SIMATICS7-200在变频货梯上的应用

1  概述
    许继电梯有限公司坐落在中原腹地的河南省许昌市，是许继集团引进世界先进电梯控制技术成立的高新技术企业，是一家从事电梯研发、制造、销售、安装、维修服务的专业化大型企业，为用户提供包括客梯、住宅梯、医用梯、货梯、观光梯、自动扶梯、自动人行道、别墅梯、汽车梯、液压梯等产品在内的电梯系列产品及服务，具有年生产6000台电梯的制造能力。企业符合ISO 9001、ISO 14001和OHSAS 18001标准的质量、环境及职业健康安全一体化管理体系，高起点的研发战略，不断扩充的研发团队，国际一流的加工设备，遍布各地的营销网络，快捷、优质的售后服务，国内首家为全部产品投保的气度构成了为客户提供优质产品的支撑系统。
    货梯是垂直运输货物的设备，随着工业自动化程度的提高，在现代化的工业生产中，大量的货梯应用在工厂的生产作业当中，而且伴随着生产精细化、流水线生产过程的发展，对货梯的性能要求也越来越高，仅仅空间位置的升降已经不能够满足用户的生产作业要求，精确的平层精度和加减速斜率要求标准的提高也对电梯生产厂家货梯的设计提出了新的挑战！
    许继电梯有限公司生产的基于S7-200控制的STIA-P224变频货梯控制系统运行平稳、平层精确、控制可靠，一投放市场，在同类货梯产品中因其控制性能优越、质量稳定可靠而受到广大用户的一致好评，市场销量连年攀升。在这当中，具有卓越控制性能的S7-200 PLC功不可没！

2  系统构成
    该系统主要控制部分是一台CPU224和两台EM223扩展组成的控制系统，驱动系统采用西门子M440变频器，门机也采用西门子M440变频器和西门子1LA7电动机，下面主要针对控制系统进行详细介绍，电气图纸如下。






图1  CPU224控制原理图（计数、井道信号检测、检修运行控制、变频器控制和开关门部分）

说明： 1、CMD—门机信号公共端 2、0D、CD—开、关门信号   
3、FWD、REV、SS1、SS2、SS4、OFF—变频器控制信号 4、AC220V PLC—供电电源
5、SQU、SQD—上、下门区感应器 6、PFA、PFB—计数信号
7、井道信号检测及检修运行信号 8、KMC变频器进相接触器
9、KMY—变频器出相接触器 10、KMB—抱闸接触器
11、KMZ—抱闸强激接触器






图2  EM 223控制原理图（控制、检测、显示部分）






图3  EM223控制原理图（集选、基本功能设定、到站钟部分）

3  系统控制功能
    工业自动化的发展带来了对货梯运行要求的提高，在平层精度、故障检测、噪声、启动与停车加速度、特殊功能和可靠性上都对电梯提出了较高的要求，在许继电梯公司生产的STIA P224货梯控制系统中，特别在这些地方充分应用了西门子产品的优点，最大限度的为客户创造了价值！具体内容如下：
3.1 硬件部分
    通过合理的硬件选型和线路设计，是该系统达到了低噪音、高效率、节能、安全可靠。
    （1）在CPU选型上，充分利用了西门子控制系统可靠性高、指令丰富、通讯和扩展能力强的优点，以高性价比占领市场，选用CPU224作为控制系统控制中枢，利用其两个独立的高速计数器作为电梯位置的定位脉冲采集和电梯运行故障判断;
    （2）在扩展选型上，由于变频货梯为集选并行产品，楼层和轿厢输入/输出信号较多，为尽量降低成本，将集成并行信号分别采用几个扩展模块来实现，根据楼层的多少可自由选用扩展模块的类型和个数，一般四层站及以下的电梯选用两块EM223扩展模块；
    （3）在变频器选型上，采用了西门子M440矢量控制变频器，其脉宽调制的频率可选,可以大大降低电机运行噪声,丰富的矢量控制功能使电梯运行效率更高、更节能、更可靠;
    （4）在接触器的选型上，全部采用西门子3RH11型低噪音接触器。
3.2 软件部分
    硬件设计是系统的骨架，确保硬件设计完善的基础上，PLC程序设计也是该系统稳定、高效运行的关键，依据S7-200丰富的指令集，程序设计充分与硬件设计相结合，构成了电梯系统安全可靠的保障！
    （1）计数是电梯运行的基准，使用I0.0和I0.1作为计数脉冲输入点，用该输入脉冲进行井道高度计数、正反转运行判断、门区信号与楼层高度信号比较处理以进行故障判断；由于货梯载重吨位大、开门宽度大等因素，货梯运行的平层精度一直是一个行业的难题，其中的因素除跟变频器的低速驱动能力和机械配合精度有关外，最主要的还和PLC程序控制的处理方式有非常重要的关系，在PLC的处理上，该系统在门区信号的处理上，采用了门区信号检测、井道脉冲信号检测、门区长度二次计数相结合的方式来处理电梯停车位置，极大的提高了电梯的平层精度，现场运行的货梯平层精度能达到5mm以内，远远高于国标7588关于变频货梯平层精度的要求。
    （2）在显示信号的处理上，该系统充分应用S7-200的丰富的指令集，运用多种寄存器和传送指令进行楼层显示、故障显示和故障记忆功能，极大的方便了电梯的使用和维护，用户在使用时，仅可以进行观察电梯运行时的显示就可知道电梯的运行是正常，有故障时可以让维保人员在第一时间知道故障的位置，极大的提高了电梯的运行无故障时间，电梯运行每月平均故障率不到一次。

4  开始使用时遇到的问题和解决方法
    在整个运用过程中，遇到的硬件问题较少，软件设计时要注意下面的一些问题：
    （1）计数处理
    电梯运行时多处采样计数脉冲，处理时要考虑是井道信号优先或者是故障判断优先，任何情况下都要确保电梯在安全的状态下运行；
    （2）故障显示处理
    有时多个故障同时发生时，要考虑故障显示的优先级，防止多个故障代码同时显示，出现所谓的“乱码”，无法正确判断故障发生的位置。

5  结束语
    自2004年10月份开始，许继电梯公司首批STIA P224控制系统变频货梯投放市场以来，该系统即在许继电梯的多种类型控制系统的货梯产品及其他品牌货梯产品中脱颖而出，成为众多中、高端用户的首选，郑州出口加工区、易初莲花多家连锁店、中国乐凯、正新轮胎等多家用户都相继大量使用，许继电梯公司生产的此类型电梯数量也连年攀升，目前已运行300余台，运行质量稳定可靠，获得了用户的一致好评。相信在未来的变频货梯市场，S7-200也必将发挥越来越大的优势，广大未来的货梯用户也必将从中获取更多的价值！