试论PLC控制变频调速电梯电气控制系统

梁家健

摘 要：交流变频调速系统的应用，让可编程控制器PLC控制系统在电梯控制系統中发挥了重要的作用，本篇文章主要从PLC的工作原理和特点入手，对PLC控制变频电梯电气控制系统的相关问题进行了探究。

关键词：PLC；变频调速；电梯电气控制系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）12-0077-02

随着社会经济的不断发展，高层建筑的出现，让电梯成为了人们日常工作生活中经常接触的运输设备。在用户对电梯的节能、舒适感和可靠性的要求逐渐提升的情况下，基于可编程序控制技术的变频调速电梯的应用，可以让电梯的可靠性得到有效提升。

1 PLC的工作原理和特点

1.1 PLC的工作原理

输入采样、程序执行和输出刷新是PLC的主要过程，完成这三个阶段的任务的过程为PLC的一个扫描周期[1]。对于PLC而言，CPU扫描速度是扫描周期的主要影响因素。在输入采样阶段，PLC会借助扫描方式，依照顺序读入输入程序。并将这些数据存放在I/O映像区的一些特定单元之中。在程序的执行阶段，PLC可以依照由上至下、由左至右的固定费顺序来执行输入程序。在输出刷新阶段，CPU会按照数据在I/O映像区内的状态，对数据不进行刷新，并将数据输出到锁存电路之中。进而在利用输出电路进行驱动外设的基础上，完成PLC的输出工作。

1.2 PLC的主要特点

在对PLC的工作特点进行探究以后，我们可以发现，这一系统是借助软件的作用对电梯进行控制，因而具有可靠性强的特点。由于PLC的外部线路相对简化，因而在对控制系统方案进行调整的过程中，操作人员无需对硬件接线进行调整，结构简单，操作简便的特性就成为了PLC的主要特点。从PLC的应用效果来看，这一技术还具备着运行效率高的特点。

2 电梯变频调速的原理和特点

2.1 电梯变频调速的主要原理

在对电梯供电电源的频率进行均匀性、连续性改变的基础上，对电梯的转速进行改变，是电梯变频调速的主要工作原理。电梯变频调速过程也是对电梯的电动机的最大转距进行调整的过程。恒定转矩负载要求操作人员在进行调速作业的过程中需要让电动机的最大转矩保持不变，这样，电梯变频调速过程也成为了电梯电动机的电压进行调整的过程，变频变压调速就成为了电梯变频调速问题的实质因素。

2.2 电梯变频调速的主要特点

异步电动机是变频调速过程中不可缺少的一大重要工具。体积小、成本低、结构简单和可靠性高是异步电动机的主要特点[2]。这一设备的应用，对电梯变频效率的提升有着积极的促进作用。在电梯电气控制系统中，SPWM和SVPWM技术的应用，可以让变频调速系统表现出控制精度高、动态性能强和调速范围广的特点。

3 PLC控制变频调速系统的设计

3.1 电梯的井道设计

为了在对井道布线进行优化的基础上，对电梯维修工作和保养工作的难度进行降低，在对光电开关进行应用的基础上，对脉冲控制技术在电梯加减速和平层控制工作中的作用进行发挥，可以让电梯电气系统得到一定程度的优化。在一些电梯中，设计人员会对12V旋转编码器进行应用。在编码器与电梯电气系统的主电动机实现同轴相连以后，编码器所产生的脉冲会被直接输入到PLC的高速脉冲技术输入端之中。旋转编码器在电梯井道中的应用，可以对电梯运行的距离信号进行精确计算。这一设备的运用，也可以在对电梯的速度和距离进行测量的基础上，对电梯的运行方向和曳引机的转速进行计算。

3.2 变频器的容量

变频器的容量与曳引机电动机的功率和电梯的自重、额定载重、配重和电梯的速度问题之间存在这一定的联系。在正常工作的条件下，我们可以用以下公式对电梯在上升过程中所需要的功率进行计算：

P2=[（W1+W2-W3）·g+f摩]·v

在这一公式中，P2指的是电梯在上升过程中所需要的功率；W1、W2和W3分别知道的是电梯的自重、额定载重和配重；v指的是电梯的速度。摩擦力的计算公式为：f摩=k·（W1+W2-W3）·g

3.3 变频器制动电阻

电梯负载是位能负载的一种表现形式。再生能量的产生，是这一模式在运行过程中表现出来的主要特点。在电梯电气系统的设计过程中，设计人员需要对变频调速装置中的制动功能进行完善。制动电阻的应用，是对变频调速装置进行优化的一种有效措施。依托制动单元而对作用，以能耗的方式将再生能量应用于制动电阻之中，是变频器制动电阻的主要工作原理。

3.4 电梯的操作方式

在对PLC进行应用以后，电梯轿厢的下行召唤可以在下级选控制登记技术的应用下得到实现。轿厢的上行就可以只应答至顶层的轿厢。自动改变运行方向为下行。为了对电梯的运输效率进行保障，设计人员也需要在对电梯的速度给定曲线进行合理设计。

在换速问题、平层问题、停车问题和楼层显示问题的处理过程中，编码器的输出端可以将脉冲信号引入PLC是高速计数输入端的方式构建位置反馈和速度反馈[3]。高速计数器所累加的脉冲数成为了电梯位置的主要表现。在对高速计数器的值与各个信号点对应的脉冲数进行比较分析成为了电梯运行距离、换速点和自动停车点等信号的主要判断依据。位置信号检测机制的应用，可以让PLC对电梯所在楼层的位置、门区信号和平层位置信号等问题进行判断。这一技术的应用，可以对电梯井道中的信号检测装置的作用进行发挥，这就可以在对井道检测元件和信号连接进行优化的基础上，对电梯电气系统的使用成本进行降低。

相对计数方式是脉冲计数编程方法应用过程中所采用的主要的技术方式。从平层点开始计数到下一个平层点，高速计数器会经历一个复位的过程，也就是说，在对这一方法进行应用的过程中，每一层都是由0开始进行计数的。在这一过程中，楼层数可以存放在另一个计数器之中，这样，在计数器累计到设定值以后，工作人员在高速计数器复位以后，可以从运行方向的楼层计数器加1或减1的方式，对电梯的运行距离进行计算。

4 PLC控制变频调速电梯电气系统的设计思想

4.1 信号控制系统

在变频调速电梯电气控制系统中，PLC软件是实现电梯信号控制的重要因素。图1中所示的内容就是电梯信号控制系统的主要组成部分。

从图1中所示的内容来看，运行方式选择、运行控制和安全保护信息等内容是输入到PLC的控制信号所涉及到的主要内容。

4.2 PLC控制系统设计

信号控制系统和拖动控制系统是PLC控制系统的两大主要组成部分。从上文中的图片来看，PLC主机及相关的机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘等硬件设备是这一系统中不可缺少的设备类型。

4.3 变频器自学习功能的应用方法

自学习设置可以让变频器在工作过程中保持最佳状态。在参数设置工作完成以后，参数自学习功能会成为曳引机的一大主要功能。在曳引机制动轮与电机轴相脱离的情况下，电动机会处于空载状态。在这个时候启动电动机，变频器会对电动机的有关参数进行自动识别和存储。变频器也可以利用已经识别到的参数，对控制算法中的有关参数进行调整。这种在自学习状态下产生的参数往往是与变频器相匹配的最佳参数，这样，在电梯电气控制系统中，变频器和以Udine主电机进行最优化的控制。

5 结语

在电梯技术日趋完善的时代，PLC在电梯电气控制系统中发挥的是逻辑控制器的作用。它是电梯电气系统进行信号输入、程序处理和信号输出的核心要素。也是电梯各个部件之间的信号交流的保障性因素。对电梯的井道设计等内哦荣的优化，可以让电梯电气系统的自身性能得到有效提升。为了对电梯的运营安全性进行保障，PLC控制系统在电梯系统中的应用问题依旧要进行不断的研究。

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，2013，07：15-16.

[2]周云峰.浅析PLC控制交流变频调速电梯系统[J].科技创新与应用，2014，19：53-54.

[3]刘力郡.基于PLC控制的交流变频调速电梯系统的应用[J].电子测试，2016，18：127-128.