PLC 控制交流變頻調速控制系統在電梯中的運用

郭 晶

（安徽省特種設備檢測院，安徽合肥 230000）

0 引言

隨著國家社會經濟和科學技術的快速發展，電機技術獲得了快速發展，各項現代化技術在電機技術中被廣泛應用，其中計算機互聯網技術以及微電子技術等被廣泛推廣與應用于各個行業。PLC 管控的交流變頻調速技術不僅有良好的精確度，更容易調節且速度非常快，還有極為靈活的創新性，因此逐漸被各個行業所青睞，其在電梯設備中的應用最為廣泛。

近年來，電梯設備的安全事故問題頻繁爆出，電梯設施的安全保障問題也逐漸被更多的人注重起來，對電梯設備核心技術方面的智能化提出了更為嚴格的要求，電梯設備始終朝向現代化階級、現代化材料、現代化工藝技術方面發展，這個發展目標需要電子技術方面的創新發展。

1 設計PLC 交流變頻調速管控系統的主體思路

在電梯技術起步時期，一般采用繼電器對電梯進行管控，但是在編程技術產生以后，繼電器因無法滿足編程技術操作的要求而被逐漸淘汰，代替其的就是能夠進行編程管控的PLC。在PLC 的應用過程中，其具有良好的穩定性與可靠性，并且操作簡單、程序編寫也非常容易，后續更新換代也非常便利，屬于滿足現代化工業環境發展的一種數字運算、操作管控的電子設備。它不僅有效優化了電梯復雜的管控系統，還簡化了電梯設備外部冗余復雜的線路，是現代電梯行業中非常熱門的一項技術，同時也奠定了自動化故障檢測和警報技術發展的堅實基礎[1]。PLC 交流變頻調速管控系統的中樞部分是PLC 系統，PLC 主機和呼梯信號、安全保護信號、操作盤、井道等進行有效連接，奠定了后期的運算基礎。

（1）PLC 需要的所有數據信息都會錄入到寄存器，等待所有指層器與召喚，只有在獲得輸出接口的輸出信號之后，電梯設備才能遵照接收的信號進行開門動作、關門動作和管控等。在電梯設備的實際運行過程中，不僅在安全保障方面有著嚴格要求，同時還要兼顧到人員乘坐電梯過程的舒適程度，這與工業領域的裝置有明顯差別，所以，電梯上升或下降的時候，怎樣把控起步速度非常關鍵。

（2）當前國家一再強調節能減排，作為良好的交流變頻調速系統，在設計過程中要對電梯設備的能源消耗進行有效管控，尤其是在用電方面，要從經濟層面有效管控能源的消耗情況。為此，應對多個不同層面進行考量，并且明確具體的變頻器型號，選擇性能良好的變頻器，要求其具有良好的低速運行屬性，在電機電流反饋中進行精確管控。在負載運行過程中，從輕載到重載，電梯電機的轉速都能保持不變，并能根據負載情況進行自動調整，滿足電梯設備實際運行中的安全性、舒適性以及節能性的目標。電梯轎廂操作盤具有層站選擇、開門、關門等作用，其中廳門信號具有反饋作用，調速功能是基于變頻器進行實際操作的。

（3）PLC 基于輸出邏輯進行實際管控，能夠對諸多輸入信號起到中轉、連接的作用，而輸出信號基于中轉站進入到變頻器中，之后進行啟動信號或停止信號的輸出，輸出之后變頻器會把當前的啟動狀態、停止狀態等反饋給PLC，彼此之間實現信號的傳遞與相互通信。管控系統中安置有制動電阻，當電梯設備剛起步或剛到達時，電機會對變頻器進行電能輸入，處在再發生轉態之下能避免直流電壓的快速升高，避免對內部電路產生不良影響。

（4）編碼器能夠檢測電梯設備的速度，相互配合反饋系統的輸出情況并能形成速度的閉環，采用低通濾波的方式來降低誤差，并且應用零矢量的調整管控方式來降低轉矩脈動，強化提升整個系統的管控性能[2]。

（5）異步交流電機的電流由電梯系統直接進行管控，電機傳動軸會承受巨大的作用力，其輸出的功率就會非常高，在電梯設備的啟動、停止過程中，其是確保穩定性的重要部分。電梯設備管控系統能夠讓異步交流電梯趨于平穩地運轉，同時能精準管控轉速。電梯管控系統會管理變頻器的調速壓頻比，對異步交流電機中定子電流的矢量進行測量與管控，將異步交流電機中的勵磁電流與轉矩電流進行有效綜合與管控，實現管控電梯設備的相關目標。如有必要，管控系統能夠對異步交流電機進行調整，確保其處于高輸出狀態。

（6）主要電機轉軸和光電式的旋轉編碼器進行連接，將轉速數值測量出來，同時配合相關技術進行快速調速，把數字信號傳輸到編碼器的連接板、反映電梯位置。編碼器一般采用1024 增量型的光電脈沖式旋轉編碼器，基于一個具有中心軸的光電碼盤，其中包含環形通刻線與暗刻線，如果信號源發射4 組信號，所有信號將會出現相位差，把其中的信號反向疊加到另外的兩個信號之上，就會變成90°相位差的穩定信號，如果將其中的一個信號當作參照物，就能基于相位差對信號位置進行判斷，判斷電機是正轉狀態還是反轉狀態，基于其中的兩個信號來進行判斷，其運轉頻率、周期能夠對電機轉動速度進行有效測量。編碼器連接板能有效接受信號的上升沿、下降沿，同時輸出變頻器，合理調節編碼器運算數值。

2 PLC 管控的交流變頻管控系統組成

PLC 管控的交流變頻管控系統包含硬件與軟件兩大部分，軟件方面由多個不同模塊而組成，所有模塊均會對應一個不同的軟件包。在相關探究中使用的西門子STEP7，屬于一個能夠進行邏輯編程管控的標準程序軟件，能夠在梯形圖邏輯、語句表、功能塊圖等方面實施編程操作，其中設置有很多個標準協議，無需多余驅動就能夠進行遠程編程設置、診斷、數據信息傳輸等，無需進行轉碼就能夠直接運行，也為電梯設備系統的后期升級更新提供了便利。整個軟件的模塊包含應用在操作系統與用戶程序連接的接口模塊，外部的后期編程能夠有效改變功能模塊。在這個標準軟件包當中的系統操作功能區，基于標準化的試驗測試，其被安裝在內置形式的CPU（Central Processing Unit，中央處理器）當中，包含操作功能區的部分在系統空間中并不現實，同時其中也包含了數據信息存儲的功能，在諸多數據塊的環境中，實施整合處理之后能夠將其重新安裝到CPU 當中。CPU 的輸出頻率和輸入電壓之間存在對應關系層面上的振蕩電路，受輸入管控電壓的影響，元件參數會隨著電壓變化而逐漸變化。硬件部分可以使用歐姆龍的C40P-CDR-A，其輸入節點與輸出節點均為40，直流輸入數值為24 V，輸入方式為繼電器，供電源為AC 100～240 V[3]。

電梯設備不僅要進行上行運行，同時也需要進行下行運行，屬于雙向運行的。也就是說，可編程的邏輯管控器一定要具備可逆向運行的計數器，同時還一定要配備高數計算器，以確保其精準程度（電梯管控的精準程度一般在微秒水平）。通常歐姆龍的機型較為微小，放置位置可選擇范圍較大，靈活性更為，且容易在后期實施外部升級處理以及編程改變，這相應地降低了對維修工作者在技術層面上的要求。最開始的出廠設置最好是要對設備連接接口的位置實施嚴格管控與仔細篩選，同時一定要留出相應的額外空間（一般是一成到兩成），以利于后期有需求時進行簡捷、易操作的容量擴充。歐姆龍設備接口位置的數量也非常多，能夠進行擴展的單元有很多，基本上能滿足相關工作者在實際探究中的訴求與需要，更能為電梯設備中的PLC 管控交流變頻調速管控系統運行奠定堅實基礎。

3 PLC 管控的交流變頻管控系統在電梯設備中的應用成效

電梯設備系統在電梯中的實際裝載體驗，是基于人體力學相關內容的綜合性探析而獲得的。針對基于PLC 管控的頻率變換屬于整個系統的核心內容，系統中所有模塊方面的通信也是現代電梯設備系統設計中一定要解決的問題。電梯在反應速度方面存在的問題，很多時候也是導致故障產生的原因，文中綜合現代電梯設備系統當中產生的諸多問題，集中在基于能夠編程程序管控器中進行有效解決，基于重復多次的實驗檢測進行錯誤問題糾正，對整個電梯設備系統進行有效優化，有效解決了更多的技術難題，同時在電梯設備的實際體驗當中也獲得了良好成效[4]。

4 結束語

綜上所述，PLC 管控的交流變頻管控系統正在不斷變化和發展，其應用方式也愈加多樣化，在電梯設備的設計中的應用，能夠有效滿足人體力學相關要求，不僅能保證乘客的安全，更能提升乘坐舒適度。另外，基于合理有效的設計、應用方式，PLC 管控的交流變頻管控系統可以實現電梯設備的變頻調速管控的理想效果。