電梯控制系統(tǒng)發(fā)展方向

王志榮

【摘?要】據(jù)統(tǒng)計(jì)，去年我國電梯僅新增就達(dá)42萬臺，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了全世界電梯產(chǎn)量的一半，而如此巨大的產(chǎn)銷量也沒有達(dá)到發(fā)達(dá)國家的人均擁有電梯量的水平。每年僅報廢更新的電梯就需要近6萬臺，再加之巨大的安裝、維保和質(zhì)檢缺口，就像十幾年前的汽車行業(yè)，供需兩旺，電梯市場前景一片光明。隨著用戶對電梯的安全性要求越來越高，對響應(yīng)速度、運(yùn)行速度、舒適度也都有很高的要求，我國電梯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展舉步維艱。而我國電機(jī)行業(yè)隨著生產(chǎn)現(xiàn)代化程度的不斷提高，以及技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代，所以如何找到電梯行業(yè)的突破口，增加產(chǎn)品競爭力是目前擺在所有電梯企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)目前的一個十分重要的問題。

【關(guān)鍵詞】控制系統(tǒng);電機(jī);發(fā)展方向

一、電梯電機(jī)的發(fā)展

電機(jī)行業(yè)是一個傳統(tǒng)的行業(yè)，是勞動密集型產(chǎn)業(yè)。經(jīng)過200多年的發(fā)展，它已經(jīng)成為現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中不可或缺的核心、基礎(chǔ)，是國民經(jīng)濟(jì)中重要的一環(huán)。

電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理工作的機(jī)械。控制電機(jī)具有高可靠性﹑好精確度﹑快速響應(yīng)的特點(diǎn)。由于電力拖動具有控制簡單﹑調(diào)節(jié)性能好﹑耗損小﹑經(jīng)濟(jì)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動控制等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械都采用電力拖動。隨著設(shè)計(jì)、評價、測量、控制、功率半導(dǎo)體、軸承、磁性材料、絕緣材料、制造加工技術(shù)、電工技術(shù)的發(fā)展，對電能的轉(zhuǎn)換、控制以及高效使用的要求越來越高，電動機(jī)本體經(jīng)歷了輕量化、小型化、高效化、高力矩輸出、低噪音振動、高可靠、低成本等一系列變革，相應(yīng)的驅(qū)動和控制裝置也更加智能化和程序化。電梯電機(jī)也向節(jié)約資源、環(huán)境好、高效節(jié)能運(yùn)行、可靠性高及抗震的方向發(fā)展。

二、電梯控制技術(shù)

（一）、電梯控制的分類

1.液壓驅(qū)動式

以電機(jī)驅(qū)動，將高壓油灌入油缸，驅(qū)動活動塞以驅(qū)動橋廂。速度慢，通常用于 20 米以下的建筑物。

2.電機(jī)減速齒輪驅(qū)動式

以交、直流電機(jī)經(jīng)減速齒輪及牽引機(jī)牽引鋼索以驅(qū)動橋廂，多用于中低速梯。

3.電機(jī)直接驅(qū)動式

又稱 Gearless 型，以較大型多極電機(jī)直接帶動牽引機(jī)，使用于高速梯，電控系統(tǒng)較為復(fù)雜。

4.線性電機(jī)驅(qū)動式

以感應(yīng)式或同步式線性電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)置于升降道壁，動部置于橋廂外殼，不必使用鋼索，直接驅(qū)動橋廂。不受建物高低限制，但耗電量高，尚在開發(fā)試用階段。

5.無機(jī)房驅(qū)動式

將牽引電機(jī)直接裝置于橋廂頂部或底部，牽引環(huán)繞鋼索以驅(qū)動橋廂，使用于小型橋廂，用于個人電梯，可省去傳統(tǒng)型的機(jī)房。

（二）、控制技術(shù)簡述

電梯是一個頻繁啟動、制動的設(shè)備，在加、減速運(yùn)行過程中，既不能過猛，又不能過慢，如果減少電梯的起、制動時間，無疑可以節(jié)省乘客的寶貴時間。因此，電梯的運(yùn)行控制是一個時間最優(yōu)問題。電梯是由電動機(jī)拖動的，因此對電梯的調(diào)速控制，就是對電動機(jī)調(diào)速的控制，而電動機(jī)又分為直流和交流。因此電梯驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了直流電機(jī)驅(qū)動控制、交流單速電機(jī)驅(qū)動控制、交流雙速電機(jī)驅(qū)動控制、直流有齒輪、無齒輪調(diào)速驅(qū)動控制、交流調(diào)壓調(diào)速驅(qū)動控制、交流變壓變頻調(diào)速驅(qū)動控制以及交流永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速驅(qū)動控制等階段。下面簡單介紹電梯調(diào)速控制技術(shù)的發(fā)展與特點(diǎn)。

傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器——接觸器進(jìn)行控制，這種方式線路復(fù)雜，響應(yīng)緩慢，易出故障，難以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能。

（三）、關(guān)于PLC

PLC綜合了最新電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及超精密加工技術(shù)，省去了接口電路的制作，具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

目前電梯PLC控制系統(tǒng)很難競爭過國外廠商，因?yàn)橛布夹g(shù)的突破需要技術(shù)積累和創(chuàng)新支持，國內(nèi)的廠商可在軟件方面下功夫，增加國產(chǎn)電梯的附加值：一要遵循結(jié)構(gòu)簡練、易讀易改的原則，盡量減少程序量，采用模塊化設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮PLC程序控制的優(yōu)勢，保證電梯的精度，從而提高乘坐的舒適度;二要盡量做到考慮周全、功能完善、方便用戶，實(shí)現(xiàn)時間最優(yōu)化控制，保證電梯安全快捷運(yùn)行。

三、電梯控制的發(fā)展方向

1、交流變壓變頻調(diào)速技術(shù)

交流變壓變頻調(diào)速技術(shù)，簡稱VVVF，即通過改變正弦調(diào)制波的角頻率來改變輸出等效正弦波的頻率，達(dá)到變頻變壓的目的。該技術(shù)使電梯運(yùn)行平穩(wěn)，速度快，效率高，又節(jié)能，是電梯理想的調(diào)速技術(shù)。通過增設(shè)了各種故障顯示裝置，運(yùn)行更加安全可靠，用戶更加方便舒心。

2、智能控制

智能控制技術(shù)也是整個控制理論發(fā)展的新階段，主要用來解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題，比如高檔電梯。近年來，高層高檔住宅的建設(shè)推動了智能控制的應(yīng)用，推動了高檔電梯中新技術(shù)的發(fā)展。常用的智能技術(shù)包括模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制、分層遞階控制、遺傳算法等。以智能控制為核心的智能控制系統(tǒng)具備一定的智能行為，如：自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織等。電梯控制管理系統(tǒng)中的新技術(shù)的研制及應(yīng)用，提高了服務(wù)質(zhì)量和安全性。這類智能電梯具有如下特點(diǎn)：（1）完善的鑒權(quán)機(jī)制;（2）設(shè)定IC卡權(quán)限，未經(jīng)授權(quán)，無法進(jìn)入權(quán)限外的其它區(qū)域和樓層;（3）乘梯時需先刷卡后使用，使無卡或無權(quán)限人員無法進(jìn)入并使用電梯，可有效節(jié)省大量電力損耗;外部人員、樓宇居民無法乘坐未經(jīng)授權(quán)的電梯，大大增加了安全性和節(jié)能性。

3、電梯群控技術(shù)

電梯群控技術(shù)，要正確計(jì)算到達(dá)基站的乘客人數(shù)以及乘坐電梯轎廂內(nèi)的乘客人數(shù)，以選擇合適的電梯運(yùn)送這些乘客，是高峰時刻交通模式的最優(yōu)化技術(shù)。1988年之前經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，之后其快速發(fā)展階段的標(biāo)志是基于計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)的人工智能技術(shù)的應(yīng)用，即專家系統(tǒng)技術(shù)、模糊邏輯技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和進(jìn)化算法，如遺傳算法、免疫算法等電梯最優(yōu)化調(diào)度方案控制技術(shù)的應(yīng)用，此為，還用到了Petri網(wǎng)技術(shù)、隨機(jī)控制技術(shù)、目的層控制技術(shù)和多智能體技術(shù)。

4、電梯綜合監(jiān)控系統(tǒng)

除運(yùn)動控制外，電梯還要有其它多方面的功能，例如監(jiān)控，通訊，顯示等。所以電梯的控制是一個多任務(wù)的系統(tǒng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)與故障診斷技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展的產(chǎn)物。通過信號采集、網(wǎng)絡(luò)處理實(shí)現(xiàn)及時反應(yīng)、資源共享、協(xié)同工作。目前的電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)有無線網(wǎng)監(jiān)控，專線網(wǎng)監(jiān)控和電話網(wǎng)監(jiān)控三種實(shí)現(xiàn)方式。

監(jiān)控系統(tǒng)在安防系統(tǒng)和電梯安全隱患的自動發(fā)現(xiàn)方案中廣泛應(yīng)用，與主動報警相結(jié)合，提高電梯安全性。

四、結(jié)束語

本文介紹了電梯產(chǎn)業(yè)、電梯電機(jī)及電機(jī)控制技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展，并結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外電梯廠商的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了研發(fā)低成本的軟件升級功能，增加電梯附加值。國內(nèi)廠商應(yīng)密切關(guān)注國家政策，從國情出發(fā)，研究適合于電梯的電機(jī)，提高電梯的經(jīng)濟(jì)性、安全性和易用性，實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行時間的最優(yōu)化控制，逐步掌握核心技術(shù)和定價權(quán)。

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