基于PLC控制的交流變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)的應(yīng)用

劉力郡

（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安，710014）

基于PLC控制的交流變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)的應(yīng)用

劉力郡

（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安，710014）

現(xiàn)代電梯技術(shù)利用PLC控制交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，使電梯能夠更加平穩(wěn)運(yùn)行.在PLC作為邏輯控制器對電梯進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上，著重分析電梯應(yīng)用中的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，利用QuartusII軟件實(shí)現(xiàn)模擬，驗(yàn)證了對于電梯速度曲線控制的分析，達(dá)到了平穩(wěn)運(yùn)行控制的要求，在PLC控制系統(tǒng)中，使得變頻調(diào)速控制達(dá)到理想的狀態(tài)。

交流變頻調(diào)速；PLC控制；電梯系統(tǒng)

0　引言

現(xiàn)代生活中，電梯作為垂直運(yùn)輸工具，是人們生活中不可缺少的重要部分。近年來電梯運(yùn)行事故頻發(fā)，引起了社會(huì)廣泛關(guān)注，住宅小區(qū)的客梯，商場的自動(dòng)扶梯等在運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)故障，會(huì)造成安全事故連帶經(jīng)濟(jì)損失。在城市軌道交通系統(tǒng)中，地鐵車站內(nèi)人流量大，運(yùn)行時(shí)間長，分布著各式電梯，作為城軌車站設(shè)備的重要部分，其運(yùn)行安全就顯得尤為重要。而電梯作為現(xiàn)代生活中的常用工具，人們在使用時(shí)更加注重舒適性，平穩(wěn)性和安全性。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)快速發(fā)展的帶動(dòng)下，使用與變頻器相配合的PLC控制交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，可以使電梯的運(yùn)行得到更加合理的控制，同時(shí)達(dá)到提升舒適性和安全性的目的。

PLC控制系統(tǒng)在電梯技術(shù)的發(fā)展中承擔(dān)著重要的角色，PLC控制的交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)具有較高的靈活性，操作、編程簡單，安全可靠等特點(diǎn)。

圖1　 電梯PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1　電梯PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)建

電梯PLC控制系統(tǒng)主要由信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩部分組成。如圖1中，其主要硬件包括PLC主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、呼梯盤、停層裝置、門機(jī)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。

PLC控制的交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，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(hù)信號(hào)等完成連接后，經(jīng)PLC完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理后，再通過輸出接口向各樓層指示設(shè)備發(fā)出信號(hào)，并控制曳引電動(dòng)機(jī)和自動(dòng)門機(jī)等，實(shí)現(xiàn)電梯開關(guān)門和拖動(dòng)的控制與運(yùn)行。

2　電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

電梯的運(yùn)行是由拖動(dòng)電機(jī)控制的，在實(shí)際的運(yùn)行過程中，其勻速運(yùn)行的區(qū)間只占據(jù)一小部分，大部分是以變速運(yùn)行為主，集中體現(xiàn)在電梯啟動(dòng)和停止這兩個(gè)環(huán)節(jié)，因此乘客乘坐時(shí)的舒適感是由電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)直接決定的。

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

電梯的理想運(yùn)行曲線一般都采用梯形曲線，因?yàn)樘菪吻€可以在啟動(dòng)階段和制動(dòng)階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)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(shí)間段；直線型曲線（n-2）ta/n為均勻時(shí)間段；拋物線型曲線ta/n為減速時(shí)間段；n為起動(dòng)時(shí)間系數(shù)。

3　PLC控制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N制造的工藝圖。PLC控制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)應(yīng)用于電梯中，而電梯中的信號(hào)控制全都由軟件模塊實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)中采用通用的編程方式，可以對抽象的電路進(jìn)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(yùn)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(jié)論

本文通過構(gòu)建電梯PLC控制系統(tǒng)，提出合理的運(yùn)行速度曲線，利用軟件模擬驗(yàn)證了變頻調(diào)速控制的目的，達(dá)到了電梯平穩(wěn)運(yùn)行的要求。電梯運(yùn)行過程中，乘客對于電梯搭載的感覺反饋，實(shí)際受到變頻調(diào)速的影響，因此在設(shè)計(jì)過程中更加注重變頻調(diào)速的設(shè)計(jì)，通過對變頻器的控制來達(dá)到電梯平穩(wěn)運(yùn)行的要求。可編程控制應(yīng)用于電梯邏輯控制中，通過合理的硬件選型和軟件設(shè)計(jì)，會(huì)使得電梯變頻調(diào)速控制達(dá)到較為理想的效果。

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

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

［2］劉國華.PLC控制交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)在電梯中的應(yīng)用［J］.制造業(yè)自動(dòng)化，2011（6）：61-63.

［3］錢良楚.基于PLC控制的交流變頻調(diào)速電梯系統(tǒng)探討［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013（07）：15-16.

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

［5］王海燕，姚宏亮.PLC在電梯變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.宿州學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（25）：61-63.

［6］吳淑娟.PLC與模糊控制在電梯調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.蘭州工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，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(dòng)化。