CNIM自動(dòng)扶梯電氣控制系統(tǒng)改進(jìn)

田 峰

（北京地鐵機(jī)電公司 北京）

1998年，北京地鐵為復(fù)八線開通從法國(guó)原裝進(jìn)口一批CNIM自動(dòng)扶梯（以下簡(jiǎn)稱扶梯），目前扶梯電力消耗和機(jī)械磨損問題日益凸顯。為此北京地鐵對(duì)扶梯進(jìn)行了節(jié)能改造，增加變頻調(diào)速功能，使其在有乘客時(shí)可正常工頻運(yùn)行，無(wú)乘客時(shí)轉(zhuǎn)為慢速變頻運(yùn)行。但是改造也存在一些問題，有可能導(dǎo)致扶梯失控遛梯且速度監(jiān)測(cè)不會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而延遲制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)間，引發(fā)乘客傷害。

一、節(jié)能改造

扶梯原采用Y—△啟動(dòng)和正反轉(zhuǎn)控制電路，根據(jù)電機(jī)功率，節(jié)能改造增加ATV58HD33N4型和ATV58HD46N4型變頻器，在原控制電路中增加一條變頻器控制回路。這樣既可選擇變頻調(diào)速功能進(jìn)行變頻運(yùn)行，也可選擇原工頻運(yùn)行（甩開變頻回路）。電路新增的PLC主要控制變頻器，使其可實(shí)現(xiàn)高速、低速、檢修和正反轉(zhuǎn)運(yùn)行等功能。變頻接觸器的一對(duì)常閉點(diǎn)21、22串入Y形接觸器回路，一對(duì)常開點(diǎn)13、14串入△型接觸器回路；左、右扶手帶檢測(cè)PLC接點(diǎn)RJ4與原電路左、右扶手帶檢測(cè)常開點(diǎn)并聯(lián)，電機(jī)測(cè)速PLC接點(diǎn)RJ5與原電機(jī)測(cè)速常開點(diǎn)并聯(lián)（圖1）；超速、欠速PLC接點(diǎn)RJ6與原電路超速、欠速常開點(diǎn)并聯(lián)（圖2）。

圖1 扶梯扶手帶測(cè)速

二、存在的問題

1.失控

扶梯在變頻運(yùn)行狀態(tài)下，當(dāng)變頻器自身發(fā)生故障時(shí)，制動(dòng)器不是迅速制動(dòng)，而是延遲20 s動(dòng)作，在此期間，扶梯處于無(wú)驅(qū)動(dòng)亦無(wú)制動(dòng)的失控狀態(tài)，很可能造成載有乘客的扶梯出現(xiàn)遛梯。分析原因如下。

（1）不能切斷主回路。節(jié)能改造只考慮扶梯變頻運(yùn)行后對(duì)速度的影響。在主回路只針對(duì)扶手帶速度監(jiān)測(cè)、電機(jī)速度監(jiān)測(cè)和超、欠速等速度保護(hù)電路進(jìn)行了改動(dòng)，未在安全回路中串入開關(guān)，因此變頻器故障無(wú)法直接切斷主回路。

（2）控制回路延時(shí)。變頻器自身一旦出現(xiàn)故障，扶梯將會(huì)失去動(dòng)力，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致向上運(yùn)行的自動(dòng)扶梯減速向上，向下運(yùn)行的自動(dòng)扶梯加速向下，此時(shí)電機(jī)速度監(jiān)測(cè)和超、欠速保護(hù)會(huì)斷開主回路，制動(dòng)扶梯。但是PLC的延時(shí)設(shè)計(jì)造成制動(dòng)系統(tǒng)可能會(huì)延時(shí)20 s動(dòng)作。相關(guān)PLC程序見圖3，TOP中，電機(jī)測(cè)速%Q2.5和超、欠速保護(hù)%Q2.6由%M1控制；TOP+6中，當(dāng)%C3.V=%C3.P時(shí)，相關(guān)位%C3.D=1；TOP+7 中，%C3.D=0、%M1=0，則%Q2.5和%Q2.6為 1，致使 RJ5吸合，將電機(jī)速度監(jiān)測(cè)保護(hù)功能隔離，RJ6吸合將自動(dòng)扶梯超速、欠速保護(hù)功能隔離。直至TOP+7中工頻運(yùn)行%Q2.2和%C3.D同時(shí)為1后再延時(shí)20 s才能恢復(fù)原有速度監(jiān)測(cè)功能。在此期間變頻器一旦出現(xiàn)問題，均會(huì)造成速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)延時(shí)。

圖2 扶梯超、欠速監(jiān)測(cè)

圖3 PLC程序

2.速度保護(hù)功能缺失

節(jié)能改造后，原有超速、欠速和電機(jī)測(cè)速保護(hù)功能有時(shí)被隔離，不起作用。因此當(dāng)扶梯在變頻運(yùn)行狀態(tài)下，無(wú)論何種原因?qū)е略O(shè)備速度異常，很可能會(huì)避開保護(hù)裝置監(jiān)測(cè)，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。改造中PLC程序關(guān)于速度監(jiān)測(cè)類項(xiàng)目的設(shè)置，本質(zhì)上不具備安全保護(hù)功能，只是單純?yōu)榱耸狗鎏菰谧冾l慢速運(yùn)行狀態(tài)下，原有速度保護(hù)功能不動(dòng)作。這種做法均會(huì)造成設(shè)備在大部分變頻時(shí)間內(nèi)和20 s延遲過程中處于速度保護(hù)功能缺失的狀態(tài)，存在嚴(yán)重安全隱患。

三、改進(jìn)措施

1.失控

（1）主回路中增加控制點(diǎn)。最初考慮將變頻器故障點(diǎn)R1A和R1C（常開點(diǎn)）串聯(lián)進(jìn)原安全回路，當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，安全回路斷開，制動(dòng)器立即動(dòng)作。但R1A和R1C兩點(diǎn)間電壓為DC 24 V，而安全回路電壓為AC 48 V，變頻器故障點(diǎn)不能直接串聯(lián)進(jìn)安全回路。為此可增加一個(gè)中間繼電器RJ7，R1A和R1C常開點(diǎn)控制RJ7線圈，取RJ7一對(duì)常開點(diǎn)5、9串入安全回路（圖4）。這樣變頻器在故障情況下RJ7線圈失電，RJ7常開點(diǎn)5、9斷開，切斷安全回路，制動(dòng)器釋放，制停扶梯。但是這種改動(dòng)帶來(lái)了一個(gè)新問題，電梯在工頻狀態(tài)下變頻器沒有電源，R1A和R1C兩點(diǎn)常開，RJ7線圈無(wú)法得電，常開點(diǎn)5、9保持打開，安全回路始終斷開，設(shè)備無(wú)法運(yùn)行。因此將工頻運(yùn)行接觸器CL5的常開點(diǎn)13、14和RJ7常開點(diǎn)5、9并聯(lián)，串入安全回路。這樣當(dāng)扶梯變頻運(yùn)行時(shí)RJ7常開點(diǎn)5、9閉合，保證安全回路導(dǎo)通，當(dāng)扶梯工頻運(yùn)行時(shí)CL5常開點(diǎn)13、14閉合，保證安全回路導(dǎo)通。變頻器故障時(shí)也可直接切斷安全回路，制停扶梯，避免扶梯失控。

圖4 安全回路改進(jìn)

圖5 延時(shí)調(diào)整程序

（2）控制回路延時(shí)。在變頻器調(diào)整變頻器從變頻運(yùn)行狀態(tài)至工頻運(yùn)行狀態(tài)所用時(shí)間，考慮到加速度的舒適程度，一般調(diào)整至3 s，原設(shè)計(jì)的20s延時(shí)就顯得格外長(zhǎng)，用PLC程序?qū)⒀訒r(shí)改為5 s比較適宜（圖 5）。

2.速度保護(hù)功能改進(jìn)

變頻運(yùn)行造成速度減慢，不會(huì)引起超速保護(hù)裝置動(dòng)作，因此應(yīng)去除圖2中與超速保護(hù)開關(guān)并聯(lián)的RJ6常開點(diǎn)，繼續(xù)使用原設(shè)計(jì)中的超速保護(hù)功能（必須保留圖2中和欠速保護(hù)開關(guān)并聯(lián)的RJ6常開點(diǎn)，否則將無(wú)法開梯）。

四、結(jié)語(yǔ)

CNIM自動(dòng)扶梯電氣控制系統(tǒng)改進(jìn)后，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，達(dá)到了預(yù)期效果，消除了失控和速度保護(hù)缺失等安全隱患，確保了設(shè)備功能完好，安全可靠。電梯屬于特種設(shè)備，危險(xiǎn)程度高，這類設(shè)備改造應(yīng)尤為慎重。改造應(yīng)在滿足需求的前提下，盡量減少對(duì)原設(shè)計(jì)和成熟產(chǎn)品的改動(dòng)。