6ES7211-0AA23-0XB0技术介绍

顺控程序中包含步和转移，在步中编辑程序实现对工艺设备的控制；sfc chart允许用户通过图形化的方式组态和调试顺控程序，单个sfc chart中可以创建8个顺控程序。

sfc chart 有16种状态，如图1所示；而顺控程序仅有五种状态，如下图2所示。

sfc chart的命令窗口的控制命令改变的是sfc chart的状态，而不是顺控程序的状态。sfc chart的状态改变会触发顺控程序状态改变，通过在sfc chart不同的状态来触发不同的顺控程序执行。

图2顺控程序的状态结构图

sfc chart状态和顺控程序的状态相互独立，同时又相互影响。如下图3所示的sfc chart中包含三个顺控程序run_km，hold_km，abort_km。

图3

sfc chart和顺控程序的状态结构

顺控程序和sfc chart都有自己的状态。sfc chart处于“holding”状态，但是顺控程序run_km处于“held“状态，而顺控hold_km处于”running”状态。

顺控的状态可以影响sfc chart的状态。顺控程序hold_km未执行完成之前，sfc chart会一直处于“holding”状态，当hold_km执行完之后sfc chart会自动转入“held”状态。

如果在顺控程序的启动条件中加入sfc chart的状态，sfc chart的状态可以控制顺控程序的运行。run_km的启动条件为sfc chart处于“run”状态，hold_km的启动条件为sfc chart处于“holding”状态。hold命令使sfc chart从“run”状态转入“holding”状态，导致run_km顺控的暂停和hold_km顺控的执行。

在顺控程序的步中，都可以设置“initialization“、”processing“、”termination“三种执行程序，如下图1所示。除start步和end步之外，步和转移交替布置。

图1顺控程序的步属性

顺控程序在处理“processing“的程序过程中会判断转移条件是否满足（转移逻辑和步的少执行时间）。如下图2所示：在未满足转移条件t4时，顺控程序会一直执行s4步的“processing“程序，如图绿色部分execution阶段。t4满足后的下一个处理周期，开始执行s5步。s4的”termination“和s5的”initialization“在同一个处理周期执行，而且仅执行一个处理周期，如图红色部分。

图2顺控程序步和转移的执行

顺控程序只有在满足启动条件后才能启动。需要为每个顺控程序定义启动条件，如下图1所示。选中顺控程序后右击在弹出的菜单中选择“sequence properties”，在顺控程序属性窗口的“start condition”选项卡中设置启动条件。下图所示的顺控程序在sfc chart的状态为“run”时才会启动执行。

图7顺控程序的启动条件

在顺控程序的“general”选项卡中可以设置顺控程序的优先级，如下图2所示。因为在几个顺控程序同时满足启动条件时，优先级高的会先执行。如果有相同优先级的几个顺控程序同时满足启动条件，则左面的顺控程序会执行。

图2顺控程序的优先级

除了满足顺控程序的启动条件，还需要判断sfc chart的是否允许启动：

· 要求sfc chart允许启动，即enstart=1，和li_err=0

· 要求比启动优先级高的信号，如 interror 、 lockerror 、 lockcomplete 、 lockhold 、lockabort 或 lockstop 没有置1

· 在手动模式下没有操作员错误，即op_err=0

在顺控程序的步中编辑cfc 功能块的结构变量时，会提示如下图1的错误信息，显示类型不匹配。

图1顺控程序步中使用结构变量提示信息

转移条件不支持结构变量，会提示如下图2错误。

图2转移中使用结构变量错误信息

需要在结构变量上右击，通过“open structure”命令来打开结构变量，然后选择其中的value数值，如下图3所示。注意：转移条件不支持结构变量。

图3如何在步中配置结构变量

sfc chart能以外部视图的方式显示为功能块，可以像cfc一样通过io互联控制sfc chart的执行。在工厂层级下选中sfc chart右击，通过“open external view”打开外部视图；或者在sfc chart编辑界面通过菜单viewàexternal view打开外部视图。如下图1所示：

图12如何调用sfc chart的外部视图

sfc chart与控制模式相关的外部视图io如下图2所示，表格显示了手动模式和自动模式输入/输出io的对应关系。从手动模式切换到自动模式要求enaut=1和aut=1，且man=0。注意：aut和man不能都=1，否则会提示li_err错误，无法实现模式切换。

图2手动模式和自动模式切换

1 引言
随着时代的发展，社会经济环境的整体提升，作为中国支柱产业之一的房地产业进入了跨越式发展的新阶段。在这个进程当中，作为建筑物附属设备的电梯也有不可估量的发展空间。目前在电梯中所应用的交流双速或可控硅调压调速控制方式里逻辑部件均由继电器、选层器完成。但随着时间的推移其触头就会磨损、插接口会严重氧化造成接触不良，缺少设备维护时甚至会出现困人、冲顶、乱层、蹾底等现象，所有这些都不利于电梯的维修和安全运行。但现有的电梯系统其机械部分性能良好，所以用变频器和PLC改造原有的控制系统即可以满足客户对电梯的服务质量的要求又可以节约资金避免不必要的重复投资。

2 电梯驱动系统介绍[1]
电梯的电力驱动系统对电梯的起动加速、稳速运行、制动减速起着决定性作用。驱动系统的优劣直接影响电梯的起动、制动、加减速度、平层精度、乘座的舒适感等指标。
由于目前电器电子元件的高速发展，使得变频变压技术逐步成熟，因此使用变频变压(VVVF)调速系统控制的电梯也投入使用。自1984年日本三菱电机公司台变频变压控制的电梯问世以来，这种系统驱动的电梯其额定速度已越来越高，而利用矢量变换控制的变频变压系统的电梯的额定速度可达14m/s。它们的调速性能都已达到了直流电动机驱动电梯的水平，并具有驱动控制设备体积小、重量轻、效率高、节省能源等优点，成为当前新的电梯驱动系统。

3 控制系统介绍
控制系统主要由PLC、变频器及旋转编码器组成。可编程控制器(PLC)负责处理各种信号的逻辑关系，从而向变频器发出起、停等信号，同时变频器也将工作状态信号送给PLC，形成双向联络关系,它是系统的核心。变频器实现电机的调速。本文所选用的安川VS-616G5通用变频器可实现平稳操作和jingque控制，使电动机达到理想输出。为满足电梯的要求，变频器又要通过与电动机同轴连接的旋转编码器和PG卡，完成速度检测及反馈，形成闭环系统。旋转编码器与电动机同轴连接，对电动机进行测速。旋转编码器输出A、B两相脉冲，旋转编码器根据A、B脉冲的相序，可判断电动机转动方向，并可根据A、B脉冲的频率测得电动机的转速。旋转编码器将此脉冲输出给PG卡, PG卡再将此反馈信号送给变频器内部，以便进行运算调节。所以旋转编码器和PG卡实现了闭环运行。
3.1 硬件系统组成
控制系统包括信号采集和PLC控制两部分
(1) VS-616G5变频器具有自学习功能，在使用矢量控制时，变频器能自动设定电动机铭牌范围的电动机参数。由此从变频器专用电动机到通用电动机都可以进行矢量控制运行，电动机可大限度地发挥作用。VS-616G5可使用PID控制功能实现简单的追踪控制，使用脉冲发生器等速度检测器时，不管负载大小变化都可使其速度保持一致，更保证了电梯零速制动抱闸的要求。
(2) 旋转编码器(PG)[2]的选择。
本文根据电梯平层精度要求选择PG。根据GB1058/T-1997电梯技术条件中的要求，运行速度为0.5m/s调速电梯的平层精度为±15mm以内。而平层精度与钢丝绳的松紧度，平层干簧管的位移，PLC的输入脉冲数有关。前二者为机械因素，而PLC的输入脉冲来自于脉冲监视输出。考虑PLC的自身频率，为保证输入脉冲的正确性，设定PG脉冲监视输出分频比F1-06功能码为16，既PG输出脉冲的1/16作为PLC的输入脉冲。为尽可能在PG参数上来保证平层的精度，以1mm误差计算。
齿轮箱减速比K为61:2，曳引机直径D为0.65m，采用半绕式2:1绕法，N=2，电机每转一圈电梯上下行程:
L=3.14×D×K×1000/N(mm) (1)
代入式(1)求得L=33.5mm，
PG参数=33.5×16=536p/rev。根据PG解析度的分类，选用解析度为600的旋转编码器。本文采用增量式圆光栅编码器, 它将测得的转速脉冲反馈给变频器，形成闭环控制。
图1中TA1为变频器的速度控制卡的脉冲输入部分，接收来自旋转编码器的脉冲;TA2为速度控制卡的脉冲输出部分，向PLC输出脉冲。
(3) 由于电梯是载人的起重设备，要求可靠性系数特别大，为大程度地满足乘客的舒适感，使用VS-616G5的带PG矢量控制，将测速脉冲反馈给变频器，提高控制精度;为配合脉冲记数和平层精度，选用三菱公司FX2N系列可编程控制器PLC，其X0-X1端子可采取高速脉冲，满足了系统记数，达到准确平层的要求。
由电力电网送来的380V动力电源变为可控的直流电，经变频器转变为可调的频率可变的变频变压三相正弦交流电，驱动电动机平稳运行。
当电梯检修时，是点动运行方式，PLC向变频器发出方向和检修运行信号，装置按预先编好的速度指令向电动机输送点动频率(10Hz)的交流电，作上、下慢速运行。
当电梯正常运行时，PLC向变频器发出快速命令和方向信号，系统按预先编入的频率指令沿理想曲线上升至满速(45Hz)运行。当需要减速时，PLC断开高速指令，输出按理想曲线下降至停止，在降速过程中，由于系统的惯性作用，将动能通过能量回馈装置消耗在制动电阻上，因此曳引电动机不会发热，可以不用强迫冷却风机。变频器内部带电流反馈和速度反馈。电梯的速度通过脉冲编码器反馈回变频器，当实际速度高于或低于给定速度时，变频器会自动调节输出电压(电流)和频率，使两者相等，从而达到理想的运行状态。
3.2 软件部分说明
(1) VS-616G5部分参数设置如下表1所示。

表1 变频器参数设置

要实现对变频器的控制，必须对PLC进行编程，通过程序实现PLC与变频器信息交换的控制。编程的重要依据是系统的工作过程。电梯的一次完整的运行过程，就是曳引电动机从起动、匀速运行到减速停车的过程。电梯运行方向确定后，在关门信号和门锁信号符合要求的情况下，电梯开始起动运行, PLC正转(或反转)及高速信号输出有效，电动机从0Hz到50Hz开始起动,起动时间为1.5S，然后维持高速(变频器参数设置，D1202=50Hz)一直运行，完成起动及运行段的工作。在接近目标楼层时，相应的接近开关动作，给PLC输入换速信号，PLC撤消高速信号输出，同时输出爬行信号。爬行的输出频率由变频器参数设置(D1203=6Hz)。从高速的频率到爬行速度的频率的减速时间也是1.5S，当达到6Hz的速度后，电梯就以此速度爬行。电梯到达目标楼层时, 给PLC输入平层信号，PLC撤消正转(或反转)及爬行信号，电动机从爬行频率减速到0Hz, 减至0Hz后，零速输出点断开，通过PLC抱闸自动开门。
2) PLC部分程序清单
0 LD M8000
1 AND C10
2 DMOV K3431 D303
11 DMOV K6557 D305
20 LD T11
21 SET S1
23 LDI T11
24 RST S1
26 LD M8000
27 OUT C235 K8888888
32 LD Y010
…………
33 RST M8235
875 DZCPP D305 D307 C235 M64
892 LDI X020
893 AND M65
894 AND M151
895 MOV K3 D230
900 LD M151
901 OUT T50 K50
904 LDI M151
905 OUT T51 K10
908 LD T50
909 OUT M152
910 LD M50
911 OR X005
912 RST M151
913 LD X004
914 OUT Y043
915 END
(3) 电梯变频调速系统PLC的I/O分配如下表2所示。
表2 PLC的I/O分配

4 控制系统特点
4.1 采用优先级队列
根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。其中，上行优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列:上行次优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以下楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列。
4.2 采用检测逻辑控制
当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判别该楼层是否有同向的呼叫信号(有呼叫请求时，相应寄存器为l，否则为0)，如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，则在该楼层减速停车;如果不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数据保存，执行该楼层的减速停车。
4.3 采用先进先出队列
根据电梯的运行方向，将同向的优先级队列中非零单元(有呼叫时此单元为七零单元，无呼叫时则此单元为零)送入寄存器队列(先进先出队列FIFO), 利用先进先出读出SFRDP指令，将FIFO个单元中的数据送入比较寄存器。
4.4 对变频器的灵活控制
PLC根据控制的要求，可向变频器发出正向运行、反向运行、减速以及制动信号，再由变频器根据一定的控制规律和控制算法来控制电机。
4.5 可靠的系统工作状态
当系统出现故障时，PLC可向变频器发出信号，则避免了更大事故的发生。
5 结束语
以PLC和变频器为核心的电梯控制系统可根据客户的要求对以往的电梯控制系统进行改造，这不仅避免了旧系统的诸多缺点而且更加节约能源。本控制系统具有先进、可靠、经济的特色。