基于plc變頻調(diào)速控制技術(shù)的電梯應(yīng)用

劉富剛

摘要：文章根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了PLC變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，闡述了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及原則，并分析了在應(yīng)用過(guò)程中如何進(jìn)行調(diào)試。

關(guān)鍵詞：plc;變頻調(diào)速控制;電梯。

可編程式邏輯控制器（PLC）是一種數(shù)位運(yùn)算操作的電子控制系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與運(yùn)算操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的設(shè)備加工或生產(chǎn)。PLC及其有關(guān)外部設(shè)備，按照便于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，方便擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)電梯的控制采用的是繼電器控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)在我國(guó)應(yīng)用得很成熟，但是因?yàn)閾碛泻芏嗳秉c(diǎn)，隨著PLC的誕生及推廣，電梯的控制逐漸被功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)便的PLC所代替。

1、PLC變頻調(diào)速電梯控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

PLC電梯控制系統(tǒng)分為調(diào)速部分和邏輯控制部分。調(diào)速部分的性能對(duì)電梯運(yùn)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(yùn)行的關(guān)鍵。改用PLC來(lái)控制電梯的運(yùn)行，改善了電梯的舒適感和運(yùn)行的可靠性，大大提高了電梯的性能。PlC控制具有性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)配置靈活，通用性、可靠性、 安全性、檢修快速性高等優(yōu)點(diǎn)。與基于DSP和單片機(jī)的電梯門機(jī)控制系統(tǒng)比較PLC是完全的考慮到硬件干擾與使用的成熟技術(shù)硬件。有配套編程軟件。DSP和單片機(jī)需要配套設(shè)計(jì)硬件電路及開(kāi)發(fā)控制編程。（1）在電梯控制中采用了PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行的自動(dòng)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(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。（3）?PLC可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。（4）?PLC可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。（5）?用于群控調(diào)配和管理，并提高電梯運(yùn)行效率。（6）?更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。

電動(dòng)機(jī)交流變頻技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電，改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種手段。

（1）?變頻調(diào)速電梯使用的是異步電動(dòng)機(jī)，比同容量的直流電動(dòng)機(jī)具有體積小、占空間小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、可靠性高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。

（2）?變頻調(diào)速電源使用了先進(jìn)的SPWM技術(shù)SVPWM技術(shù)，明顯改善了電梯運(yùn)行質(zhì)量和性能;調(diào)速范圍寬、控制精度高，動(dòng)態(tài)性能好，舒適、安靜、快捷，已逐漸取代直流電機(jī)調(diào)速。

（3）?變頻調(diào)速電梯使用先進(jìn)的SPWM和SVPWM技術(shù)，明顯改善了電動(dòng)機(jī)供電電源的質(zhì)量，減少諧波，提高了效率和功率因數(shù)，節(jié)能明顯。

2、PLC電梯控制系統(tǒng)要求及設(shè)計(jì)原則

2.1、電梯控制要滿足的要求

電梯是現(xiàn)代生活中不可缺少的設(shè)備，安全、高效的電梯是沒(méi)一個(gè)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(yī)用梯、觀光梯等等;按速度分低、中、高速等電梯;按驅(qū)動(dòng)電源分直流、交流;按控制方式分有層間控制、簡(jiǎn)易集選控制，集選控制、有無(wú)伺服控制等等。無(wú)論是怎樣劃分，電梯的基本機(jī)構(gòu)是一樣都轎廂、曳引機(jī)、井道及導(dǎo)軌、導(dǎo)向系統(tǒng)、門系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、拖動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)這八大系統(tǒng)組成。控制系統(tǒng)是電梯的大腦，要追求安全高效就要運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化。通過(guò)數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)電梯的各項(xiàng)操作要求。當(dāng)然不是每一個(gè)設(shè)計(jì)都能滿足電梯的每一項(xiàng)要求的。電梯地理想運(yùn)行涉及很多，設(shè)計(jì)者要在滿足運(yùn)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(yùn)行要求有以下幾方面。實(shí)現(xiàn)司機(jī)操作，高度自動(dòng)控制功能的集選控制，下行過(guò)程中的集選功能，特定樓層的獨(dú)立操作，特定樓層地優(yōu)選控制，電梯停止功能，滿載控制，無(wú)效指令清除、自動(dòng)控制開(kāi)門時(shí)間、按客流量自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)門時(shí)間，開(kāi)門時(shí)間延長(zhǎng)，強(qiáng)迫關(guān)門、光幕感應(yīng)能力，副操作箱客流應(yīng)急，電子按鈕，燈光指示報(bào)站，停電時(shí)緊急操作，火災(zāi)時(shí)緊急操作，消防操作，故障檢測(cè)能力等等，在實(shí)際電梯應(yīng)用過(guò)程中，上述控制功能并不一定全部實(shí)現(xiàn)，具體要根據(jù)建筑物的應(yīng)用環(huán)境，用途，建筑物的形狀、容積、人流等等綜合因素來(lái)決定需要具備那些控制要求，控制功能實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中要各個(gè)開(kāi)關(guān)指控命令的安全保護(hù)措施。

2.2設(shè)計(jì)基本原則

任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：

（1）?最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料。

（2）?保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠。保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。

（3）?力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)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?cái)U(kuò)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(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。

（4）?適應(yīng)發(fā)展的需要。由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/0點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。

3、PLC電梯系統(tǒng)的應(yīng)用調(diào)試

電梯PLC程序應(yīng)在未帶載情況下模擬調(diào)試好。在接觸器等輸出狀態(tài)正確后，再將模擬調(diào)試完成后，然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝。并進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，確定參數(shù)，完善程序，最后交付運(yùn)行使用。由于客觀條件的限制，軟硬件開(kāi)發(fā)應(yīng)用調(diào)試前期只能在實(shí)驗(yàn)室對(duì)電梯程序進(jìn)行模擬調(diào)試。實(shí)際輸入信號(hào)及反饋信號(hào)用按鈕或開(kāi)關(guān)模擬，輸出不用接負(fù)載，可由PLC輸出端的發(fā)光二極管顯示負(fù)載狀態(tài)，模擬調(diào)試時(shí)，按電梯的運(yùn)行條件，依次設(shè)置輸入信號(hào)，并觀察輸出正確與否。同時(shí)可通過(guò)編程器監(jiān)控內(nèi)部各點(diǎn)狀態(tài)，在輸入端接上手動(dòng)按鈕而在PLC的輸出指示燈上看輸出，輸入信號(hào)完全依靠手動(dòng)來(lái)控制進(jìn)行電梯安裝系統(tǒng)調(diào)試的時(shí)候，是一個(gè)比較復(fù)雜且耗時(shí)的過(guò)程，首先要確定器件型號(hào)，選擇器件型號(hào)除了要考慮機(jī)械設(shè)備、電壓、電流外，還要考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用及美觀問(wèn)題。所有器件都備好后，接下來(lái)就是安裝，主電路及PLC都裝在控制柜內(nèi)，這就要考慮互相干擾的問(wèn)題，按鈕、指示燈或數(shù)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(hào)安裝好后.確保無(wú)誤后，就可以調(diào)試了.由于調(diào)試過(guò)程中，輸入輸出點(diǎn)比較多，且完成一個(gè)動(dòng)作所涉及的開(kāi)關(guān)、按鈕、輸出顯示也比較多，所以這里不一一說(shuō)明，只對(duì)動(dòng)作中一部分單指令調(diào)試加以說(shuō)明。這是一種最簡(jiǎn)單的調(diào)試方法，檢查所設(shè)計(jì)的程序在完成其最簡(jiǎn)單的控制功能時(shí)是否會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。若各種調(diào)試無(wú)措誤，則再用復(fù)雜的方法進(jìn)行調(diào)試。單指令運(yùn)行調(diào)試的具體內(nèi)容如下;假定電梯的轎廂在一樓.數(shù)碼管顯示為“1”。此時(shí)按下六樓的內(nèi)指令按鈕X35，六樓內(nèi)指令顯示M15亮，電梯關(guān)門后，開(kāi)始上行，當(dāng)轎廂上升到六樓后，數(shù)碼管顯示為“6”樓的內(nèi)指令顯示信號(hào)M15消際。

總結(jié)

自從可編程序控制器（PLC）應(yīng)用于電梯進(jìn)行邏輯控制之后，通過(guò)合理的選擇和設(shè)計(jì)，不但提高了電梯可靠性、可維護(hù)性以及靈活性，同時(shí)延長(zhǎng)了使用壽命，縮短了電梯的開(kāi)發(fā)周期，并提高了電梯的控制水平，改善了電梯運(yùn)行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的運(yùn)行效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃玉賓.電氣儀表自動(dòng)化控制關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（06）：113.