摘要：電梯作為現(xiàn)代高層建筑非常重要的組成部分，是人們生活必不可少的工具。電梯的安全運(yùn)行非常重要，不容忽視。電梯本身的運(yùn)行由電梯電氣控制系統(tǒng)控制。電氣控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行，直接決定了電梯的安全。因此，介紹電梯中PLC電梯電氣控制系統(tǒng)的必要性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和PLC的工作原理，分析了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和相應(yīng)的應(yīng)用措施。
關(guān)鍵詞：PLC控制；變頻調(diào)速；電梯電氣控制系統(tǒng)
引言
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑越來越多，增大了對電梯的需求，也提高了電梯的要求。PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使電梯更加安全、舒適、節(jié)能和快速，充分保障了人們的生命安全，滿足了當(dāng)前人們對電梯的要求。
1PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)的必要性
筆者主要分析了PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)在節(jié)能、降噪、安全及能源利用率方面應(yīng)用的必要性。
1.1節(jié)能效率高
在能源危機(jī)不斷加劇的今天，不可再生資源越來越少，能源價格也越來越高，人們更加注重節(jié)能環(huán)保。電梯不僅要安全穩(wěn)定舒適，還要能節(jié)約能源。在電梯中應(yīng)用PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)，能夠充分滿足節(jié)能環(huán)保要求，符合國家提倡的節(jié)能發(fā)展理念，實(shí)現(xiàn)電梯的節(jié)能發(fā)展。要及時更換消耗能源量較大的電梯或者頻繁出現(xiàn)故障的電梯，確保電梯安全，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能要求。
1.2降低噪音提升安全系數(shù)
PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)能夠有效降低電梯運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪音，從而提升電梯舒適度。普通的電梯使用電抗器進(jìn)行調(diào)速，乘客可以明顯感覺到運(yùn)行平層的振動并聽到較大噪音，給電梯運(yùn)行安全產(chǎn)生了不利影響，也嚴(yán)重影響人們乘坐電梯的體驗(yàn)，降低了乘坐電梯的舒適度[1]。在電梯中應(yīng)用PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)，能夠很好地解決這些問題，使電梯平穩(wěn)運(yùn)行，并降低噪音污染。
1.3提升能源利用率
與一般電梯采用電抗器進(jìn)行調(diào)速相比較，在電梯中采用變頻調(diào)速能極大提升能源利用率，還可以更好地控制運(yùn)行速度。
2PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
2.1變頻器
變頻器是PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)中非常重要的組成部分。由于該系統(tǒng)采用PLC控制方式，需要選擇通用變頻器。全數(shù)字產(chǎn)品能很大程度地節(jié)約電能，且全數(shù)字變頻器有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、磁通矢量以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等功能，不僅增大了電梯的額定功率，也增加了電梯運(yùn)行過程中的舒適度，減輕了電梯運(yùn)行過程中受到的損傷，確保電梯安全運(yùn)行并延長電梯使用壽命。
2.2PLC
控制系統(tǒng)中不可或缺的'是PLC。具有多位數(shù)計(jì)數(shù)器的PLC能滿足電梯對樓層位置的檢測需求。實(shí)際中，電梯是雙向運(yùn)行的，所以選擇的PLC需要具備逆向計(jì)數(shù)功能。電梯電氣控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上由拖動控制系統(tǒng)和信號控制系統(tǒng)組成。PLC作為控制系統(tǒng)的核心，能夠利用信號控制系統(tǒng)的輸入接口，接收并存儲井道平層感應(yīng)信號、開關(guān)門信號和安全保護(hù)信號。它可以通過信號處理功能操作門機(jī)控制信號與拖動系統(tǒng)信號，以此控制電梯安全穩(wěn)定運(yùn)行。
2.3電氣控制裝置
電氣控制裝置在接收PLC控制信號后，能夠控制電梯的運(yùn)行狀態(tài)。裝置由四部分構(gòu)成，分別是控制裝置、平層裝置、操作裝置以及屏幕裝置。四個裝置之間相互發(fā)生動作，控制裝置準(zhǔn)確完成PLC發(fā)出的控制命令。操作裝置完成指令的接收，并根據(jù)指令內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)按鍵操作。平層裝置接收樓層檢測信號并傳輸給PLC。屏幕裝置則主要負(fù)責(zé)控制樓層指示燈、按鍵燈與電梯監(jiān)控設(shè)備。
3PLC工作原理
PLC的主要工作流程是輸入采樣、程序執(zhí)行與輸出刷新，也稱為PLC的一個掃描周期。影響PLC掃描周期的主要因素是PLC系統(tǒng)CPU的掃描速度。輸入采樣階段，PLC按照次序掃描讀取輸入程序，并將讀取的數(shù)據(jù)存入I/O映像區(qū)的制定單元內(nèi)。程序執(zhí)行階段，PLC執(zhí)行輸入程序的順序可以從上到下也可以從左往右。輸出刷新階段，CPU會結(jié)合數(shù)據(jù)在I/O映像區(qū)內(nèi)的實(shí)際狀態(tài)刷新數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)輸出到鎖存電路，最后通過輸出電路驅(qū)動外設(shè)的方式完成輸出作業(yè)。
4PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1電梯井道設(shè)計(jì)
優(yōu)化電梯井道布線，能夠有效降低維修、養(yǎng)護(hù)電梯的難度和工作量。在電梯井道中應(yīng)用光電開關(guān)，能夠有效發(fā)揮脈沖控制技術(shù)對電梯運(yùn)行速度的控制作用和對平層控制的作用。通過對井道布線的優(yōu)化和在井道中應(yīng)用光電開關(guān)，能夠進(jìn)一步優(yōu)化電梯系統(tǒng)。部分電梯設(shè)計(jì)過程中會應(yīng)用到旋轉(zhuǎn)編碼器。編碼器與電氣控制系統(tǒng)主電動機(jī)同軸相連后，編碼器產(chǎn)生的脈沖會被直接輸入到PLC高速脈沖輸入端。因此，在井道中應(yīng)用旋轉(zhuǎn)編碼器可以精確計(jì)算電梯垂直方向上的距離，還能判斷電梯的運(yùn)行方向，計(jì)算曳引機(jī)的轉(zhuǎn)速[2]。
4.2變頻器制動電阻設(shè)計(jì)
電梯負(fù)載是位能負(fù)載中的一種，主要特征是能夠產(chǎn)生再生能量。在PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，需要重視變頻調(diào)速裝置中的制動能力，盡可能優(yōu)化制動功能。優(yōu)化方式之一是在變頻調(diào)速裝置中應(yīng)用制動電阻。變頻器制動電阻工作原理是通過制動單元產(chǎn)生作用，再利用再生能量實(shí)現(xiàn)制動。
4.3電梯的操作方式
在電梯應(yīng)用PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)后，被召喚向下運(yùn)行可以通過下集選控制登記技術(shù)實(shí)現(xiàn)，而電梯被召喚上行時可以只應(yīng)答頂層召喚，當(dāng)需要下行時可以自動改變運(yùn)行方向。電梯設(shè)計(jì)人員需要合理設(shè)計(jì)電梯的速度給定曲線來保證電梯的運(yùn)輸效率。在處理電梯的換速問題、平層問題、樓層顯示問題與轎廂制動問題時，編碼器的輸出端以把脈沖信號輸入到PLC輸入端的方式，建立轎廂位置反饋和電梯速度反饋。電梯位置主要通過PLC中的脈沖疊加數(shù)來表現(xiàn)。電梯的距離、換速點(diǎn)與轎廂制動點(diǎn)等信號的測定，則主要依據(jù)PLC值和各個信號點(diǎn)對應(yīng)的脈沖數(shù)對比指數(shù)。在電梯中應(yīng)用位置信號檢測機(jī)制，可以提升PLC判斷電梯所在樓層位置信號、平層位置信號以及門區(qū)信號的準(zhǔn)確性。充分發(fā)揮電梯井道中信號檢測裝置的作用，可以優(yōu)化井道檢測原件信號連接，有效降低電梯使用PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)的成本。脈沖計(jì)數(shù)編程主要采用相對計(jì)數(shù)方式。從一個平層點(diǎn)到下一個平層點(diǎn)的計(jì)數(shù)過程中，PLC會經(jīng)歷一個復(fù)位，即應(yīng)用這種方法進(jìn)行計(jì)數(shù)時，每一個平層點(diǎn)都從零開始計(jì)數(shù)。這種計(jì)數(shù)模式下，需要將樓層數(shù)存儲到另一個計(jì)數(shù)器中。當(dāng)計(jì)數(shù)器數(shù)值增加到設(shè)定的值，在PLC復(fù)位后，即可計(jì)算電梯運(yùn)行的相對距離。
5PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)在電梯中應(yīng)用的具體措施
5.1隔光設(shè)置的合理性
在電梯中應(yīng)用PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)，首先應(yīng)該合理應(yīng)用隔光設(shè)置。在應(yīng)用隔光設(shè)置前，應(yīng)該在電梯內(nèi)部安裝電光開關(guān)，還要在每一個平層點(diǎn)安裝隔光板，以提升掃描平層位置信號的效率。在應(yīng)用隔光設(shè)置時，合理控制產(chǎn)生脈沖裝置之間的距離，確保脈沖發(fā)生裝置隨著電機(jī)旋轉(zhuǎn)的過程中每經(jīng)過一個間距縫隙就產(chǎn)生一個電脈沖。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)將脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生的電脈沖輸入到PLC的高速輸入端，并對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，提升測量電梯間距的精確度，降低測量誤差。此外，運(yùn)用這種方式能夠便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，減少時間消耗。
5.2增量編碼器的應(yīng)用
應(yīng)用增量編碼器是電梯電氣控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。增量編碼器既可以提升電梯運(yùn)行速度和電梯運(yùn)行距離測量的準(zhǔn)確性和效率，還能夠判斷電梯運(yùn)行的方向，并檢測曳引機(jī)的轉(zhuǎn)速。但是，電梯采用電抗器進(jìn)行速度調(diào)節(jié)時，會產(chǎn)生明顯的振動和較大的噪音。因此，在應(yīng)用增量編碼器的過程中，應(yīng)將電梯的電抗器調(diào)速更換為變頻調(diào)速器，從而確保電梯在啟動加速和停止減速過程中運(yùn)行穩(wěn)定，保證電梯運(yùn)行的舒適度[3]。在應(yīng)用增量編碼器的過程中，還應(yīng)該同時使用平層位置開關(guān)和零速信號，進(jìn)一步提升電梯啟動、加速減速與停止的過程中的穩(wěn)定性和舒適度。
5.3做好變頻調(diào)速控制
應(yīng)用PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)，必須要有變頻器進(jìn)行調(diào)速。電梯屬于啟動和制動非常頻繁的運(yùn)輸設(shè)備，需要做好變頻器變頻調(diào)速工作，降低電梯在啟動、加速、減速和停止過程中產(chǎn)生的沖擊，達(dá)到降低電梯運(yùn)行產(chǎn)生的噪音與提升電梯運(yùn)行時穩(wěn)定性的目的。變頻器變頻調(diào)速控制過程中，應(yīng)當(dāng)利用脈沖計(jì)算減少井道布線，使電梯系統(tǒng)維修和養(yǎng)護(hù)工作更加方便，降低工人工作量，減少維修養(yǎng)護(hù)的成本支出。
6結(jié)論
在電梯中應(yīng)用PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)，能夠充分滿足現(xiàn)階段人們對于電梯的要求，提升電梯的安全性、舒適性和穩(wěn)定性，并有效節(jié)省能源。隨著技術(shù)的不斷提升和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，PLC控制變頻調(diào)速電梯電氣控制系統(tǒng)會在電梯領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。
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