淺析電梯門控系統(tǒng)中變頻器的應(yīng)用

陳麗娟 胡振華

摘 要：電梯門控系統(tǒng)是指用于完成電梯的門機(jī)在轎廂運(yùn)行到指定樓層的平層位置后，對(duì)門機(jī)進(jìn)行開(kāi)門控制，并在乘客進(jìn)出轎廂后，對(duì)門機(jī)進(jìn)行關(guān)門控制的操控系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)常用的門控系統(tǒng)有伺服控制器門控系統(tǒng)、變頻器聯(lián)合PLC控制的門控系統(tǒng)、變頻器門控系統(tǒng)這幾種。而變頻器門控系統(tǒng)隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，已在我國(guó)現(xiàn)階段的電梯技術(shù)中有著較為突出的地位，受到了各制造廠商的重視。

關(guān)鍵詞：電梯門控系統(tǒng)；變頻器；系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

電梯門控系統(tǒng)是指用于完成電梯的門機(jī)在轎廂運(yùn)行到指定樓層的平層位置后，對(duì)門機(jī)進(jìn)行開(kāi)門控制，并在乘客進(jìn)出轎廂后，對(duì)門機(jī)進(jìn)行關(guān)門控制的操控系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)常用的門控系統(tǒng)有伺服控制器門控系統(tǒng)、變頻器聯(lián)合PLC控制的門控系統(tǒng)、變頻器門控系統(tǒng)這幾種。而變頻器門控系統(tǒng)隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，已在我國(guó)現(xiàn)階段的電梯技術(shù)中有著較為突出的地位，受到了各制造廠商的重視。門機(jī)系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接關(guān)系著整個(gè)電梯系統(tǒng)的正常運(yùn)行，其設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)及制造也是電梯廠商進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。接下來(lái)，文章就從變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制和電梯門控系統(tǒng)中變頻器的具體應(yīng)用這兩個(gè)方面分別對(duì)其進(jìn)行介紹。

1 變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制

1.1 變頻器的控制原理

變頻器控制的電動(dòng)機(jī)多為在工業(yè)生產(chǎn)中用途較廣的感應(yīng)式交流電動(dòng)機(jī)，而感應(yīng)交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)是可以由電動(dòng)機(jī)的極數(shù)和頻率決定的。電動(dòng)機(jī)的極數(shù)在生產(chǎn)的過(guò)程中，其極數(shù)值不是連續(xù)值，不適合以此來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行調(diào)整，因此，變頻器需要經(jīng)過(guò)整流（交變直）、濾波、再次整流（直變交）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理等單元，才可實(shí)現(xiàn)其控制功能。

1.2 變頻器的對(duì)電動(dòng)機(jī)控制原理

以轎廂門的開(kāi)、關(guān)為例，當(dāng)轎廂門需要進(jìn)行開(kāi)、關(guān)門動(dòng)作時(shí)，其開(kāi)、關(guān)門信號(hào)在經(jīng)過(guò)濾波器濾波后會(huì)被傳輸?shù)焦怦畹妮斎雮?cè)，形成一個(gè)低電平信號(hào)，低電平信號(hào)傳入控制CPU中并生成相應(yīng)的控制字符，控制字符輸入到功率模塊CPU中并傳回回饋信號(hào)，如果回饋信號(hào)配對(duì)成功，則由功率模塊輸出310V以內(nèi)的電壓及50Hz以內(nèi)的功率以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)[1]。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，編碼器可產(chǎn)生脈沖反饋信號(hào)，用于反饋電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)位置，以達(dá)到對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行位置的精密控制。

在電梯門的開(kāi)啟或關(guān)閉的過(guò)程中，變頻器會(huì)在整個(gè)啟動(dòng)到停止的過(guò)程中，以下圖曲線進(jìn)行變速運(yùn)動(dòng)。在提速階段，變頻器輸出頻率先慢后快，直至達(dá)到峰速后，以平穩(wěn)頻率A Hz運(yùn)行，在減速過(guò)程中，需先減速到頻率B Hz的速度，在保持一小段時(shí)間后，逐步停止，進(jìn)一步達(dá)到精確的減速停車，如圖1。

1.3 變頻器的性能

在變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制的系統(tǒng)之中，交流220V直接輸入變頻器中，變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，隨著電機(jī)的提速，其頻率和電壓相應(yīng)提高，反之，變頻器可以通過(guò)改變頻率來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在其工作過(guò)程中其主要指標(biāo)有變頻增益、失真與干擾、噪聲系數(shù)、選擇性、輸入阻抗、愉出阻抗、工作穩(wěn)定性等，在進(jìn)行變頻器電梯門控系統(tǒng)控制的過(guò)程中，需要注意對(duì)其相應(yīng)指標(biāo)的衡量及抗干擾措施。

2 電梯門控系統(tǒng)中變頻器的具體應(yīng)用

2.1 變頻器門機(jī)的硬件構(gòu)成及動(dòng)作原理

不同類型的變頻器門機(jī)其硬件構(gòu)成略有不同，但其硬件構(gòu)成大致相似，主要由變頻器、電動(dòng)機(jī)、門機(jī)掛板、轎門板、導(dǎo)軌和門刀等組成。

在這些硬件組成中，變頻器主要用來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它會(huì)帶動(dòng)與其轉(zhuǎn)子連接的帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，這回的帶輪起到電梯雙門的同步作用，當(dāng)電梯正轉(zhuǎn)時(shí)，電梯門為開(kāi)（關(guān)），反轉(zhuǎn)時(shí)，電梯門為關(guān)（開(kāi)）[2]。為了保證門機(jī)的開(kāi)、關(guān)到位，往往在帶輪處設(shè)置具有多處磁極的磁環(huán)及兩個(gè)霍爾元件，在磁環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁極與霍爾元件相接觸時(shí)，可以產(chǎn)生脈沖信號(hào)，信號(hào)反饋給變頻器，變頻器通過(guò)反饋信號(hào)的位置來(lái)對(duì)門機(jī)的位置進(jìn)行識(shí)別，并進(jìn)一步控制電動(dòng)機(jī)來(lái)操控電梯門的開(kāi)關(guān)程度，使其開(kāi)關(guān)到位。

2.2 變頻器電梯門控系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

在電梯的正常使用過(guò)程中，電梯呼叫的樓層和時(shí)間是隨機(jī)的，因此，可以采用模塊化的編程方法來(lái)組建其控制系統(tǒng)。在編程的過(guò)程中，可以將變頻器電梯門控系統(tǒng)的程序分為開(kāi)關(guān)門、樓層信號(hào)、內(nèi)選信號(hào)、外叫信號(hào)、定上定下指示、轎廂停層、轎廂啟動(dòng)和停止、轎廂運(yùn)行這7個(gè)模塊。其中，開(kāi)關(guān)門模塊用于控制轎廂的開(kāi)、關(guān)門動(dòng)作；樓層信號(hào)模塊用于顯示轎廂所在樓層；內(nèi)選信號(hào)用于對(duì)叫梯信號(hào)進(jìn)行優(yōu)選；外叫信號(hào)用于發(fā)生并傳遞叫梯信號(hào)；定上定下指示模塊用于顯示轎廂是處于上行階段還是下行階段；轎廂啟動(dòng)和停止模塊用于控制轎廂運(yùn)動(dòng)的啟動(dòng)和停止；轎廂運(yùn)行模塊用于控制轎廂的運(yùn)動(dòng)速度。

當(dāng)電梯轎廂位于某一樓層的時(shí)候，會(huì)生成顯示該樓層的樓層信號(hào)，使轎廂所處位置在樓層顯示器中顯示出來(lái)。當(dāng)轎廂離開(kāi)時(shí)，樓層顯示器收到的樓層信號(hào)被接下來(lái)的樓層信號(hào)所代替。如電梯的樓層數(shù)存放在MW20中，強(qiáng)迫開(kāi)關(guān)的形式參數(shù)為“#SXQPKG”，下行強(qiáng)迫開(kāi)關(guān)的形式參數(shù)為“#XXQPKG”。對(duì)其運(yùn)算進(jìn)行設(shè)置，上行開(kāi)關(guān)、下行開(kāi)關(guān)到達(dá)20樓時(shí)，使MW20的值為20；到達(dá)1樓時(shí)，MW20的值為1；當(dāng)在中間層時(shí)，轎廂每上升1層，MW20的數(shù)值隨之加1；轎廂每下行1層，MW20的數(shù)值隨之減1[3]。以此規(guī)則來(lái)對(duì)各層的電梯信號(hào)進(jìn)行顯示。

通過(guò)以上對(duì)變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制和電梯門控系統(tǒng)中變頻器的具體應(yīng)用等問(wèn)題的介紹，簡(jiǎn)要說(shuō)明了變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制的原理、過(guò)程以及變頻器在電梯門控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方式，希望可以對(duì)研究者起到參考作用。

參考文獻(xiàn)

[1]趙書(shū)霞，李穎卓.變頻器在電梯改造中的應(yīng)用[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2000.

[2]高峻峰，閆洪波.新型喂線機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[J].機(jī)械工程師，2009.

[3]趙維，冼釗龍，等.監(jiān)控組件軟件的研究與應(yīng)用[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2006.