基于PLC控制的交流变频调速电梯系统的应用
2016-10-09刘力郡
刘力郡
（西安铁路职业技术学院，陕西西安，710014）
基于PLC控制的交流变频调速电梯系统的应用
刘力郡
（西安铁路职业技术学院，陕西西安，710014）
现代电梯技术利用PLC控制交流变频调速系统，使电梯能够更加平稳运行.在PLC作为逻辑控制器对电梯进行控制的基础上，着重分析电梯应用中的交流变频调速系统，利用QuartusII软件实现模拟，验证了对于电梯速度曲线控制的分析，达到了平稳运行控制的要求，在PLC控制系统中，使得变频调速控制达到理想的状态。
交流变频调速；PLC控制；电梯系统
0 引言
现代生活中，电梯作为垂直运输工具，是人们生活中不可缺少的重要部分。近年来电梯运行事故频发，引起了社会广泛关注，住宅小区的客梯，商场的自动扶梯等在运行状态出现故障，会造成安全事故连带经济损失。在城市轨道交通系统中，地铁车站内人流量大，运行时间长，分布着各式电梯，作为城轨车站设备的重要部分，其运行安全就显得尤为重要。而电梯作为现代生活中的常用工具，人们在使用时更加注重舒适性，平稳性和安全性。在计算机网络技术和微电子技术快速发展的带动下，使用与变频器相配合的PLC控制交流变频调速系统，可以使电梯的运行得到更加合理的控制，同时达到提升舒适性和安全性的目的。
PLC控制系统在电梯技术的发展中承担着重要的角色，PLC控制的交流变频调速控制系统具有较高的灵活性，操作、编程简单，安全可靠等特点。
图1 电梯PLC控制系统结构图
1 电梯PLC控制系统的构建
电梯PLC控制系统主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。如图1中，其主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、呼梯盘、停层装置、门机、调速装置与主拖动系统等。
PLC控制的交流变频调速控制系统，是以PLC为核心，将电梯的呼梯盘、操纵箱和停层装置以及安全保护信号等完成连接后，经PLC完成数据采集和数据处理后，再通过输出接口向各楼层指示设备发出信号，并控制曳引电动机和自动门机等，实现电梯开关门和拖动的控制与运行。
2 电机调速系统的设计
电梯的运行是由拖动电机控制的，在实际的运行过程中，其匀速运行的区间只占据一小部分，大部分是以变速运行为主，集中体现在电梯启动和停止这两个环节，因此乘客乘坐时的舒适感是由电机调速系统直接决定的。
电梯在启动和停止时，需要依照设定好的速度曲线来控制，在电梯处于升降交界处时形成的速度曲线较为平滑，那么电梯的舒适感即可增强。速度曲线的状态主要取决于速度的变化率（即加速度，加速度是根据从0r/min到1000r/min的速度区间内变化所需的时间来定义的），而加速度的斜率和抛物线的变化率会影响速度曲线的形状，那么在电梯启动和停止过程中，它的加速和减速的加速度较小时，速度曲线会比较平滑，此时才能获得良好的舒适感。因此将电梯的起制动速度曲线设计为两段抛物线加一段直线。
电梯的理想运行曲线一般都采用梯形曲线，因为梯形曲线可以在启动阶段和制动阶段的转折点处的加速度变化率较小。一般人可接受的最大加速度为a≤1.5m/s2，加速度变化率pm≤3m/ s2。
图2中速度曲线中：抛物线型曲线ta/n段为加速时间段；直线型曲线（n-2）ta/n为均匀时间段；抛物线型曲线ta/n为减速时间段；n为起动时间系数。
3 PLC控制交流变频调速控制系统的设计
本文采用Altera公司QuartusII软件的综合逻辑工具，不考虑特定情况下的制造工艺，将设计转变为一种制造的工艺图。PLC控制交流变频调速控制系统应用于电梯中，而电梯中的信号控制全都由软件模块实现。在设计中采用通用的编程方式，可以对抽象的电路进行描述。
always@（posedge i_clk or negedge rst_n）
if（！rst_n）
begin
o_clk＜=1’ b0；
cnt＜=0；
end
else
begin
cnt＜=cnt+1’ b1；
if（cnt==（N/2-1））
begin
o_clk＜=！o_clk；
cnt＜=0
end
end
在电梯的运行过程中，变频的处理程序最简单的方法是：
if（a＜100）
a=a+10
else
a=0；
end
end
4 结论
本文通过构建电梯PLC控制系统，提出合理的运行速度曲线，利用软件模拟验证了变频调速控制的目的，达到了电梯平稳运行的要求。电梯运行过程中，乘客对于电梯搭载的感觉反馈，实际受到变频调速的影响，因此在设计过程中更加注重变频调速的设计，通过对变频器的控制来达到电梯平稳运行的要求。可编程控制应用于电梯逻辑控制中，通过合理的硬件选型和软件设计，会使得电梯变频调速控制达到较为理想的效果。
尽管电梯技术已日趋完善，但是PLC作为逻辑控制器，是进行信号输入、程序处理、信号输出的核心，因此整个电梯各部件间信号是否能够顺畅交流是电梯控制需要关注的重要方面，同时为了保证电梯运行的安全性，对于轿厢运行的位置控制，以及运行中自检测信号的反馈的控制仍需要在日后进行更加深入地研究。
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On the Application of AC Frequency Control of Motor Speed Elevator System on the Basis of PLC Control
Liu Lijun
（Xi’an Railway Vocational & Technical Institute，710014，Xi’an，Shaanxi，China）
With the rapid economic development，the elevator，as a transportation tool，has become an important part of people's daily life.Based on PLC technology，modern elevator control AC variable frequency speed regulation system makes the elevator run more smoothly.Starting with PLC as the logic controller controlling the elevator，this paper focuses on analyzing and stimulating the application of AC frequency conversion speed regulation system with the Quartus II software.The analysis of the elevator speed curve control has been validated，and the requirement of smooth running control has been reached.In the PLC control system，the optimization of logic control can make frequency control be in a better condition.
ac frequency control of motor speed；PLC control；elevator system
图2 速度曲线
刘力郡（1989-），男，陕西商洛，助教，研究方向主要为电气工程及其自动化。
