变频调速电梯系统的设计分析及相关应用

曾凡煜

【摘要】电梯是目前高层建筑中常用的交通工具，随着我国高层建筑的发展，电梯也得到了高速的发展。电梯的拖动技术也逐渐发展成为了变频调速技术，电梯的逻辑控制也逐渐由PLC代替。本文主要阐述了变频调速电梯系统的设计分析和其相关应用。

【关键词】变频调速；电梯系统；设计分析；相关应用

随着我国科学技术的不断发展以及计算机技术在我国的广泛应用，人们对高层电梯的可靠性及安全性的要求也越来越高。传统的继电器控制技术的缺陷和劣势也逐渐显露出来。而可编程序控制器（PLC）根据电梯的实际逻辑需要在当下逐渐的发展起来。PLV是一种专门为工业环境而设计的数字运算操作的一项电子装置。它有着传统继电器控制技术无法比拟的优点，也正逐渐的取代传统继电器控制技术的地位。

与此同时，由于电机交流变频技术的不断发展与完善，电梯的拖动模式已经在其基础上有了很大的变化，原先的直流调速逐渐被交流变频调速所取代。

一、对设备的选择

本文主要选择了安川公司在世界市场中全面推广的vS-616G5型号的变频器。这种变频器不仅实现了对矢量的有效控制，还实现了V/F的控制。通过变频器本身的自动协调功能以及其本身的无速度传感器电流的矢量控制，可以比较容易得到高起动的转矩与比较高的调速范围。

1.vS-616G5变频器的特点

vS-616G5型号的变频器有着以下几个特点：对电流矢量等四种控制方式实现了较高的标准化；有着多种多样的内藏功能和选择功能；使用了目前比较先进的硬件配置，使得其体积小但功能全面；其维修性能和其自身的保护功能比较完善；LCD装置可以有效的提高变频器的操作性能。

2.PLC的选择

电梯的PLC控制系统的选择，将不再继续使用传统的继电器控制系统中的模拟轿厢运动机械选层器。在电梯的实际运行过程中如何正确确定轿厢所处的具体位置，PLC软件怎样根据指定的输入信号，以及电梯实际的运行条件来计算或者判断轿厢多出的实际楼层，这是电梯得到正常运行的基本前提，也是正确判断电梯方向和换楼换层数的前提。

根据上文的要求可知，PLC必须具有速度较高的计数器。此外，由于电梯是上、下双向运行，PLC还应该具有可逆计数器。对以上因素经过了综合的考虑，本文选择了产自日本OMRON公司的C系列的某一机型。

二、对电梯控制系统的设计分析

电梯PLC控制系统与其他类型的控制系统一样，其主要是由信号控制系统以及电梯拖动系统两个部分共同组成。例如图一，其只要的硬件有PLC主机及其扩展、电梯的机械系统、轿厢的操控盘、厅外的呼梯器、指层器、门机、电梯的调速装置、电梯的主要拖动系统。其中，PLC主机为该系统的主要控制系统，呼梯器、井道、安全信号以及操纵盘主要通过PLC的输入接口送入到PLC中，并且将这些信息储存至储存器，召唤指示灯发出相应的信号，并且向门机控制系统以及拖动系统发出信号。

1.对信号控制系统的设计

电梯的信号控制，基本上是由PLC软件进行控制的。将电梯的运行方式选择、运行的控制指令、轿厢内的指令、楼层的召唤、电梯的安全及保护信息、旋转编码器的光电脉冲、限位信号、门区一级平层信号等均输入到PLC的控制中去。其中，电梯运行的方式有：自动运行、专人运行、检修运行和消防运行等等。

2.速度曲线的设定

为了使人们在乘坐电梯时，有一个舒适的乘坐环境，需要将电梯的启动速度曲线设计成有两段S型曲线和一段直线构成，这一曲线的构成和改变主要是由于电梯的加速斜度的变化率和S曲线的变化率而决定的。电梯的加速斜率主要是其速度从0加速到每分钟1000转所需要的时间来对其进行定义的。所以，通过改变电梯的加速时间可以获得各不相同的起动曲线的斜率。

3.减速以及平层的控制

电梯的实际工作特点是较为频繁的启动，为了进一步提高电梯的工作效率、改善电梯内部的乘坐环境，這就要求电梯的平滑速度减为零的时候，不能够出现爬行或者直接停止的显现。想要确保电梯平稳的停止，就需要对电梯发送准确无误的减速信号，在电梯接近目标楼层的时候，要按对其进行精确的自动校正以及速度调整。

4.PLC与旋转编码器的连接

本文所选择的的系统使用的是相对计数的方式对电梯进行位置测量。运行前，需要通过编程方式将相应的信号，例如：平层点位置、制动点位置以及换速点位置等信号，存入相应的内存单元当中，在电梯的实际运行的过程总，通过旋转编码器等检测软件分析以及计算信号，例如：电梯所在的楼层平层点的位置等等，通过计算确定电梯的位置，对电梯所在的楼层进行技术。并且发出相应的平层信号和换速信号。

三、实例的应用

本文中所体现的变频调速电梯系统方案，应用于某地的一栋写字楼内，并且根据PLC I/O节点的控制使用原则，预留出相应的I/O节点，以在扩展中进行使用。在实际的操作系统中，工作人员需要输入47节点，输出40节点。

针对以上要求，我们选择了西门子S7-300PLC，其CPU的型号为CPU315。安川Vs—6l6G5变频器接到来自PLC的电梯上行信号以及电梯下行信号，进而控制电动机转动的方向，从而决定了电梯的上行和下行方向。同样，安川 616G5变频器接受到来自PLC的电梯高度行驶和电梯低速行驶的型号，而控制曳引电动机的转速，进而控制电梯运行的速度。电梯通过其设置的脉冲发生器，将电梯的实时方向和速度反馈该变频器，这就形成了一个闭环的控制圈。该写字楼的电梯经过了意见的运行，并没有出现较大的故障，乘坐电梯的人也得到了较好的舒适感，说明这套变频调速电梯系统方案具有良好的可靠性。

四、结语

本文主要阐述了变频调速电梯系统的设计分析及相关应用。利用进的变频器和PLC，能够很好的实现对电梯运行的良好控制，并且通过合理的设备选择、科学的参数设置以及有效的硬件措施，大大提高了电梯运行的安全性和可靠性，使得人们乘坐电梯获得了更大的舒适感，并且节约了电梯运行的成本。

参考文献

[1]钱良楚.基于PLC控制的交流变频调速电梯系统探讨[J].数字技术与应用，2013（07）.

[2]代杰.交流变频调速电梯系统设计[J].变频器世界，2010（12）.

[3]赵明薇.变频调速电梯系统的驱动和控制技术[J].设备管理与维修，2011（05）.

[4]尹刚.基于PLC的变频调速电梯系统设计[J].中国新技术新产品，2010（08）.