試論PLC控制變頻調速電梯電氣控制系統

梁家健

摘 要：交流變頻調速系統的應用，讓可編程控制器PLC控制系統在電梯控制系統中發揮了重要的作用，本篇文章主要從PLC的工作原理和特點入手，對PLC控制變頻電梯電氣控制系統的相關問題進行了探究。

關鍵詞：PLC；變頻調速；電梯電氣控制系統

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）12-0077-02

隨著社會經濟的不斷發展，高層建筑的出現，讓電梯成為了人們日常工作生活中經常接觸的運輸設備。在用戶對電梯的節能、舒適感和可靠性的要求逐漸提升的情況下，基于可編程序控制技術的變頻調速電梯的應用，可以讓電梯的可靠性得到有效提升。

1 PLC的工作原理和特點

1.1 PLC的工作原理

輸入采樣、程序執行和輸出刷新是PLC的主要過程，完成這三個階段的任務的過程為PLC的一個掃描周期[1]。對于PLC而言，CPU掃描速度是掃描周期的主要影響因素。在輸入采樣階段，PLC會借助掃描方式，依照順序讀入輸入程序。并將這些數據存放在I/O映像區的一些特定單元之中。在程序的執行階段，PLC可以依照由上至下、由左至右的固定費順序來執行輸入程序。在輸出刷新階段，CPU會按照數據在I/O映像區內的狀態，對數據不進行刷新，并將數據輸出到鎖存電路之中。進而在利用輸出電路進行驅動外設的基礎上，完成PLC的輸出工作。

1.2 PLC的主要特點

在對PLC的工作特點進行探究以后，我們可以發現，這一系統是借助軟件的作用對電梯進行控制，因而具有可靠性強的特點。由于PLC的外部線路相對簡化，因而在對控制系統方案進行調整的過程中，操作人員無需對硬件接線進行調整，結構簡單，操作簡便的特性就成為了PLC的主要特點。從PLC的應用效果來看，這一技術還具備著運行效率高的特點。

2 電梯變頻調速的原理和特點

2.1 電梯變頻調速的主要原理

在對電梯供電電源的頻率進行均勻性、連續性改變的基礎上，對電梯的轉速進行改變，是電梯變頻調速的主要工作原理。電梯變頻調速過程也是對電梯的電動機的最大轉距進行調整的過程。恒定轉矩負載要求操作人員在進行調速作業的過程中需要讓電動機的最大轉矩保持不變，這樣，電梯變頻調速過程也成為了電梯電動機的電壓進行調整的過程，變頻變壓調速就成為了電梯變頻調速問題的實質因素。

2.2 電梯變頻調速的主要特點

異步電動機是變頻調速過程中不可缺少的一大重要工具。體積小、成本低、結構簡單和可靠性高是異步電動機的主要特點[2]。這一設備的應用，對電梯變頻效率的提升有著積極的促進作用。在電梯電氣控制系統中，SPWM和SVPWM技術的應用，可以讓變頻調速系統表現出控制精度高、動態性能強和調速范圍廣的特點。

3 PLC控制變頻調速系統的設計

3.1 電梯的井道設計

為了在對井道布線進行優化的基礎上，對電梯維修工作和保養工作的難度進行降低，在對光電開關進行應用的基礎上，對脈沖控制技術在電梯加減速和平層控制工作中的作用進行發揮，可以讓電梯電氣系統得到一定程度的優化。在一些電梯中，設計人員會對12V旋轉編碼器進行應用。在編碼器與電梯電氣系統的主電動機實現同軸相連以后，編碼器所產生的脈沖會被直接輸入到PLC的高速脈沖技術輸入端之中。旋轉編碼器在電梯井道中的應用，可以對電梯運行的距離信號進行精確計算。這一設備的運用，也可以在對電梯的速度和距離進行測量的基礎上，對電梯的運行方向和曳引機的轉速進行計算。

3.2 變頻器的容量

變頻器的容量與曳引機電動機的功率和電梯的自重、額定載重、配重和電梯的速度問題之間存在這一定的聯系。在正常工作的條件下，我們可以用以下公式對電梯在上升過程中所需要的功率進行計算：

P2=[（W1+W2-W3）·g+f摩]·v

在這一公式中，P2指的是電梯在上升過程中所需要的功率；W1、W2和W3分別知道的是電梯的自重、額定載重和配重；v指的是電梯的速度。摩擦力的計算公式為：f摩=k·（W1+W2-W3）·g

3.3 變頻器制動電阻

電梯負載是位能負載的一種表現形式。再生能量的產生，是這一模式在運行過程中表現出來的主要特點。在電梯電氣系統的設計過程中，設計人員需要對變頻調速裝置中的制動功能進行完善。制動電阻的應用，是對變頻調速裝置進行優化的一種有效措施。依托制動單元而對作用，以能耗的方式將再生能量應用于制動電阻之中，是變頻器制動電阻的主要工作原理。

3.4 電梯的操作方式

在對PLC進行應用以后，電梯轎廂的下行召喚可以在下級選控制登記技術的應用下得到實現。轎廂的上行就可以只應答至頂層的轎廂。自動改變運行方向為下行。為了對電梯的運輸效率進行保障，設計人員也需要在對電梯的速度給定曲線進行合理設計。

在換速問題、平層問題、停車問題和樓層顯示問題的處理過程中，編碼器的輸出端可以將脈沖信號引入PLC是高速計數輸入端的方式構建位置反饋和速度反饋[3]。高速計數器所累加的脈沖數成為了電梯位置的主要表現。在對高速計數器的值與各個信號點對應的脈沖數進行比較分析成為了電梯運行距離、換速點和自動停車點等信號的主要判斷依據。位置信號檢測機制的應用，可以讓PLC對電梯所在樓層的位置、門區信號和平層位置信號等問題進行判斷。這一技術的應用，可以對電梯井道中的信號檢測裝置的作用進行發揮，這就可以在對井道檢測元件和信號連接進行優化的基礎上，對電梯電氣系統的使用成本進行降低。

相對計數方式是脈沖計數編程方法應用過程中所采用的主要的技術方式。從平層點開始計數到下一個平層點，高速計數器會經歷一個復位的過程，也就是說，在對這一方法進行應用的過程中，每一層都是由0開始進行計數的。在這一過程中，樓層數可以存放在另一個計數器之中，這樣，在計數器累計到設定值以后，工作人員在高速計數器復位以后，可以從運行方向的樓層計數器加1或減1的方式，對電梯的運行距離進行計算。

4 PLC控制變頻調速電梯電氣系統的設計思想

4.1 信號控制系統

在變頻調速電梯電氣控制系統中，PLC軟件是實現電梯信號控制的重要因素。圖1中所示的內容就是電梯信號控制系統的主要組成部分。

從圖1中所示的內容來看，運行方式選擇、運行控制和安全保護信息等內容是輸入到PLC的控制信號所涉及到的主要內容。

4.2 PLC控制系統設計

信號控制系統和拖動控制系統是PLC控制系統的兩大主要組成部分。從上文中的圖片來看，PLC主機及相關的機械系統、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤等硬件設備是這一系統中不可缺少的設備類型。

4.3 變頻器自學習功能的應用方法

自學習設置可以讓變頻器在工作過程中保持最佳狀態。在參數設置工作完成以后，參數自學習功能會成為曳引機的一大主要功能。在曳引機制動輪與電機軸相脫離的情況下，電動機會處于空載狀態。在這個時候啟動電動機，變頻器會對電動機的有關參數進行自動識別和存儲。變頻器也可以利用已經識別到的參數，對控制算法中的有關參數進行調整。這種在自學習狀態下產生的參數往往是與變頻器相匹配的最佳參數，這樣，在電梯電氣控制系統中，變頻器和以Udine主電機進行最優化的控制。

5 結語

在電梯技術日趨完善的時代，PLC在電梯電氣控制系統中發揮的是邏輯控制器的作用。它是電梯電氣系統進行信號輸入、程序處理和信號輸出的核心要素。也是電梯各個部件之間的信號交流的保障性因素。對電梯的井道設計等內哦榮的優化，可以讓電梯電氣系統的自身性能得到有效提升。為了對電梯的運營安全性進行保障，PLC控制系統在電梯系統中的應用問題依舊要進行不斷的研究。

參考文獻

[1]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.

[2]周云峰.淺析PLC控制交流變頻調速電梯系統[J].科技創新與應用，2014，19：53-54.

[3]劉力郡.基于PLC控制的交流變頻調速電梯系統的應用[J].電子測試，2016，18：127-128.