PLC 變頻器在升降機控制中的應用

張 聰

（上海振華重工（集團） 沈陽電梯有限公司，遼寧 沈陽 110164）

隨著近年來人們對節能環保的要求，變頻器在升降機已經得到廣泛應用，使用變頻器可以降低電力線路電壓波動，減少對電網的沖擊，可調節加速功能、運行速度和轉矩極限及受控的停止方式，可控制電動機啟動電流和可逆運行控制，減少機械設備的磨損，進而降低成本、提高系統穩定性。該變頻器應用在提升設備、絞車中不僅可減少該設備在啟動過程中鋼絲繩的拉力及卷繩筒和改向輪所承受的力，而且在下放過程中變頻器可將這部分由勢能轉化的電能反饋電網，做到了節能及勢能再度利用。

1 PLC 功能及其系統

可編程控制器（PLC） 最早產生于1969 年，是一種采用數字運算進行操控的控制系統，最初可編程控制器僅僅停留在邏輯編輯層面，隨著50 年來的不斷發展與創新，目前已經發展成為融合了過程控制、位移控制等多種多樣的控制領域。目前在眾多的工業控制器中，PLC 憑借其高可靠度，通常在使用過程中自身不會產生故障，已經發展成為最重要的工業控制器之一。對于作業現場的各種傳感器、控制閥、按鈕和開關等器件，PLC 可實現其與設備的直接連接，這些均得益于其具有豐富的I/O 接口模塊。此外PLC 的CPU、I/O、電源等部件均采用模塊化設計，提高了系統的靈活性。PLC的編程方式簡便，通過與實際電路連線圖一致的梯形圖進行編程，同時其程序設計和修改也較簡便。此外其適用范圍廣，適應能力強，安裝操作簡單全部為外部接口接線。綜上所述，PLC 具有明顯優勢，不僅抗干擾能力強、安全性和可靠性高。基于PLC 程序控制變頻器方法如下：

為更好、更安全地使用變頻器，使其在運輸系統中發揮保護作用，提出了一種基于PLC 程序控制變頻器的方法:

1) 設置有手動調速桿、人員識別、危險狀態警示以及語音報警功能。在水平操作面上設置控制電動機運行速度的手動調速桿，使得操作人員可省時、省力、便捷地實現無極調速，便于精準、合理地對速度進行控制。

2) 通過設置指示燈，當速度過快、機頭過卷和機尾過卷時均可發出報警指示信號，有利于操作人員快速處理險情，避免危險事故發生。

3) 通過設置用于讀取識別卡信息的讀卡器，使具有合法身份的工作人員才可操作控制臺，頁面具有密碼登錄功能，杜絕了由于非操作人員操作不當而引發的安全事故。

2 變頻調速控制系統總體結構

升降機PLC 變頻控制系統中，PLC 和變頻器是相互獨立又相互合作的兩部分，共同控制升降機的運行狀態。變頻器、控制監控系統、動力裝置、操作臺、旋轉編碼器、減速器等都屬于變頻控制系統。動力裝置主要為升降機提供動力如牽引力等。升降機在整個運輸作業過程中正常運轉或是出現故障，其控制監視系統能夠實時在線監測提升機的各種狀態和參數，這些數據信息為及時發現并處理故障提供了參考。操作臺是整個升降機控制系統的核心，起著重要的操控作用，操作臺不僅可實現速度和制動力的設定和調控，還可以發布各種控制命令等，是整個升降機控制系統的控制中心。在升降機進行運輸作業過程中，為保證系統工作的安全性，為避免溜車事故的發生，待升降機啟動時，在機械抱閘松開前，變頻器向電機施加一定的力矩。在該系統中，系統交流電的輸入途徑為通過AC380V 三相動力電源，輸入的交流電經過的參數設定，轉變為可變為用來驅動電動機的固定要求頻率的交流電，變頻器的作用就是對輸入的交流電進行轉變。一般情況下，隨著輸出頻率的變化電機的轉速也會相應的變化。現場的實際情況多種多樣，其操作臺可實現作業現場的實時操控，通常速度變化趨勢要經過PLC 編程輸入和變頻器的變頻作用一系列流程，從而實現對升降機的速度控制。

3 變頻調速控制系統的具體設計

升降機PLC 變頻控制系統主要由PLC 和變頻器兩部分組成。該系統設計PLC 選用德國西門子公司的S7-300 型號產品，變頻器選用日本安川品牌的變頻器。

3.1 變頻調速系統主系統部分

日本安川品牌的變頻器，采用矢量控制的先進技術，主電路對線路的保護通過空氣斷電器和接觸器等，干擾和振動的減弱通過交流電抗器La 和噪聲濾波LB 等，從而確保系統在環境惡劣的條件下可以正常運行。

3.2 PLC 控制部分

PLC 作為升降機PLC 變頻控制系統的核心，選用S7-300 型號，該型號的擴展溫度最低為-25℃，最高為70℃，允許短時機械負載增加。該型號的PLC 不僅能夠適用于污染空氣等各種惡劣環境，而且操作、編程和維修都相當簡便，理論上來講，最為理想的升降機運行速度成S 形速度曲線，只有通過PLC 給定控制，才能使升降機的運行曲線達到理想化的效果。PLC 對升降機的一系列命令控制通過主令操作控制實現，要想最終實現理想化的運行速度，需要通過不斷調試，使升降機工作狀態按照預期要求不斷改進。然而升降機的實時速度、作業進程和變頻器等都需要PLC 保護監測系統的監控，為防止事故的發生，及時有效發現系統故障，防患于未然，確保升降機安全可靠的運行。

4 結語

利用程序控制方法，通過變頻器控制臺來控制變頻器，避開了變頻器的高壓危險，保證操作人員的人身安全;有人員識別和密碼登錄雙重保護，做到了非操作人員不能啟車;帶有故障記憶功能，便于查找分析故障點，有效縮短設備維修時間，為社會帶來較大的經濟和社會效益。