电梯电气系统改造中PLC与变频器的应用探析

陈挺木

摘 要：电梯电气系统中的PLC和变频器技术属于新兴的电子信息技术，具有较高的稳定性和可靠性，能够运用软件有效的控制。当前，PLC和变频器在电梯电气系统中广泛应用，文章试对其进行详细的分析和说明。

关键词：电梯电气系统；PLC；变频器；应用探析

中图分类号：TM571.61 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）12-0052-02

随着我国居民的生活水平的提高，以及科学技术的发达，可编程控制的有关技术取得了较大的成绩。电梯是高科技现代化的垂直交通工具，和人们的生活、工作密切相关。目前，很多电梯电气系统都安装了计算机控制系统，利用变频器来工作完成，以及可编程控制器等有关操作完成的。这两种方法的使用没有太大的区别，PLC的可靠性能较高，且程序的设计非常灵活。因此，可以有效采用变频器以及PLC来取代以往的调速控制。

1 电梯具体情况和PLC系统分析

本文所探讨的是客货电梯，其电梯的额定速度是1 m/s，在电梯荷载重量满载时为800 kg，电梯采用集选的控制方式，一共有四站停靠层站，共四层。电梯的主驱动控制系统主要采用的是交流调速系统，其电路的控制主要是运用继电器进行有效的控制，不过继电器的数量较多，且硬接线十分复杂。

经过许多维修人员的维修，以及维保人员不断的更换，电梯的控制柜线路出现了问题，一些线路比较凌乱，且很多元件已经出现不同程度的老化，使得电梯的故障较多，且维修非常困难。

PLC主要是接受对操纵盘以及每层的召唤信号，对轿厢以及门系统的信号，井道、变频器等的状态信号，然后通过程序进行判断以及进行运算，从而实现电梯的集选控制。如果一台变频器进行外接制动电阻，来进行有效地提高电机的性能。这时，需要利用2个固定频率，其中采用50 Hz以及6 Hz，在进行斜坡积分时，要控制其时间为3 s，这3 s中有0.7 s是平滑积分时间。

在电机制动器打开之后，电梯就会沿着井道的方向进行加速，其频率会达到50 Hz。随后井道内用开关与PLC进行连接，其主要提供的是平层信号以及减速停车。如果电梯比较接近第一个开关时候，电机就会以减速的方式，并且以比较低速度6 Hz进行爬行，如果电梯已经达到第二个开关并接近时，电机就会停止，同时电机制动器停止动作。这种系统主要是用来处理按钮信号，还处理接近开关信号、电梯控制开关以及楼层指示等。

2 电梯硬件设施的改造和配置

要对PLC进行改造，首先要确定I/O的点数，例如电器元件中的变频器输出点数为8，上下召按钮输入点数为6，选层按钮的输入点数为，开关门按钮的输入点数为2，超载开关的输入点数为2，检修直驶开关的输入点数为2，旋转编码器的输入点数为1等，改进的设计输入点约有32点，方向指示灯的输出点数为2，层楼输出指示输出点数为4，内指令指示输出点数为4，开关门继电器的输出点数为2等，在输出的点数大约30点，其输入输出综合为60多个点，一共需要留有10%到20%的容量。

其中，对于PLC机型的选择，可以选用一个整体的结构，其中输出模块可以采用继电器型，其输出主要是开关频率较低的交直流负载。由于PLC的使用比较普遍，且具有良好的运行能力、经济价值较好、运行的速度非常快、指令比较丰富等特点。编程可以采用编程器，也可以通过计算机运用专门的编程软件进行编写，也非常方便。

变频器的机型在选择上，如果电动机额定输出功率达到11 kW，则变频器可以选择11 kW或者选用15 kW的。通常情况下，要按照变频器的功率要比电机的功率大一级的原则，这是为了使变频器获得比较理想的控制性能。因此，变频器要满足以下的公式：

Ievf≥K1×Ied。

其中，变频器的额定电流为Ievf，K1是电流的裕量系数，而Ied是电动机的额定电流。电流裕量的系数一般可以选择1.05～1.15之间，如果取值较大的情况，可以选取1.15。

Ievf≥K1×Ied=1.15×26=29.9 A

最后，选择三菱的A540系列FR-A50-15K-CH，其控制方式可以选择磁通矢量的控制方法，输出的电流是31 A，变频器调速为1？誜120。

对变频器设定参数时，先对速度值进行设定。其中电动机的额定频率是50 Hz，通常在电机的额定条件要求，电梯运行速度一般要达到一定的额定速度。同时，为了使电机的运行效率得到提升，对于额速频率一般要选择较小的工频，可以取值为47 Hz。

而在低速的情况下，要想使客货电梯在停层时达到平稳，且使平层非常准确，此时应该对爬行的速度进行设定为0.2 m/s，主要是由于电动机的频率以及电梯必须成正比，所以对于爬行的速度可以设置是10 Hz。

电梯的运行主要是通过PLC控制变频器的一些信号，例如，RH信号以及RL信号和STR信号、STF信号，利用其控制电梯的运行速度，同时也加强控制爬行速度，能够防止出现启动以及换速、停止等不同的状态下出现振动等情况，从而大大地改善了工作人员乘坐电梯的舒适度。在电梯的加速度以及减速度的设定时，要按照平层与减速感应器之间距离，同时考虑电梯的运行值以及电梯的平稳性，然后通过调试进行设定加速时间以及减速的时间。为了保证平层精度和平层运行具有良好的可靠性，对于电动机的转速要进行闭环控制，然后再对转机进行检测。例如，电梯运行的曲线以及变频器在输入时的信号图如图1所示。

3 对于PLC的控制设计

在电梯的井道内进行换层感应开关发生了一些变化，要对换层继电器进行接通，然后根据换层继电器的情况接通脉冲继电器，通过脉冲继电器对左移位指令和右移位指令的控制变化，从而反映出轿厢的实际位置，最后在输出端口进行控制，使得显示出楼层的电梯所在位置。

进行定向控制PLC控制时，其定向主要是按照电梯轿厢所在的选层以及所在的位置，要召唤的目标位置，这些相应的关系对于电梯的方向是运行向上还是运行向下。在选择电梯的方向时，主要是把选层以及召唤位置、电梯所在的实际位置进行比较，如果目标位置处于轿厢上部，那么电梯的方向就运行向上，如果目标位置处于轿厢下部，那么电梯的方向就运行向下。针对定向向上的PLC控制程序中，主要是层楼继电器进行常闭触点，然后形成了定向链，使得每层的选层继电器以及召唤继电器进行相应的召唤和接入。

这时，电梯的工作如果是在检修情况下，对于检修的继电器要进行接通，然后使用向上按钮，从而使电梯在检修速度下向上。需要注意的是，定向向下的控制与定向向上的程序结构是一样的。

4 结 语

对于改造之后的电梯在进行实际的运行时，其使用的效果非常好，说明此电梯具有了较好的运行性和稳定性，同时具有检修比较简单和使用非常舒服的特点，且使得使用效率提升了许多，说明变频器的变频调速控制效果是非常明显的。

参考文献：

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