电梯变频调速技术

电梯变频调速技术（精选九篇）

电梯变频调速技术 篇1

随着高层建筑的日益增多, 电梯作为一种垂直运载工具倍受重视。作为电梯的核心动力部件———电机, 影响着电梯的安全性、舒适性等几乎所有的性能。电梯动力系统的构建, 是电梯系统构建中最为关键的一环, 而电机与调速系统的设计则更是电梯系统的关键中的关键。

1 电梯调速技术的发展及其特点

电动机是拖动电梯的动力来源, 因而对电梯进行调速控制就是控制电动机的转速。电动机调速分为直流电动机调速、交流电机调速, 交流电机调速中又分为变磁极对数调速、变电压调速 (ACVV) 、变频调速 (VVVF) 。

电梯一般采用变频器 (VVVF方式) 调速。这种调速方式只需改变定子的电源频率, 即可对电动机进行调速。当然, 变频器此时会为保证电动机最大转矩在调速时维持不变, 由变频器内部维持压频比为一个常数。变频器通常分交直交、交交两种。由于只允许交交变频器输出的频率在比输入频率低很多的范围内变化, 所以这种变频方式在电梯中基本不会采用。而交-直-交型的变频器, 可根据由滤波的电感量及电容量决定的直流环节电流、电压的特点, 分为电流型和电压型两种变频器。

电梯通常采用电压源型的变频器。VVVF电梯的调速系统实际上是利用交流异步电动机来驱动的。三相交流电源的供电通过整流器 (由二极管模块组成) 作全波整流, 并由电路滤波得到近似于直流式电源的电压值, 再经逆变器 (由大功率的三极管模块构成) 逆变为可变频率、可变电压的三相交流电为牵引电动机提供电源同时为使输出的交流电压近似于正弦波, 通过PWM控制输出, 高次谐波也可以减少, 从而降低噪声, 电动机的发热损失也相应降低, 并能保证电梯平稳运行。VVVF系统的原理如图1所示。

与过去的一些电梯拖动自控系统相比, VVVF调速方式不需要测速发电机和速度反馈闭环环节, 利用的“转差补偿”完全可以使负载变化引起的转速变化得到有效的补偿, 系统大大简化。电梯运行的3段曲线可以通过键盘进行设置。速度的变化在4个象限均能实现平滑过渡, 因而舒适感好, 定位制动精度高。

2 交流变频调速电机的基本设计方法

2.1 电机的容量

2.1.1 电机的容量

应依据负载对最低、最高转速和起动、连续及过载的转矩的需求, 选择与变频器相匹配的电机容量。

2.1.2 变频器的容量

额定输出电流决定了变频器容量的选择, 无论在什么情况下, 系统负载的电流值均不可高于此额定值, 否则会出现逆变失败。对于连续运转的单台电机, 额定输出电流应高于电机额定电流的1.1倍, 当多台电机使用同一台变频器时, 则变频器的额定输出电流应高于多台电机运行电流或额定电流的总和在并联运行的多台电机系统中若部分电机处于运行状态, 此时变频器的频率、电压已达到运行值, 而另外有电机中途启动, 此时将会由中途启动的电机产生巨大的起动电流, 因此, 变频器的容量比同时起动要相应地大一些。

2.2 设计原理

当电源的频率f改变时, n=60f/p (即同步转速) 与频率成正比改变, 电动机转速也将随之变化。故要平稳地调节电动机转速可以通过改变电源频率来实现。

若将定子阻抗压降忽略, 则定子端电压U与E1相等。U1保持不变时, 若频率f升高, 将会减少气隙磁通, 导致电动机的电磁转矩TN降低, 而且会降低电机最大转矩。相反, 若频率f降低, φm增加, 致使磁路饱和、励磁电流升高, 铁损耗增大。因此, 应根据被拖动设备的具体要求选择合适的调速方式, 以达到变频调速的目的。

对于恒转矩的变频调速而言, 如果维持输出转矩不变, 则磁通φm也应不变, 故U1/f=Cφm是一常数, 这种调节方式下, 施加在电动机上的电压要与频率成正比关系。对恒功率而言, 如果保持输出功率一定, 则电压保持不变, 则PN=CTNf=CE1是一个常数, 在这种调节方式下, 频率增加, 气隙磁通则降低, 电机转矩也会降低。由于电梯负载类型为恒转矩, 因此, 调速时需要保证一定的压频比。

3 交流变频调速技术的应用

图2是SPWM实现电梯调速的原理图。其结构主要由SPWM变频器、电流检测器、基极驱动电路、数字控制器、PWM变换器组成, 如图2所示。

3.1 基极驱动电路、PWM变换器

基极驱动电路用来放大控制信号, 该信号是由PWM变换器发出, 放大后的信号来驱动GTR。

3.2 电流检测器

电流检测器的主要作用是检测电流, 并将电动机电流转换为直流电压信号 (2V或4V) , 再传输至PWM中, 实现调节PWM调制电路信号幅值的目的。

3.3 SPWM变频器

SPWM变频器的构成包括逆变器和整流器。

3.3.1 逆变器

图3所示为1个逆变器的电路原理图。有6个晶体管模块且功率大, 每个模块有1个续流二极管及通常是达林顿管的1个GTR。导通顺序是依据基极驱动电路传输至此的驱动信号。1、3、5管的导通顺序滞后120°, 相对1、3、5管, 2、4、6管导通顺序滞后180°。要实现变压变频, 只需对驱动电路传输的信号频率进行改变。

3.3.2 整流器

不可控整流电路是由整流器中3块均有2只二极管的二极管模块所构成的。并联较大电容于逆变器与整流器之间, 可避免整流时由于较大冲击电流的产生而导致的模块损坏, 并对电容在整流器启动前预先充电。

3.4 数字控制器

数字控制器也就是微处理器, 对速度反馈与速度给定信号进行比较, 经速度运算器将比较后的信号进行运算, 生成转矩指令, 传输至电流指令的运算器。转矩指令信号和速度反馈信号在电流指令运算器中比较运算后生成电流指令, 经变换 (如D/A转换或其他变换) 后形成调频指令, 传送给PWM变频器。

4 结语

先进的SPWM及SVPWM的使用, 明显改善了VVVF电梯运行时的性能和质量, 电梯运行舒适、控制精度高、快捷、调频范围广、安静、动态性能好。VVVF电梯的电动机是交流异步式, 与同容量下的直流式电动机相比, 具有安全、价格低、体积小、可靠性高、维护方便、结构简单等优点。

先进微处理器技术的融入使电梯具有高精度、数字化、大容量、智能化、高性能、微型化的特点, 电梯采用这种控制后更加节能、舒适、高效。先进的SPWM及SVPWM的使用, 明显改善了VVVF电梯电动机的电源品质, 谐波得到有效地减少效率以及功率因数得到提高节约了能源

参考文献

[1]刘险峰, 李炳章.交流变压变频调速电梯的技术特点分析[J].长春工程学院学报 (自然科学版) , 2002, 3 (2) :18-21.

[2]赵海峰.变频变压调速技术在电梯中的应用[J].新技术新工艺, 1997, (4) :9-10.

电梯变频器故障分析及安全技术研究 篇2

【关键词】电梯变频器；故障；探析；安全技术

笔者从电梯的安全运行及保障内部乘人的安全角度出发，对目前电梯运行中的常见故障和排除方法进行了分析，并结合相关工作人员的在电梯运行中肩负的任务，对其从自身技术水平的提高方面等进行了加强，以期其能在最短时间内查出故障，并进行针对性解决，促进电梯的良好运行，为人们的生活工作提供安全。

一、电梯运行中常见故障及问题分析

在目前电梯运行中，常出现的故障有电梯冲顶或墩底两种，而这正是检测人员不易发现的故障，一定程度上延缓了对其的维修时间，此外，还有滑梯以及刹车功能减退等现象，而电梯的缓冲器、安全钳、制动力矩不足以及曳引机等则是发生故障的主要原因，如果是电气缓冲器或者安全钳的影响而造成电梯冲顶或墩底故障，可以通过上位机监控菜单检查出来。而制动力矩不足以及曳引机等原因造成的故障，可通过检查电梯变频器的故障记录，观察是否为变频器与曳引机不匹配或曳引机参数设置错误导致变频器故障，一旦发现错误应立即排除，否则将会严重威胁到电梯的安全运行。

综合来看，电梯设备本身的缺陷是造成故障的主要原因，如电梯信息电缆配线或轿厢随动电缆不合理，加之维修中需要设置一个备用线维持电梯的安全运行，但基于节约成本方面的考虑，一些厂家忽略了这些因素，使得维修故障或更换电缆时，势必会浪费大量时间；另外，一些生产厂家的线路标志不明、缺乏合理的线路设计等原因，都极易引起故障，为后续维修、维护带来了很大的困难，也引发了各种故障的发生[1]。

二、电梯变频器及其他故障的分析与排除

（一）电梯急停故障的分析与排除

结合笔者的研究及分析来看，大多数急停故障都是因电梯井道内的安全开关导致的，其中有底坑安全开关、井道换速开关以及限速器开关等，在排除故障的过程中，应当严格测量这些安全开关信号的电压，电压异常则说明这些开关存在接触不良的现象，如果电压都正常，也就确保了电梯急停故障不会产生。

（二）变频器故障的分析与排除

在造成电梯急停故障的众多原因中，变频器是较为重要的引发故障原因，在具体的故障分析过程中，应将变频器标准的启动、运行和制动力矩调大，这种情况下，如果电梯不受启动力矩调大的影响依旧发生故障，则可初步排除变频器不是引起电梯急停故障的原因，需进行更加深入的排查和分析。

（三）电梯门锁故障的分析与排除

这也是导致电梯运行急停的一大原因，也是电梯较常发生的故障。对电梯轿门门锁的排除过程中，应当在人力的作用下晃动电梯轿厢，如果这样并未出现门轮与门刀碰撞的现象，则可以对电梯轿门门锁故障进行排除[2]。电梯厅门门锁由于个别电梯楼层过多，导致排除困难，可先检查外观，排除是否有异物阻塞。然后再排除门锁损坏或门锁接触不良导致的故障。

三、电梯变频器的故障分类

（一）按照时间性划分的故障类型

在电梯的使用过程中，造成电梯变频器故障的原因有很多种，基于此，使其故障的发生时间也有所不同，根据这些特点，可将其分为突发性、间歇性以及老化性三种。（1）突发性故障：多发生在电梯运行中，变频器突然失去某种功能或其本身的某种功能下降等情况引起的故障；比如：编码器线缆的虚连，中断的反馈信号会使变频器突然失控直到超速故障为止；（2）间歇性故障：因为某些原因，使得变频器短时间失去某种功能，过段时间又恢复的故障，其特征是故障时有时无。元件虚焊、接插件接触不良引起的电路异常，外界电网电源或其他干扰信号引起间歇性故障；（3）老化性故障，则是与变频器的使用寿命息息相关，一旦发生电梯运行时间超出其使用寿命的情况，就可能造成设备故障的出现。其中，电解电容是比较容易老化的元件，老化的一个特征是容量降低，容量降低会直接影响直流回路电压的振荡，电压检测电路会报欠压故障。

（二）按照故障部位划分的故障类型

一般情况下，按照故障部位划分故障类型的情况下，可将其分为负载故障、内部故障以及电源故障。（1）负载故障：主要是负载值超出了额定的过载值，增加了电梯负担造成的故障。参数设置不当，加减速时间设置过短，在负载突变的场合容易导致负载故障。另外，输出缺相时也会导致负载故障；（2）内部故障：一般是变频器的内部问题造成的故障，如内部硬件故障、参数出错、控制系统出现问题，或变频直流供电环节出现问题等，内部故障既可以造成永久性故障又可造成间歇性故障，是众多故障中较难排除的故障；（3）电源故障：电梯运行中变频器电源供电环节引发的故障。一般可能是低电压或者缺相故障，主要是供电电源电压波动造成[3]，此类故障通过改善电源、添加滤波装置或检查电源接线一般均可排除。

四、电梯安全检查中发现的问题

（一）安全管理混乱

随着城市化进程的开展，越来越多的电梯处于使用或者使用多年的状态。部分业主或物业管理部门在电梯使用管理中漠视安全，存在着未建立电梯安全管理制度，未按要求建立应急救援预案和紧急救援措施，不按时申报年检等情况。导致部分电梯维保无法按照安全技术规范和质量保证体系进行日常维护，最终电梯陷入逐年老化，故障频发的恶性循环中。

（二）安裝质量问题

当前电梯行业竞争日益激烈的环境下，部分企业存在安装人员未持证上岗，对电梯行业不了解等问题。电梯电气开关安装不合理，配线电缆连接不可靠，直接导致电梯安装质量下降，存在安全隐患。为保证人们的生命安全，各企业单位应重视电梯安装质量，提高从业人员素质，避免违规安装行为的发生。

结束语

综上所述，电梯是当前社会发展中经常用到的基础设施之一，其运行的安全性与人们的生命安全及安全生产的进行息息相关，本文从实地调查分析出发，对当前的电梯运行过程中的变频器故障及安全技术进行了分析，对引发其故障的原因进行了多角度的探讨，并在后续文章写作中结合笔者的实地研究，对电梯安全检查中发现的问题进行了分析，以期能为当前电梯的高质量生产、安装和安全运行提供有益的参考，保障电梯使用者的人身安全，进而促进我国社会建设的全面进步。

参考文献

[1]韩文涛，王保卫.电梯变频器故障的安全技术探析[J].科技创新与应用，2014，17：104.

[2]李洪涛，韩宁.电梯变频器故障的安全技术分析[J].赤峰学院学报（自然科学版），2009，03：44-45.

电梯变频调速技术 篇3

现阶段, 国内所用的大多数电梯多为交流双速或可控硅调压调速控制, 而且大都装设于八十年代。这类电梯主要通过继电器和选层器来完成变速逻辑。当电梯的使用时间达到一定年限后, 完成变速逻辑的两个部件会因过度磨损而导致接触不良, 插接口氧化。同时, 人为使用不当也会加剧磨损程度, 久而久之, 电梯设备严重老化, 运行效率逐渐降低, 耗电量却逐渐增加, 而且常常出现礅底、冲顶、困人和乱层等故障, 严重时还会造成人员伤亡。

这类电梯的控制系统虽然存在缺陷, 但机械部分状态良好, 若按要求加强维护和保养, 完全可以降低故障发生率。我们在日常电梯巡检时发现, 用变频调速器及可编程控制器 (PLC) 替代原有控制系统可以实现电梯的升级改造, 这样便可在控制能耗的基础上实现电梯的高速运行, 较以往的电梯设备来说, 不仅能压缩运行成本, 而且电梯的安全性能大大提高。

1 变频器工作原理

目前, 国内电梯设备所采用变频均为安川VS676-VGL系列电梯专用变频器, 这是国内众多电梯安装公司对市场中的变频器经综合比选后的结果。安川VS676-VGL系列电梯专用变频器的主回路采用最大调制频率12.80k Hz的IGBT开关元件。控制回路由磁通闭环、转速闭环和磁场定向矢量控制。为使矢量控制系统的动态性能与直流调速系统相当, 必须依靠磁通调节器和磁通观测器来控制动态中转子磁通的恒定状态。控制系统主要对实际转子磁通实施闭环控制。通过坐标转换把定子电流分解为转距电流分量Iq与励磁电流分量Id, 分别实施控制。通过矢量控制器可进行3/2相变换及坐标旋转变换, 同时能对电动机的磁通量进行监测, 正弦波PWM逆变器在磁通量运算结果的驱动下产生三相定子电流。变频器调速系统的调速范围能达到1:1000, 接近零速的条件下可产生150%的额定转距。基于变频器容量配备相应制动单元及制动电阻, 可以在四个象限内准确控制转速, 以达到电梯调速的要求。

2 电梯技术改造方案的实施

以可编程控制器 (PLC) 替代旧电梯的逻辑控制回路, 从而确保逻辑回路稳定运行, 降低故障率。

2.1 PLC控制系统的I/0配置

将系统发出指令或信号的传感器、开关、按钮作为编程控制器的输入, 并在系统内设置手动操作与自动操作的转换开关, 也便于检修。PLC输出可通过系统的执行机构完成。系统的执行机构包括报警器、继电器、接触器、轿内和厅外层楼指示、变频调速器的速度指令端子、风扇、抱闸、开关门信号等。系统的安全回路通过信号控制主回路的开闭。变频器的CPU通过通讯线路与PLC的CPU进行信号交互, 二者协调配合, 共同监测电梯设备故障。

2.2 变频调速系统

电梯专用变频调速器所用的处理器多为十六位或三十二位的微处理器, 内部可分为控制与驱动两大部分。变频器的正反转、速度控制、启停都通过其外部控制端子来实现。变频器自动检测电机的技术参数来完成矢量控制运算。在电梯调速控制过程中, 启动加速与减速平层的控制是控制要点。

2.2.1 启动加速控制:

(1) 将预励磁命令发送至变频器, 给电动机建立磁场; (2) 一级延时后发送指令打开抱闸; (3) 经二级延时抱闸打开后发送速度指令。

2.2.2 减速平层控制:

电梯减速按照距离直接停车平层, 也就是说各层站的减速距离必须是相同的。减速至平层时无爬行过程, 运行速度以零速为基准减速。为确保电梯平稳停车, 必须在电梯接近零速的情况下再通过变频器发送合抱闸指令, 经一级延时后发送停止励磁指令。如果电梯停车后没有到达平层, 可实施再平层控制。

2.2.3 再平层控制:

在电梯门打开、电梯在平层区内低速运行 (一般是运行速度的1%) 时可实施再平层控制。安川VGL型变频器的低频转距扭力很好, 经实际监测后发现, 电梯内即使有110%的额定载重也可以正常实施再平层控制。该变频器控制系统应用了脉冲编码定位控制技术, 因而仅仅轿顶留设了一套可进行再平层控制的平层感应装置, 省去了井道内的减速感应器。

3 改造中应注意的几个问题

(1) 要将货梯改为全自动集选控制模式, 除了要安装侧重装置以外, 还需加设光电保护或安全触板; (2) 维持原额定载重量, 额定速度以及钢丝绳原曳引比方式不变; (3) 应用线路或软件保证轿顶行慢车时, 为避免轿顶操作人员发生人身伤亡事故, 此时严禁机房与轿内行车; (4) 为电梯配设层门自动关闭装置; (5) 以绳、链联接的层门门扇, 应该在被动门扇上加装电气安全装置; (6) 对限速器、安全钳的联动性能进行检测, 老化或质量低劣的限速器要及时换新; (7) 制动器必须进行全面分解, 切忌油垢沾染闸带, 定期清理并润滑电磁铁可动铁芯和铜套的间隙, 确保其随时保持良好的工作状态。

摘要：文章以安川VGL型变频器为例, 基于变频器的工作原理, 从技术层面对电梯变频调速的升级改造进行深入探讨, 旨在提高电梯运行效率的同时, 为用户提供更安全、更便捷的服务。

关键词：变频变压调速,电梯技术改造,问题

参考文献

[1]李频.变频变压调速技术在电梯改造上的应用[J].设备管理与维修, 2000 (06) .

[2]封治国.浅谈提升调速系统的改造[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2009 (11) .

基于PLC的电梯变频控制系统设计 篇4

【摘 要】针对电梯控制系统复杂、安全舒适度高等特点，采用了西门子PLC对电梯进行控制、变频器对电梯进行平滑调速的方法，通过软件和硬件的设计，有效的提高电梯的控制水平，极大地改善了电梯运行的舒适感；同时结合组态软件，创建监控平台，为电梯控制系统构建检测和故障监控系统，为电梯的安全运行提供了可靠保证。

【关键词】PLC；电梯；变频；组态王

0.绪论

电梯控制系统复杂，是一种大型的机电结合体和重要的垂直交通运输设备。电梯如采用传统的继电器控制系统，故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大，目前已逐步被淘汰；而微机控制系统虽智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷； PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期较短等优点，备受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式；同时控制系统采用变频器技术和组态监控，有效提高了电梯运行的舒适性和可靠性[1]。

1.电梯控制系统结构

电梯控制系统总体结构如图1所示，由上位机组态王软件、PLC、数字及模拟量信号输入输出模块等构成。PLC采集现场数据和控制设备运行，组态软件通过通信与PLC交换数据，达到获得现场数据和控制电梯功能。组态软件对获得的数据存储并加以整理和分析，以形象的动画效果、报警、历史趋势、实时曲线等显示出来。所有控制工作都由PLC完成，计算机只负责提供人机交互界面，进行指令接收和发送、自动化进程控制、数据显示存储、参数设定、报表打印和数据处理等。在系统运行过程中，上位机一直和PLC实时通信，从而保证组态界面上显示的数据和实际数据相一致，操作人员在上位机上发出的操作命令和控制的参数也都可以实时的送到PLC上执行。

图1 电梯控制系统结构

2.电梯控制系统设计

2.1 PLC软硬件设计

PLC的选型主要根据控制对象所需的I/O点数和被控量的性质：如开关量或模拟量，以及是否要求联网通信等。针对四层电梯选用西门子S7-200CPU226即可满足控制要求，性价比高[2]。具体的I/O分配如表1所示。

表1 I/0分配表

根据I/0分配表可得到PLC硬件接线图，硬件接线图不再具体给出，电梯控制系统可实现以下功能[3]：

（1）按动召唤按钮，电梯牵引机启动到达召唤层停止、响铃、电梯门和轿厢门同时打开。

（2）人进入轿厢，超重保护没有报警。

（3）电梯门开的同时计时器开始计时5秒钟，5秒钟到电梯门和轿厢门自动关闭。

（4）按动选层键，电梯牵引机启动到达选择层停止、响铃、电梯门和轿厢门同时打开。

（5）电梯门打开的同时计时器开始计时5秒钟，5秒钟到电梯门和轿厢门自动关闭。

（6）当电梯行驶过程中收到正向召唤信号，则到达召唤楼层时停止，接收到反向召唤信号，电梯继续执行当前信号，在顺向信号执行完毕后执行反向信号，执行过程中自动相应最近的信号。

（7）电梯门和轿厢门设有压力传感器，当受到一定推力时，门自动返回计时5秒后重新关闭。

根据功能要求，可得到PLC控制梯形图，电梯程序控制流程如图2所示。

图2电梯程序控制流程图

2.2变频调速设计

电梯的调速要求除了一般工业控制的静态、动态性能外，他的舒适度指标往往是选择的一项重要内容。本设计中拖动调速系统的关键在于保证电梯按理想的给定速度曲线运行以改善电梯运行的舒适度。因此采用西门子MM440变频器作为调速使用[4]。

西门子MM440变频器参数设置原则：

（1）为减小启动冲击及增加调速的舒适感，其斜坡上升时间和斜坡下降时间应当长一些。

（2）为了提高运行效率，快车频率应选为工频，而爬行频率要尽可能低些，以减小停车冲击。

（3）零速一般设置为Oft，带速抱闸将影响舒适感。

电梯的工作特点是频繁启制动，为了提高工作效率、改善舒适感，要求电梯能平滑减速至速度为零时，准确平层，即“无速停车包闸”，不要出现爬行现象或低速抱闸，即直接停止，要做到这一点是要准确发出减速信号，在接近层楼面时按距离精确的自动矫正速度给定曲线。本设计采用旋转编码器检测轿厢位置，只要电梯运行，计数器就可以精确地确定走过的距离，达到与减速点相应的预制数时即可发出减速命令。

2.3组态监控设计

组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。本次设计采用北京亚控公司的组态王软件，首先定义I/O设备，其次构造数据库，最后构建上位机监控画面，完成与下位机PLC实时数据的通信，实时动态显示电梯的运行状态[5]。电梯实时监控画面如图3所示。

图3电梯实时监控画面

3.结束语

采用西门子S7-200PLC作为控制器，西门子MM440变频器作为调速设备，组态王作为监控软件，大大减少了系统中继电器的使用数量，提高系统可靠性，降低故障率，减少了控制柜的体积。实践证明，此设计取得了良好效果，系统性能稳定，电梯运行更加平稳，使用维护简单，系统的可靠性高，组态软件的监控也有利于检验和测试电梯PLC控制系统对电梯的运行状态的控制效果，实用性强。

【参考文献】

[1]田艳丽.基于PLC的电梯控制系统的设计与实现[J].科技致富向导，2012，8（5）：155.

[2]刘维福，叶安丽.电梯运行状态实时远程监控系统研究[J].伺服控制，2006，（4）：86-87.

[3]耿立明， 杨 威.基于PLC 控制的实验电梯监控系统研究[J].工业控制计算机，2012，6（25）：76-78.

[4]邓岗，宋克岭，王大志.PLC及其组态软件在电梯模型中的设计与应用[J].工业控制计算机，2010，5（23）：95-96.

分析矩阵变频技术在电梯中的应用 篇5

关键词：矩阵变频技术,电梯

在现代高层建筑发展的过程中电梯发挥着重要的作用。实现电梯节能发展是现代电梯行业应该关注的问题。矩阵变频技术在电梯发展中有着重要意义。产生的节能效果将会比普通电梯节能30% 以上。为了进一步提升能源的利用,保证电梯运行效果得到强化。采用矩阵变频技术能够更好地实现电梯节能发展。针对电梯的使用情况,采取费用较低,安全性较高的技术是电梯发展的重点。矩阵变频技术符合电梯未来发展的要求。

普通电梯在运行的过程中会因为电流产生较大的变化形成速度较快,这样就会使乘客受到影响,产生不适感。同时这种电梯结构较为简单,更多的应用在货梯运输中作为双速变极调速的方式。在国际上主要采用矩阵变频技术,这是新型电梯运行安全措施。通过对电压、速度等的信号进行控制,并且由计算机进行电流调节控制,这样就能够保证电梯运行效果,使人们更加安全的乘坐电梯。

矩阵变频技术的应用需要不断的进行改造强化编程控制系统的开关作用。在系统建设的过程中对传感器等要进行编程控制,同时将系统设置为自动控制模式。这样能够及时的进行转换工作。系统中的晕厥型机构都会对相应的接触器、报警器等进行指导,开关门信号灯都是作用编程控制系统的输出作用。矩阵变频装置会受到安全回路信号的控制,这样能够强化变频器与编程控制器之间的联系,保证电梯在运行过程中出现故障的时候能够及时的进行处理。矩阵变频技术中调速系统是重要的组成部分,在电梯变频调速系统主要采用的是微处理器核心,主要负责驱动控制作用。电梯矩阵变频器主要是在端子出现运动并且根据实际情况进行控制。保证运算过程中的电机能够收集到有效的数据参数,同时在变频器的控制下进行系统测量。提升对电动机等的保护功能。当电梯调速系统控制发生问题的改变的时候就要实行减速启动或者是加速控制,这样才能够保证电梯运行的安全稳定性。在电梯矩阵变频技术中应该强化减速平层控制,保证各层之间的减速能够一致。同时经过运行减速之后可以实现数字量控制为有爬行和模拟量控制为无爬行,这样就能够实现零速。为了进一步保证电梯的舒适度,当电梯处于零速的时候就可以进行抱闸命令。因此电梯处于平层控制的时候不能够确认钢丝出现变形并且会发生位移。因此要根据实际情况进行校正。自动反到最近平层和在当前层进行平层微调是涉及到的两个校正方面。为了保证电梯在运行过程中不会出现溜车等情况,在起动控制的时候需要按照相关顺序进行操作。并且在变频器发出指令之后,系统会建立想要听磁场。最后警告第二级延时,确认抱闸在打开后发出速度指令。

针对矩阵变频装置特点对电梯进行改造需要电梯控制系统中的主机能够有效的连接线路,同时要保证改造的过程不能够复杂,这样才能够使电梯运输中的数据由计数器进行传输,保证PLC能够正确的接收。同时变频控制电梯需要配置全新的编码器。在变频装置中心位置需要对安全信号进行确认,这样才能够保证变频控制系统中的指令能够正确传递到接收系统中。电机运行会受到各种因素的影响,因此要及时收集安全信号,保证电机能够正常运转。变频系统中的数据有效设置需要注重参数的有效收集,明确信号输入类型。保证电梯控制方式符合电梯运行需求。设置标准额定载重,电机各项参数电梯启动→加速→恒速→减速→爬行的S曲线的速度比例。电梯系统中具有微调功能,这是根据电梯功能运行发展的专业设定,服务状态能够符合电梯需求。在参数设置完成之后就可以进行井道运行,保证电梯运行的安全稳定。在井道运行调试过程中会遇到一些问题,但是矩阵变频控制系统能够进行自动识别,同时将事故进行上报。当事故出现次数较多的时候,就必要采取相应的维修方式进行检修工作。矩阵变频技术发展能够更好的适应电梯需求,这也是未来电梯发展的趋势。

电梯中矩阵变频技术应用研究产生的时间较早,我国针对矩阵变频技术的研究主要出于理论发展阶段,在实际应用中比较少,还没有形成一定的规模。因此我国针对矩阵变频技术在电梯中的应用主要考虑安全可靠性问题。矩阵变频装置产生的功率模块与传统变频装置相比会产生不同的影响。因此矩阵变频装置产品化发展是电梯应用中的重要表现。矩阵变频技术产品的推出应该注重成本的投入问题,并且在矩阵变频装置中应该充分考虑滤波电容。这样就可以根据电容可靠性进行寿命分析。矩阵变频技术可靠性主要是在模块制作过程中,模块在保护回路要注重开关控制。并且对装置应该进行充分的确认。矩阵变频技术电梯中的应用在港口吊机等进行了充分的实验。矩阵变频装置是电梯运行的重要构造,并且根据装置主要特点在电梯中的可靠性进行充分的分析,电梯是重要的载体,交通运输工具安全稳定是保证电梯人员安全的重要保障。

结束语

电梯变频调速技术 篇6

1 PLC用于电梯控制系统中的优点

PLC是一种控制器, 它的全称是可编程控制器, 是以计算机技术与电气控制技术以基础研制开发的, PLC的核心是微处理器, PLC是将计算机技术, 自动化技术与通讯技术相结合的一种工业控制装置, 并且有很广泛的应用, 尤其是在机械制造产业和生产的自动控制当中, 已经成为了当代工业中极其重要与普及的控制装置, 也是现代化工业中的重要支柱。PLC控制系统有很多的优点, 所以才会被广泛应用在现代工业当中, 电梯是人们日常生活所离不开的。 PLC控制系统在使用方面具有很高的可靠性能, 而且具有很强的抗干扰性, PLC控制系统的设计与调试周期的时间较短, 是电梯系统中使用较多的一种控制方式。下面就主要介绍一下PLC在电梯控制系统的主要优点。

首先将PLC用在电梯的控制系统中, 可以实现用软件对电梯的控制, 将电梯的安全性能大幅度的提高。PLC的指令系统是十分丰富的, 有效的对所有复杂的控制系统进行实现。其次, 如果系统要对控制方案进行更改, 只需要对PLC的程序修改即可, 减少了对硬件的过多改动。PLC可以将电梯的运行效率提高, 这是因为PLC可以进行群控调配和管理。最后PLC的优点就是对电梯进行自动的检测还可以对故障报警, 不仅提高了电梯的安全运行, 还利于对电梯进行检修。PLC内部有“软继电器”的功能, 利用这个功能可以简化外部的线路, 将原系统中的选层器和大部分的继电器去掉。

2 PLC控制系统的设计

PLC控制系统在电梯中有重要的应用, 提高了电梯的安全稳定性能, 对于PLC控制系统的设计有基本的设计原则。首先对PLC的选用是要能够满足被控对象的要求, 对电梯进行设计一定要针对实际的情况, 在满足了控制要求的前提下, 一定要确保PLC的控制系统是安全的, 是可靠的, 这是最重要的原则, 只有电梯的控制系统是安全可靠的, 才能让人们放心的使用电梯。其次对于PLC的控制系统要尽可能的简单, 最后一个设计的原则就是要使电梯具有高的性价比。

将设计的基本原则简单介绍后, 来介绍一下PLC控制系统设计的步骤。 (1) 就是要对被控对象的要求进行了解与分析, 进而确定输入输出设备的类型和数量; (2) 在确定了输入输出设备和数量后, 根据此来确定PLC的I/O点数, 还要对相应的点数进行选择PLC的机型; (3) 在确定了I/O点数后, 将PLC控制系统的输入输出的端子接线图进行绘制; (4) 要将工作的循环图和状态的流程图绘制出来, 满足设计的要求; (5) 通过对工作循环图和状态的流程图进行梯形图的编写和指令语句的编写, 不仅如此, 还要编写汇编语言和计算机的高级语言等; (6) 使用编程器将所写的程序传输到PLC的内部存储器当中, 并且对程序进行调试; (7) 对程序进行调试, 应该先进行模拟的调试, 然后在实际的现场采用联机调试, 还要先进行局部, 分段的调试, 然后对整体与系统进行调试; (8) 在将所有的调试过程结束之后, 就可以将电梯投入使用了, 并且将所有的技术资料进行整理。

3变频器的选择

现在很多的电梯都是基于变频技术设计实现的。变频器有很多的分类。根据不同的分类方法进行分类。首先按照交换环节的方法可以分成交-直-交变频器和交-交变频器;按照电压的调制方式可以将变频器分为PAM变频器和PWM变频器;按照工作的原理进行分类可以分为V/f控制变频器, 矢量控制变频器和直接转矩控制变频器;按照使用的用途进行分类, 可以分成通用的变频器, 高性能的变频器, 风机、水泵用变频器;按照主电路的工作方式分为电压型变频器和电流型变频器。

对于变频器的选择上面, 也要有一定的要求。电梯中有变频调速系统, 而变频器就是变频调速系统的核心, 系统的稳定性主要就是基于变频器的质量, 变频器的质量好坏直接影响着系统的安全可靠性能, 所以在选择时, 品牌与质量是最重要的因素。在进行变频器的选择时, 如果只是按照标称的功率进行选择是不够的, 一定要根据具体工程的实际情况进行选择, 按照标称的功率对初步的投资做一定的估算, 而且还要按照额定的电流选择, 多用于恒转矩负载的设计项目, 在改造工程当中多数是按照电动机实际运行的电流进行选择的。不仅如此, 对于电梯所选用的通用变频器的类型一定要与被控异步电动机的参数相匹配, 而且制作电梯的成本相对较高, 所以为了控制电梯的成本, 最好是选用通用的变频器。电梯是用来为人们的交通提供便利的, 所以电梯的稳定性能也是选用变频器的因素, 尤其是电梯的启动和停止一定要趋于平稳, 还要防止电梯出现失速的现象并且具有极好的转矩性能。

4结束语

电梯的使用为人们带来了很大的便利, 电梯也在人们的日常生活中随处可见, 不管是工作的场所, 居住的场所, 在商场中也会运用到电梯。电梯最主要的性能就是安全可靠, 所以在对电梯的控制方面选择PLC控制系统会有效的将性能与安全性有所提高。

摘要：随着经济建设的顺利进行, 促进了高层建设和现代化智能建筑的出现, 随着高层建筑不断的拨地而起, 电梯成为了高层建筑中的交通枢纽。电梯在高层建筑中的重要性不言而喻, 电梯的性能是电梯质量好坏的重要因素, 所以必须要提高电梯的性能, 以确保电梯的高效与安全可靠。电梯有很多种的控制方式, PLC控制系统对电梯有很重要的作用, PLC控制系统有很高的可靠性, 而且编程较简单。所以文章就基于变频技术的电梯PLC控制系统进行研究。

关键词：变频技术,电梯,PLC控制系统

参考文献

[1]王定.浅析基于变频技术的电梯PLC控制系统设计[J].科学时代, 2015 (2) :34.

[2]蒋文伟, 程凯, 杨浩, 等.基于变频技术的电梯PLC控制系统设计[J].中国高新技术企业, 2015 (20) :15-16.

电梯变频调速技术 篇7

关键词：变频技术,双速电梯,改造,探讨

随着社会的不断发展, 人们对电梯的质量、效能、能耗等方面, 提出了更高的要求。传统的电梯需要通过变频技术进行改造, 来提高电梯的质量, 舒适度, 安全度, 以及降低电梯的维修成本。本文主要针对双速电梯改造过程中的变频技术的运用做了分析。

一、电梯改造规范简介

在运用变频技术对电梯进行改造前, 需要明确电梯的改造行为有哪些, 电梯改造和维修的不同之处。现阶段, 在我国关于电梯改造的相关规定主要有三种, 笔者主要针对《电梯维修安全规范》做了简单的阐述。电梯改造主要包括电梯的改装、电梯的修理。电梯改装是指使用中的电梯由于种种原因, 需要对其进行部件的整改操作, 也包括对电梯进行的新材料、新功能的应用操作, 电梯的改装会改变电梯的特性;电梯修理是由于电梯故障以及防范出现故障, 采取的零部件的修理与配置, 其中, 电梯的修理不会影响或者改变电梯的特性。

二、电梯改造项目

电梯的改造主要包括对电气系统的改造、厅门系统的改造、显示系统的改造以及增设电梯的功能的改造。其中, 在对厅门系统进行改造时, 可以卸掉老旧的电梯门系统, 选用新的电梯们系统, 不仅更先进, 而且还经济实惠;在改造显示系统时, 应该用流行的点阵式或者液晶屏来更新老旧的显示器;增设电梯功能包括双语播报电子装置、断电自救设备、音视频装备以电梯监控器等。电梯各类项目的改造都是为了能提高电梯的运行效率、运作安全, 让电梯能够更好的运行, 为人们出行提供方便。

三、变频技术在双速电梯改造中的应用

1.编程控制系统中的开关设置

在编程控制系统中进行的开关设置, 其主要目的是连接变频器和编程控制器, 让它们之间有着统一的通讯线路, 让它们能够进行协调性的指令发出和制动控制, 从而能更有效地对电梯故障进行实时的监察。

2.变频调速

通常情况下, 电梯的变频调速控制器的核心主要是指16位以及32位的微处理器。对电梯进行调速控制的目的是为了达到启动加速和进行减速平层。在调速过程中, 必须要注意:在进行启动控制的时候, 控制要按顺序有条理的进行。从变频器发出指令到抱闸的启动, 再到速度指令的发出, 都是按设置进程规范有序的进行的, 这样才能保证电梯启动时的平稳性;在控制减速平层的时候, 必须保证每层的减速距离是相等的, 电梯在停止升降式能发出合抱闸的命令;控制再平层。电梯在停止升降后, 如果没有准确的到达平层, 需要进行平层的微调和校正, 让其达到合理的平层状态。

3.具体应用方法

使用变频技术, 将双速电梯改成变频电梯, 需要对电梯的主机连线和电梯的控制系统分别进行改造。首先, 需要更换电梯的过去的编码器, 更换后的编码器需要配置在马达上, 具体来说是装在其中心轴上面;其次, 把原来的所有安全信号依次接入到控制系统的指令点上去, 原来的安全信号主要包括抱闸信号、门锁信号、超载信号、换速信号等。信号接入好后, 再对变频系统的各项参数进行设置;最后, 实施井道的自学过程, 当自学完成后, 电梯就能恢复正常的运行状态。如果在井道自学过程中出现故障, 电梯的变频系统会针对所发生的故障进行有效的识别与报告, 变频系统保留故障的限度通常设置为最近20次, 这样有利于维修人员更快的找出故障点进行修理。

四、改造过程中的注意事项

1.变频器是通过自动监测来获取电机参数的, 主要是为了进行更好的控制。在检测的时候, 必须要让电机和其他机械部分保持分离的状态, 目的是防止参数检测受到影响, 导致调速性能也受到影响。

2.在进行电梯厢部改造过程中, 很有可能影响到电梯的平衡系数, 电梯的平衡系数如果变动的很厉害, 那么会导致电梯在运行中, 电阻就会出现过热问题, 引起严重的冒烟, 和不必要的火灾情况。

3.电梯改造后的调试运行。在用变频器对双速电梯进行改造后, 需要进行电梯的调试运行, 确保电梯在变频改造后, 能够正常的运作, 提高运行的安全性。

结束语

电梯的改造需要有一种既能降低成本, 又能提供安全性的技术提供支持, 变频技术是电梯改造中的一项常用技术, 在对双速电梯改造后, 保证了电梯的运行平稳, 同时, 节能降耗方面显得更为突出, 据调查, 变频技术改造后的电梯, 其节能通常高于20%, 带来了良好的经济效益。

参考文献

[1]郭健.变频技术的应用与发展[J].科技视界, 2012, 32:119-120.

[2]雷勇利, 胡飞.变频技术在双速电梯改造中的应用[J].科技与企业, 2013, 14:289.

[3]雷勇利, 胡飞.变频技术在双速电梯改造中的应用[J].科技与企业, 2013, 14:289.

电梯变频调速技术 篇8

关键词：扶梯,变频,节能

1 研究现状及意义

自动扶梯又称扶手电梯, 是大型超市、宾馆、车站、机场等公共场合使用较多的交通工具, 在方便顾客和提高服务质量等方面起到了相当重要的作用。但由于其使用场合的特殊性, 部分扶梯经常处于空转的状态, 这必将浪费大量的电能。以前由于技术、资金等原因, 安装使用的自动扶梯全部都是采用普通的直接起动工作方式, 当扶梯每天起动后就不停地高速运转达8 h以上或更加长的时间。

始终保持较大的耗电量运转, 非常不利于用户节约成本, 也违背提高经济效益的基本宗旨, 同时由于扶梯长期保持高速运转, 机械磨损相当严重, 使得大量的易损件更换次数频频, 又进一步造成用户使用成本上升, 同时也增加了自动扶梯的维修量而影响到扶梯的正常使用。因此, 对普通自动扶梯进行智能化改造是从中央到地方各级主管政府部门大力推广的节能降耗的技改项目, 也是广大自动扶梯用户非常乐意接受的节约成本、提高企业市场竞争能力的重要手段之一。

2 系统概况

南京石林家居卡子门店有14部扶梯, 每部扶梯的电功率5.5 kW, 每天运转9 h, 每部扶梯日耗电42 kWh左右, 而且始终都是恒定速度运行。在大多数情况下, 扶梯较多地运行于1/3额定载客量以下, 每部扶梯每天无人空载时间累计仅约5小时。如果扶梯在无人空载时停运或缓行, 将大大减少用电量;将扶梯运行方式由每天连续恒速运行改为有人乘梯时正常恒速运行, 无人乘梯时慢速行驶或停止, 就能实现节电的目的。改造后的系统要符合以下要求:

(1) 要求保持原有电梯的“恒速运行”模式和增加的“变速运行”模式并存, 用户可随时选择采用其中一种模式运行, 当选择原有电梯“恒速运行”模式时, 增加的线路完全撤出电路。这样可使用户需要选择回原有模式或新增线路需要维护时, 都可方便切换, 保证了电梯正常运行。

(2) 要求线路改造后, 保证在任何工作模式下都能符合国家GB-16899-1997关于扶手电梯安全标准的要求。

(3) 要求“变速运行”模式运行时, 电梯渐进启动或停止, 速度转换平滑顺畅, 舒适感好。

3 系统配置

经过研究试验, 在扶梯电气控制线路加装变频器, 经系统改造即可实现此项功能。采用变频调速方式控制自动扶梯运行, 使扶梯具备平稳启动、节能运行。无人乘梯时, 扶梯由额定运行速度转为低速运行, 既节约了能源, 又减小了机械磨损。当乘客走近时, 扶梯启动以正常速度运行;乘客离开后, 扶梯减速变为慢速运行或停止, 等待下一位乘客。如果乘客连续不断, 扶梯便连续以正常速度运行, 直到最后一位乘客离开扶梯。

具体方案中, 变频器采用多段速控制模式, 并设置主频率1 (低速) 、多段速频率2 (高速) 两种运行频率。

(1) 在电梯首尾处各安装一支红外传感器开关, 乘客通过电梯时, 红外传感器开关被触发并发出开关信号给变频器;

(2) 有客流时, 红外传感开关被触发, 变频器加速到多段速频率2, 并使电梯高速运行;

(3) 电梯高速运行时, 变频器内置计时器开始计时, 若在计时的时间段内再无乘客通过电梯, 计时结束后变频器将自动切换到主频率1, 进行低速运行;若在计时器计时期间, 有乘客重新触发光电开关, 计时器将重新计时;

(4) 对电梯上行和下行, 外围控制采用开关互锁, 保证扶梯系统的正常工作;

(5) 为消耗制动过程产生的多余能量, 需在变频器上加装制动电阻。

变频系统电气接线电路中有“市电”和“节电”接触器, 由控制箱上的开关切换选择“工频运行”或“变频运行”模式。工频模式下, 变频器不工作, 整套系统手动起停、工频运行;变频模式下, 电机由变频器直接拖动, 变频运行。当出现故障, 系统自动切换到工频运行。

4 应用效果

自动扶梯电机为两对极单速电机, 根据公式:

n=60×f/p (1-s)

当转差率变化不大时, 转速基本上正比于频率f。

扶梯恒速时f=50 Hz, 电机转速:n=60×50/2=1 500 r/min。

扶梯慢行时f=20 Hz, 电机转速:n=60×20/2=600 r/min。

当电机的额定电压为380 V, 频率为50 Hz时, 经过变频器改变频率后, 频率为原频率的40%, 即20 Hz时, 送到电机的电压则变成:U1= (380 V×20 Hz) /50 Hz=152 V, 根据公式U0/U1=P0/P1得出P1=0.4P0。

因而电机所耗费的电功率也为原功率的40%。

南京石林家居卡子门店有14部扶梯, 每部扶梯均有一台5.5 kW的电动机, 每天运行9小时, 每度电费为1元, 实际其耗电量由于自动扶梯的负荷变化略小于此数值, 按0.85元计算, 那么它每天的电费为:1×9×5.5×0.85=42.07元;

安装变频器后, 如果每天慢速运行的时间为全天的50%的话, 那么每天慢行所耗费的电费为:

安装变频器后每天耗电为:42.07/2+8.42=29.46元;

安装变频器后每天节电为:42.07-29.46=12.61元;

据此, 可算出14部扶梯每年节电:

由此理论分析可见, 节电效果非常显著。从现场调研分析, 家居卖场的扶梯慢速运行时间远小于50%, 实际使用节电效果更加可观, 一年左右即可回收技改投入成本。

5 结语

(1) 节能。普通自动扶梯进行智能化改造后, 一般可以节约电费是取决于用户现有的普通自动扶梯的使用情况决定。现分类说明:1) 当普通自动扶梯使用率较低 (乘客较少) , 如家居卖场、建材超市等场合, 进行改造后节电效果会很明显, 最多可减少电能消高达70%以上, 节电效果是非常可观的。2) 当普通自动扶梯使用率较高 (乘客较多) , 如百货商场、车站等场合, 进行改造后节电效果稍差一些, 一般也不低于20%～30%。

(2) 延长设备的使用寿命减少材料的空损耗。普通自动扶梯进行智能化改造后, 在没有乘客时扶梯的运行速度可设计为正常运行速度的20%, 从理论上讲也就是说机械磨损可减少80%, 取比较合理的平均值50%, 也就是自动扶梯的寿命可以延长一倍。如果普通自动扶梯原来寿命为10年, 经过改造后寿命可达20年。

(3) 对普通自动扶梯改造后, 可使其故障率大幅度下降, 使用费用也明显下降。

对普通扶梯进行节能改造后, 自动扶梯没有乘客时扶梯的运行速度仅为正常运行速度的20%, 扶梯的机械磨损大幅度减少, 部件更换周期明显延长, 不仅可以节约大量购买易损件的费用, 预计自动扶梯维护费用大约可以节约50%左右, 而且可以减少维修扶梯而影响扶梯正常使用时间。

参考文献

[1]张燕宾主编.使用变频调速技术培训教程[M].北京:机械工业出版社, 2004

电梯变频调速技术 篇9

随着电力电子技术的迅猛发展和计算机技术的不断提高, 电梯用户对电梯的节能、舒适感、可靠性的要求也越来越高, 早期的大量使用了继电器控制的交流双速电梯存在众多的毛病就异常突出。当今采用可编程序控制器 (PLC) 控制的变频、变压调速方式的电梯正在取代了继电器控制方式的交流双速电梯。变频器与PLC组成的电梯控制系统具有耗电量低、可靠性高、维修方便、体积小, 重量轻、运行噪音小等优点。

由于电梯采用了PLC对电梯进行全自动控制, 可靠性得到了极大的提高。控制系统结构变得比较简单, 外部线路极大的得以简化, 通过对PLC编程可方便地增加或改变电梯的功能。使电梯的故障自动检测与报警显示变得非常准确, 大大的提高电梯的运行安全性。

变频调速电梯通过其脉宽调制 (SPWM) 方式对于电梯的拖动电机进行调速, 使得电梯启动和停止的曲线变得很平滑, 具有调速范围广、控制精度高, 动态性能好, 舒适、安静等特点, 使用变频调速方式的电梯乘座舒适感可与直流电梯乘座舒适感相媲美。

2 方案的选择

笔者通过对现在多品牌电梯控制方式进行比较和分析, 结合深圳市宝安区文乐花园现在旧电梯的基本特点, 决定由变频器和可编程控制器 (PLC) 合理的进行组合成为电梯控制系统。

2.1 通用变频器的选型

由于变频器性价比的不断提高, 已在交流调速领域得到广泛应用, 基于通用变频调速的众多优点, 由于其使用量较大, 因此价格比较低廉, 笔者决定采用了通用变频器与通用的PLC组成电梯控制系统。

电梯乘客的舒适度往往是选择的一项重要内容。笔者在设计中认为拖动调速系统的关键在于保证电梯按理想的给定速度曲线运行, 以改善电梯运行的舒适感。

另外, 由于电梯在建筑物内的耗电量占建筑物总用电量的相当大的比例, 如果降低电梯的耗电量也是笔者应该考虑的主要因素之一。

基于以上因素, 决定选用市场上使用量较大的安川VS-61665型全数字变频器, 它具有磁通矢量控制、转差补偿、负载转矩自适应等一系列先进功能, 可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率, 同时降低了电机运行损耗, 比较适合如电梯类负载频繁变化的场合使用。

2.2 可编程序控制器 (PLC) 的选择

根据选择电梯轿厢楼层位置的检测方法, 确定了可编程控制器必须具有多位数计数器才行。加之电梯是双向运行的, 所以PLC还必须具有可逆计数器功能。

笔者决定设计选择了日本OMRON公司生产的C系列P型机。C系列P型机具有体积小、功能较强、价格便宜、使用灵活、方便等优点。

深圳市宝安区文乐花园原有旧电梯是7层站, 所以笔者是按设计7层的电梯的需要进行考虑的, 根据需要控制系统的开关、设备大约有54个输入点、36个输出点需进行控制, 考虑10%-15%的裕量, 故选择C60P主机模块+C40P扩展单元, 其1/O点数可达56/44个。

3 控制系统的参数设计

3.1 变频器参数设置

参数设置的原则:

(1) 为减小电梯启动的冲击及增加调速时电梯乘客的舒适感其速度闭环的比例系数须选小一些, 而积分的时间常数宜大些; (2) 为了提高运行效率, 电梯运行快车频率选用工频50HZ, 而低速行时的频率要尽可能低些, 以减小电梯停车时的冲击给乘客带来不舒服感; (3) 零速度一般设置为Oft, 带速抱闸将影响舒适感; (4) 变频器其他常用参数可根据电网电压和电机铭牌数据直接输入确定。

3.2 通用变频器容量计算

变频器的功率一般根据曳引机电机功率、电梯运行速度、电梯载重与对重多种参数进行综合分析来选取。设电梯曳引机电机功率为P电梯运行速度为v, 电梯自重为w:, 电梯载重为W21配重为h"重力加速度为g, 变频器功率为P。在最大载重下, 电梯上升所需曳引功率为P2:

PZ=[ (W.+WZW3) g+F.Iv

其中F}=K (W1+W2-W3) g+s为摩擦力, s一般可忽略不计。

电机功率P, 变频器功率P应接近于电机功率P, 相对于PZ留有较大余量, 可取l.5-2倍的功率比较可靠。

3.3 变频器制动电阻参数的计算

由于电梯为位能负载, 电梯在空载上行和重载下行过程中以及电梯在减速时电梯的电动机会产生较大的再生能量而发出电能, 所以变频调速装置应具有制动功能.采用能耗制动方式通过制动单元将再生能量消耗在制动电阻上, 能耗制动电阻R:的大小应使制动电流IZ的值不超过变频器额定电流的一半。

3.4 PLC控制系统设计

电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样, 其一般是由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图3.1为电梯PLC控制系统的基本结构图, 主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盒、楼层显示器、门机、调速装置与主拖动系统等。

系统控制核心为PLC, 电梯的操纵盘、呼梯盒、井道平层感应器、开关门及安全保护等信号通过PLC输入接口电路送入PLC, 存储在存储器并由PLC软件运算处理, 最后经输出接口分别向楼层显示器及召唤指示灯等发出显示信号, 并向拖动主电机和门机控制系统等给出控制信号。

3.5 电梯PLC控制系统的基本结构图

4 设计思想

4.1 信号控制系统

电梯信号控制基本由PLC软件来实现。电梯信号控制系统如图3.3所示, 输入到PLC的控制信号有:运行方式选择 (如自动、有司机、检修、消防运行方式等) 、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。

4.2 PLC控制系统设计

电梯PLC的控制系统由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图3.3为电梯PLC控制系统的基本结构图, 主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。核心系统控制为PLC主机, 轿内操纵盘、呼梯盒、井道及安全保护信号通过

4.3 变频器自学习功能的应用方法

为了使变频器工作在最佳状态, 在完成参数设置后, 需使变频器对所驱动的主电机进行自学习设置, PLC就具有曳引机参数自学习功能, 其方法是:将曳引机制动轮与电机轴脱离, 使电动机处于空载状态, 然后启动电动机, 让变频器自动识别并存储电动机有关参数, 变频器会根据识别到的参数调整控制算法中的有关参数。显然这一组自学习到的参数, 是和变频器匹配的最佳参数, 使变频器能够对该主电机进行最合理的控制。

5 注意事项

笔者按上述设计对于深圳市宝安区的文乐花园2部旧电梯改造, 运行结果满足了设计要求, 由于本文仅对电梯控制电路设计, 涉及国家相关法规的部分并没有写出来, 因此同行在设计电梯控制系统时还应满足如下几点。

(1) 电梯各项技术参数须符合国家质监总局颁布的GB7588及基后续修改的相关标准。 (2) 绘制出符合国家标准的电梯控制系统电气原理图和接线图。 (3) 电梯改造前向政府主管部门备案, 事后报政府主管部门验收后正常方可。

6 结语

经过在深圳市宝安区的文乐花园的电梯改造使用6年的情况来看, 本设计达到了当初设计要求。证明了通用变频器和通用PLC实现对电梯进行控制是切实可行的, 但要通过合理的备选型、参数设置和软件设计。

深圳市广东电梯有限公司一直沿用本方案至今, 由于本公司制度约束没有对PLC软件编程的细节全部写出来, 希望大家谅解。

参考文献

[1]《电动机节能方法与PLC变频器应用实例》.CIP数据核字2009第167471号中国电力出版社.

[2]《电气传动》.2012年第9期电气传动编辑部