控制程序包括信號控制部分和速度控制部分，而信號控制部分分為電梯正常運行狀態程序和電梯強制工作狀態程序，在電梯強制工作狀態下，可以完成電梯的調試，檢修及故障保護功能。在電梯正常運行狀態，要判斷是否變頻器或電機故障，是否正常運行方式，是執行單層運行還是多層運行等。根據這些判斷刷新相應的輸出，具體而言它要實現的控制功能有開、關門控制轎呼；廳呼指令信號的處理、順向截梯的處理換速；平層停車檢修運行強制工作狀態；單層運行還是多層運行的判斷和調用等。較典型的 I/O 點數有：
(1)轎內指令按鈕：位于轎內的操縱箱上，每層各有一個;
(2)門廳呼喚按鈕：位于電梯的廳門口，除頂層只有下呼和底層只有上呼外，其余每層均有上、下呼按鈕;
(3)樓層感應器：位于井道每一層的相應位置上，當轎廂到達每一層的相應位置時，樓層感應器干簧管觸點因隔磁板插入而斷開，該觸點信號用于選向、選層，轎內指令、門廳召喚的消號和指層電路;
(4)平層感應器：位于轎廂的頂部，用于準確平層，由上平層感應器、門區感應器和下平層感應器組成。開、關門有廳門、轎門電器觸點開關(用于保證電梯廳、轎門都關好，開關接通時電梯才能運行)、開、關門極限開關、手動開關門按鈕。其它還有超載、上下極限等開關或觸點。控制電梯運行的流程如圖3所示。
速度控制部分由S7-300控制器發送相應的信息到變頻器，變頻器輸出相應的信息給控制電機，最終控制電梯的速度。
圖3 控制流程圖
3 變頻器在調速系統中的應用
調速系統采用德國制造西門子變頻器，性能優越，采用矢量控制技術適合提升機工作環境，只需在控制單元給出對變頻器的控制命令正轉、反轉、多段速等即可使提升機按照設定的速度曲線運行，滿足提升階段穩定運行的要求。變頻調速裝置本身具有過壓、欠壓、過流、過負荷、缺相、超溫等保護，同時配合來自現場的各種信號傳感器的監視及相應處理。可實現絞車過卷、過速、減速、限速等重要保護的雙線制保護功能，滿足安全規程要求。要求只有在變頻的輸出轉矩達到一定值的時候才可以松閘，這樣會避免豎井提升機啟動時發生溜車現象。
圖4 變頻器工作系統圖
4 電梯遠程監控的功能
該系統監控層采用“組態王”監控軟件 ，該軟件具有很好的易用性，它承擔了流程顯示、數據采集與管理、報警、實時趨勢、歷史趨勢、數據記錄、操作人員工號和所有操作者信息、報表等工作。在中央監控室設有大屏幕投影儀和操作站，操作員通過操作站可以詳細了解電梯的運行過程和報警實時打印，運行情況，下達操作控制指令，使電梯安全正常的運行 。
電梯遠程監控所應具備的功能包括：故障監測、語音服務、監控服務、遠程保養和診斷。各功能所包括的內容為：
(1) 故障監測內容：關人故障、安全裝置動作、電源異常、控制系統異常、門開閉異常、不能啟動故障；
(2) 語音服務：與監控中心直接通話引導語音、乘客被困在轎廂時轎廂內自動播放安撫語音；
(3) 監控服務：24 小時全天候聯網監控、受困乘客與監控中心直按通話、監控中心與轎廂乘客主動通話、故障情報分析、維修人員工作反饋；
(4) 遠程故障診斷內容：各樓層門開關工作狀態、各樓層門安全開關動作狀態、各樓層召喚按鈕動作狀況、轎廂各按鈕動作狀態、轎廂安全觸板動作狀態、轎廂門安全開關動作狀態、極限開關動作狀態、平層誤差狀況、超載開關狀態。
5 結論
綜上所述，本系統自動化程度較高，數據采集量大，系統可靠性要求較高，本系統包含電梯控制中心和電梯管理模塊，這兩部分既做出清晰的分工，又保持緊密的聯系，實現無縫連接，接線簡單，安全可靠，而且有效的提高了電梯管理工作。因此，該系統形式不失為可靠型電梯實現智能控制的一個很好的選擇。
參考文獻：
[1] 歐 哲，智能電梯控制系統的開發[J].機電工程技術,2006.35(3).
[2] 師素文,張廣紅 .基于PLC 的電梯模型控制系統設計[J].機 械 工 程 與 自 動 化.2006.
[3] siemens s7-300 PLC用戶使用手冊,2004.
[4] 組態王軟件說明書．亞控公司.
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號