距離控制技術(shù)的原理及在EV3100電梯專用變頻器中的應(yīng)用研究

1、 引言

現(xiàn)代生活、生產(chǎn)和建筑的蓬勃發(fā)展，大大推進(jìn)了電梯技術(shù)的發(fā)展，從而對(duì)電梯控制系統(tǒng)提出了越來(lái)越高的要求。

可編程序控制器（PLC）與變頻（VVVF）調(diào)速技術(shù)相結(jié)合的電梯控制系統(tǒng)，以其運(yùn)行可靠、使用維修方便、抗干擾性強(qiáng)、調(diào)速性能優(yōu)等特點(diǎn)被中小型電梯廠家廣泛采用。此類系統(tǒng)對(duì)電梯運(yùn)行曲線的控制大多采用速度端子組合的多段速控制方式輸出固定的電梯運(yùn)行曲線，電梯平層之前均有慢速爬行的過(guò)程。

國(guó)際電梯業(yè)巨頭多采用自行研發(fā)的電梯專用控制器，采用距離控制的直接?？糠绞?。而PLC因其自身編程指令及程序掃描時(shí)間的限制，很難編制距離控制的程序。艾默生CT推出的EV3100電梯專用變頻器，不僅具備通用變頻器的調(diào)速功能及普通的電梯專用功能。獨(dú)有的層高數(shù)據(jù)寄存器，通過(guò)參數(shù)設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)距離控制。

2 、距離控制的基本原理

傳統(tǒng)的給定減速距離的控制方式的運(yùn)行曲線如圖1所示，x軸為電梯運(yùn)行過(guò)程的時(shí)間、y軸為運(yùn)行速度。當(dāng)電梯接收到系統(tǒng)的啟動(dòng)信號(hào)后，系統(tǒng)加速到額定速度以后，勻速運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)收到減速信號(hào)后開(kāi)始減速，到達(dá)門(mén)區(qū)后開(kāi)始爬行，至平層后停止。整個(gè)運(yùn)行曲線表現(xiàn)為S型。

上述運(yùn)行曲線是由控制系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定好的，一般額定速度為1m/s的時(shí)候運(yùn)行單條曲線，速度為1.5m/s的時(shí)候運(yùn)行兩條曲線。而由控制系統(tǒng)根據(jù)停車距離自動(dòng)生成電梯運(yùn)行曲線的控制方式一般稱之為“距離控制”，其運(yùn)行曲線如圖2所示。

3 、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 控制系統(tǒng)組成

由圖3可知，該系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：PLC、變頻器、曳引機(jī)、門(mén)機(jī)等。PLC是控制系統(tǒng)的核心。PLC根據(jù)輸入的呼梯信號(hào)和目前電梯所處的位置自動(dòng)確定電梯的運(yùn)行方向及速度，變頻器根據(jù)PLC的速度指令控制曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，到達(dá)目的層后，自動(dòng)平層、停車、開(kāi)關(guān)門(mén)，在運(yùn)行過(guò)程中輸出電梯的樓層位置和運(yùn)行方向，同時(shí)完成對(duì)呼梯信號(hào)的登記、保存和消除等工作。對(duì)電梯運(yùn)行中的一些特殊情況（如急停、超載、沖頂、蹲底等）自動(dòng)進(jìn)行處理和報(bào)警。

3.2 硬件選型

以一棟15層大樓為例，其電梯控制系統(tǒng)實(shí)際需要輸入60點(diǎn)，輸出62點(diǎn)。選用三菱公司的FX2N-128MR型PLC。這種機(jī)型有編程指令100多條，內(nèi)置 8K步RAM寄存器，并配有相應(yīng)的編程軟件GX Developer，不僅可以通過(guò)手持編程器對(duì)PLC編程，也可在個(gè)人PC機(jī)上進(jìn)行編程。在電梯運(yùn)行過(guò)程中，可通過(guò)程序內(nèi)部輔助繼電器的狀態(tài)監(jiān)控電梯運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試十分方便。

變頻器選用艾默生CT的EV3100電梯專用變頻器。除了矢量控制、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償和負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等功能，還具有抱閘控制及檢測(cè)、電梯超速檢測(cè)等電梯專用功能。為實(shí)現(xiàn)閉環(huán)矢量控制、提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和實(shí)現(xiàn)零速抱閘控制，在曳引電動(dòng)機(jī)軸端加裝旋轉(zhuǎn)編碼器。該編碼器信號(hào)不僅作為曳引電動(dòng)機(jī)的速度反饋，利用EV3100變頻器的分頻功能，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的數(shù)字位移控制。系統(tǒng)硬件電路如圖4所示。

4 、距離控制運(yùn)行原理

（１）變頻器在接收到控制器發(fā)來(lái)的運(yùn)行命令（FWD）和設(shè)定樓層指令（FLE， F1～F6）時(shí)，輸出接觸器吸合指令（CR）；

（２）變頻器檢測(cè)到接觸器吸合（CSM）后，再經(jīng)過(guò)延時(shí)，打開(kāi)變頻器，輸出釋放抱閘的命令（BR），和變頻器運(yùn)行中信號(hào)（Y2）；

（３）經(jīng)過(guò)抱閘打開(kāi)延時(shí)時(shí)間T2后，抱閘完全打開(kāi)，變頻器開(kāi)始按S曲線加速運(yùn)行；

（４）電梯運(yùn)行過(guò)程中可以不斷響應(yīng)其它設(shè)定樓層指令（FLE，F(xiàn)1～F6），變頻器會(huì)根據(jù)能否正常減速停車來(lái)選擇最優(yōu)樓層?？?；

（５）到達(dá)曲線減速點(diǎn)后，變頻器開(kāi)始減速停車。進(jìn)入平層一定距離（F4.07平層距離調(diào)整）后，速度減為0，經(jīng)延時(shí)后，變頻器輸出抱閘關(guān)閉命令（BR），同時(shí)輸出電梯停車信號(hào)（Y1），要求控制器切除運(yùn)行命令（FWD）；

（６）控制器接收到電梯停止信號(hào)后，經(jīng)時(shí)間延時(shí)切除運(yùn)行命令（FWD），變頻器封鎖PWM后輸出停機(jī)狀態(tài)信號(hào)（Y2）；

（７）停機(jī)狀態(tài)（Y2）有效后，經(jīng)時(shí)間延時(shí)，輸出電流為0，變頻器輸出釋放接觸器命令（CR），至此一次運(yùn)行過(guò)程結(jié)束。

５、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，在EV3100電梯專用變頻器的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的采用距離控制技術(shù)的控制系統(tǒng)已被某電梯公司批量采用，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，對(duì)中小規(guī)模的電梯制造廠開(kāi)發(fā)通用性的電梯控制產(chǎn)品也有借鑒價(jià)值。

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