PLC變頻器在升降機控制中的應用

李晗 姜鐸

摘要：升降機是用于裝修、救援隊的重要設備，是非常重要的機械設備。PLC變頻器是升降機的中的核心部分，影響升降機系統控制能力，具有一定的穩定性，使用功能方式相對比較簡單，能夠縮短調試時間，對于環境要求不高，顯著提升了升降機控制性能。故此，文章將詳細概述PLC變頻器，分析技術實現方法，介紹控制系統應用，探究變頻系統設計，旨在促進我國機械設備智能化發展。

關鍵詞：系統設計;PLC變頻器;升降機

PLC變頻器屬于微型計算器，能夠對設備運行狀況進行智能控制，實現自我故障診斷與功能保護，顯著提升設備運行性能。目前，我國升降機制造過程中，已經大幅度采用PLC變頻器，替代原有的控制系統，實現升降機設備升級^[1]。鑒于PLC變頻器的高性能與自動化控制能力，機械制造行業投入大量技術資源，加大PLC變頻器研究。由此可見，分析研究升降機中如何應用PLC變頻器是十分必要的。

• PLC變頻器概述

• 定義

PLC變頻器，是指具有可編程序控制能力的變頻器，相比于傳統變頻器具有自動化、智能化控制能力^[2]。經過研究發現，PLC變頻器控制安全性更高，設備性能十分穩定，在運行過程中能夠抵御各種干擾。PLC變頻器操作也更加便捷，普通工作人員經過簡單學習后，就能夠掌握操作技術。在高層建筑裝修過程中，工作人員可以更加容易的操作PLC變頻器，讓升降機隨時升降。相比于其他變頻操作系統，PLC變頻器維護起來也更方便，提升了機械設備的整體性能，具備一般推廣特性。

• 系統流程

PLC變頻器能夠對變頻速度、精準度進行控制，并且可以連續性調速，工作性能十分優異。在應用升降機過程中，一臺PLC變頻器控制能力有限，無法精準控控制設備的運行。因此可以通過使用多臺PLC變頻器，擴大控制范圍，提升升降機控制性能。PLC變頻器工作過程，本質上就是處理信息、發布命令的過程，由此實現控制目的，系統工作流程如圖一。

• PLC變頻器技術實現方法

PLC變頻器屬于微型計算機，因此具備數據分析能力、交換數據能力、系統控制能力。PLC變頻器實現方法具體可以分為以下兩個方面。

• I/O與PLC連接

I/O與PLC連接主要有兩種方式：

第一種，將PLC與變頻器模擬量端子進行連接。能夠解決PLC系統自身缺乏模擬量端子時導致的控制問題。連接過程中，需要將變頻器模擬量子端連入到PLC系統中的擴展模塊中。

第二種，將PLC與數字輸入端進行連接。部分PLC系統具備I/O端子，具備外界輸入端子連接能力，可以使用導線連接變頻器輸入端。PLC系統與輸入端子相連，能夠強化變頻設備開啟、停止控制能力，并結合實際工作需求，預定變頻器頻率。在外在條件不變情況下，連接的數字量輸入端子數量增多，變頻器就可以獲得越多的頻率，提升變頻器設備的控制性能。

• 通信協議

PLC系統通信協議主要有專用與通用兩種不同的類型，其中通用類型通信協議，可以細分為自由口與MODBUS兩類，而自由口通用類型通信協議可以解決自由程序在通信過程中的控制問題，能夠讓不同型號變頻器實現通信目標，具有非常大的控制作用，將不同變頻器納入同一PLC系統當中。

• PLC變頻器控制系統應用

• 應用

PLC控制線路較為簡單，可以被應用于各種機械設備當中，能夠滿足升降機構造需求。PLC在信息系統“輸入/輸出”回路過程中，系統能程度能夠循環掃描，避免數據信息遺漏，達成精準數據傳輸目的，應用十分可靠^[3]。

• 過程

提升機PLC變頻器控制系統應用過程（以礦井提升機為例）：

（1）接收到開車信號后，立即做好相關準備，并立即開啟設備，并將動力電源（380V）接入到系統當中。

（2）工作人員松開液壓制動閘。

（3）推動主令控制器，讓提升機正常工作。

（4）設備運行過程中，要注意觀察提升機的速度，如果有異常情況，及時采用手動控制方案。

在礦井提升機運行過程中，PLC系統根據預設要求控制提升機系統上升速度，并經過D/A技術，將數字信號轉換為模擬信號，最終由系統輸出模塊輸出信息。完成上述信號傳輸過程后，提升機變頻機開始進行工作，工作人員可以通過操作臺控制輸出頻率，達成控制目的。PLC系統編碼器能夠檢測電動機轉速，并將相關數據參數直接上傳，通過監視器顯示數據，讓工作人員可以直接看到升降機的位置以及運行速度。

• 變頻器系統設計

• 變頻器設計

變頻器是實現升降機設備控制的重要裝置，能夠改變電源頻率，實際上屬于電能控制裝置。在設計變頻器時，需要考慮到變頻器工作原理是將交流電變化成直流電，再由直流電轉化成交流電?！敖弧薄弧弊兓^程中，需要運用變頻器、三相逆變器完成電流變化，最終為電動機提供交流電，實際上經歷了四個環節：整流環節→直流環節→逆變環節→控制環節^[4]。

（1）整流環節：依賴于不可控整流器完成整流過程。

（2）直流環節：通過直流儲能、濾波、緩沖達成“交變直”目的。

（3）逆變環節：借助三項式逆變器達成“直變交”目的。

（4）控制環節：電動機接收交流電后開始正常做功，實現系統的整體控制目的。

（二）主控變頻器電路設計

根據設備運行環境、升降機工作需求，主控變頻器電路電壓為380V^[5]。具體設計如下：（1）電路輸出交流電，能能夠調整頻率;（2）控制輸入回路運行過程中，可以通過PLC系統輸出變頻器電壓信號，控制電路頻率，由此達成改變電路的目的;（3）在電路外圍增加安全制動設備與預警裝置，能夠及時排除升降機運行故障。

（三）控制系統設計

升降機運行過程中對于升降速度有較高要求，如果速度過慢、過快，都會導致升降機載人舒適性降低，甚至出現安全事故問題。在控制系統設計過程中，要挑選合適的變頻器，盡量選擇靈活、多變，并且具有較強控制能力的變頻器。但考慮到成本因素，可以將通用型變頻器進行改造，讓其具備專用型變頻器功能，降低設計成本。

結語：

升降機是裝修、救援過程中必不可少的設備，也被廣泛應用于其他行業當中，能夠實現高空載人目的。升降機升降速度關系到設備安全性，因此應該強化設備安全控制性能，保障設備運行的穩定性。PLC變頻器作為智能化變頻設備，具有自我故障預警能力，控制方便、便捷，能夠滿足升降機的實際運用需求。

文章從多個角度對PLC變頻器進行了技術分析，闡述了PLC變頻器在升降機工作中的流程及其優勢，并提出了系統設計方案。相關人員在設計過程中，仍然需要根據設備運用環境與工作需求，優化系統設計方案。

參考文獻：

[1] 張聰.PLC變頻器在升降機控制中的應用[J].建材發展導向（上），2019，17（4）：208.

[2] 李義安.PLC變頻器在升降機控制中的應用[J].內蒙古煤炭經濟，2018，（9）：12，2.

[3] 王洪興，孫發興.PLC變頻器在升降機控制方面的設計[J].中國科技縱橫，2016，（19）：35.

[4] 賀巧利.基于PLC的變頻器在建筑施工升降機的應用探討[J].科學與信息化，2018，（34）：7.

[5] 楊躍宗.PLC變頻器在升降機系統中變頻調速的應用[J].南方農機，2017，48（8）：32.