變頻調速電梯系統的設計分析及相關應用

曾凡煜

【摘要】電梯是目前高層建筑中常用的交通工具，隨著我國高層建筑的發展，電梯也得到了高速的發展。電梯的拖動技術也逐漸發展成為了變頻調速技術，電梯的邏輯控制也逐漸由PLC代替。本文主要闡述了變頻調速電梯系統的設計分析和其相關應用。

【關鍵詞】變頻調速；電梯系統；設計分析；相關應用

隨著我國科學技術的不斷發展以及計算機技術在我國的廣泛應用，人們對高層電梯的可靠性及安全性的要求也越來越高。傳統的繼電器控制技術的缺陷和劣勢也逐漸顯露出來。而可編程序控制器（PLC）根據電梯的實際邏輯需要在當下逐漸的發展起來。PLV是一種專門為工業環境而設計的數字運算操作的一項電子裝置。它有著傳統繼電器控制技術無法比擬的優點，也正逐漸的取代傳統繼電器控制技術的地位。

與此同時，由于電機交流變頻技術的不斷發展與完善，電梯的拖動模式已經在其基礎上有了很大的變化，原先的直流調速逐漸被交流變頻調速所取代。

一、對設備的選擇

本文主要選擇了安川公司在世界市場中全面推廣的vS-616G5型號的變頻器。這種變頻器不僅實現了對矢量的有效控制，還實現了V/F的控制。通過變頻器本身的自動協調功能以及其本身的無速度傳感器電流的矢量控制，可以比較容易得到高起動的轉矩與比較高的調速范圍。

1.vS-616G5變頻器的特點

vS-616G5型號的變頻器有著以下幾個特點：對電流矢量等四種控制方式實現了較高的標準化；有著多種多樣的內藏功能和選擇功能；使用了目前比較先進的硬件配置，使得其體積小但功能全面；其維修性能和其自身的保護功能比較完善；LCD裝置可以有效的提高變頻器的操作性能。

2.PLC的選擇

電梯的PLC控制系統的選擇，將不再繼續使用傳統的繼電器控制系統中的模擬轎廂運動機械選層器。在電梯的實際運行過程中如何正確確定轎廂所處的具體位置，PLC軟件怎樣根據指定的輸入信號，以及電梯實際的運行條件來計算或者判斷轎廂多出的實際樓層，這是電梯得到正常運行的基本前提，也是正確判斷電梯方向和換樓換層數的前提。

根據上文的要求可知，PLC必須具有速度較高的計數器。此外，由于電梯是上、下雙向運行，PLC還應該具有可逆計數器。對以上因素經過了綜合的考慮，本文選擇了產自日本OMRON公司的C系列的某一機型。

二、對電梯控制系統的設計分析

電梯PLC控制系統與其他類型的控制系統一樣，其主要是由信號控制系統以及電梯拖動系統兩個部分共同組成。例如圖一，其只要的硬件有PLC主機及其擴展、電梯的機械系統、轎廂的操控盤、廳外的呼梯器、指層器、門機、電梯的調速裝置、電梯的主要拖動系統。其中，PLC主機為該系統的主要控制系統，呼梯器、井道、安全信號以及操縱盤主要通過PLC的輸入接口送入到PLC中，并且將這些信息儲存至儲存器，召喚指示燈發出相應的信號，并且向門機控制系統以及拖動系統發出信號。

1.對信號控制系統的設計

電梯的信號控制，基本上是由PLC軟件進行控制的。將電梯的運行方式選擇、運行的控制指令、轎廂內的指令、樓層的召喚、電梯的安全及保護信息、旋轉編碼器的光電脈沖、限位信號、門區一級平層信號等均輸入到PLC的控制中去。其中，電梯運行的方式有：自動運行、專人運行、檢修運行和消防運行等等。

2.速度曲線的設定

為了使人們在乘坐電梯時，有一個舒適的乘坐環境，需要將電梯的啟動速度曲線設計成有兩段S型曲線和一段直線構成，這一曲線的構成和改變主要是由于電梯的加速斜度的變化率和S曲線的變化率而決定的。電梯的加速斜率主要是其速度從0加速到每分鐘1000轉所需要的時間來對其進行定義的。所以，通過改變電梯的加速時間可以獲得各不相同的起動曲線的斜率。

3.減速以及平層的控制

電梯的實際工作特點是較為頻繁的啟動，為了進一步提高電梯的工作效率、改善電梯內部的乘坐環境，這就要求電梯的平滑速度減為零的時候，不能夠出現爬行或者直接停止的顯現。想要確保電梯平穩的停止，就需要對電梯發送準確無誤的減速信號，在電梯接近目標樓層的時候，要按對其進行精確的自動校正以及速度調整。

4.PLC與旋轉編碼器的連接

本文所選擇的的系統使用的是相對計數的方式對電梯進行位置測量。運行前，需要通過編程方式將相應的信號，例如：平層點位置、制動點位置以及換速點位置等信號，存入相應的內存單元當中，在電梯的實際運行的過程總，通過旋轉編碼器等檢測軟件分析以及計算信號，例如：電梯所在的樓層平層點的位置等等，通過計算確定電梯的位置，對電梯所在的樓層進行技術。并且發出相應的平層信號和換速信號。

三、實例的應用

本文中所體現的變頻調速電梯系統方案，應用于某地的一棟寫字樓內，并且根據PLC I/O節點的控制使用原則，預留出相應的I/O節點，以在擴展中進行使用。在實際的操作系統中，工作人員需要輸入47節點，輸出40節點。

針對以上要求，我們選擇了西門子S7-300PLC，其CPU的型號為CPU315。安川Vs—6l6G5變頻器接到來自PLC的電梯上行信號以及電梯下行信號，進而控制電動機轉動的方向，從而決定了電梯的上行和下行方向。同樣，安川 616G5變頻器接受到來自PLC的電梯高度行駛和電梯低速行駛的型號，而控制曳引電動機的轉速，進而控制電梯運行的速度。電梯通過其設置的脈沖發生器，將電梯的實時方向和速度反饋該變頻器，這就形成了一個閉環的控制圈。該寫字樓的電梯經過了意見的運行，并沒有出現較大的故障，乘坐電梯的人也得到了較好的舒適感，說明這套變頻調速電梯系統方案具有良好的可靠性。

四、結語

本文主要闡述了變頻調速電梯系統的設計分析及相關應用。利用進的變頻器和PLC，能夠很好的實現對電梯運行的良好控制，并且通過合理的設備選擇、科學的參數設置以及有效的硬件措施，大大提高了電梯運行的安全性和可靠性，使得人們乘坐電梯獲得了更大的舒適感，并且節約了電梯運行的成本。

參考文獻

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