PLC 控制交流变频调速控制系统在电梯中的运用

2021-01-26郭晶

设备管理与维修 2021年8期

郭晶

（安徽省特种设备检测院，安徽合肥 230000）

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随着国家社会经济和科学技术的快速发展，电机技术获得了快速发展，各项现代化技术在电机技术中被广泛应用，其中计算机互联网技术以及微电子技术等被广泛推广与应用于各个行业。PLC 管控的交流变频调速技术不仅有良好的精确度，更容易调节且速度非常快，还有极为灵活的创新性，因此逐渐被各个行业所青睐，其在电梯设备中的应用最为广泛。

近年来，电梯设备的安全事故问题频繁爆出，电梯设施的安全保障问题也逐渐被更多的人注重起来，对电梯设备核心技术方面的智能化提出了更为严格的要求，电梯设备始终朝向现代化阶级、现代化材料、现代化工艺技术方面发展，这个发展目标需要电子技术方面的创新发展。

1 设计PLC 交流变频调速管控系统的主体思路

在电梯技术起步时期，一般采用继电器对电梯进行管控，但是在编程技术产生以后，继电器因无法满足编程技术操作的要求而被逐渐淘汰，代替其的就是能够进行编程管控的PLC。在PLC 的应用过程中，其具有良好的稳定性与可靠性，并且操作简单、程序编写也非常容易，后续更新换代也非常便利，属于满足现代化工业环境发展的一种数字运算、操作管控的电子设备。它不仅有效优化了电梯复杂的管控系统，还简化了电梯设备外部冗余复杂的线路，是现代电梯行业中非常热门的一项技术，同时也奠定了自动化故障检测和警报技术发展的坚实基础[1]。PLC 交流变频调速管控系统的中枢部分是PLC 系统，PLC 主机和呼梯信号、安全保护信号、操作盘、井道等进行有效连接，奠定了后期的运算基础。

（1）PLC 需要的所有数据信息都会录入到寄存器，等待所有指层器与召唤，只有在获得输出接口的输出信号之后，电梯设备才能遵照接收的信号进行开门动作、关门动作和管控等。在电梯设备的实际运行过程中，不仅在安全保障方面有着严格要求，同时还要兼顾到人员乘坐电梯过程的舒适程度，这与工业领域的装置有明显差别，所以，电梯上升或下降的时候，怎样把控起步速度非常关键。

（2）当前国家一再强调节能减排，作为良好的交流变频调速系统，在设计过程中要对电梯设备的能源消耗进行有效管控，尤其是在用电方面，要从经济层面有效管控能源的消耗情况。为此，应对多个不同层面进行考量，并且明确具体的变频器型号，选择性能良好的变频器，要求其具有良好的低速运行属性，在电机电流反馈中进行精确管控。在负载运行过程中，从轻载到重载，电梯电机的转速都能保持不变，并能根据负载情况进行自动调整，满足电梯设备实际运行中的安全性、舒适性以及节能性的目标。电梯轿厢操作盘具有层站选择、开门、关门等作用，其中厅门信号具有反馈作用，调速功能是基于变频器进行实际操作的。

（3）PLC 基于输出逻辑进行实际管控，能够对诸多输入信号起到中转、连接的作用，而输出信号基于中转站进入到变频器中，之后进行启动信号或停止信号的输出，输出之后变频器会把当前的启动状态、停止状态等反馈给PLC，彼此之间实现信号的传递与相互通信。管控系统中安置有制动电阻，当电梯设备刚起步或刚到达时，电机会对变频器进行电能输入，处在再发生转态之下能避免直流电压的快速升高，避免对内部电路产生不良影响。

（4）编码器能够检测电梯设备的速度，相互配合反馈系统的输出情况并能形成速度的闭环，采用低通滤波的方式来降低误差，并且应用零矢量的调整管控方式来降低转矩脉动，强化提升整个系统的管控性能[2]。

（5）异步交流电机的电流由电梯系统直接进行管控，电机传动轴会承受巨大的作用力，其输出的功率就会非常高，在电梯设备的启动、停止过程中，其是确保稳定性的重要部分。电梯设备管控系统能够让异步交流电梯趋于平稳地运转，同时能精准管控转速。电梯管控系统会管理变频器的调速压频比，对异步交流电机中定子电流的矢量进行测量与管控，将异步交流电机中的励磁电流与转矩电流进行有效综合与管控，实现管控电梯设备的相关目标。如有必要，管控系统能够对异步交流电机进行调整，确保其处于高输出状态。

（6）主要电机转轴和光电式的旋转编码器进行连接，将转速数值测量出来，同时配合相关技术进行快速调速，把数字信号传输到编码器的连接板、反映电梯位置。编码器一般采用1024 增量型的光电脉冲式旋转编码器，基于一个具有中心轴的光电码盘，其中包含环形通刻线与暗刻线，如果信号源发射4 组信号，所有信号将会出现相位差，把其中的信号反向叠加到另外的两个信号之上，就会变成90°相位差的稳定信号，如果将其中的一个信号当作参照物，就能基于相位差对信号位置进行判断，判断电机是正转状态还是反转状态，基于其中的两个信号来进行判断，其运转频率、周期能够对电机转动速度进行有效测量。编码器连接板能有效接受信号的上升沿、下降沿，同时输出变频器，合理调节编码器运算数值。

2 PLC 管控的交流变频管控系统组成

PLC 管控的交流变频管控系统包含硬件与软件两大部分，软件方面由多个不同模块而组成，所有模块均会对应一个不同的软件包。在相关探究中使用的西门子STEP7，属于一个能够进行逻辑编程管控的标准程序软件，能够在梯形图逻辑、语句表、功能块图等方面实施编程操作，其中设置有很多个标准协议，无需多余驱动就能够进行远程编程设置、诊断、数据信息传输等，无需进行转码就能够直接运行，也为电梯设备系统的后期升级更新提供了便利。整个软件的模块包含应用在操作系统与用户程序连接的接口模块，外部的后期编程能够有效改变功能模块。在这个标准软件包当中的系统操作功能区，基于标准化的试验测试，其被安装在内置形式的CPU（Central Processing Unit，中央处理器）当中，包含操作功能区的部分在系统空间中并不现实，同时其中也包含了数据信息存储的功能，在诸多数据块的环境中，实施整合处理之后能够将其重新安装到CPU 当中。CPU 的输出频率和输入电压之间存在对应关系层面上的振荡电路，受输入管控电压的影响，元件参数会随着电压变化而逐渐变化。硬件部分可以使用欧姆龙的C40P-CDR-A，其输入节点与输出节点均为40，直流输入数值为24 V，输入方式为继电器，供电源为AC 100～240 V[3]。

电梯设备不仅要进行上行运行，同时也需要进行下行运行，属于双向运行的。也就是说，可编程的逻辑管控器一定要具备可逆向运行的计数器，同时还一定要配备高数计算器，以确保其精准程度（电梯管控的精准程度一般在微秒水平）。通常欧姆龙的机型较为微小，放置位置可选择范围较大，灵活性更为，且容易在后期实施外部升级处理以及编程改变，这相应地降低了对维修工作者在技术层面上的要求。最开始的出厂设置最好是要对设备连接接口的位置实施严格管控与仔细筛选，同时一定要留出相应的额外空间（一般是一成到两成），以利于后期有需求时进行简捷、易操作的容量扩充。欧姆龙设备接口位置的数量也非常多，能够进行扩展的单元有很多，基本上能满足相关工作者在实际探究中的诉求与需要，更能为电梯设备中的PLC 管控交流变频调速管控系统运行奠定坚实基础。

3 PLC 管控的交流变频管控系统在电梯设备中的应用成效

电梯设备系统在电梯中的实际装载体验，是基于人体力学相关内容的综合性探析而获得的。针对基于PLC 管控的频率变换属于整个系统的核心内容，系统中所有模块方面的通信也是现代电梯设备系统设计中一定要解决的问题。电梯在反应速度方面存在的问题，很多时候也是导致故障产生的原因，文中综合现代电梯设备系统当中产生的诸多问题，集中在基于能够编程程序管控器中进行有效解决，基于重复多次的实验检测进行错误问题纠正，对整个电梯设备系统进行有效优化，有效解决了更多的技术难题，同时在电梯设备的实际体验当中也获得了良好成效[4]。