电梯PLC控制变频调速系统设计探讨

张庆芳

浙江飞亚电梯有限公司321000

摘要：随着改革开放的推进，使得我国经济、社会、科技都得到了很大的进步，尤其是在电力电子、自动化控制以及微机技术上面的发展是最为明显的。在现阶段的电梯调速方面，主要以交流变频调速技术为主要的发展方向，而对电梯的逻辑控制部分则是由可编程序控制器—PLC来进行控制的。现在的主流就是将这两者组合在一起来共同起作用。本文主要就是对电梯PLC控制变频调速系统设计探讨，从而为电梯在将来的发展中提供一些参考。

关键词：电梯PLC控制；变频调速；系统设计

1引言

随电力电子技术的不断发展，计算机技术的不断进步，因此人们对现在的物质生活水平有了新的提高，尤其是对电梯的要求，用户更加注重其节能、舒适以及安全等问题。在电梯使用早期，经常会出现一些电梯事故等，这就要求对电梯要有更深层次的研究。在早期，电梯所使用的是继电控制的交流双速电梯，而现阶段对其进行了有效地完善，采取由可编程序控制器PLC控制的变频以及变压调速的方式，这就从根本上对电梯有了比较合理的改善，并且该种电梯的控制系统还具有节约电能、提高电梯的安全使用、维修简单、质量体积小、运行过程中无杂音等优点，是一种就目前状况来说最好的控制操作系统[1]。

对于现阶段电梯的控制、调速系统，基本上都是采用了PLC控制系统对电梯进行全方面全自动控制，这就使得其安全可靠性能大大地得到了提高。虽然说电梯的控制系统结构比较简单，外部的一些线路得到了有效地简化，但由于其所使用的是PLC可编程序进行控制，就极大的方便了对电梯的操作程序等，对电梯功能的添加、改变比较的灵活等。并且该系统对电梯的故障能够进行准确的自动检测和准确的报警等，这就在很大程度上提高了电梯在运行中的安全性能[2]。而对变频电梯的速度的控制是通过脉宽调速的方式(SPWM)进行拖动电机来进行的，这就使得电梯在启动和停止的过程中比较平稳、缓慢，并且其对速度的调节范围广、控制精准、舒适、安静等，这就使得其变频调速方式的电梯能够拥有与直流电梯一样的舒适感[3-4]。

2电梯变频调速的原理及特点

其实具体来说，电梯的变频调速的原理很简单，就是通过对其进行均匀连续的改变提供动力的电能的频率来对电梯的转速进行改变。与此同时，还能够有效地对电动机的最大转矩等进行改变。电梯在运行过程中，要求具有恒定的转矩负载，其具体就是在其进行调速过程中要求其最大的转矩保持不变。因此，在对电梯进行频率的改变的同时还需要对其电压进行调整，这样对电梯来讲就是依靠变频变压来进行速度的调整。

电梯变频调速的特点：首先，对其进行变频调速是根据异步电动机来实现的，其具有体积小、经济实惠、结构操作简单以及安全可靠等优点；其次，变频调速所使用的供电电源则是最先进的SPWM和SVPWM技术，其所具有对控制比较严格、精确度极高，并且其动态性能极强，调速的范围较广等优点；最后，该变频调速的电梯还具有工作效率高，对能量消耗较小等优点[5]。

3电梯的控制系统

本文所研究的电梯控制系统中的各个硬件由操纵盘、厅门信号、电源、PLC、变频器和调速系统构成;

在这里的轿厢调速主要是依靠PLC与变频器来共同起作用完成的。而对于该类型的电梯PLC与变频器是双向关联的，那就是变频器将自身的工作情况以信息的形式传送到PLC体系中，与此同时在PLC中的逻辑控制体系中进行各种信号的处理工作，最终将信号再传送给变频器来进行下一步的运行。然后变频器在根据相应的参数和一些算法对提供动力的电动机进行有序的控制。另外，在电梯的控制体系中还安装了一种与电动机同轴的旋转编码器，其具体的作用就是来对电梯的运行状态进行有效地检测。在变频器中，其存在的制动电阻的目的就是为了在电梯减速时，使电动机向变频器中进行有效的电能的回馈，以此达到直流电压升高的效果。

3.1调速系统的设计

3.1.1变频器的容量

对于电梯的变频器来讲，其功率的大小主要取决于曳引机电动机功率(P1)、电梯自身的重量(W1)、电梯的额定重力(W2)、电梯的具体配重(W3)以及电梯运行的速度(v)等。一般在正常状况下，在电梯上升的过程中，其所需要的电动机功率为P2=[（W1+W2-W3）*g+f摩]*v。其中f摩的公式为k*（W1+W2-W3）*g。

f摩表示摩擦力；k为摩擦系数。

由于变频器的功率与曳引机电动机的功率非常接近，而与所需电动机的功率有着较大的差异，根据经验来推算，变频器的功率是所需电动机功率的1.5倍。根据实际的测试，利用此种方法，在满足上述的要求下，能够有效地减少能量的消耗，这样就能够节约成本。

3.1.2变频器制动电阻

对于电梯的负载来讲，其实就是属于位能的负载过程，在其运行的过程中能够产生很多的再生能量等，因此就要求对变频调速装置进行一定的制动性能的安装。就现代科学技术的水平来说，其中最为经济、效果又非常明显的，那就一定是制动电阻了。并且对于该方法来讲其还属于将再生能量通过制动单元并且以能量消耗的方式全部消耗在制动的电阻上。这样的话，就将制动电阻设置为R1，制动的电流为I1，按照一定的要求来使制动的电流设置成小于或着等于已知额定电流的1/2，这样，Uo为变频电梯中变频器的额定电压。在这里，值得注意的就是，制动电阻的工作时间呈现一种间歇性质的不连续工作状态，这样就能够使其所消耗的功率就会远远的小于通电过程中所消耗的功率等。

3.2速度给定曲线

要想设计出一种非常合理的电梯，就要对其速度进行良好的选择，而在对其速度进行设计时最好给定曲线，这样就能够有效地确定电梯的运行状态以及其运输的效率等。而对于该曲线来讲，其平滑的程度对电梯的舒适度有着直接的影响。

4设计思想

4.1信号控制系统

对于电梯信号的控制，基本上都是靠PLC软件来进行的。当对电梯的信号控制系统中输入PLC的控制信号，其基本的流程为：对其运行的方式进行选择、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。

4.2PLC控制系统设计

对于电梯的PLC的控制系统来讲，其是由信号的控制系统和拖动控制系统两个部分构成的。在电梯的PLC控制系统结构设计图中，其主要的硬件部分由主机、扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等组成。

5结束语

在现代化社会中，随着我国城市化的进程不断推进，电梯已经成为城市小区、商业建筑中必不可少的运输工具之一。因此要对电梯的各项指标进行严格的检查、处理，使电梯的性能保持在最佳的状态。根据现在对电梯的要求来看，其安全可靠、节能减排、智能舒适等将会成为今后发展的主题，因此在今后的电梯设计中，应注重注意以下几点要求：舒适性，这里的舒适性不仅是体现在电梯硬件设施上，还包括一些，合理、人性化的软件编程；环保性，电梯不仅噪声低、电磁兼容性强、寿命长，更要满足节能、环保的要求；智能化控制系统，网络信息化等。因此希望通过本文对电梯PLC控制变频调速系统设计探讨，来为今后在电梯的改进方面提供一定的参考。

参考文献

[1]周云峰.浅析PLC控制交流变频调速电梯系统.技术创新,2014(19).

[2]景利学,冉鹏程,饶克克.变频调速电梯PLC控制系统设计[B].1561-0330(2011)11-0102-03.

[3]钱良楚.基于PLC控制的交流变频调速电梯系统探讨[A].1007-9416(2013)07-0015-02.

[4]肖军,孟令军.可编程序控制器原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2008.

[5]陈建洪.交流变频调速电梯PLC控制系统设计[A].控制工程.1671-7548(2004)-0185-03.