基于PLC控制的交流變頻調速電梯系統的應用

劉力郡

（西安鐵路職業技術學院，陜西西安，710014）

基于PLC控制的交流變頻調速電梯系統的應用

劉力郡

（西安鐵路職業技術學院，陜西西安，710014）

現代電梯技術利用PLC控制交流變頻調速系統，使電梯能夠更加平穩運行.在PLC作為邏輯控制器對電梯進行控制的基礎上，著重分析電梯應用中的交流變頻調速系統，利用QuartusII軟件實現模擬，驗證了對于電梯速度曲線控制的分析，達到了平穩運行控制的要求，在PLC控制系統中，使得變頻調速控制達到理想的狀態。

交流變頻調速；PLC控制；電梯系統

0　引言

現代生活中，電梯作為垂直運輸工具，是人們生活中不可缺少的重要部分。近年來電梯運行事故頻發，引起了社會廣泛關注，住宅小區的客梯，商場的自動扶梯等在運行狀態出現故障，會造成安全事故連帶經濟損失。在城市軌道交通系統中，地鐵車站內人流量大，運行時間長，分布著各式電梯，作為城軌車站設備的重要部分，其運行安全就顯得尤為重要。而電梯作為現代生活中的常用工具，人們在使用時更加注重舒適性，平穩性和安全性。在計算機網絡技術和微電子技術快速發展的帶動下，使用與變頻器相配合的PLC控制交流變頻調速系統，可以使電梯的運行得到更加合理的控制，同時達到提升舒適性和安全性的目的。

PLC控制系統在電梯技術的發展中承擔著重要的角色，PLC控制的交流變頻調速控制系統具有較高的靈活性，操作、編程簡單，安全可靠等特點。

圖1　 電梯PLC控制系統結構圖

1　電梯PLC控制系統的構建

電梯PLC控制系統主要由信號控制系統和拖動控制系統兩部分組成。如圖1中，其主要硬件包括PLC主機及擴展、機械系統、轎廂操縱盤、呼梯盤、停層裝置、門機、調速裝置與主拖動系統等。

PLC控制的交流變頻調速控制系統，是以PLC為核心，將電梯的呼梯盤、操縱箱和停層裝置以及安全保護信號等完成連接后，經PLC完成數據采集和數據處理后，再通過輸出接口向各樓層指示設備發出信號，并控制曳引電動機和自動門機等，實現電梯開關門和拖動的控制與運行。

2　電機調速系統的設計

電梯的運行是由拖動電機控制的，在實際的運行過程中，其勻速運行的區間只占據一小部分，大部分是以變速運行為主，集中體現在電梯啟動和停止這兩個環節，因此乘客乘坐時的舒適感是由電機調速系統直接決定的。

電梯在啟動和停止時，需要依照設定好的速度曲線來控制，在電梯處于升降交界處時形成的速度曲線較為平滑，那么電梯的舒適感即可增強。速度曲線的狀態主要取決于速度的變化率（即加速度，加速度是根據從0r/min到1000r/min的速度區間內變化所需的時間來定義的），而加速度的斜率和拋物線的變化率會影響速度曲線的形狀，那么在電梯啟動和停止過程中，它的加速和減速的加速度較小時，速度曲線會比較平滑，此時才能獲得良好的舒適感。因此將電梯的起制動速度曲線設計為兩段拋物線加一段直線。

電梯的理想運行曲線一般都采用梯形曲線，因為梯形曲線可以在啟動階段和制動階段的轉折點處的加速度變化率較小。一般人可接受的最大加速度為a≤1.5m/s2，加速度變化率pm≤3m/ s2。

圖2中速度曲線中：拋物線型曲線ta/n段為加速時間段；直線型曲線（n-2）ta/n為均勻時間段；拋物線型曲線ta/n為減速時間段；n為起動時間系數。

3　PLC控制交流變頻調速控制系統的設計

本文采用Altera公司QuartusII軟件的綜合邏輯工具，不考慮特定情況下的制造工藝，將設計轉變為一種制造的工藝圖。PLC控制交流變頻調速控制系統應用于電梯中，而電梯中的信號控制全都由軟件模塊實現。在設計中采用通用的編程方式，可以對抽象的電路進行描述。

always@（posedge i_clk or negedge rst_n）

if（！rst_n）

begin

o_clk＜=1’ b0；

cnt＜=0；

end

else

begin

cnt＜=cnt+1’ b1；

if（cnt==（N/2-1））

begin

o_clk＜=！o_clk；

cnt＜=0

end

end

在電梯的運行過程中，變頻的處理程序最簡單的方法是：

if（a＜100）

a=a+10

else

a=0；

end

end

4　結論

本文通過構建電梯PLC控制系統，提出合理的運行速度曲線，利用軟件模擬驗證了變頻調速控制的目的，達到了電梯平穩運行的要求。電梯運行過程中，乘客對于電梯搭載的感覺反饋，實際受到變頻調速的影響，因此在設計過程中更加注重變頻調速的設計，通過對變頻器的控制來達到電梯平穩運行的要求。可編程控制應用于電梯邏輯控制中，通過合理的硬件選型和軟件設計，會使得電梯變頻調速控制達到較為理想的效果。

盡管電梯技術已日趨完善，但是PLC作為邏輯控制器，是進行信號輸入、程序處理、信號輸出的核心，因此整個電梯各部件間信號是否能夠順暢交流是電梯控制需要關注的重要方面，同時為了保證電梯運行的安全性，對于轎廂運行的位置控制，以及運行中自檢測信號的反饋的控制仍需要在日后進行更加深入地研究。

［1］何偉卓.論可編程控制器的發展現狀及應用前景［J］.電子測試，2014（23）：130-131.

［2］劉國華.PLC控制交流變頻調速控制系統在電梯中的應用［J］.制造業自動化，2011（6）：61-63.

［3］錢良楚.基于PLC控制的交流變頻調速電梯系統探討［J］.數字技術與應用，2013（07）：15-16.

［4］任超.如何應用PLC控制交流變頻調速控制系統［J］.電子技術，2013（4）：12-13.

［5］王海燕，姚宏亮.PLC在電梯變頻調速控制系統中的應用［J］.宿州學院學報，2010（25）：61-63.

［6］吳淑娟.PLC與模糊控制在電梯調速系統設計中的應用［J］.蘭州工業學院學報，2014（21）：14-17.

On the Application of AC Frequency Control of Motor Speed Elevator System on the Basis of PLC Control

Liu Lijun
（Xi’an Railway Vocational & Technical Institute，710014，Xi’an，Shaanxi，China）

With the rapid economic development，the elevator，as a transportation tool，has become an important part of people's daily life.Based on PLC technology，modern elevator control AC variable frequency speed regulation system makes the elevator run more smoothly.Starting with PLC as the logic controller controlling the elevator，this paper focuses on analyzing and stimulating the application of AC frequency conversion speed regulation system with the Quartus II software.The analysis of the elevator speed curve control has been validated，and the requirement of smooth running control has been reached.In the PLC control system，the optimization of logic control can make frequency control be in a better condition.

ac frequency control of motor speed；PLC control；elevator system

圖2　速度曲線

劉力郡（1989-），男，陜西商洛，助教，研究方向主要為電氣工程及其自動化。