試論P(yáng)LC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)

梁家健

摘 要：交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用，讓可編程控制器PLC控制系統(tǒng)在電梯控制系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用，本篇文章主要從PLC的工作原理和特點(diǎn)入手，對(duì)PLC控制變頻電梯電氣控制系統(tǒng)的相關(guān)問題進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：PLC；變頻調(diào)速；電梯電氣控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）12-0077-02

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高層建筑的出現(xiàn)，讓電梯成為了人們?nèi)粘９ぷ魃钪薪?jīng)常接觸的運(yùn)輸設(shè)備。在用戶對(duì)電梯的節(jié)能、舒適感和可靠性的要求逐漸提升的情況下，基于可編程序控制技術(shù)的變頻調(diào)速電梯的應(yīng)用，可以讓電梯的可靠性得到有效提升。

1 PLC的工作原理和特點(diǎn)

1.1 PLC的工作原理

輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新是PLC的主要過程，完成這三個(gè)階段的任務(wù)的過程為PLC的一個(gè)掃描周期[1]。對(duì)于PLC而言，CPU掃描速度是掃描周期的主要影響因素。在輸入采樣階段，PLC會(huì)借助掃描方式，依照順序讀入輸入程序。并將這些數(shù)據(jù)存放在I/O映像區(qū)的一些特定單元之中。在程序的執(zhí)行階段，PLC可以依照由上至下、由左至右的固定費(fèi)順序來執(zhí)行輸入程序。在輸出刷新階段，CPU會(huì)按照數(shù)據(jù)在I/O映像區(qū)內(nèi)的狀態(tài)，對(duì)數(shù)據(jù)不進(jìn)行刷新，并將數(shù)據(jù)輸出到鎖存電路之中。進(jìn)而在利用輸出電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)外設(shè)的基礎(chǔ)上，完成PLC的輸出工作。

1.2 PLC的主要特點(diǎn)

在對(duì)PLC的工作特點(diǎn)進(jìn)行探究以后，我們可以發(fā)現(xiàn)，這一系統(tǒng)是借助軟件的作用對(duì)電梯進(jìn)行控制，因而具有可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)。由于PLC的外部線路相對(duì)簡(jiǎn)化，因而在對(duì)控制系統(tǒng)方案進(jìn)行調(diào)整的過程中，操作人員無需對(duì)硬件接線進(jìn)行調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便的特性就成為了PLC的主要特點(diǎn)。從PLC的應(yīng)用效果來看，這一技術(shù)還具備著運(yùn)行效率高的特點(diǎn)。

2 電梯變頻調(diào)速的原理和特點(diǎn)

2.1 電梯變頻調(diào)速的主要原理

在對(duì)電梯供電電源的頻率進(jìn)行均勻性、連續(xù)性改變的基礎(chǔ)上，對(duì)電梯的轉(zhuǎn)速進(jìn)行改變，是電梯變頻調(diào)速的主要工作原理。電梯變頻調(diào)速過程也是對(duì)電梯的電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)距進(jìn)行調(diào)整的過程。恒定轉(zhuǎn)矩負(fù)載要求操作人員在進(jìn)行調(diào)速作業(yè)的過程中需要讓電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩保持不變，這樣，電梯變頻調(diào)速過程也成為了電梯電動(dòng)機(jī)的電壓進(jìn)行調(diào)整的過程，變頻變壓調(diào)速就成為了電梯變頻調(diào)速問題的實(shí)質(zhì)因素。

2.2 電梯變頻調(diào)速的主要特點(diǎn)

異步電動(dòng)機(jī)是變頻調(diào)速過程中不可缺少的一大重要工具。體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和可靠性高是異步電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)[2]。這一設(shè)備的應(yīng)用，對(duì)電梯變頻效率的提升有著積極的促進(jìn)作用。在電梯電氣控制系統(tǒng)中，SPWM和SVPWM技術(shù)的應(yīng)用，可以讓變頻調(diào)速系統(tǒng)表現(xiàn)出控制精度高、動(dòng)態(tài)性能強(qiáng)和調(diào)速范圍廣的特點(diǎn)。

3 PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 電梯的井道設(shè)計(jì)

為了在對(duì)井道布線進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對(duì)電梯維修工作和保養(yǎng)工作的難度進(jìn)行降低，在對(duì)光電開關(guān)進(jìn)行應(yīng)用的基礎(chǔ)上，對(duì)脈沖控制技術(shù)在電梯加減速和平層控制工作中的作用進(jìn)行發(fā)揮，可以讓電梯電氣系統(tǒng)得到一定程度的優(yōu)化。在一些電梯中，設(shè)計(jì)人員會(huì)對(duì)12V旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行應(yīng)用。在編碼器與電梯電氣系統(tǒng)的主電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)同軸相連以后，編碼器所產(chǎn)生的脈沖會(huì)被直接輸入到PLC的高速脈沖技術(shù)輸入端之中。旋轉(zhuǎn)編碼器在電梯井道中的應(yīng)用，可以對(duì)電梯運(yùn)行的距離信號(hào)進(jìn)行精確計(jì)算。這一設(shè)備的運(yùn)用，也可以在對(duì)電梯的速度和距離進(jìn)行測(cè)量的基礎(chǔ)上，對(duì)電梯的運(yùn)行方向和曳引機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算。

3.2 變頻器的容量

變頻器的容量與曳引機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率和電梯的自重、額定載重、配重和電梯的速度問題之間存在這一定的聯(lián)系。在正常工作的條件下，我們可以用以下公式對(duì)電梯在上升過程中所需要的功率進(jìn)行計(jì)算：

P2=[（W1+W2-W3）·g+f摩]·v

在這一公式中，P2指的是電梯在上升過程中所需要的功率；W1、W2和W3分別知道的是電梯的自重、額定載重和配重；v指的是電梯的速度。摩擦力的計(jì)算公式為：f摩=k·（W1+W2-W3）·g

3.3 變頻器制動(dòng)電阻

電梯負(fù)載是位能負(fù)載的一種表現(xiàn)形式。再生能量的產(chǎn)生，是這一模式在運(yùn)行過程中表現(xiàn)出來的主要特點(diǎn)。在電梯電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)變頻調(diào)速裝置中的制動(dòng)功能進(jìn)行完善。制動(dòng)電阻的應(yīng)用，是對(duì)變頻調(diào)速裝置進(jìn)行優(yōu)化的一種有效措施。依托制動(dòng)單元而對(duì)作用，以能耗的方式將再生能量應(yīng)用于制動(dòng)電阻之中，是變頻器制動(dòng)電阻的主要工作原理。

3.4 電梯的操作方式

在對(duì)PLC進(jìn)行應(yīng)用以后，電梯轎廂的下行召喚可以在下級(jí)選控制登記技術(shù)的應(yīng)用下得到實(shí)現(xiàn)。轎廂的上行就可以只應(yīng)答至頂層的轎廂。自動(dòng)改變運(yùn)行方向?yàn)橄滦?。為了?duì)電梯的運(yùn)輸效率進(jìn)行保障，設(shè)計(jì)人員也需要在對(duì)電梯的速度給定曲線進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

在換速問題、平層問題、停車問題和樓層顯示問題的處理過程中，編碼器的輸出端可以將脈沖信號(hào)引入PLC是高速計(jì)數(shù)輸入端的方式構(gòu)建位置反饋和速度反饋[3]。高速計(jì)數(shù)器所累加的脈沖數(shù)成為了電梯位置的主要表現(xiàn)。在對(duì)高速計(jì)數(shù)器的值與各個(gè)信號(hào)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)進(jìn)行比較分析成為了電梯運(yùn)行距離、換速點(diǎn)和自動(dòng)停車點(diǎn)等信號(hào)的主要判斷依據(jù)。位置信號(hào)檢測(cè)機(jī)制的應(yīng)用，可以讓PLC對(duì)電梯所在樓層的位置、門區(qū)信號(hào)和平層位置信號(hào)等問題進(jìn)行判斷。這一技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)電梯井道中的信號(hào)檢測(cè)裝置的作用進(jìn)行發(fā)揮，這就可以在對(duì)井道檢測(cè)元件和信號(hào)連接進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對(duì)電梯電氣系統(tǒng)的使用成本進(jìn)行降低。

相對(duì)計(jì)數(shù)方式是脈沖計(jì)數(shù)編程方法應(yīng)用過程中所采用的主要的技術(shù)方式。從平層點(diǎn)開始計(jì)數(shù)到下一個(gè)平層點(diǎn)，高速計(jì)數(shù)器會(huì)經(jīng)歷一個(gè)復(fù)位的過程，也就是說，在對(duì)這一方法進(jìn)行應(yīng)用的過程中，每一層都是由0開始進(jìn)行計(jì)數(shù)的。在這一過程中，樓層數(shù)可以存放在另一個(gè)計(jì)數(shù)器之中，這樣，在計(jì)數(shù)器累計(jì)到設(shè)定值以后，工作人員在高速計(jì)數(shù)器復(fù)位以后，可以從運(yùn)行方向的樓層計(jì)數(shù)器加1或減1的方式，對(duì)電梯的運(yùn)行距離進(jìn)行計(jì)算。

4 PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

4.1 信號(hào)控制系統(tǒng)

在變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)中，PLC軟件是實(shí)現(xiàn)電梯信號(hào)控制的重要因素。圖1中所示的內(nèi)容就是電梯信號(hào)控制系統(tǒng)的主要組成部分。

從圖1中所示的內(nèi)容來看，運(yùn)行方式選擇、運(yùn)行控制和安全保護(hù)信息等內(nèi)容是輸入到PLC的控制信號(hào)所涉及到的主要內(nèi)容。

4.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

信號(hào)控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)的兩大主要組成部分。從上文中的圖片來看，PLC主機(jī)及相關(guān)的機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤等硬件設(shè)備是這一系統(tǒng)中不可缺少的設(shè)備類型。

4.3 變頻器自學(xué)習(xí)功能的應(yīng)用方法

自學(xué)習(xí)設(shè)置可以讓變頻器在工作過程中保持最佳狀態(tài)。在參數(shù)設(shè)置工作完成以后，參數(shù)自學(xué)習(xí)功能會(huì)成為曳引機(jī)的一大主要功能。在曳引機(jī)制動(dòng)輪與電機(jī)軸相脫離的情況下，電動(dòng)機(jī)會(huì)處于空載狀態(tài)。在這個(gè)時(shí)候啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，變頻器會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和存儲(chǔ)。變頻器也可以利用已經(jīng)識(shí)別到的參數(shù)，對(duì)控制算法中的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。這種在自學(xué)習(xí)狀態(tài)下產(chǎn)生的參數(shù)往往是與變頻器相匹配的最佳參數(shù)，這樣，在電梯電氣控制系統(tǒng)中，變頻器和以Udine主電機(jī)進(jìn)行最優(yōu)化的控制。

5 結(jié)語

在電梯技術(shù)日趨完善的時(shí)代，PLC在電梯電氣控制系統(tǒng)中發(fā)揮的是邏輯控制器的作用。它是電梯電氣系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)輸入、程序處理和信號(hào)輸出的核心要素。也是電梯各個(gè)部件之間的信號(hào)交流的保障性因素。對(duì)電梯的井道設(shè)計(jì)等內(nèi)哦榮的優(yōu)化，可以讓電梯電氣系統(tǒng)的自身性能得到有效提升。為了對(duì)電梯的運(yùn)營安全性進(jìn)行保障，PLC控制系統(tǒng)在電梯系統(tǒng)中的應(yīng)用問題依舊要進(jìn)行不斷的研究。

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