摘要：随着微电子技术、电子技术以及计算机技术的快速发展，PLC和变频器技术也逐渐发展起来。其不仅运行平稳、可靠性高，还具有灵活性、功能强等特点。目前，PLC及变频器已经被广泛地应用到了电气系统中。文章主要分析了电梯和桥式起重机的电气系统改造中PLC与变频器的应用。
关键词：电气系统改造；PLC；变频器；电梯；桥式起重机
引言
电梯是机械与电气紧密结合的大型机电产品，将PLC、变频器应用于电梯上，能有效提升电梯工作的可靠性，降低电梯运行的故障率，而且更方便维护，能提高人们搭乘电梯时的舒适度。桥式起重机电气设计还存在较多弊端，故障率居高不下。应用PLC和变频器改造其电气系统，能够有效降低故障率，提高工作效率。
1PLC及变频器概述
PLC指的是可编程控制器，其经常被应用于工业生产企业中，主要的目的就是通过PLC处理使生产设备或机器达到微处理的级别。可以把PLC看成是一台被设定好工作程序的计算机。与普通的计算机相比，它们具有很多相同之处，例如：硬件设备都包括电源、CPU、输入单元、存储器、输出单元、编程器等硬件。
变频器的应用也是非常普遍的，且涉及自动控制、电子电力、微电子和通信技术等多个领域，是一种具有技术性和高科技性的专业技术。自从有了变频器的应用，速度的调节和制动的起止都得到了有效的控制，所以能使工作任务高效率、高精度地被完成。
2PLC及变频器在电梯电气系统改造中的应用
2.1供改造电梯的基本情况
客货电梯，电梯额定速度为1m/s，额定载荷重量为750kg，控制方式是集选控制，停靠层站是4层4站。该梯的主驱动电气控制系统采用涡流制动器调速的交流调速系统，运行逻辑控制电路采用继电器控制，继电器数量多，硬接线复杂。
2.2PLC机型的选型
该梯为单台设备可选用整体式结构PLC，输出为开关频率不高的交直流负载，输出模块宜选用继电器型，故选择三菱公司的FX2n-80MR。三菱PLC使用广泛、运行可靠、经济性高、指令丰富且运行速度快；编程可用编程器也可在PC机上使用其专用编程软件，比较方便。
2.3变频器机型的选择与参数设定
2.3.1变频器机型的选择
由于曳引电动机的额定输出功率为11kW，故可选11kW或15kW的变频器，依据变频器一般按照电机的功率放大一级选择的原则，为了获得变频器理想的控制性能，所选变频器须满足IevfK1Ied其中，Ievf是变频器额定电流；Ied是电动机额定电流为26A；K1是电流裕量系数，可取1.05—1.15，一般情况取大值，现取1.15。IevfK1Ied=1.1526=29.9A，综上考虑，选三菱A540系列中的FR-A540-15K-CH，输出电流为31A，其采用先进磁通矢量控制方式，调速比可达1:120的变频器。
2.3.2变频器参数设定
2.3.2.1速度值的设定
交流三相笼型电动机的额定频率为50Hz，在电机额定的条件下，电梯运行速度达到额定速度。为了提高运行效率，额速频率应选为工频或略小于额定频率，取48Hz。低速时，为了使客货梯停层平稳，平层准确，选择爬行速度为0.2m/s。因为电动机频率和电梯速度成正比，故爬行速度频率设为10Hz。电梯运行曲线特性如图1所示，通过PLC控制变频器RH、RL、STF、STR信号，从而控制电梯的正常运行速度、爬行速度，可防止启动、换速或停止时产生振动，改善乘坐舒适感。下图1只给出了电梯上行时的曲线；若电梯下行，STF信号OFF，则STR信号ON，RH、RL信号不变，曲线移至X轴下方。检修上行状态时，PLC检测到检修按钮得电后，通过使RH信号OFF，RL、STF信号ON去控制变频，变频器控制曳引机以检修速度点动运行，下行时道理同上。
图1变频器输入信号与电梯运行曲线
2.3.2.2加速/减速时间的设定
根据减速感应器与平层之间的距离、电梯运行高速值及电梯运行的平稳性，经调试后设定加速时间、减速时间同为2s。为了保证平层精度及运行的可靠性，曳引电动机的转速应是闭环控制，其转速的检测由和电动机同轴旋转的旋转编码器完成。
3PLC和变频器在桥式起重机电气系统改造中的应用
3.1桥式起重机需要改进的地方
桥式起重机所用电动机均为绕线式异步电动机，调速采用转子串电阻调速。由于桥式起重机所处工作环境比较差，绕线电机滑环因经常受有害气体的腐蚀，导致接触电阻增大，产生火弧，使得碳刷经常损坏。五个调速电阻也由于高温、震动等原因而出现断裂或接触不良。起重机需要频繁启动、制动、调速，使得启动电流频繁超出额定电流，使凸轮控制器触点烧灼严重，经常每周都有故障发生，严重影响生产。因此，要采用变频器代替绕线式电动机串电阻调速，采用PLC控制简化系统控制。
3.2PLC的选用
由于桥式起重机的控制量均为开关量控制，没有用到模拟量，因此对PLC的功能要求并不高。根据桥式起重机的控制要求，整个系统需要输入59点，输出28点，可以选用输入输出共128的PLC。但为了减少投资成本，选用三菱FX2N64MＲ，它的面板上有32个输入点，32个输出点。不足的点采用2个扩展模块FX2N-16EX，它的面板上有16个输入点，没有输出点。这样输入点共64点，输出点32点，能满足系统的控制要求。
3.3变频器的选用及参数设定
3.3.1变频器选用
变频器即电源频率变换器，是一种使输出电源频率连续可调的电子器件，可以实现电动机无极调速。本吊车共有五台电动机，分别是付钩电动机11KW、主钩电动机60KW、小车电动机3KW、大车电动机7KW两台。因为主钩电动机和付钩电动机都是恒转矩负载，并且对调速性能的要求不是很高，所以选用普通功能型的变频器，为了实现恒转矩，可适当加大容量。由于该变频器安装在配电箱内，所以选用防护式，不带选用件，综合以上情况，付钩电动机确定选用FR-A240-28.5K，主钩电动机确定选用FR-A240-156K，完全满足起吊的要求。用同样的方法选用控制大车的变频器为：FR-A240-100K，控制小车的变频器为：FR-A240-7.5K。
3.3.2变频调速参数及其他参数设定
变频器控制电动机的运行，其各种性能和运行方式的实现均是通过参数设定来实现的，不同的参数都定义着某一个功能，不同的变频器的参数是不一样的。总体来说，有基本参数、运行参数、定义控制端子功能参数、附加功能参数、运行模式参数等。理解这些参数的意义，是应用变频器的基础。
结束语
总而言之，目前，PLC及变频器在对电气系统改造中取得了显著的成效，其能够使电气系统的整体效果得到有效提升，解决了系统的各种问题。因此，PLC及变频器在电气系统中具有较好的应用前景，应该加强其应用。
参考文献：
[1]陈挺木.电梯电气系统改造中PLC与变频器的应用探析[J].企业技术开发,2015,34(12):52-53.
[2]马中品,王安强,焦学兰.PLC与变频器在桥式起重机控制系统改造中的应用研究[J].科技经济导刊,2016(26):59.
论文作者:李存峰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/30
标签：变频器论文; 电动机论文; 电梯论文; 系统论文; 电气论文; 参数论文; 速度论文; 《电力设备》2018年第1期论文;