基于plc變頻調速控制技術的電梯應用

劉富剛

摘要：文章根據實際應用中的經驗總結了PLC變頻調速電梯控制系統的特點，闡述了控制系統的設計要求及原則，并分析了在應用過程中如何進行調試。

關鍵詞：plc;變頻調速控制;電梯。

可編程式邏輯控制器（PLC）是一種數位運算操作的電子控制系統，專為在工業環境系統應用設計。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與運算操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的設備加工或生產。PLC及其有關外部設備，按照便于與工業控制系統聯成一個整體，方便擴充其功能的原則設計。傳統電梯的控制采用的是繼電器控制系統，此控制系統在我國應用得很成熟，但是因為擁有很多缺點，隨著PLC的誕生及推廣，電梯的控制逐漸被功能強大，操作簡便的PLC所代替。

1、PLC變頻調速電梯控制系統的特點

PLC電梯控制系統分為調速部分和邏輯控制部分。調速部分的性能對電梯運行是乘客的舒適感有著重要影響，而邏輯控制部分則是電梯安全可靠運行的關鍵。改用PLC來控制電梯的運行，改善了電梯的舒適感和運行的可靠性，大大提高了電梯的性能。PlC控制具有性能穩定、抗干擾能力強、設計配置靈活，通用性、可靠性、 安全性、檢修快速性高等優點。與基于DSP和單片機的電梯門機控制系統比較PLC是完全的考慮到硬件干擾與使用的成熟技術硬件。有配套編程軟件。DSP和單片機需要配套設計硬件電路及開發控制編程。（1）在電梯控制中采用了PLC，用軟件實現對電梯運行的自動控制，可靠性大大提高。（2）?去掉了選層器及大部分繼電器，控制系統結構簡單，外部線路簡化。（3）?PLC可實現各種復雜的控制系統，方便地增加或改變控制功能。（4）?PLC可進行故障自動檢測與報警顯示，提高運行安全性，并便于檢修。（5）?用于群控調配和管理，并提高電梯運行效率。（6）?更改控制方案時不需改動硬件接線。

電動機交流變頻技術是當今節電，改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、推動技術進步的一種手段。

（1）?變頻調速電梯使用的是異步電動機，比同容量的直流電動機具有體積小、占空間小、結構簡單、維護方便、可靠性高、價格低等優點。

（2）?變頻調速電源使用了先進的SPWM技術SVPWM技術，明顯改善了電梯運行質量和性能;調速范圍寬、控制精度高，動態性能好，舒適、安靜、快捷，已逐漸取代直流電機調速。

（3）?變頻調速電梯使用先進的SPWM和SVPWM技術，明顯改善了電動機供電電源的質量，減少諧波，提高了效率和功率因數，節能明顯。

2、PLC電梯控制系統要求及設計原則

2.1、電梯控制要滿足的要求

電梯是現代生活中不可缺少的設備，安全、高效的電梯是沒一個建筑公司選擇首要條件。電梯按不同的情況分類不同，按用途可分客梯、貨梯、醫用梯、觀光梯等等;按速度分低、中、高速等電梯;按驅動電源分直流、交流;按控制方式分有層間控制、簡易集選控制，集選控制、有無伺服控制等等。無論是怎樣劃分，電梯的基本機構是一樣都轎廂、曳引機、井道及導軌、導向系統、門系統、平衡系統、拖動系統、控制系統這八大系統組成。控制系統是電梯的大腦，要追求安全高效就要運用現代技術實現自動化和智能化。通過數字化技術實現電梯的各項操作要求。當然不是每一個設計都能滿足電梯的每一項要求的。電梯地理想運行涉及很多，設計者要在滿足運行基本要求的前提下，盡力追求完美。一般的電梯需要滿足的運行要求有以下幾方面。實現司機操作，高度自動控制功能的集選控制，下行過程中的集選功能，特定樓層的獨立操作，特定樓層地優選控制，電梯停止功能，滿載控制，無效指令清除、自動控制開門時間、按客流量自動調節開門時間，開門時間延長，強迫關門、光幕感應能力，副操作箱客流應急，電子按鈕，燈光指示報站，停電時緊急操作，火災時緊急操作，消防操作，故障檢測能力等等，在實際電梯應用過程中，上述控制功能并不一定全部實現，具體要根據建筑物的應用環境，用途，建筑物的形狀、容積、人流等等綜合因素來決定需要具備那些控制要求，控制功能實現的過程中要各個開關指控命令的安全保護措施。

2.2設計基本原則

任何一種控制系統都是為了實現被控對象的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。因此，在設計PLC控制系統時，應遵循以下基本原則：

（1）?最大限度地滿足被控對象的控制要求。充分發揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計PLC控制系統的首要前提，這也是設計中最重要的一條原則。這就要求設計人員在設計前就要深入現場進行調查研究，收集控制現場的資料，收集相關先進的國內、國外資料。

（2）?保證PLC控制系統安全可靠。保證PLC控制系統能夠長期安全、可靠、穩定運行，是設計控制系統的重要原則。這就要求設計者在系統設計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統安全可靠。

（3）?力求簡單、經濟、使用及維修方便。一個新的控制工程固然能提高產品的質量和數量，帶來巨大的經濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術的培訓、設備的維護也將導致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設計者不僅應該使控制系統簡單、經濟，而要使控制系統的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。

（4）?適應發展的需要。由于技術的不斷發展，控制系統的要求也將會不斷地提高，設計時要適當考慮到今后控制系統發展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/0點數和內存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產的發展和工藝的改進。

3、PLC電梯系統的應用調試

電梯PLC程序應在未帶載情況下模擬調試好。在接觸器等輸出狀態正確后，再將模擬調試完成后，然后進行現場安裝。并進行運行調試，確定參數，完善程序，最后交付運行使用。由于客觀條件的限制，軟硬件開發應用調試前期只能在實驗室對電梯程序進行模擬調試。實際輸入信號及反饋信號用按鈕或開關模擬，輸出不用接負載，可由PLC輸出端的發光二極管顯示負載狀態，模擬調試時，按電梯的運行條件，依次設置輸入信號，并觀察輸出正確與否。同時可通過編程器監控內部各點狀態，在輸入端接上手動按鈕而在PLC的輸出指示燈上看輸出，輸入信號完全依靠手動來控制進行電梯安裝系統調試的時候，是一個比較復雜且耗時的過程，首先要確定器件型號，選擇器件型號除了要考慮機械設備、電壓、電流外，還要考慮經濟實用及美觀問題。所有器件都備好后，接下來就是安裝，主電路及PLC都裝在控制柜內，這就要考慮互相干擾的問題，按鈕、指示燈或數碼顯示也按照同樣原則接線.所有的元器件都按照一定的編號安裝好后.確保無誤后，就可以調試了.由于調試過程中，輸入輸出點比較多，且完成一個動作所涉及的開關、按鈕、輸出顯示也比較多，所以這里不一一說明，只對動作中一部分單指令調試加以說明。這是一種最簡單的調試方法，檢查所設計的程序在完成其最簡單的控制功能時是否會發生錯誤。若各種調試無措誤，則再用復雜的方法進行調試。單指令運行調試的具體內容如下;假定電梯的轎廂在一樓.數碼管顯示為“1”。此時按下六樓的內指令按鈕X35，六樓內指令顯示M15亮，電梯關門后，開始上行，當轎廂上升到六樓后，數碼管顯示為“6”樓的內指令顯示信號M15消際。

總結

自從可編程序控制器（PLC）應用于電梯進行邏輯控制之后，通過合理的選擇和設計，不但提高了電梯可靠性、可維護性以及靈活性，同時延長了使用壽命，縮短了電梯的開發周期，并提高了電梯的控制水平，改善了電梯運行的舒適感，使電梯達到了較為理想的運行效果。

參考文獻：

[1]黃玉賓.電氣儀表自動化控制關鍵技術與發展趨勢[J].電子技術與軟件工程，2019（06）：113.