基于plc变频调速控制技术的电梯应用

刘富刚

摘要：文章根据实际应用中的经验总结了PLC变频调速电梯控制系统的特点，阐述了控制系统的设计要求及原则，并分析了在应用过程中如何进行调试。

关键词：plc;变频调速控制;电梯。

可编程式逻辑控制器（PLC）是一种数位运算操作的电子控制系统，专为在工业环境系统应用设计。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与运算操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的设备加工或生产。PLC及其有关外部设备，按照便于与工业控制系统联成一个整体，方便扩充其功能的原则设计。传统电梯的控制采用的是继电器控制系统，此控制系统在我国应用得很成熟，但是因为拥有很多缺点，随着PLC的诞生及推广，电梯的控制逐渐被功能强大，操作简便的PLC所代替。

1、PLC变频调速电梯控制系统的特点

PLC电梯控制系统分为调速部分和逻辑控制部分。调速部分的性能对电梯运行是乘客的舒适感有着重要影响，而逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行的关键。改用PLC来控制电梯的运行，改善了电梯的舒适感和运行的可靠性，大大提高了电梯的性能。PlC控制具有性能稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活，通用性、可靠性、 安全性、检修快速性高等优点。与基于DSP和单片机的电梯门机控制系统比较PLC是完全的考虑到硬件干扰与使用的成熟技术硬件。有配套编程软件。DSP和单片机需要配套设计硬件电路及开发控制编程。（1）在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。（2） 去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。（3） PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。（4） PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。（5） 用于群控调配和管理，并提高电梯运行效率。（6） 更改控制方案时不需改动硬件接线。

电动机交流变频技术是当今节电，改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种手段。

（1） 变频调速电梯使用的是异步电动机，比同容量的直流电动机具有体积小、占空间小、结构简单、维护方便、可靠性高、价格低等优点。

（2） 变频调速电源使用了先进的SPWM技术SVPWM技术，明显改善了电梯运行质量和性能;调速范围宽、控制精度高，动态性能好，舒适、安静、快捷，已逐渐取代直流电机调速。

（3） 变频调速电梯使用先进的SPWM和SVPWM技术，明显改善了电动机供电电源的质量，减少谐波，提高了效率和功率因数，节能明显。

2、PLC电梯控制系统要求及设计原则

2.1、电梯控制要满足的要求

电梯是现代生活中不可缺少的设备，安全、高效的电梯是没一个建筑公司选择首要条件。电梯按不同的情况分类不同，按用途可分客梯、货梯、医用梯、观光梯等等;按速度分低、中、高速等电梯;按驱动电源分直流、交流;按控制方式分有层间控制、简易集选控制，集选控制、有无伺服控制等等。无论是怎样划分，电梯的基本机构是一样都轿厢、曳引机、井道及导轨、导向系统、门系统、平衡系统、拖动系统、控制系统这八大系统组成。控制系统是电梯的大脑，要追求安全高效就要运用现代技术实现自动化和智能化。通过数字化技术实现电梯的各项操作要求。当然不是每一个设计都能满足电梯的每一项要求的。电梯地理想运行涉及很多，设计者要在满足运行基本要求的前提下，尽力追求完美。一般的电梯需要满足的运行要求有以下几方面。实现司机操作，高度自动控制功能的集选控制，下行过程中的集选功能，特定楼层的独立操作，特定楼层地优选控制，电梯停止功能，满载控制，无效指令清除、自动控制开门时间、按客流量自动调节开门时间，开门时间延长，强迫关门、光幕感应能力，副操作箱客流应急，电子按钮，灯光指示报站，停电时紧急操作，火灾时紧急操作，消防操作，故障检测能力等等，在实际电梯应用过程中，上述控制功能并不一定全部实现，具体要根据建筑物的应用环境，用途，建筑物的形状、容积、人流等等综合因素来决定需要具备那些控制要求，控制功能实现的过程中要各個开关指控命令的安全保护措施。

2.2设计基本原则

任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：

（1） 最大限度地满足被控对象的控制要求。充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。

（2） 保证PLC控制系统安全可靠。保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。

（3） 力求简单、经济、使用及维修方便。一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。

（4） 适应发展的需要。由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/0点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。

3、PLC电梯系统的应用调试

电梯PLC程序应在未带载情况下模拟调试好。在接触器等输出状态正确后，再将模拟调试完成后，然后进行现场安装。并进行运行调试，确定参数，完善程序，最后交付运行使用。由于客观条件的限制，软硬件开发应用调试前期只能在实验室对电梯程序进行模拟调试。实际输入信号及反馈信号用按钮或开关模拟，输出不用接负载，可由PLC输出端的发光二极管显示负载状态，模拟调试时，按电梯的运行条件，依次设置输入信号，并观察输出正确与否。同时可通过编程器监控内部各点状态，在输入端接上手动按钮而在PLC的输出指示灯上看输出，输入信号完全依靠手动来控制进行电梯安装系统调试的时候，是一个比较复杂且耗时的过程，首先要确定器件型号，选择器件型号除了要考虑机械设备、电压、电流外，还要考虑经济实用及美观问题。所有器件都备好后，接下来就是安装，主电路及PLC都装在控制柜内，这就要考虑互相干扰的问题，按钮、指示灯或数码显示也按照同样原则接线.所有的元器件都按照一定的编号安装好后.确保无误后，就可以调试了.由于调试过程中，输入输出点比较多，且完成一个动作所涉及的开关、按钮、输出显示也比较多，所以这里不一一说明，只对动作中一部分单指令调试加以说明。这是一种最简单的调试方法，检查所设计的程序在完成其最简单的控制功能时是否会发生错误。若各种调试无措误，则再用复杂的方法进行调试。单指令运行调试的具体内容如下;假定电梯的轿厢在一楼.数码管显示为“1”。此时按下六楼的内指令按钮X35，六楼内指令显示M15亮，电梯关门后，开始上行，当轿厢上升到六楼后，数码管显示为“6”楼的内指令显示信号M15消际。

总结

自从可编程序控制器（PLC）应用于电梯进行逻辑控制之后，通过合理的选择和设计，不但提高了电梯可靠性、可维护性以及灵活性，同时延长了使用寿命，缩短了电梯的开发周期，并提高了电梯的控制水平，改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的运行效果。

参考文献：

[1]黄玉宾.电气仪表自动化控制关键技术与发展趋势[J].电子技术与软件工程，2019（06）：113.