【摘要】當前，交流變頻調速技術發展極為迅速，將變頻調速技術運用於電梯，並使用plc控制，極大的增強了電梯可控制水平。在本文中，筆者根據相關設計實踐經驗，設計的plc控制交流變頻調速電梯系統具有很好的可靠性和平層精度，推進我國電梯事業的發展。
【關鍵詞】plc控制；繼電器；電梯；交流變頻調速技術
1.前言
近幾十年來，高層建築的日益增多，使得人們對電梯的需求也愈來愈大。因此，在設計電梯工作中，提高電梯的執行效能，確保電梯的可靠性就顯得極為重要。傳統的電梯曳引裝置需要借助於接觸器才能改變電動機工作狀態，降低了電梯執行的舒適性。
而且採用繼電器作為電梯的邏輯控制系統存在功能弱、易發生電氣故障以及執行可靠性差等缺點。這就要求人們尋求解決這些問題的途徑[1]。
2.電梯基本構成
2.1曳引系統
電梯的曳引系統主要包括曳引機和曳引繩兩部分，其中曳引機的主要功能為驅動或停止電梯，曳引繩的主要功能則是連線轎廂和對重，是一種專用的鋼絲繩。曳引機在曳引繩與曳引輪槽的摩擦力的作用下完成轎廂公升降過程。
2.2導向系統
電梯的導向系統導軌、導軌支架、導靴、導向輪、反繩輪等，通過導向裝置可以保證轎廂與對重的相互位置，並將電梯轎廂和對重的活動自由度限制在一維範圍內。導向系統的導軌就是一種供轎廂和對重執行的導向部件[2]。導向輪的作用為增加轎廂和對重之間的距離[3]。
2.3轎箱系統
電梯的轎箱系統主要用與運送乘客和（或）貨物，其構成包括轎廂架、轎廂體兩部分，其中的轎廂架主要用於固定和支撐轎廂體。
2.4門系統
為了有效避免電梯墜落和擠傷事故，電梯基本構成還應包括門系統。門系統主要由轎廂門、層門、開門機、門鎖裝置等構成，其中的開門機是一種開啟或關閉轎廂門和層門的裝置，門鎖裝置一般安裝在層門內側，確保電梯系統只有電梯門在關閉鎖緊後才能接通控制電路，使轎廂方可執行。
2.5重量平衡系統
電梯的種類平衡系統主要包括對重和重量補償裝置，對重重量與轎廂滿載重量具有一定的比例關係，重量補償裝置可以對重側曳引繩長度變化對電梯平衡功能進行有效的補償，通過重量平衡系統可以將曳引系統的原動力減半，達到節能效果。
2.6電力拖動系統
電梯的電力拖動系統主要包括曳引電動機、供電裝置、速度檢測裝置等，通過電力拖動系統可以為電梯提供動力，並實現對電梯速度的有效控制。速度檢測裝置一般使用測速發電機（或速度脈衝發生器），可以及時的將轎廂執行速度轉化為電訊號。
2.7電氣控制系統
電氣控制系統主要包括操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏（櫃）、平層裝置、選層控制器等部分，通過電氣控制系統可以實現對電梯執行的有效控制。位置顯示裝置是一種指示燈，表示電梯執行的方向或轎廂所在層站。平層裝置主要由電磁感應器和磁遮板兩部分構成，是一種使轎廂達到平層準確度要求的裝置。
選層控制器則可以實現對電梯的選層操作等功能[4]。
3. plc控制交流變頻調速電梯系統
3.1電梯系統設計思想
圖1 控制系統結構圖
plc控制交流變頻調速電梯系統的控制系統結構圖如圖1所示。在本系統中變頻器僅作為調速裝置，plc則為整個電梯系統的邏輯控制裝置，負責處理各種訊號的邏輯關係，同時還接受來自變頻器的工作狀態引數訊號，並由plc向變頻器發出起停指令。在本系統中，電動機測速和電梯的位置反饋過程主要由旋轉編碼器和pg卡（編碼器連線板）實現，可以有效形成電梯的速度和位置閉環。
（1）plc邏輯控制裝置選擇。本設計交流變頻調速電梯可以用於四層建築設施，經過相關分析，電梯系統的輸人訊號和輸出訊號分別為26個和21個，其中輸入訊號包括工作狀態選擇、開/關門控制、電梯位置檢測以及電梯速度控制等，輸出訊號包括開/關門、控制變頻器訊號、指示燈等。因此，plc邏輯控制裝置應滿足上述要求，可以選擇三菱fx2-64mr型號的plc邏輯控制裝置。
（2）變頻器選擇。在本設計中所使用的變頻器應滿足如下幾個方面的要求：（a）能夠實現對交流非同步電動機電流的直接控制，以確保電梯系統的動力裝置具有較高的輸出轉矩；（b）適用於各種應用場合，能夠確保電梯在低速下平穩起動，滿足電梯系統的舒適性要求；（c）變頻器的自動調整功能應能對各種電動機進行合理調整，是電動機達到較高的執行效能；能夠集u/f控制、向量控制、閉環u/f控制、閉環向量控制於一體。
因此，在本設計中選用安川616g5cimr-gsa4022變頻器即可滿足要求[5]。
（3）旋轉編碼器選擇。旋轉編碼器主要用於電動機測速和電梯的位置反饋，此過程可通過pg卡實現。在本設計中選用1024脈動增量式光電脈衝旋轉編碼器，將其與電動機以同軸的方式連線，產生a、b兩相脈衝。
電動機正轉、反轉狀態可由兩相脈衝相序關係判定，當a相脈衝超前、滯後於b相脈衝90度分布代表電動機的正轉與反轉狀態。a、b兩相脈衝的頻率又能體現出電動機轉速的變化。a、b兩相脈衝產生的計數脈衝能夠形成脈衝序列，此脈衝序列可代表正向和反向位移。
pg卡接受來自於旋轉編碼器的脈衝，並將脈衝訊號此反饋訊號傳送到變頻器，完成電梯執行的運算調節過程。
3.2電梯工作過程
電梯工作過程是指自曳引電動機起動、穩定執行至電動機制動的全過程，這是一次完整的電梯執行過程。plc邏輯控制裝置接收來自操作面板、轎廂和門系統、變頻器等的各種訊號，經過一定的程式判斷與運算過程後實現電梯的集選控制，plc邏輯控制裝置輸出顯示訊號，並同時向變頻器發出相關指令如執行方向、啟動、加速、制動等。
若plc發出的控制訊號有效，則曳引電動機從o赫茲到50赫茲開始起動過程，整個起動過程大約在3秒，然後曳引電動機以50赫茲的頻率穩定執行。當接收換速操作後，plc邏輯控制裝置在取消執行訊號的同時會輸出爬行訊號，爬行訊號頻率為6赫茲。曳引電動機在3秒的時間內完成從50赫茲到6赫茲的減速過程，此過程完成後電梯會以此速度進行爬行過程。
接受平層訊號後，plc邏輯控制裝置則由爬行訊號轉換為停梯訊號，在此過程中曳引電動機頻率由6赫茲降低到o赫茲，此時電梯完全停止。電梯執行曲線可通過變頻器或者通過執行曲線輸入板完成設定過程，而在本系統中我們採用變頻器。
3.3電梯執行訊號的檢測
電梯執行應具有可靠性，同時還應滿足舒適性要求[6]。採用上述plc控制交流變頻器調速電梯系統可滿足要求。脈衝編碼器測量電動機的速度和位置測量工作主要通過輸出兩對差動訊號a/a、b/b完成，兩對差動訊號被引入pg卡後，經過一定的辨向和乘以倍率過程後變成代表位移的測量脈衝，plc高速計數端通過這個脈衝即可實現位置控制。
在本設計中位置測量工作採用相對計數方式。在系統執行前，分別將換速點、平層點等相關位置對應的脈衝數輸入到相應的記憶體單元，而在系統執行過程中即可通過旋轉編碼器檢測，軟體實時計算換速點位置、平層點位置等，進而發出變速訊號和平層訊號。
4.結語
當前高層建築的日益增多，使得人們對電梯的需求也愈來愈大，同時人們對於電梯的可靠性和舒適性要求也愈來愈高，採用傳統繼電器控制的電梯難以滿足人們的需求，這就要求人們尋求解決這些問題的有效途徑。而將變頻調速技術運用於電梯，並使用plc控制能夠極大的增強電梯可控制水平，提高電梯執行的舒適性，這對於我國電梯事業的發展具有極為重要的現實意義。
【參考文獻】
[1]諶海雲、劉曉偉、武佔奎、李俊蘭.基於rockwell plc的電梯模型控制系統的設計[j].儀器儀表使用者,2008,(24):81-85.
[2]隨順科、孫長江、權太陽.plc在向量控制電梯調速系統中的設計分析[j].科技致富嚮導,2011,(07):99-101.
[3]張繪敏、馬殷元、雷蕾、孟萍.s7-200plc在變頻調速電梯控制系統中的研究與應用[j].鐵路計算機應用,2011,(17):102-105.
[4]魏延華、趙毅、郭瑞.一種plc控制的igbt變頻調速電梯系統[j].遼寧工程技術大學學報(自然科學版) ,2010,(09):22-24.
[5]劉國華.plc控制交流變頻調速控制系統在電梯中的應用[j].製造業自動化,2009,(12):57-58.
[6]趙洪恕、王忠石.簡維新plc控制交流變頻調速控制系統在電梯中的應用[j].基礎自動化,2010,(04):62-66.
交流變頻調速電梯PLC控制系統設計
1 引言 隨著城市建設的不斷發展，高層建築不斷增多，電梯作為高層建築中垂直公升降的交通工具已和人們的日常生活密不可分，是機械電氣相結合的機電一體化產品。電梯控制系統可分為調速部分和邏輯控制部分。調速部分的效能對電梯執行時乘客的舒適感有著重要影響，而邏輯控制部分則是電梯安全可靠執行的關鍵。本設計採用p...
中期報告交流變頻調速電梯PLC控制系統設計
一 畢業設計進展情況 關於本課題的設計，主要分為兩個部分 plc的控制和交流變頻調速。我已經完成了整體思路的設計，電梯控制主程式流程圖，以及變頻器，plc的品牌型號的選擇和i o介面的分配。並且將本設計定為四層電梯的設計。變頻器的相關引數計算，電動機的引數計算，具體的控制梯形圖尚未完成。整體的設計思...
基於PLC交流變頻調速系統的畢業設計
1.3.2 plc的應用 5 2.2 變頻器的選擇 7 2.3 plc的選擇 8 2.3 控制方式的選擇 9 從1876年第一台直流電動機問世到1888年交流電動機的發明及廣泛應用，再到電機隨處可見當今世界，電機的發展早已經成為衡量乙個國家現代化水平標準之一，縱觀電機的發展，其應用範圍的不斷擴大，使...