郭 晶

（安徽省特種設(shè)備檢測(cè)院，安徽合肥 230000）

0 引言

隨著國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電機(jī)技術(shù)獲得了快速發(fā)展，各項(xiàng)現(xiàn)代化技術(shù)在電機(jī)技術(shù)中被廣泛應(yīng)用，其中計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及微電子技術(shù)等被廣泛推廣與應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。PLC 管控的交流變頻調(diào)速技術(shù)不僅有良好的精確度，更容易調(diào)節(jié)且速度非?？?，還有極為靈活的創(chuàng)新性，因此逐漸被各個(gè)行業(yè)所青睞，其在電梯設(shè)備中的應(yīng)用最為廣泛。

近年來(lái)，電梯設(shè)備的安全事故問(wèn)題頻繁爆出，電梯設(shè)施的安全保障問(wèn)題也逐漸被更多的人注重起來(lái)，對(duì)電梯設(shè)備核心技術(shù)方面的智能化提出了更為嚴(yán)格的要求，電梯設(shè)備始終朝向現(xiàn)代化階級(jí)、現(xiàn)代化材料、現(xiàn)代化工藝技術(shù)方面發(fā)展，這個(gè)發(fā)展目標(biāo)需要電子技術(shù)方面的創(chuàng)新發(fā)展。

1 設(shè)計(jì)PLC 交流變頻調(diào)速管控系統(tǒng)的主體思路

在電梯技術(shù)起步時(shí)期，一般采用繼電器對(duì)電梯進(jìn)行管控，但是在編程技術(shù)產(chǎn)生以后，繼電器因無(wú)法滿足編程技術(shù)操作的要求而被逐漸淘汰，代替其的就是能夠進(jìn)行編程管控的PLC。在PLC 的應(yīng)用過(guò)程中，其具有良好的穩(wěn)定性與可靠性，并且操作簡(jiǎn)單、程序編寫(xiě)也非常容易，后續(xù)更新?lián)Q代也非常便利，屬于滿足現(xiàn)代化工業(yè)環(huán)境發(fā)展的一種數(shù)字運(yùn)算、操作管控的電子設(shè)備。它不僅有效優(yōu)化了電梯復(fù)雜的管控系統(tǒng)，還簡(jiǎn)化了電梯設(shè)備外部冗余復(fù)雜的線路，是現(xiàn)代電梯行業(yè)中非常熱門的一項(xiàng)技術(shù)，同時(shí)也奠定了自動(dòng)化故障檢測(cè)和警報(bào)技術(shù)發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[1]。PLC 交流變頻調(diào)速管控系統(tǒng)的中樞部分是PLC 系統(tǒng)，PLC 主機(jī)和呼梯信號(hào)、安全保護(hù)信號(hào)、操作盤(pán)、井道等進(jìn)行有效連接，奠定了后期的運(yùn)算基礎(chǔ)。

（1）PLC 需要的所有數(shù)據(jù)信息都會(huì)錄入到寄存器，等待所有指層器與召喚，只有在獲得輸出接口的輸出信號(hào)之后，電梯設(shè)備才能遵照接收的信號(hào)進(jìn)行開(kāi)門動(dòng)作、關(guān)門動(dòng)作和管控等。在電梯設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，不僅在安全保障方面有著嚴(yán)格要求，同時(shí)還要兼顧到人員乘坐電梯過(guò)程的舒適程度，這與工業(yè)領(lǐng)域的裝置有明顯差別，所以，電梯上升或下降的時(shí)候，怎樣把控起步速度非常關(guān)鍵。

（2）當(dāng)前國(guó)家一再?gòu)?qiáng)調(diào)節(jié)能減排，作為良好的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要對(duì)電梯設(shè)備的能源消耗進(jìn)行有效管控，尤其是在用電方面，要從經(jīng)濟(jì)層面有效管控能源的消耗情況。為此，應(yīng)對(duì)多個(gè)不同層面進(jìn)行考量，并且明確具體的變頻器型號(hào)，選擇性能良好的變頻器，要求其具有良好的低速運(yùn)行屬性，在電機(jī)電流反饋中進(jìn)行精確管控。在負(fù)載運(yùn)行過(guò)程中，從輕載到重載，電梯電機(jī)的轉(zhuǎn)速都能保持不變，并能根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，滿足電梯設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中的安全性、舒適性以及節(jié)能性的目標(biāo)。電梯轎廂操作盤(pán)具有層站選擇、開(kāi)門、關(guān)門等作用，其中廳門信號(hào)具有反饋?zhàn)饔?，調(diào)速功能是基于變頻器進(jìn)行實(shí)際操作的。

（3）PLC 基于輸出邏輯進(jìn)行實(shí)際管控，能夠?qū)χT多輸入信號(hào)起到中轉(zhuǎn)、連接的作用，而輸出信號(hào)基于中轉(zhuǎn)站進(jìn)入到變頻器中，之后進(jìn)行啟動(dòng)信號(hào)或停止信號(hào)的輸出，輸出之后變頻器會(huì)把當(dāng)前的啟動(dòng)狀態(tài)、停止?fàn)顟B(tài)等反饋給PLC，彼此之間實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與相互通信。管控系統(tǒng)中安置有制動(dòng)電阻，當(dāng)電梯設(shè)備剛起步或剛到達(dá)時(shí)，電機(jī)會(huì)對(duì)變頻器進(jìn)行電能輸入，處在再發(fā)生轉(zhuǎn)態(tài)之下能避免直流電壓的快速升高，避免對(duì)內(nèi)部電路產(chǎn)生不良影響。

（4）編碼器能夠檢測(cè)電梯設(shè)備的速度，相互配合反饋系統(tǒng)的輸出情況并能形成速度的閉環(huán)，采用低通濾波的方式來(lái)降低誤差，并且應(yīng)用零矢量的調(diào)整管控方式來(lái)降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，強(qiáng)化提升整個(gè)系統(tǒng)的管控性能[2]。

（5）異步交流電機(jī)的電流由電梯系統(tǒng)直接進(jìn)行管控，電機(jī)傳動(dòng)軸會(huì)承受巨大的作用力，其輸出的功率就會(huì)非常高，在電梯設(shè)備的啟動(dòng)、停止過(guò)程中，其是確保穩(wěn)定性的重要部分。電梯設(shè)備管控系統(tǒng)能夠讓異步交流電梯趨于平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)能精準(zhǔn)管控轉(zhuǎn)速。電梯管控系統(tǒng)會(huì)管理變頻器的調(diào)速壓頻比，對(duì)異步交流電機(jī)中定子電流的矢量進(jìn)行測(cè)量與管控，將異步交流電機(jī)中的勵(lì)磁電流與轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行有效綜合與管控，實(shí)現(xiàn)管控電梯設(shè)備的相關(guān)目標(biāo)。如有必要，管控系統(tǒng)能夠?qū)Ξ惒浇涣麟姍C(jī)進(jìn)行調(diào)整，確保其處于高輸出狀態(tài)。

（6）主要電機(jī)轉(zhuǎn)軸和光電式的旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行連接，將轉(zhuǎn)速數(shù)值測(cè)量出來(lái)，同時(shí)配合相關(guān)技術(shù)進(jìn)行快速調(diào)速，把數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)骄幋a器的連接板、反映電梯位置。編碼器一般采用1024 增量型的光電脈沖式旋轉(zhuǎn)編碼器，基于一個(gè)具有中心軸的光電碼盤(pán)，其中包含環(huán)形通刻線與暗刻線，如果信號(hào)源發(fā)射4 組信號(hào)，所有信號(hào)將會(huì)出現(xiàn)相位差，把其中的信號(hào)反向疊加到另外的兩個(gè)信號(hào)之上，就會(huì)變成90°相位差的穩(wěn)定信號(hào)，如果將其中的一個(gè)信號(hào)當(dāng)作參照物，就能基于相位差對(duì)信號(hào)位置進(jìn)行判斷，判斷電機(jī)是正轉(zhuǎn)狀態(tài)還是反轉(zhuǎn)狀態(tài)，基于其中的兩個(gè)信號(hào)來(lái)進(jìn)行判斷，其運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、周期能夠?qū)﹄姍C(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行有效測(cè)量。編碼器連接板能有效接受信號(hào)的上升沿、下降沿，同時(shí)輸出變頻器，合理調(diào)節(jié)編碼器運(yùn)算數(shù)值。

2 PLC 管控的交流變頻管控系統(tǒng)組成

PLC 管控的交流變頻管控系統(tǒng)包含硬件與軟件兩大部分，軟件方面由多個(gè)不同模塊而組成，所有模塊均會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)不同的軟件包。在相關(guān)探究中使用的西門子STEP7，屬于一個(gè)能夠進(jìn)行邏輯編程管控的標(biāo)準(zhǔn)程序軟件，能夠在梯形圖邏輯、語(yǔ)句表、功能塊圖等方面實(shí)施編程操作，其中設(shè)置有很多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，無(wú)需多余驅(qū)動(dòng)就能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程編程設(shè)置、診斷、數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)?，無(wú)需進(jìn)行轉(zhuǎn)碼就能夠直接運(yùn)行，也為電梯設(shè)備系統(tǒng)的后期升級(jí)更新提供了便利。整個(gè)軟件的模塊包含應(yīng)用在操作系統(tǒng)與用戶程序連接的接口模塊，外部的后期編程能夠有效改變功能模塊。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)軟件包當(dāng)中的系統(tǒng)操作功能區(qū)，基于標(biāo)準(zhǔn)化的試驗(yàn)測(cè)試，其被安裝在內(nèi)置形式的CPU（Central Processing Unit，中央處理器）當(dāng)中，包含操作功能區(qū)的部分在系統(tǒng)空間中并不現(xiàn)實(shí)，同時(shí)其中也包含了數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)的功能，在諸多數(shù)據(jù)塊的環(huán)境中，實(shí)施整合處理之后能夠?qū)⑵渲匦掳惭b到CPU 當(dāng)中。CPU 的輸出頻率和輸入電壓之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系層面上的振蕩電路，受輸入管控電壓的影響，元件參數(shù)會(huì)隨著電壓變化而逐漸變化。硬件部分可以使用歐姆龍的C40P-CDR-A，其輸入節(jié)點(diǎn)與輸出節(jié)點(diǎn)均為40，直流輸入數(shù)值為24 V，輸入方式為繼電器，供電源為AC 100～240 V[3]。

電梯設(shè)備不僅要進(jìn)行上行運(yùn)行，同時(shí)也需要進(jìn)行下行運(yùn)行，屬于雙向運(yùn)行的。也就是說(shuō)，可編程的邏輯管控器一定要具備可逆向運(yùn)行的計(jì)數(shù)器，同時(shí)還一定要配備高數(shù)計(jì)算器，以確保其精準(zhǔn)程度（電梯管控的精準(zhǔn)程度一般在微秒水平）。通常歐姆龍的機(jī)型較為微小，放置位置可選擇范圍較大，靈活性更為，且容易在后期實(shí)施外部升級(jí)處理以及編程改變，這相應(yīng)地降低了對(duì)維修工作者在技術(shù)層面上的要求。最開(kāi)始的出廠設(shè)置最好是要對(duì)設(shè)備連接接口的位置實(shí)施嚴(yán)格管控與仔細(xì)篩選，同時(shí)一定要留出相應(yīng)的額外空間（一般是一成到兩成），以利于后期有需求時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)捷、易操作的容量擴(kuò)充。歐姆龍?jiān)O(shè)備接口位置的數(shù)量也非常多，能夠進(jìn)行擴(kuò)展的單元有很多，基本上能滿足相關(guān)工作者在實(shí)際探究中的訴求與需要，更能為電梯設(shè)備中的PLC 管控交流變頻調(diào)速管控系統(tǒng)運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 PLC 管控的交流變頻管控系統(tǒng)在電梯設(shè)備中的應(yīng)用成效

電梯設(shè)備系統(tǒng)在電梯中的實(shí)際裝載體驗(yàn)，是基于人體力學(xué)相關(guān)內(nèi)容的綜合性探析而獲得的。針對(duì)基于PLC 管控的頻率變換屬于整個(gè)系統(tǒng)的核心內(nèi)容，系統(tǒng)中所有模塊方面的通信也是現(xiàn)代電梯設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一定要解決的問(wèn)題。電梯在反應(yīng)速度方面存在的問(wèn)題，很多時(shí)候也是導(dǎo)致故障產(chǎn)生的原因，文中綜合現(xiàn)代電梯設(shè)備系統(tǒng)當(dāng)中產(chǎn)生的諸多問(wèn)題，集中在基于能夠編程程序管控器中進(jìn)行有效解決，基于重復(fù)多次的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)進(jìn)行錯(cuò)誤問(wèn)題糾正，對(duì)整個(gè)電梯設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行有效優(yōu)化，有效解決了更多的技術(shù)難題，同時(shí)在電梯設(shè)備的實(shí)際體驗(yàn)當(dāng)中也獲得了良好成效[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，PLC 管控的交流變頻管控系統(tǒng)正在不斷變化和發(fā)展，其應(yīng)用方式也愈加多樣化，在電梯設(shè)備的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，能夠有效滿足人體力學(xué)相關(guān)要求，不僅能保證乘客的安全，更能提升乘坐舒適度。另外，基于合理有效的設(shè)計(jì)、應(yīng)用方式，PLC 管控的交流變頻管控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電梯設(shè)備的變頻調(diào)速管控的理想效果。