李思超

（快意電梯股份有限公司，廣東東莞523000）

0 引言

自2004年上海國際電梯展覽會到現(xiàn)在，伴隨著我國電梯行業(yè)的迅速發(fā)展、市場擴大，一大批電梯部件企業(yè)在產(chǎn)品創(chuàng)新和生產(chǎn)加工能力上都有了很大的提高。

電梯作為一種重要的運載工具，控制系統(tǒng)是其主要部件之一，為人們的日常生活提供了極大的便利。而電梯一體化控制系統(tǒng)在實際應用中極大地提高了電梯運行的安全性和穩(wěn)定性，隨著城市現(xiàn)代化進程的加快，電梯應用頻率越來越高，應加強對電梯一體化控制系統(tǒng)的分析和研究，充分發(fā)揮電梯一體化控制系統(tǒng)的應用優(yōu)勢。

一體化控制方式是用一個主控系統(tǒng)對各回路進行集中控制，這種方式減少了零部件數(shù)量，安裝步驟更簡單化，在減少了控制系統(tǒng)的安裝和維護成本的同時，也兼顧了電梯安全、穩(wěn)定運行的基本要求。這種控制方式迅速通過了市場的檢驗，目前已成為電梯行業(yè)主流。本文主要總結(jié)了電梯一體化控制系統(tǒng)的各種優(yōu)勢，也提出了工作中這種控制方式會出現(xiàn)的問題。

1 電梯一體化控制系統(tǒng)綜述

1.1 電梯一體化控制系統(tǒng)的概念

電梯一體化控制系統(tǒng)是在系統(tǒng)硬件和軟件整體設計上，把電梯控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)高度集成，實現(xiàn)控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)一體化的電梯控制系統(tǒng)。

1.2 電梯一體化控制系統(tǒng)的原理

電梯一體化控制系統(tǒng)包括樓層顯示、層站召喚、主控制器等部件，主控制器具有驅(qū)動控制和邏輯控制功能，對減速、平層等井道信息進行接收處理，輸出控制抱閘基礎接觸器和運行接觸器。

1.3 電梯一體化控制系統(tǒng)的特點

電梯一體化控制系統(tǒng)實現(xiàn)了變頻驅(qū)動控制和電梯邏輯控制的高度結(jié)合，在變頻器控制系統(tǒng)中集成電梯微機控制功能，充分優(yōu)化變頻器驅(qū)動電梯的應用功能。電梯一體化控制系統(tǒng)控制與驅(qū)動是一體化的，在占地空間、外圍配置、安裝調(diào)試和制造成本上具有無可比擬的優(yōu)勢，也從根本上改善了電梯的運行性能和可靠性。電梯一體化控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)多種調(diào)試方式、N條曲線輸出、樓宇智能化、遠程監(jiān)控、短消息報修、蓄電池運行等功能。電梯一體化控制系統(tǒng)在實際應用中，不僅有效提高了電梯運行的可靠性和安全性，而且在制造成本、安裝調(diào)試、外圍配置、占地空間等方面優(yōu)勢明顯，并且通過運用蓄電池運行、PDA調(diào)試、短消息報修、遠程監(jiān)控、樓宇智能、直接?？康刃录夹g，有效提高了電梯控制水平。

2 電梯一體化控制系統(tǒng)分類

考慮到實現(xiàn)一體化控制思路的不同，可以把一體化控制系統(tǒng)分為兩種類型。

2.1 結(jié)構(gòu)一體化控制系統(tǒng)

電梯的控制主板和變頻驅(qū)動的控制主板集成為一塊控制板的一體化控制系統(tǒng)。其控制思路如圖1所示。

圖1 結(jié)構(gòu)一體化控制系統(tǒng)控制思路

2.2 功能一體化控制系統(tǒng)

把電梯視為一個整體，不分電梯控制和驅(qū)動控制，控制板和驅(qū)動板可以不整合為一塊控制板。其控制思路如圖2所示。

圖2 功能一體化控制系統(tǒng)控制思路

3 電梯一體化控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點

3.1 結(jié)構(gòu)一體化控制系統(tǒng)的優(yōu)點

目前市場上常用的一體化控制系統(tǒng)。這種控制技術具有以下優(yōu)勢：（1）以距離為控制規(guī)則的直接停靠技術，實時生成速度曲線；（2）自動識別短層站運行；（3）靈活豐富的模塊化結(jié)構(gòu)設計；（4）驅(qū)動控制設計專業(yè)，環(huán)境適應能力優(yōu)秀，對電網(wǎng)波動、粉塵、高溫和雷電有較強防護；（5）精準實時時鐘，有多樣的分時控制功能，輕松實現(xiàn)智能化樓宇管理；（6）新型PWM死區(qū)補償技術，有效降低電機噪音和電機損耗；（7）同時適用于同步和異步主機，同步主機靜態(tài)自整定功能，異步主機無需自整定；（8）基于一體的控制驅(qū)動架構(gòu)，整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊、接線減少，提高了可靠性、簡化了操作；（9）支持220 V AC電源輸入，停電后UPS應急后備運行；（10）無載荷傳感器載荷補償啟動技術的應用，使得電梯可以在不安裝稱重裝置的情況下也有優(yōu)異的啟動舒適感；（11）加入簡易鍵盤，調(diào)試、維護電梯變得更加簡單易行；（12）支持多種調(diào)試手段：計算機軟件調(diào)試、PDA軟件調(diào)試、手持操作器調(diào)試；（13）采用簡單易懂的功能參數(shù)設計，方便調(diào)試；（14）采用雙重井道信息保護，大幅增加了系統(tǒng)的可靠性；（15）采用矢量控制技術，電機調(diào)速性能優(yōu)秀，電梯運行舒適；（16）經(jīng)過EMC實驗室專業(yè)測試，抗干擾能力強，抗傳導干擾和耦合干擾4 kV；（17）CAN串行通信，提升數(shù)據(jù)傳輸能力，增強通信可靠性；（18）冗余安全設計，具有安全保護功能的電梯控制和驅(qū)動控制，使安全系數(shù)提高。

3.2 結(jié)構(gòu)一體化控制系統(tǒng)的缺點

因為變頻器的輸出波形里含有較多諧波，其中高次諧波會造成變頻器輸出的電流增加，使電機繞組發(fā)熱，導致電機運行時產(chǎn)生噪音和振動，加速絕緣部分的老化。同時，這些不同頻率的諧波會向周圍空間發(fā)射不同頻率的無線電干擾，這些干擾可能會導致其他設備產(chǎn)生誤動作。在實際電梯設計中，也確實存在將變頻驅(qū)動和主機分開遠距離控制的情況，這時候就需要調(diào)整變頻器的載波頻率，用這種方法來減少諧波的干擾；或者是增加交流電抗器，但是這些操作就增加了現(xiàn)場調(diào)試難度和控制系統(tǒng)的使用成本。

3.3 功能一體化控制系統(tǒng)的優(yōu)點

這種控制方式完全繼承了結(jié)構(gòu)一體化控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，結(jié)構(gòu)上又可以把控制板和驅(qū)動板分開50 m以上單獨安裝，很好地改善了機構(gòu)一體化系統(tǒng)的一些不足之處，可以把功能一體化控制系統(tǒng)應用在更加復雜的場景。

3.4 功能一體化控制系統(tǒng)的缺點

目前在工作中發(fā)現(xiàn)的問題有兩個，一是容易炸模塊；二是串聯(lián)通信芯片容易燒壞，導致外呼通信中斷。

4 電梯一體化控制系統(tǒng)應用效果

我司在東莞某辦公樓裝了一臺7層7站7門載重1 t額定速度1 m/s的載客電梯。使用某公司11 kW一體化變頻器，額定功率為11 kW；某公司額定功率8.1 kW、額定電壓380 V、額定電流20 A、額定頻率15.9 Hz、額定轉(zhuǎn)速95 r/min的無齒輪永磁同步曳引機。安裝調(diào)試完成后，進行了現(xiàn)場的使用測試。系統(tǒng)組成如圖3所示。

現(xiàn)場測試結(jié)果如下：

（1）功能測試結(jié)果：現(xiàn)場使用運行速度穩(wěn)定，設計功能實現(xiàn)完好。系統(tǒng)組成的四象限運行模式，輸出電流波形正好為正弦波，采用稱重傳感器實現(xiàn)無沖擊啟動，運行速度平滑。能量回饋單元也沒有對周邊系統(tǒng)和電網(wǎng)造成影響。

（2）節(jié)能效果：系統(tǒng)可實現(xiàn)四象限運行，能量回饋，能實現(xiàn)25%～45%節(jié)電能力。再生能量回饋電網(wǎng)的效率可達到95%，改善了運行效益。熱損耗在耗能制動的4%以下，完全達到了節(jié)能的目的。

圖3 系統(tǒng)組成

（3）成本對比：從表1可以得出結(jié)論，一體化控制系統(tǒng)不僅安裝維護費用低于傳統(tǒng)的微機板或PLC電梯控制系統(tǒng)，且在故障率上也低于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)。一體化控制系統(tǒng)在成本上和運行可靠性上都優(yōu)于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)。

表1 傳統(tǒng)控制系統(tǒng)電梯與一體化控制系統(tǒng)電梯數(shù)據(jù)對比

5 結(jié)語

隨著現(xiàn)代化科學技術的快速發(fā)展，電梯一體化控制系統(tǒng)將越來越成熟，通過進一步優(yōu)化電梯一體化控制系統(tǒng)設計，可以降低電梯維護管理成本，提高電梯運行的安全性和可靠性。電梯一體化控制系統(tǒng)把邏輯控制和變頻調(diào)速驅(qū)動控制整合在一起，提高了電梯控制系統(tǒng)的性能和可靠性，使電梯的安裝維護更加方便簡潔，也降低了成本。建議電梯行業(yè)在采用一體化控制系統(tǒng)時，積極發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)的不足之處，加強對該系統(tǒng)的完善與開發(fā)工作，以期提高電梯安全質(zhì)量和技術水平，降低電梯維護成本，使電梯運行更加節(jié)能環(huán)保。

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