基于速度控制方式的電梯變頻控制策略研究

崔曉鋼 趙四化

摘 ? 要：電梯的舒適安全與穩(wěn)定很大程度上受運(yùn)行速度的影響，本文簡(jiǎn)要概述了電梯變頻控制對(duì)電梯運(yùn)行穩(wěn)定性的影響，并從三個(gè)方面解析變頻控制技術(shù)在電梯運(yùn)行中的常見(jiàn)應(yīng)用，據(jù)此提出基于速度控制方式的電梯變頻控制策略。通過(guò)電梯變頻系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電梯的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，調(diào)節(jié)電梯運(yùn)行的速度，提供一個(gè)安全舒適的環(huán)境。此外，電梯變頻系統(tǒng)還可以收集和分析電梯運(yùn)行中的數(shù)據(jù)，依據(jù)這些數(shù)據(jù)能夠及時(shí)處理電梯出現(xiàn)的故障，確保電梯的安全性。

關(guān)鍵詞：速度控制 ?電梯變頻 ?控制策略

中圖分類(lèi)號(hào)：TP2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）04（c）-0022-02

1 ?電梯變頻控制對(duì)電梯穩(wěn)定運(yùn)行的積極作用

電梯的安全舒適度主要取決于電梯的控制系統(tǒng)和拖動(dòng)系統(tǒng)，電梯的啟動(dòng)、加速和運(yùn)行受拖動(dòng)系統(tǒng)的指揮，拖動(dòng)系統(tǒng)的好壞直接影響電梯的指標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的技術(shù)手段已經(jīng)不能滿足人們對(duì)電梯的需要，矩陣變頻技術(shù)廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代電梯控制系統(tǒng)中。電梯速度變頻器的硬件和軟件的不斷優(yōu)化，能夠更好地控制和調(diào)整電梯的運(yùn)行速度，提高乘梯人的舒適度。在控制電梯運(yùn)行過(guò)程中，能夠通過(guò)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，有針對(duì)性地處理電梯運(yùn)行出現(xiàn)的問(wèn)題。

2 ?常見(jiàn)的電梯變頻控制技術(shù)方法

2.1 絕對(duì)剩余距離原則

通常情況下，常見(jiàn)的測(cè)量方式是檢測(cè)轎廂位置，電梯變頻系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量轎廂實(shí)際距離來(lái)控制運(yùn)行速度，測(cè)量工具一般采用絕對(duì)值編碼器，以此降低外界影響引起的誤差。測(cè)量完畢后，電梯變頻系統(tǒng)結(jié)合電梯運(yùn)行情況發(fā)出并傳遞指令，從而控制電梯運(yùn)行速度。

2.2 相對(duì)距離控制原則

在相對(duì)距離控制原則下，控制電梯運(yùn)行是通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它利用旋轉(zhuǎn)編碼器取得電梯運(yùn)行速度信息，并傳遞至電梯變頻系統(tǒng)，系統(tǒng)接收到信息后確定脈沖數(shù)傳給控制平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行的相對(duì)距離控制。這種方式下同樣適用于需要短時(shí)間內(nèi)控制的緊急情形。但是如果電梯鋼絲繩出現(xiàn)滑移，接收到的數(shù)據(jù)有誤差，影響電梯運(yùn)行的穩(wěn)定舒適。

2.3 運(yùn)行時(shí)間控制方式

這種控制方式下，需要預(yù)設(shè)電梯的理想運(yùn)行時(shí)間，通過(guò)對(duì)電梯變頻系統(tǒng)發(fā)出指令來(lái)把控電梯的運(yùn)行狀況。這種控制方式會(huì)降低電梯乘坐的舒適度。尤其在電梯停運(yùn)時(shí)的緩沖，乘梯人會(huì)有些許眩暈感。另外，在對(duì)電梯運(yùn)行速度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，結(jié)果需要與速度曲線進(jìn)行對(duì)比，精確度不高，需要專業(yè)的技術(shù)人員確定控制點(diǎn)，相對(duì)浪費(fèi)較多的人力和時(shí)間。

3 ?基于速度控制方式的電梯變頻控制策略-硬件方面

3.1 優(yōu)化RS485通信模塊

電梯變頻控制系統(tǒng)的重要組成部分是通信模塊，它的運(yùn)行狀況是否穩(wěn)定決定了電梯變頻控制的效果，直接影響電梯的安全可靠性，因此在硬件上必須重視優(yōu)化通信模塊，原理如圖1所示。

在優(yōu)化RS485通信模塊硬件設(shè)備整個(gè)過(guò)程中，要注意隔離內(nèi)部電源和內(nèi)部的用電，防止發(fā)生運(yùn)行干擾，提高通信設(shè)備的可靠性。

3.2 優(yōu)化接口系統(tǒng)

電梯變頻系統(tǒng)的運(yùn)行需要連接的設(shè)備很多，接口模塊是電梯運(yùn)行速度模塊中重要組成部分，對(duì)其優(yōu)化是不可忽視的。優(yōu)化接口模塊主要內(nèi)容是完善命令通信接口、JTAG接口、DC/DC內(nèi)部電源模塊和控制通信接口等。命令通信接口主要用于控制電梯運(yùn)行速度以及各控制器間的數(shù)據(jù)通信，JTAG接口的作用是連接仿真器，DC/DC內(nèi)部電源模塊提供內(nèi)部電源，控制通信接口提供了信息之間傳遞的條件并能夠科學(xué)控制，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

3.3 優(yōu)化光耦隔離模塊

傳統(tǒng)的電梯運(yùn)行中，使用內(nèi)部電源和外部電源互相產(chǎn)生干擾，極大影響了電梯運(yùn)行的安全可靠。基于電梯速度控制方式的電梯變頻控制，應(yīng)當(dāng)在光耦隔離模塊做好優(yōu)化。通過(guò)隔離內(nèi)部電源和外部電源，避免電源干擾產(chǎn)生的問(wèn)題。通常，發(fā)揮隔離作用的光耦有數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)兩種，具體選用要根據(jù)電梯實(shí)際情況。

3.4 科學(xué)設(shè)計(jì)電梯控制系統(tǒng)

集選電梯控制系統(tǒng)運(yùn)作原理如圖2所示，該系統(tǒng)的主要組成部分有PLC、變頻器和輸入輸出系統(tǒng)。電梯采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)，電梯運(yùn)行速度通過(guò)變頻器結(jié)合其運(yùn)動(dòng)曲線來(lái)控制，由PLC控制電梯運(yùn)行并下達(dá)變頻器的方向、速度的指令。如設(shè)計(jì)電梯開(kāi)關(guān)門(mén)的控制程序，門(mén)電路是一個(gè)獨(dú)立的控制單元，用于電梯門(mén)的開(kāi)關(guān)。電梯門(mén)一般分為兩種，一個(gè)是主動(dòng)的轎廂門(mén)，通過(guò)主門(mén)電動(dòng)機(jī)來(lái)開(kāi)閉電梯門(mén)。另一個(gè)是被動(dòng)的各層廳門(mén)，只能在轎廂門(mén)的作用下開(kāi)關(guān)門(mén)，如果電梯未達(dá)該樓層，廳門(mén)只能閉合不能打開(kāi)，提高電梯的安全性。

4 ?基于速度控制方式的電梯變頻控制策略-軟件方面

電梯運(yùn)行速度的控制除了硬件外，還需要注重優(yōu)化電梯運(yùn)行系統(tǒng)的軟件方面，系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是電梯變頻控制系統(tǒng)的核心，精確可靠的軟件系統(tǒng)才能保障硬件運(yùn)行的穩(wěn)定。從整個(gè)電梯變頻控制系統(tǒng)運(yùn)行來(lái)看，控制軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分是速度曲線實(shí)時(shí)控制程序，直接決定了電梯的運(yùn)行速度。在優(yōu)化曲線實(shí)時(shí)控制程序時(shí)，要以電梯理想狀態(tài)下的速度為依據(jù)，因?yàn)楦鱾€(gè)場(chǎng)合的電梯類(lèi)型不同，這就使電梯的理想運(yùn)行速度各不相同。另外，電梯額定速度和非額定速度的不同情況下，查表方式也不一樣，會(huì)影響電梯的運(yùn)行效果。設(shè)計(jì)和調(diào)整優(yōu)化軟件時(shí)只有與電梯實(shí)際情況相結(jié)合，并且要選用適用的公式和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化，才能充分發(fā)揮電梯變頻控制系統(tǒng)的功效。

5 ?電梯運(yùn)行速度控制方式

根據(jù)以上論述的電梯運(yùn)行速度的各種控制方式，要充分了解不同方式下的優(yōu)缺點(diǎn)。轉(zhuǎn)碼器將轎廂信號(hào)測(cè)量數(shù)據(jù)傳至電梯變頻系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)接受信息達(dá)到雙閉環(huán)控制，利用剩余距離測(cè)算電梯運(yùn)行速度，能夠很好地把控電梯速度。如果通過(guò)絕對(duì)剩余距離來(lái)控制，需要利用控制模板來(lái)優(yōu)化電梯速度，實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。通過(guò)電梯內(nèi)部控制器和變頻器的連接，能夠控制電梯的運(yùn)行速度，提高控制的準(zhǔn)確度和及時(shí)性。在絕對(duì)剩余距離速度方式下，電梯內(nèi)部主控器獲取和采集數(shù)據(jù)主要通過(guò)RS485傳輸信號(hào)，來(lái)隨時(shí)掌握電梯轎廂的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并將電梯的實(shí)際運(yùn)行信息送至主控制器，測(cè)量轎廂距離位置時(shí)結(jié)合數(shù)據(jù)信息和轎廂情況，從而優(yōu)化測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算;將RS485的通信方式與電梯變頻協(xié)同數(shù)據(jù)連接起來(lái)，使優(yōu)化速度傳輸?shù)诫娞葑冾l系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化電梯的運(yùn)行速度;如果想優(yōu)化正在運(yùn)轉(zhuǎn)使用的電梯速度，可以選用PID技術(shù)方式，PID技術(shù)控制電梯運(yùn)行主要通過(guò)比例常數(shù)和積分常數(shù)的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了簡(jiǎn)化PID技術(shù)的使用，通常要利用模糊控制方式來(lái)監(jiān)控PID信號(hào)，確保電梯的穩(wěn)定安全運(yùn)行。這種監(jiān)控方式通過(guò)偏差與PID之間的參數(shù)模糊關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在電梯正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)偏差，然后利用模糊控制的原理修改在線參數(shù)，這種方式能夠提供不同控制參數(shù)的實(shí)際需要，性能良好且操作簡(jiǎn)單，具有較好的應(yīng)用性。

6 ?結(jié)語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步也推動(dòng)了電梯技術(shù)的發(fā)展，本文從硬件和軟件兩個(gè)方面設(shè)計(jì)優(yōu)化電梯運(yùn)行速度模塊，希望能科學(xué)控制電梯運(yùn)行速度，得到較好的運(yùn)行效果和體驗(yàn)，有利于電梯行業(yè)的健康長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

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