PLC控制变频调速系统设计
摘要：本设计用PLC、变频器改造原有的控制系统，应用变频器完成电梯拖动控制，采用PLC作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和运行功能。本文主要探讨PLC控制变频调速系统设计的原理及其应用。
关键词：PLC，变频器，调速系统
电梯是一种垂直运输工具，它在运行中不但具有动能，而且具有势能。它经常处在正反转和反复起动制动过程中。为了满足乘客的舒适感和平层精度，要求电动机在各种负载下都有良好的调速性能和准确停车性能。要满足这些要求，采用变频器控制电动机是最合适的[1]。变频器不但可以提供良好的调速性能，并能节约大量电能。变频调速是交流调速的一种重要手段，以其可靠性和很强的抗干扰能力在生产、生活中得到了广泛的应用。
1硬件系统组成
控制系统包括信号采集和PLC控制两部分，主要由变频器、可编程控制器、旋转编码器和位移控制电路构成。
1.1VS-616G5变频器
变频器闭环工作，即给所使用的电机装置设速度检出器(PG)，将实际转速反馈给控制装置进行控制的。对于电梯，要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合，故采用具有PG反馈功能的变频器。VS-616G5变频器，在使用矢量控制的时候，能自动设定电动机参数。由于可以进行矢量控制运行，因此从专用电动机到通用电动机，都可发挥最大限度的作用。
1.2可编程控制器(PLC)
可编程控制器简称PLC，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。PLC采用三菱FX2N-64MR型机，考虑输入输出点的要求，还增加了FX-8EYT、FX-16EYR、FX-8EYR三个扩展模块和FX2-40AW双绞线通信适配器，用于系统串行通信。
2 PLC与变频器的配合使用
用PLC控制变频器有两种方法：一是模拟量控制，该方法很直观而且简单，利用变频器的I/O端子，将变频器的跟随速度设置为某个模拟量输入即可实现对变频器的控制，但是每个变频器占用一个模拟量通道；二是通信，该方法不仅实现了对变频器的控制，还能够获取变频器的运行状态，只要简单地把变频器当成一个设备，用PLC来通信，读写这些变频器内部寄存器，就可以实现对变频器的控制。变频器中也存在一些数值型(如频率、电压等)指令信号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种。数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来给定：模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常通过0～10V/5V的电压信号或0/4～20mA的电流信号输入[2]。由于接口电路因输入信号而异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。
接在PLC的4个输入点作为控制电梯行程开关，当电梯经过霍尔开关时，开关输出为0信号。。6个按钮用来电梯的上下呼叫，它还具有显示功能。七段LED用来显示电梯当前所在电梯层数。电梯有上升控制和下降控制，其控制要求如下。①电梯停于某层，当有高层某一信号呼叫时，电梯上升到呼叫层停止。例如电梯在1楼，4梯呼叫，则电梯上升到4楼停止。②电梯停于某层，当有高层多个信号同时呼叫时，电梯先上升到低的呼叫层，停8s后继续上升到高的呼叫层。例如电梯在1楼，若2、3、4层同时呼叫，则电梯先上升到2楼，停止8s后继续上升到3楼，到达后再停8s上升到4楼停止。
当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10V而PLC的输出电压范围为0～5V时，或PLC一侧的输出信号电压范围为0～10V而变频器的输入电压信号范围为0～5V时，由于变频器和PLC的输入、输出端晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需用串联的方式接入限流电阻及分压方式，以保证开闭时不超过PLC和变频器的输入、输出端允许容量。通常变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号，电信号的范围通常为0～l0V/5V(电压)及0/4～20mA(电流)。在应用中应依据PLC一侧的输入阻抗的大小，保证电路中电压和电流不超过电路的允许值，以提高系统的可靠性和减小误差。因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证PLC不因变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪声而出现故障，将变频器与PLC相连接时应该注意以下几点。①对PLC本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线。②当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块及输入、输出模块的电源线上接入噪声滤波器和降低噪声用的变压器等。另外，若有必要，在变频器一侧也应采取相应的措施[3]。③当把变频器和PLC安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的导线和与PLC有关的导线分开。④PLC和变频器连接时，由于二者涉及用弱电控制强电，因此，应该注意连接时出现的干扰，避免由于干扰造成变频器的误动作，或者由于连接不当导致PLC或变频器损坏，其连线应使用屏蔽线和双绞线以提高抗噪声干扰的水平。
3结论
本次介绍的利用PLC控制交流变频调速电梯具有可靠性高、编程直观、接线简单、扩展容易等特点，且电梯运行平稳，舒适感好。PLC变频器电梯系统是比较好的一种实现方式，其运行效果是很不错的。但是对于多台群控电梯，则有些力不从心，可以采用微机串行通信网络系统和多微机光缆，才能取得满意的运行和使用效果。
参考文献
[1]陈忠平，周少华，侯玉宝等编著. 三菱FX/Q系列PLC自学手册[M]. 人民邮电出版社，2009.06.
[2]冯垛生. 变频器的应用与维护[M]. 广州：华南理工大学出版社，2002：45-47.
[3]林春方. 可编程控制器原理及其应用[M]. 上海：上海交通大学出版社，2004：58-63.
