關(guān)于電梯控制技術(shù)和電梯特性研究

張鵬

摘要：作為一種機(jī)電結(jié)合的較為復(fù)雜的設(shè)備，電梯主要用于高層建筑的運(yùn)輸服務(wù)中。但是伴隨人們生活水平的不斷提高，社會的不斷發(fā)展進(jìn)步，其相應(yīng)的建筑樓層和規(guī)模也在不斷的擴(kuò)大，因此對電梯的數(shù)量需求和相應(yīng)的功能要求也在逐步的提高，如電梯的外觀需要美觀而富有創(chuàng)意，其運(yùn)行過程要平穩(wěn)沒有噪音等。而電梯控制技術(shù)的發(fā)展如微電子建設(shè)，電力技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)等可以較好的滿足人們對電梯性能的需求。因此本文將重點(diǎn)介紹和分析電梯相關(guān)的控制技術(shù)和電梯特性，希望對研究如何提高電梯性能的人有所幫助。

關(guān)鍵詞：電梯；控制技術(shù)；特性；研究

1 電梯控制技術(shù)

1.1交流交壓變頻控制技術(shù)

在現(xiàn)代的電力電壓控制技術(shù)中，交流交壓變頻控制技術(shù)由于其獨(dú)特的變頻控制優(yōu)勢而廣泛應(yīng)用于電梯控制運(yùn)行中。交流交壓變頻調(diào)速控制技術(shù)也就是人們所熟悉的VVVF技術(shù)，是一種比較理想的調(diào)節(jié)和控制電梯運(yùn)行速度的技術(shù)。該技術(shù)的主要優(yōu)勢是能夠比較理想的實(shí)現(xiàn)電梯的平穩(wěn)高速運(yùn)行，并且其能源利用率高，可以使得電梯在正常運(yùn)行下，節(jié)省大概45%左右的電能。另外，交流變壓變頻可以有效的排查和檢測電梯故障，使得電梯的運(yùn)行更加穩(wěn)定安全。變壓變頻調(diào)速控制技術(shù)的應(yīng)用原理主要如下：（1）變壓控制系統(tǒng)中采用了3個二極管整流器模塊，可以有效的控制電梯在電壓不穩(wěn)定的狀態(tài)下進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，而由多重二極管構(gòu)成的全波橋式整流模塊，可以有效的控制電梯運(yùn)行所用電壓的交直流變換。另外，變壓控制系統(tǒng)中采用的全波橋式整流，其耐壓耐浪涌性強(qiáng)，電流電勢一致性好，從而使得電壓轉(zhuǎn)換中的噪音小，效率高，因而電梯的運(yùn)行效率更好。（2）在變壓控制系統(tǒng)中還采用了8只功率集體管構(gòu)成集成模塊用于電壓調(diào)頻調(diào)速，該類模塊上并聯(lián)了一個反向二極管，如突然出現(xiàn)電梯運(yùn)行電壓過大或電梯運(yùn)行故障時，反向二極管會阻隔電流的逆向流動或突然激增，從而保障即使電梯出現(xiàn)突發(fā)狀況時電壓電流也不會有振蕩等。（3）變壓變頻控制系統(tǒng)是由主機(jī)系統(tǒng)和副機(jī)系統(tǒng)兩部分構(gòu)成的。其中主機(jī)控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對副機(jī)系統(tǒng)反饋信號的控制，即當(dāng)副機(jī)控制系統(tǒng)檢測到電梯運(yùn)行故障時則反饋信號給主機(jī)，而主機(jī)則根據(jù)檢測信號的特點(diǎn)檢測故障并排除相應(yīng)的由電壓電流引起的故障。副機(jī)系統(tǒng)則主要用于調(diào)節(jié)和控制電梯運(yùn)行過程中的電壓、電流和速度，因此主機(jī)系統(tǒng)和副機(jī)系統(tǒng)可以是兩個獨(dú)立的控制系統(tǒng)，可以同時工作來控制電梯的運(yùn)行速度和檢測排除電梯相應(yīng)的運(yùn)行故障等。

1.2 遠(yuǎn)程監(jiān)視控制技術(shù)

對于電梯的有效控制，還可以采用遠(yuǎn)程監(jiān)視控制技術(shù)。遠(yuǎn)程監(jiān)視控制技術(shù)主要是利用現(xiàn)在發(fā)展比較成熟完善的因特網(wǎng)和局域網(wǎng)技術(shù)，通過對電梯運(yùn)行現(xiàn)場的各類信號的采集和分析，利用電腦進(jìn)行一定的計算處理，然后通過局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)測，診斷和控制。該類技術(shù)是通信技術(shù)，internet 技術(shù)和機(jī)械設(shè)備診斷控制的綜合技術(shù)系統(tǒng)，統(tǒng)稱為遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。對于實(shí)現(xiàn)電梯的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的方法，現(xiàn)在主要有電話網(wǎng)監(jiān)控，無線網(wǎng)監(jiān)控和專線網(wǎng)監(jiān)控三種。目前綜合考慮監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和成本等問題，各大城市使用的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)視控制系統(tǒng)技術(shù)主要采用電話網(wǎng)監(jiān)視控制技術(shù)，即將電梯設(shè)備與普通電話線相連，其監(jiān)控原理具體如下：（1）監(jiān)視中心作為系統(tǒng)主機(jī)，是由一臺或者多臺電腦構(gòu)成的，而電梯的控制部分則作為系統(tǒng)控制的從機(jī)。因此電話網(wǎng)監(jiān)視控制就是在主機(jī)和從機(jī)之間連接一個公用電話網(wǎng)絡(luò)，并且用調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)化。盡管從現(xiàn)場電梯設(shè)備的從機(jī)到整個控制監(jiān)視中心的主機(jī)可能具有幾千公里的距離，但是利用電話線進(jìn)行連接，可以極大的降低系統(tǒng)監(jiān)控的成本，提高電梯遠(yuǎn)程監(jiān)視控制的經(jīng)濟(jì)效益。（2）通過電話網(wǎng)絡(luò)連接，電梯的控制設(shè)備就具有了一定的智能功效，即運(yùn)行的電梯設(shè)備具有了全自動電話機(jī)的所有功能，其可以通過電梯設(shè)備上的按鍵波打電話，或出現(xiàn)電梯事故而自動撥出求救信號等。例如，當(dāng)電梯出現(xiàn)嚴(yán)重的事故，其相關(guān)設(shè)備會自動向監(jiān)控中心撥號，發(fā)出警報或求救信息，而這時監(jiān)控中心的相關(guān)檢測人員可以通過遠(yuǎn)程設(shè)備反饋相應(yīng)的信號回來，進(jìn)行遠(yuǎn)程分析和處理。

2 電梯的特性控制

從上面的電梯控制技術(shù)可以看出在一定的系統(tǒng)控制下，電梯運(yùn)行可以更加的安全可靠，而這一切的前提主要是基于各種不同的電梯特性而實(shí)現(xiàn)的，因此，下面將重點(diǎn)分析和研究電梯的特性。

2.1 電梯理想的運(yùn)行曲線

從大量的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，對于一般的人而言，其可以接受的最大的加速度大概在1.5m/s2 左右，而可以接受的最大的加速度變化率一般在3m/s3左右。而電梯運(yùn)行的理想曲線根據(jù)人們可以接受的加速度的標(biāo)準(zhǔn)一般可以劃分為三種即正弦波形，三角形和梯形。在現(xiàn)實(shí)情況下，正弦波類型的加速度曲線比較難以實(shí)現(xiàn)，而三角形的加速度曲線在上升和下降的情況下其加速度的變化率較難控制，因此，這兩種曲線一般比較少采用。而梯形曲線可以良好的實(shí)現(xiàn)電梯加速度變化不定的情況，因此梯形曲線被普遍采用，根據(jù)梯形加速度曲線的特性，電梯的理想運(yùn)行曲線如下圖所示。

從上圖可以看出，要更好的實(shí)現(xiàn)電梯的運(yùn)行控制，可以給電梯設(shè)備的控制系統(tǒng)輸入體形曲線及其它關(guān)鍵參數(shù)等。這樣可以使得電梯的運(yùn)行速度的控制更加靈活方便，并具有自動優(yōu)化減速曲線的功能，由其組成的調(diào)速系統(tǒng)的爬行時間少，平層距離短，其最高設(shè)計速度可達(dá)4m/s，采用獨(dú)特的電腦監(jiān)控軟件，還可以實(shí)現(xiàn)串行接口實(shí)現(xiàn)輸入/輸出信號的無觸點(diǎn)控制。

2.2 電梯的速度曲線

電梯運(yùn)行的舒適性取決于其運(yùn)行過程中加速度a和加速度變化率p的大小，過大的加速度或加速度變化率會造成乘客的不適感。能保證a、p最佳取值的電梯運(yùn)行曲線稱為電梯的理想運(yùn)行曲線。電梯運(yùn)行的理想曲線應(yīng)是拋物線-直線綜合速度曲線，電梯給定曲線是否理想，直接影響實(shí)際的運(yùn)行曲線。

要實(shí)現(xiàn)理想的電梯速度曲線，可以采用的fx2-64mr plc 控制系統(tǒng)，并考慮輸入輸出點(diǎn)增加fx-8eyt、fx-16eyr、fx-8eyr三個擴(kuò)展模塊和fx2-40aw雙絞線通信適配器，fx2-40aw用于系統(tǒng)串行通信。利用plc擴(kuò)展功能模塊d/a模塊實(shí)現(xiàn)速度理想曲線輸出，事先將數(shù)字化的理想速度曲線存入plc寄存器，程序運(yùn)行時，通過查表方式寫入d/a，由d/a轉(zhuǎn)換成模擬量后可將速度理想曲線輸出。

3 總結(jié)

電梯控制技術(shù)的發(fā)展如微電子建設(shè)，電力拖動技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展可以滿足人們對電梯性能的更高需求。本文重點(diǎn)介紹和分析電梯相關(guān)的控制技術(shù)如遠(yuǎn)程監(jiān)視控制技術(shù)和電梯特性如電梯的速度曲線特性，對研究如何提高電梯性能的人將具有一定的參考價值。