融合变频技术的电梯PLC控制系统设计与实现

景蕾

(咸阳职业技术学院， 机电学院， 陕西， 西安 712000)

0 引言

随着我国经济社会的不断发展，我国在电机技术方面取得了巨大进步，研发的各项技术被广泛应用于多种领域，其中计算机技术以及微电子等技术被应用得最为广泛，可应用于多种领域，其中PLC具有较好的性能，将其应用于电梯控制系统，保证电梯安全性能的同时，可使电梯的速度满足人们的日常需求。

1 融合变频技术分析与PLC工作原理分析

1.1 变频技术分析

变频技术具有将已经转换成功的交流电重新转变为直流电的功能，通过对变频技术进行分析可知，该技术中最重要的核心零件为变频器。在变频器的协调作用下，有利于针对电源频率进行科学有效地控制，并且变频技术在针对电源频率进行控制过程中，为保证更好地完成工作任务，利用创建制动、交流、驱动等单元的方式，促进电流频率科学转换。将变频技术应用于电梯控制系统的设计中，可提升电梯控制系统的整体运行效率以及质量[1]。

1.2 PLC工作原理

通过研究可知，PLC是专门为在工业环境下自动化控制而设计的数字运算操作电子系统，属于一种逻辑控制器，具有一定可控性，将PLC控制系统进行实际运用时，该系统可通过指令的方式，在系统内部形成逻辑处理、顺序处理以及存储控制等机制，可以最快的速度完成任务。PLC系统在实际运行中可分为2个阶段：

(1) 首先，PLC系统在运行之前，应向系统内部输入采样任务，可使用户程序针对该项任务进行执行和管理；

(2) 任务执行结束后，应针对执行结果进行扫描管理，有利于尽快实现对任务的现代化与多元化管理，该方式具有提升PLC系统工作效率与质量的作用[2]。

2 融合变频技术的电梯PLC控制系统整体设计

2.1 电梯PLC控制系统架构设计

为保证电梯PLC控制系统可稳定运行，将变频技术与电梯PLC控制系统充分结合，在此基础上进行该系统的架构设计，该架构主要包括变频器主电路、控制电路等部分。通过研究可知，该系统的实现流程是控制电梯自动关门、启动加速、减速平层以及走动开门等过程。融合变频技术的电梯PLC控制系统架构如图1所示。基于此，本文针对融合变频技术的电梯PLC控制系统的架构设计[3]进行如下分析。

图1 融合变频技术的电梯PLC控制系统架构图

(1) 若输入端子与输出端子的连接出现错误，可导致变频器出现损坏现象。

(2) 设计变频器控制电路时，当变频器数字输入端子X1、X2、FWD,同时有信号断开，轿厢会加速至正常行驶速度。若电梯处于减速运行，X2信号断开；若电梯PLC控制系统检测到的信号为平层信号，则X1断开，此时的曳引电动机将以最快的速度将为0，FWD信号断开，且PLC输出为0。在上述状态下的电梯PLC控制系统可通过对电动机进行包闸，以此实现对电梯的制动，使电梯可以最平稳的状态停止所需楼层。X1通X2断时，可将该系统中的变频器以速度1运行；X1断X2通时，可将该系统中的变频器以速度2运行；X1通X2通时，可将该系统中的变频器以速度3运行，变频器控制电路接线图[4]如图2所示。

图2 变频器控制电路接线图

(3) 针对系统的PLC井道信息输入电路进行设计时，应向设备内部输入电源电压，并将该电压控制在DC 24 V，此时的电梯处于负载状态，在电梯处于负载状态时，应采用模拟信号，以此保证输入电路的稳定性。

(4) PLC信号输出电路内部的信号灯等部分的电源电压应采用外接的方式，并将幅度控制在DC 24 V。

(5) 为保证电梯的稳定性，可将PLC强电输出电路电源控制在AC 220 V，在电梯运行过程中，应将电源开关门电路进行互锁，通过该方式可有效防止电源出现短路现象[5]。

2.2 变频器选型问题

当前市面上存在多种类型的变频器，因此，选择变频器型号时，应选择最适合电梯控制系统运行的变频器，通过分析可知，目前存在专为电梯控制系统而设计的变频器，在功能方面具有较强优势，但是价格较贵。为此，本文采用通用的变频器作为系统的的核心，其型号为VS-616G5，在开发者的调试与编程下，仍可达到控制效果，对于融合变频技术的电梯PLC控制系统的开发具有重要作用[6]。

2.3 PLC选型问题

选择PLC型号时，可根据I/O的点数多少作为PLC性能好坏的主要依据，除此之外，可根据存储器的大小、I/O的响应时间、PLC结构等方面进行选择，通过研究发现，FP1是众多PLC中最小型的产品，FP1内部主控单元具有超强的可扩展性，可将FP1与其他单元进行连接，发挥FP1 的最大作用。

3 融合变频技术的电梯PLC控制系统硬件设计

3.1 电梯速度曲线设计

设计电梯的速度曲线时，应保证电梯的速度、舒适性等要求，以此满足用户乘坐电梯时的基本需求。研究电梯的速度时发现，若电梯运行的加速度过大，会造成人的大脑出现眩晕等情况，为此，电梯行业针对生理系数进行限制，使其不可超过1.3 m/s2。

设计电梯运行过程中的速度曲线时，为保证乘客的舒适度以及对速度的需求，对速度、加速度以及加加速度三部分进行研究，电梯速度曲线[7]如图3所示。

图3 电梯速度曲线(1-速度 2-加速度 3-加加速度)

3.2 变频器结构及参数设置

设计变频器的参数时，应将速度环的比例系数控制在最小范围内，而积分时间常数宜大些，为保证电梯PLC控制系统的运行效率，可将快车频率改为工频。除此之外，应针对该变频器进行自学功能设计，并采取多次测量的方式，以保证结果的准确性。计算变频器的参数时，应使变频器具有制动功能。测量能耗制动电阻和电流时，制定电流不可超过额定电流的1/2，即：

Iz=U0/Rz≤In/2;

Rz≥2UD/In

(1)

4 融合变频技术的电梯PLC控制系统软件设计

4.1 电梯PLC控制系统设计原则

(1) 通过深入市场进行调查研究的方式，以此解决系统设计过程中可能出现的多种问题，使电梯PLC控制系统的设计成果满足不同用户对该系统的控制要求。

(2) 针对系统设计的性价比、结构等方面进行严格控制，以成本最低的方式针对系统进行设计。

(3) 针对PLC进行选型时，应保证系统的存储器容量以及I/O点数具有一定余量，有利于后续工作的顺利进行[8]。

4.2 电梯PLC控制系统工作状态

为保证电梯PLC控制系统的稳定运行，应使电梯PLC控制系统从呼叫到响应成为一个完整的工作循环，并将系统的工作状态来回切换，使其形成完整的工作流程，其中自身断状态指的是：电梯可回归关闭状态时，电梯处于相向运动状态，直至经过2个平层点后停止运行；正常工作状态时，电梯应完成呼叫响应程序；强制工作状态下的电梯需要针对系统重新进行设置，以此保证轿厢可移动至导轨上下极限点之间的任何位置[9]。

4.3 电梯PLC控制系统软件设置

设计电梯PLC控制系统软件时，应完成系统开关门控制程序的设计，其中电梯处于开门状态指的是：电梯在停车或检修状态下，如果所在楼层发出上行信号但电梯没有定向下方向，或发出下行召唤信号而没有定向上方向时，电梯会自动开门。电梯关门控制程序与开门基本一致，在超过正常关门时间时，系统会自动停止关门。通过该方式可最大限度的保证电梯内部电机的安全性，电梯PLC控制系统程序流程如图4所示。

图4 电梯PLC控制系统程序流程图

5 融合变频技术的电梯PLC控制系统安装调试

5.1 电梯PLC控制系统运行准备

在对控制系统进行调试之前，针对电梯PLC控制系统的工作步骤以及电气等部分进行相应的检查，首先应针对控制柜的绝缘功能进行测试，防止出现漏电现象，造成乘客的损伤，并针对电梯在低速状态下进行试运行，通过直流电阻表对表中带有“*”的各回路与控制柜接地板之间的耐压及绝缘电阻进行测试，以此保证电梯的运行状态，各端子一览表[10]如表1所示。

表1 各端子一览表

5.2 电梯PLC控制系统现场调试

电梯PLC控制系统的准备工作完成后，应针对该系统进行联机调试，针对电梯PLC控制系统的硬件部分进行调试时，由于电梯PLC控制系统硬件部分存在多个部分，因此，应采用局部调试的方式针对不同部分进行调试，而电梯PLC控制系统的软件部分存在多个梯形图步，可先通过分段调试的方法，之后再采用整体调试的方法，若调试过程中发现该系统存在问题，应针对该问题进行排除，直至调试成功完成。

6 总结

综上所述，融合变频技术的电梯PLC控制系统具有较强的优势，本文设计融合变频技术的电梯PLC控制系统时，首先分析变频技术以及PLC工作原理，并设计该系统的整体架构、硬件部分以及软件部分，为保证该系统的可靠性，针对系统进行调试，该系统可为电梯行业的未来发展奠定有力基础。