西门子模块6ES7216-2BD23-0XB8规格说明

西门子模块6es7216-2bd23-0xb8规格说明

1  吊具信号的采集

集装箱单箱吊具中输入信号有:4个吊具着床限位，4个已开锁限位，4个已闭锁限位，4个导板抬起限位，2个20限位，2个40限位，1个油泵压力开关;输出信号控制的有:4个开锁电磁阀，4个闭锁电磁阀，4个导板控制电磁阀，2个20电磁阀，2个40电磁阀，1个油泵起停控制信号。原吊具通过吊具电缆送给主控站的信号是:着床，已开锁，已闭锁，20到位，40到位;从主控站传到吊具上的信号为:开锁，闭锁，20，40，这些信号均为综合信号。如果发生某电磁阀故障，操作人员只知道该回路有故障，而不了解具体是吊具的哪个角发生故障，吊具上没有具体故障指示，维修人员到现场后还需要根据主站plc故障信号来进一步判断故障部位，这样一个来回，维修时间就较长，从而生产效率会受到很大的影响。

集装箱吊具运行的工况是非常恶劣的，其故障发生的概率占系统总故障的30%以上，为使故障判断更加快速准确，本文提出采用在吊具电控箱内增加plc输入输出和通讯模块，并采用无线通讯的方式代替原昂贵的吊具电缆，plc主站能够得到吊具内的所有信息并能方便地判断故障位置。吊具内增加的plc与吊具内的信号关系如图1所示。图1中，plc采用versamax的以太网模块ic200ebi001，由此模块与无线modemap-1002通讯，实现与上位plc的信号联系，其带有的开关量输入采用ic200mdl640模块，开关量输出模块采用ic200mdl742模块。外围的每个输入输出与该从站的输入输出一一对应，即共有21个开关量输入，17个开关量输出。一个plc模块mdl640有32个输入，一个mdl742有32个输出，满足使用需要，除上述输出外，还设有综合信号指示灯:着床，已开锁，已闭锁，20到位，40到位;另10个输出用于表示具体故障:四个开锁故障，四个闭锁故障，1个20故障，1个40故障。

2  plc硬件组态

plc主站采用ge9030系列plc，cpu为带有以太网口的cpu364，在该cpu的硬件组态中，选择通讯模式为egd，即以太网全局数据结构定义，在ethernetglobe date设置对话框内，“produced exchanged”中的“ipaddress”设置为吊具以太网模块的ip地址，表示该plc站后续“addexch”的“refereance”地址的存储器内容将发送到吊具以太网模块中的对应存储器去，同样在该plc配置的“consumedexchange”中的“ip address”设置为吊具以太网模块的ip地址，表示该plc站后续“addexch”的“refereance”地址的存储器内容是从吊具以太网模块中的对应存储器传送来而得到。对应ebi001中的配置，也应将“producedexchanged”和“consumed exchange”中的“ipaddress”设置为主站plc的ip地址，即主站plc发送的数据是到吊具分站的，而分站发送的数据是送给主

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3  无线通讯的实现

通常通过吊具电缆传递吊具信号，该电缆为要求具备很高的柔性和韧性，电缆内芯数有限，如果上述吊具所有输入输出也通过该吊具电缆，则会因信号线太多而无法实现。随着现代通讯技术的发展，无线工业以太网已在工业控制网中逐渐被接受，要求的可靠性和稳定性已得到满足，而且其通讯速度也达到十兆以上。本方案中采取无限工业以太网络通讯的方式来实现信号传递，采用点对点联系方式，中间不需要服务器，选用的产品为rfnet公司的ap-1002型号，网络结构如图2所示。无线网络仅采用网桥实现主从站的联系，即简单的点对点方式。其性能简述如附表。

在使用无线通讯模块前，要对该模块进行设置，先用pc机与该模块相联，设定pc机的ip地址前3位与该模块地址的一致，直接用internetexplorer可进入模块的设定网页，将模块的ip地址改成所需要的地址并确定后退出，将pc机的ip地址也改成所需要的地址，再用internetexplorer 进入模块的新地址，并将要与模块相联的plc地址输入到“hostip”中，两个模块均设好后，在该两个无线模块之间即建立的网桥通讯，即主站与从站的联系就像用网线连通一样。
     
4 吊具的plc程序故障诊断

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吊具信号输入采集后，plc根据其输出信号与相应输入信号比较，可以诊断出具体故障部位，以旋锁控制闭合锁为例，其程序如图3所示，图3中lkls1、2、3、4分别表示旋锁闭合限位，lkls表示吊具旋锁已全锁;同样，unlkls表示旋锁已全开，bedls表示四个角已全部着床。从程序中可以看出在旋锁回路正常情况下，即命令lkco与实际状态lkls一致，lkf表示吊具闭锁故障为0，即此时无闭锁故障;如控制吊具闭锁lkco=1，而在延时时间ton0的设定时间到后，lkls=0仍然为未全锁，则lkf=1并自保，需要正常恢复后按复位信号rst，而lkf=1表示该闭锁回路有故障，但具体是哪个角出现问题，程序中安排指令lkco与每一个限位信号比较，如lkco与lkls1不一致且延时超过设定，则自动产生lkf1故障信号，表示在吊具角1出现了吊具旋锁故障。依次类推，可以得到各角处的开锁故障、闭锁故障、着床信号等判断与显示。其中显示可以在司机室触媒屏上看到，在吊具上同样安排有具体指示，这样方便维修人员。而主程序内容增加不多，但效果良好。

5  结束语

采用无线通讯的方式控制吊具及实现吊具具体故障的判断显示是一个新的尝试，实际试验效果良好，原来担心的无线通讯问题并没有出现，在吊具恶劣工况下，吊具上的plc和通讯模块工作正常，因通讯速度达10mhz，而数据量有限，所以控制是实时的，增加的系统稳定性和可靠性在集装箱装卸桥实际生产中得到验证。该方案可以进一步推广到场地龙门吊及其他相关场所使用，是一个方便容易实现而又适合现场的系统。

要有一支具有一定技术水平，熟悉设备情况，掌握设备工作原理的检修队伍。
• 对检修工作要定为一个制度，按期执行。每个plc都有确定的检修时间。一般以每6个月～1年1次。

1定期检修的内容如表所示。

应该说plc是一个可靠性、稳定性极高的控制器。只要按照其技术规范安装和使用，出现故障的概率极低。但是，一旦出现了故障，一定要按上述步骤进行检查、处理。特别是检查由于外部设备故障造成的损坏。一定要查清故障原因，待故障排除以后再试运行。

2可编程序控制器的故障处理指南
对于具体的plc的故障检查可能有一定的特殊性。下面给出了有关plc的故障检查和处理方法。见表。

文章采用plc和变频器实现电梯常规控制的基础上，利用旋转编码器发出的脉冲信号构成位置反馈，实现电梯的jingque位移控制。通过plc程序设计实现楼层计数、换速信号、门区和平层信号的数字控制，取代井道位置检测装置，提高了系统的可靠性和平层精度。
[关键词]
电梯 可编程控制器 位移控制集选控制

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；第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。国内厂家大多选择第二种方式，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可靠性高，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 cimrg5a4022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，除要求安全可靠外，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，但和国外高性能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，大大低于国标±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，降低成本。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。

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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，为检测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。为消除脉冲计数累计误差，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，又提高了系统的可靠性和安全性，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，系统运行可靠，乘坐舒适，故障率大为降低，平层精度在±5mm以内，取得了良好的运行效果。