PLC變頻器在升降機(jī)控制中的應(yīng)用

李晗 姜鐸

摘要：升降機(jī)是用于裝修、救援隊(duì)的重要設(shè)備，是非常重要的機(jī)械設(shè)備。PLC變頻器是升降機(jī)的中的核心部分，影響升降機(jī)系統(tǒng)控制能力，具有一定的穩(wěn)定性，使用功能方式相對(duì)比較簡(jiǎn)單，能夠縮短調(diào)試時(shí)間，對(duì)于環(huán)境要求不高，顯著提升了升降機(jī)控制性能。故此，文章將詳細(xì)概述PLC變頻器，分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法，介紹控制系統(tǒng)應(yīng)用，探究變頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，旨在促進(jìn)我國(guó)機(jī)械設(shè)備智能化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)設(shè)計(jì);PLC變頻器;升降機(jī)

PLC變頻器屬于微型計(jì)算器，能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行智能控制，實(shí)現(xiàn)自我故障診斷與功能保護(hù)，顯著提升設(shè)備運(yùn)行性能。目前，我國(guó)升降機(jī)制造過(guò)程中，已經(jīng)大幅度采用PLC變頻器，替代原有的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)升降機(jī)設(shè)備升級(jí)^[1]。鑒于PLC變頻器的高性能與自動(dòng)化控制能力，機(jī)械制造行業(yè)投入大量技術(shù)資源，加大PLC變頻器研究。由此可見(jiàn)，分析研究升降機(jī)中如何應(yīng)用PLC變頻器是十分必要的。

• PLC變頻器概述

• 定義

PLC變頻器，是指具有可編程序控制能力的變頻器，相比于傳統(tǒng)變頻器具有自動(dòng)化、智能化控制能力^[2]。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，PLC變頻器控制安全性更高，設(shè)備性能十分穩(wěn)定，在運(yùn)行過(guò)程中能夠抵御各種干擾。PLC變頻器操作也更加便捷，普通工作人員經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)后，就能夠掌握操作技術(shù)。在高層建筑裝修過(guò)程中，工作人員可以更加容易的操作PLC變頻器，讓升降機(jī)隨時(shí)升降。相比于其他變頻操作系統(tǒng)，PLC變頻器維護(hù)起來(lái)也更方便，提升了機(jī)械設(shè)備的整體性能，具備一般推廣特性。

• 系統(tǒng)流程

PLC變頻器能夠?qū)ψ冾l速度、精準(zhǔn)度進(jìn)行控制，并且可以連續(xù)性調(diào)速，工作性能十分優(yōu)異。在應(yīng)用升降機(jī)過(guò)程中，一臺(tái)PLC變頻器控制能力有限，無(wú)法精準(zhǔn)控控制設(shè)備的運(yùn)行。因此可以通過(guò)使用多臺(tái)PLC變頻器，擴(kuò)大控制范圍，提升升降機(jī)控制性能。PLC變頻器工作過(guò)程，本質(zhì)上就是處理信息、發(fā)布命令的過(guò)程，由此實(shí)現(xiàn)控制目的，系統(tǒng)工作流程如圖一。

• PLC變頻器技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法

PLC變頻器屬于微型計(jì)算機(jī)，因此具備數(shù)據(jù)分析能力、交換數(shù)據(jù)能力、系統(tǒng)控制能力。PLC變頻器實(shí)現(xiàn)方法具體可以分為以下兩個(gè)方面。

• I/O與PLC連接

I/O與PLC連接主要有兩種方式：

第一種，將PLC與變頻器模擬量端子進(jìn)行連接。能夠解決PLC系統(tǒng)自身缺乏模擬量端子時(shí)導(dǎo)致的控制問(wèn)題。連接過(guò)程中，需要將變頻器模擬量子端連入到PLC系統(tǒng)中的擴(kuò)展模塊中。

第二種，將PLC與數(shù)字輸入端進(jìn)行連接。部分PLC系統(tǒng)具備I/O端子，具備外界輸入端子連接能力，可以使用導(dǎo)線連接變頻器輸入端。PLC系統(tǒng)與輸入端子相連，能夠強(qiáng)化變頻設(shè)備開(kāi)啟、停止控制能力，并結(jié)合實(shí)際工作需求，預(yù)定變頻器頻率。在外在條件不變情況下，連接的數(shù)字量輸入端子數(shù)量增多，變頻器就可以獲得越多的頻率，提升變頻器設(shè)備的控制性能。

• 通信協(xié)議

PLC系統(tǒng)通信協(xié)議主要有專用與通用兩種不同的類型，其中通用類型通信協(xié)議，可以細(xì)分為自由口與MODBUS兩類，而自由口通用類型通信協(xié)議可以解決自由程序在通信過(guò)程中的控制問(wèn)題，能夠讓不同型號(hào)變頻器實(shí)現(xiàn)通信目標(biāo)，具有非常大的控制作用，將不同變頻器納入同一PLC系統(tǒng)當(dāng)中。

• PLC變頻器控制系統(tǒng)應(yīng)用

• 應(yīng)用

PLC控制線路較為簡(jiǎn)單，可以被應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，能夠滿足升降機(jī)構(gòu)造需求。PLC在信息系統(tǒng)“輸入/輸出”回路過(guò)程中，系統(tǒng)能程度能夠循環(huán)掃描，避免數(shù)據(jù)信息遺漏，達(dá)成精準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸目的，應(yīng)用十分可靠^[3]。

• 過(guò)程

提升機(jī)PLC變頻器控制系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程（以礦井提升機(jī)為例）：

（1）接收到開(kāi)車信號(hào)后，立即做好相關(guān)準(zhǔn)備，并立即開(kāi)啟設(shè)備，并將動(dòng)力電源（380V）接入到系統(tǒng)當(dāng)中。

（2）工作人員松開(kāi)液壓制動(dòng)閘。

（3）推動(dòng)主令控制器，讓提升機(jī)正常工作。

（4）設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，要注意觀察提升機(jī)的速度，如果有異常情況，及時(shí)采用手動(dòng)控制方案。

在礦井提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，PLC系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)要求控制提升機(jī)系統(tǒng)上升速度，并經(jīng)過(guò)D/A技術(shù)，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，最終由系統(tǒng)輸出模塊輸出信息。完成上述信號(hào)傳輸過(guò)程后，提升機(jī)變頻機(jī)開(kāi)始進(jìn)行工作，工作人員可以通過(guò)操作臺(tái)控制輸出頻率，達(dá)成控制目的。PLC系統(tǒng)編碼器能夠檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并將相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)直接上傳，通過(guò)監(jiān)視器顯示數(shù)據(jù)，讓工作人員可以直接看到升降機(jī)的位置以及運(yùn)行速度。

• 變頻器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

• 變頻器設(shè)計(jì)

變頻器是實(shí)現(xiàn)升降機(jī)設(shè)備控制的重要裝置，能夠改變電源頻率，實(shí)際上屬于電能控制裝置。在設(shè)計(jì)變頻器時(shí)，需要考慮到變頻器工作原理是將交流電變化成直流電，再由直流電轉(zhuǎn)化成交流電。“交—直—交”變化過(guò)程中，需要運(yùn)用變頻器、三相逆變器完成電流變化，最終為電動(dòng)機(jī)提供交流電，實(shí)際上經(jīng)歷了四個(gè)環(huán)節(jié)：整流環(huán)節(jié)→直流環(huán)節(jié)→逆變環(huán)節(jié)→控制環(huán)節(jié)^[4]。

（1）整流環(huán)節(jié)：依賴于不可控整流器完成整流過(guò)程。

（2）直流環(huán)節(jié)：通過(guò)直流儲(chǔ)能、濾波、緩沖達(dá)成“交變直”目的。

（3）逆變環(huán)節(jié)：借助三項(xiàng)式逆變器達(dá)成“直變交”目的。

（4）控制環(huán)節(jié)：電動(dòng)機(jī)接收交流電后開(kāi)始正常做功，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體控制目的。

（二）主控變頻器電路設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境、升降機(jī)工作需求，主控變頻器電路電壓為380V^[5]。具體設(shè)計(jì)如下：（1）電路輸出交流電，能能夠調(diào)整頻率;（2）控制輸入回路運(yùn)行過(guò)程中，可以通過(guò)PLC系統(tǒng)輸出變頻器電壓信號(hào)，控制電路頻率，由此達(dá)成改變電路的目的;（3）在電路外圍增加安全制動(dòng)設(shè)備與預(yù)警裝置，能夠及時(shí)排除升降機(jī)運(yùn)行故障。

（三）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

升降機(jī)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)于升降速度有較高要求，如果速度過(guò)慢、過(guò)快，都會(huì)導(dǎo)致升降機(jī)載人舒適性降低，甚至出現(xiàn)安全事故問(wèn)題。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要挑選合適的變頻器，盡量選擇靈活、多變，并且具有較強(qiáng)控制能力的變頻器。但考慮到成本因素，可以將通用型變頻器進(jìn)行改造，讓其具備專用型變頻器功能，降低設(shè)計(jì)成本。

結(jié)語(yǔ)：

升降機(jī)是裝修、救援過(guò)程中必不可少的設(shè)備，也被廣泛應(yīng)用于其他行業(yè)當(dāng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)高空載人目的。升降機(jī)升降速度關(guān)系到設(shè)備安全性，因此應(yīng)該強(qiáng)化設(shè)備安全控制性能，保障設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。PLC變頻器作為智能化變頻設(shè)備，具有自我故障預(yù)警能力，控制方便、便捷，能夠滿足升降機(jī)的實(shí)際運(yùn)用需求。

文章從多個(gè)角度對(duì)PLC變頻器進(jìn)行了技術(shù)分析，闡述了PLC變頻器在升降機(jī)工作中的流程及其優(yōu)勢(shì)，并提出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。相關(guān)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，仍然需要根據(jù)設(shè)備運(yùn)用環(huán)境與工作需求，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張聰.PLC變頻器在升降機(jī)控制中的應(yīng)用[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（上），2019，17（4）：208.

[2] 李義安.PLC變頻器在升降機(jī)控制中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2018，（9）：12，2.

[3] 王洪興，孫發(fā)興.PLC變頻器在升降機(jī)控制方面的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)科技縱橫，2016，（19）：35.

[4] 賀巧利.基于PLC的變頻器在建筑施工升降機(jī)的應(yīng)用探討[J].科學(xué)與信息化，2018，（34）：7.

[5] 楊躍宗.PLC變頻器在升降機(jī)系統(tǒng)中變頻調(diào)速的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2017，48（8）：32.