郭 晶

（安徽省特種設(shè)備檢測院，安徽合肥 230000）

0 引言

隨著國家社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電機技術(shù)獲得了快速發(fā)展，各項現(xiàn)代化技術(shù)在電機技術(shù)中被廣泛應(yīng)用，其中計算機互聯(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，電梯設(shè)備的安全事故問題頻繁爆出，電梯設(shè)施的安全保障問題也逐漸被更多的人注重起來，對電梯設(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、現(xiàn)代化材料、現(xiàn)代化工藝技術(shù)方面發(fā)展，這個發(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)起步時期，一般采用繼電器對電梯進行管控，但是在編程技術(shù)產(chǎn)生以后，繼電器因無法滿足編程技術(shù)操作的要求而被逐漸淘汰，代替其的就是能夠進行編程管控的PLC。在PLC 的應(yīng)用過程中，其具有良好的穩(wěn)定性與可靠性，并且操作簡單、程序編寫也非常容易，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)中非常熱門的一項技術(shù)，同時也奠定了自動化故障檢測和警報技術(shù)發(fā)展的堅實基礎(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 主機和呼梯信號、安全保護信號、操作盤、井道等進行有效連接，奠定了后期的運算基礎(chǔ)。

（1）PLC 需要的所有數(shù)據(jù)信息都會錄入到寄存器，等待所有指層器與召喚，只有在獲得輸出接口的輸出信號之后，電梯設(shè)備才能遵照接收的信號進行開門動作、關(guān)門動作和管控等。在電梯設(shè)備的實際運行過程中，不僅在安全保障方面有著嚴(yán)格要求，同時還要兼顧到人員乘坐電梯過程的舒適程度，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候，怎樣把控起步速度非常關(guān)鍵。

（2）當(dāng)前國家一再強調(diào)節(jié)能減排，作為良好的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，在設(shè)計過程中要對電梯設(shè)備的能源消耗進行有效管控，尤其是在用電方面，要從經(jīng)濟層面有效管控能源的消耗情況。為此，應(yīng)對多個不同層面進行考量，并且明確具體的變頻器型號，選擇性能良好的變頻器，要求其具有良好的低速運行屬性，在電機電流反饋中進行精確管控。在負載運行過程中，從輕載到重載，電梯電機的轉(zhuǎn)速都能保持不變，并能根據(jù)負載情況進行自動調(diào)整，滿足電梯設(shè)備實際運行中的安全性、舒適性以及節(jié)能性的目標(biāo)。電梯轎廂操作盤具有層站選擇、開門、關(guān)門等作用，其中廳門信號具有反饋作用，調(diào)速功能是基于變頻器進行實際操作的。

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

（4）編碼器能夠檢測電梯設(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降低誤差，并且應(yīng)用零矢量的調(diào)整管控方式來降低轉(zhuǎn)矩脈動，強化提升整個系統(tǒng)的管控性能[2]。

（5）異步交流電機的電流由電梯系統(tǒng)直接進行管控，電機傳動軸會承受巨大的作用力，其輸出的功率就會非常高，在電梯設(shè)備的啟動、停止過程中，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)地運轉(zhuǎn)，同時能精準(zhǔn)管控轉(zhuǎn)速。電梯管控系統(tǒng)會管理變頻器的調(diào)速壓頻比，對異步交流電機中定子電流的矢量進行測量與管控，將異步交流電機中的勵磁電流與轉(zhuǎn)矩電流進行有效綜合與管控，實現(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進行調(diào)整，確保其處于高輸出狀態(tài)。

（6）主要電機轉(zhuǎn)軸和光電式的旋轉(zhuǎn)編碼器進行連接，將轉(zhuǎn)速數(shù)值測量出來，同時配合相關(guān)技術(shù)進行快速調(diào)速，把數(shù)字信號傳輸?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，基于一個具有中心軸的光電碼盤，其中包含環(huán)形通刻線與暗刻線，如果信號源發(fā)射4 組信號，所有信號將會出現(xiàn)相位差，把其中的信號反向疊加到另外的兩個信號之上，就會變成90°相位差的穩(wěn)定信號，如果將其中的一個信號當(dāng)作參照物，就能基于相位差對信號位置進行判斷，判斷電機是正轉(zhuǎn)狀態(tài)還是反轉(zhuǎn)狀態(tài)，基于其中的兩個信號來進行判斷，其運轉(zhuǎn)頻率、周期能夠?qū)﹄姍C轉(zhuǎn)動速度進行有效測量。編碼器連接板能有效接受信號的上升沿、下降沿，同時輸出變頻器，合理調(diào)節(jié)編碼器運算數(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，軟件方面由多個不同模塊而組成，所有模塊均會對應(yīng)一個不同的軟件包。在相關(guān)探究中使用的西門子STEP7，屬于一個能夠進行邏輯編程管控的標(biāo)準(zhǔn)程序軟件，能夠在梯形圖邏輯、語句表、功能塊圖等方面實施編程操作，其中設(shè)置有很多個標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，無需多余驅(qū)動就能夠進行遠程編程設(shè)置、診斷、數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)?，無需進行轉(zhuǎn)碼就能夠直接運行，也為電梯設(shè)備系統(tǒng)的后期升級更新提供了便利。整個軟件的模塊包含應(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)化的試驗測試，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，同時其中也包含了數(shù)據(jù)信息存儲的功能，在諸多數(shù)據(jù)塊的環(huán)境中，實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)點與輸出節(jié)點均為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)備不僅要進行上行運行，同時也需要進行下行運行，屬于雙向運行的。也就是說，可編程的邏輯管控器一定要具備可逆向運行的計數(shù)器，同時還一定要配備高數(shù)計算器，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，且容易在后期實施外部升級處理以及編程改變，這相應(yīng)地降低了對維修工作者在技術(shù)層面上的要求。最開始的出廠設(shè)置最好是要對設(shè)備連接接口的位置實施嚴(yán)格管控與仔細篩選，同時一定要留出相應(yīng)的額外空間（一般是一成到兩成），以利于后期有需求時進行簡捷、易操作的容量擴充。歐姆龍設(shè)備接口位置的數(shù)量也非常多，能夠進行擴展的單元有很多，基本上能滿足相關(guān)工作者在實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)運行奠定堅實基礎(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)在電梯中的實際裝載體驗，是基于人體力學(xué)相關(guān)內(nèi)容的綜合性探析而獲得的。針對基于PLC 管控的頻率變換屬于整個系統(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)計中一定要解決的問題。電梯在反應(yīng)速度方面存在的問題，很多時候也是導(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)生的諸多問題，集中在基于能夠編程程序管控器中進行有效解決，基于重復(fù)多次的實驗檢測進行錯誤問題糾正，對整個電梯設(shè)備系統(tǒng)進行有效優(yōu)化，有效解決了更多的技術(shù)難題，同時在電梯設(shè)備的實際體驗當(dāng)中也獲得了良好成效[4]。

4 結(jié)束語

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、應(yīng)用方式，PLC 管控的交流變頻管控系統(tǒng)可以實現(xiàn)電梯設(shè)備的變頻調(diào)速管控的理想效果。