電梯電氣系統改造中PLC與變頻器的應用探析

陳挺木

摘 要：電梯電氣系統中的PLC和變頻器技術屬于新興的電子信息技術，具有較高的穩定性和可靠性，能夠運用軟件有效的控制。當前，PLC和變頻器在電梯電氣系統中廣泛應用，文章試對其進行詳細的分析和說明。

關鍵詞：電梯電氣系統；PLC；變頻器；應用探析

中圖分類號：TM571.61 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）12-0052-02

隨著我國居民的生活水平的提高，以及科學技術的發達，可編程控制的有關技術取得了較大的成績。電梯是高科技現代化的垂直交通工具，和人們的生活、工作密切相關。目前，很多電梯電氣系統都安裝了計算機控制系統，利用變頻器來工作完成，以及可編程控制器等有關操作完成的。這兩種方法的使用沒有太大的區別，PLC的可靠性能較高，且程序的設計非常靈活。因此，可以有效采用變頻器以及PLC來取代以往的調速控制。

1 電梯具體情況和PLC系統分析

本文所探討的是客貨電梯，其電梯的額定速度是1 m/s，在電梯荷載重量滿載時為800 kg，電梯采用集選的控制方式，一共有四站停靠層站，共四層。電梯的主驅動控制系統主要采用的是交流調速系統，其電路的控制主要是運用繼電器進行有效的控制，不過繼電器的數量較多，且硬接線十分復雜。

經過許多維修人員的維修，以及維保人員不斷的更換，電梯的控制柜線路出現了問題，一些線路比較凌亂，且很多元件已經出現不同程度的老化，使得電梯的故障較多，且維修非常困難。

PLC主要是接受對操縱盤以及每層的召喚信號，對轎廂以及門系統的信號，井道、變頻器等的狀態信號，然后通過程序進行判斷以及進行運算，從而實現電梯的集選控制。如果一臺變頻器進行外接制動電阻，來進行有效地提高電機的性能。這時，需要利用2個固定頻率，其中采用50 Hz以及6 Hz，在進行斜坡積分時，要控制其時間為3 s，這3 s中有0.7 s是平滑積分時間。

在電機制動器打開之后，電梯就會沿著井道的方向進行加速，其頻率會達到50 Hz。隨后井道內用開關與PLC進行連接，其主要提供的是平層信號以及減速停車。如果電梯比較接近第一個開關時候，電機就會以減速的方式，并且以比較低速度6 Hz進行爬行，如果電梯已經達到第二個開關并接近時，電機就會停止，同時電機制動器停止動作。這種系統主要是用來處理按鈕信號，還處理接近開關信號、電梯控制開關以及樓層指示等。

2 電梯硬件設施的改造和配置

要對PLC進行改造，首先要確定I/O的點數，例如電器元件中的變頻器輸出點數為8，上下召按鈕輸入點數為6，選層按鈕的輸入點數為，開關門按鈕的輸入點數為2，超載開關的輸入點數為2，檢修直駛開關的輸入點數為2，旋轉編碼器的輸入點數為1等，改進的設計輸入點約有32點，方向指示燈的輸出點數為2，層樓輸出指示輸出點數為4，內指令指示輸出點數為4，開關門繼電器的輸出點數為2等，在輸出的點數大約30點，其輸入輸出綜合為60多個點，一共需要留有10%到20%的容量。

其中，對于PLC機型的選擇，可以選用一個整體的結構，其中輸出模塊可以采用繼電器型，其輸出主要是開關頻率較低的交直流負載。由于PLC的使用比較普遍，且具有良好的運行能力、經濟價值較好、運行的速度非常快、指令比較豐富等特點。編程可以采用編程器，也可以通過計算機運用專門的編程軟件進行編寫，也非常方便。

變頻器的機型在選擇上，如果電動機額定輸出功率達到11 kW，則變頻器可以選擇11 kW或者選用15 kW的。通常情況下，要按照變頻器的功率要比電機的功率大一級的原則，這是為了使變頻器獲得比較理想的控制性能。因此，變頻器要滿足以下的公式：

Ievf≥K1×Ied。

其中，變頻器的額定電流為Ievf，K1是電流的裕量系數，而Ied是電動機的額定電流。電流裕量的系數一般可以選擇1.05～1.15之間，如果取值較大的情況，可以選取1.15。

Ievf≥K1×Ied=1.15×26=29.9 A

最后，選擇三菱的A540系列FR-A50-15K-CH，其控制方式可以選擇磁通矢量的控制方法，輸出的電流是31 A，變頻器調速為1？誜120。

對變頻器設定參數時，先對速度值進行設定。其中電動機的額定頻率是50 Hz，通常在電機的額定條件要求，電梯運行速度一般要達到一定的額定速度。同時，為了使電機的運行效率得到提升，對于額速頻率一般要選擇較小的工頻，可以取值為47 Hz。

而在低速的情況下，要想使客貨電梯在停層時達到平穩，且使平層非常準確，此時應該對爬行的速度進行設定為0.2 m/s，主要是由于電動機的頻率以及電梯必須成正比，所以對于爬行的速度可以設置是10 Hz。

電梯的運行主要是通過PLC控制變頻器的一些信號，例如，RH信號以及RL信號和STR信號、STF信號，利用其控制電梯的運行速度，同時也加強控制爬行速度，能夠防止出現啟動以及換速、停止等不同的狀態下出現振動等情況，從而大大地改善了工作人員乘坐電梯的舒適度。在電梯的加速度以及減速度的設定時，要按照平層與減速感應器之間距離，同時考慮電梯的運行值以及電梯的平穩性，然后通過調試進行設定加速時間以及減速的時間。為了保證平層精度和平層運行具有良好的可靠性，對于電動機的轉速要進行閉環控制，然后再對轉機進行檢測。例如，電梯運行的曲線以及變頻器在輸入時的信號圖如圖1所示。

3 對于PLC的控制設計

在電梯的井道內進行換層感應開關發生了一些變化，要對換層繼電器進行接通，然后根據換層繼電器的情況接通脈沖繼電器，通過脈沖繼電器對左移位指令和右移位指令的控制變化，從而反映出轎廂的實際位置，最后在輸出端口進行控制，使得顯示出樓層的電梯所在位置。

進行定向控制PLC控制時，其定向主要是按照電梯轎廂所在的選層以及所在的位置，要召喚的目標位置，這些相應的關系對于電梯的方向是運行向上還是運行向下。在選擇電梯的方向時，主要是把選層以及召喚位置、電梯所在的實際位置進行比較，如果目標位置處于轎廂上部，那么電梯的方向就運行向上，如果目標位置處于轎廂下部，那么電梯的方向就運行向下。針對定向向上的PLC控制程序中，主要是層樓繼電器進行常閉觸點，然后形成了定向鏈，使得每層的選層繼電器以及召喚繼電器進行相應的召喚和接入。

這時，電梯的工作如果是在檢修情況下，對于檢修的繼電器要進行接通，然后使用向上按鈕，從而使電梯在檢修速度下向上。需要注意的是，定向向下的控制與定向向上的程序結構是一樣的。

4 結 語

對于改造之后的電梯在進行實際的運行時，其使用的效果非常好，說明此電梯具有了較好的運行性和穩定性，同時具有檢修比較簡單和使用非常舒服的特點，且使得使用效率提升了許多，說明變頻器的變頻調速控制效果是非常明顯的。

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