PLC 变频器在升降机控制中的应用

张 聪

（上海振华重工（集团） 沈阳电梯有限公司，辽宁 沈阳 110164）

随着近年来人们对节能环保的要求，变频器在升降机已经得到广泛应用，使用变频器可以降低电力线路电压波动，减少对电网的冲击，可调节加速功能、运行速度和转矩极限及受控的停止方式，可控制电动机启动电流和可逆运行控制，减少机械设备的磨损，进而降低成本、提高系统稳定性。该变频器应用在提升设备、绞车中不仅可减少该设备在启动过程中钢丝绳的拉力及卷绳筒和改向轮所承受的力，而且在下放过程中变频器可将这部分由势能转化的电能反馈电网，做到了节能及势能再度利用。

1 PLC 功能及其系统

可编程控制器（PLC） 最早产生于1969 年，是一种采用数字运算进行操控的控制系统，最初可编程控制器仅仅停留在逻辑编辑层面，随着50 年来的不断发展与创新，目前已经发展成为融合了过程控制、位移控制等多种多样的控制领域。目前在众多的工业控制器中，PLC 凭借其高可靠度，通常在使用过程中自身不会产生故障，已经发展成为最重要的工业控制器之一。对于作业现场的各种传感器、控制阀、按钮和开关等器件，PLC 可实现其与设备的直接连接，这些均得益于其具有丰富的I/O 接口模块。此外PLC 的CPU、I/O、电源等部件均采用模块化设计，提高了系统的灵活性。PLC的编程方式简便，通过与实际电路连线图一致的梯形图进行编程，同时其程序设计和修改也较简便。此外其适用范围广，适应能力强，安装操作简单全部为外部接口接线。综上所述，PLC 具有明显优势，不仅抗干扰能力强、安全性和可靠性高。基于PLC 程序控制变频器方法如下：

为更好、更安全地使用变频器，使其在运输系统中发挥保护作用，提出了一种基于PLC 程序控制变频器的方法:

1) 设置有手动调速杆、人员识别、危险状态警示以及语音报警功能。在水平操作面上设置控制电动机运行速度的手动调速杆，使得操作人员可省时、省力、便捷地实现无极调速，便于精准、合理地对速度进行控制。

2) 通过设置指示灯，当速度过快、机头过卷和机尾过卷时均可发出报警指示信号，有利于操作人员快速处理险情，避免危险事故发生。

3) 通过设置用于读取识别卡信息的读卡器，使具有合法身份的工作人员才可操作控制台，页面具有密码登录功能，杜绝了由于非操作人员操作不当而引发的安全事故。

2 变频调速控制系统总体结构

升降机PLC 变频控制系统中，PLC 和变频器是相互独立又相互合作的两部分，共同控制升降机的运行状态。变频器、控制监控系统、动力装置、操作台、旋转编码器、减速器等都属于变频控制系统。动力装置主要为升降机提供动力如牵引力等。升降机在整个运输作业过程中正常运转或是出现故障，其控制监视系统能够实时在线监测提升机的各种状态和参数，这些数据信息为及时发现并处理故障提供了参考。操作台是整个升降机控制系统的核心，起着重要的操控作用，操作台不仅可实现速度和制动力的设定和调控，还可以发布各种控制命令等，是整个升降机控制系统的控制中心。在升降机进行运输作业过程中，为保证系统工作的安全性，为避免溜车事故的发生，待升降机启动时，在机械抱闸松开前，变频器向电机施加一定的力矩。在该系统中，系统交流电的输入途径为通过AC380V 三相动力电源，输入的交流电经过的参数设定，转变为可变为用来驱动电动机的固定要求频率的交流电，变频器的作用就是对输入的交流电进行转变。一般情况下，随着输出频率的变化电机的转速也会相应的变化。现场的实际情况多种多样，其操作台可实现作业现场的实时操控，通常速度变化趋势要经过PLC 编程输入和变频器的变频作用一系列流程，从而实现对升降机的速度控制。

3 变频调速控制系统的具体设计

升降机PLC 变频控制系统主要由PLC 和变频器两部分组成。该系统设计PLC 选用德国西门子公司的S7-300 型号产品，变频器选用日本安川品牌的变频器。

3.1 变频调速系统主系统部分

日本安川品牌的变频器，采用矢量控制的先进技术，主电路对线路的保护通过空气断电器和接触器等，干扰和振动的减弱通过交流电抗器La 和噪声滤波LB 等，从而确保系统在环境恶劣的条件下可以正常运行。

3.2 PLC 控制部分

PLC 作为升降机PLC 变频控制系统的核心，选用S7-300 型号，该型号的扩展温度最低为-25℃，最高为70℃，允许短时机械负载增加。该型号的PLC 不仅能够适用于污染空气等各种恶劣环境，而且操作、编程和维修都相当简便，理论上来讲，最为理想的升降机运行速度成S 形速度曲线，只有通过PLC 给定控制，才能使升降机的运行曲线达到理想化的效果。PLC 对升降机的一系列命令控制通过主令操作控制实现，要想最终实现理想化的运行速度，需要通过不断调试，使升降机工作状态按照预期要求不断改进。然而升降机的实时速度、作业进程和变频器等都需要PLC 保护监测系统的监控，为防止事故的发生，及时有效发现系统故障，防患于未然，确保升降机安全可靠的运行。

4 结语

利用程序控制方法，通过变频器控制台来控制变频器，避开了变频器的高压危险，保证操作人员的人身安全;有人员识别和密码登录双重保护，做到了非操作人员不能启车;带有故障记忆功能，便于查找分析故障点，有效缩短设备维修时间，为社会带来较大的经济和社会效益。