馬旭春

（青海中特檢特種設(shè)備檢測(cè)有限公司，青海 西寧 810000）

1 雙速電梯改造方案

（1）雙速電梯系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行過程中，需要應(yīng)用到3 種控制方式：直接轉(zhuǎn)矩控制、無速度傳感器矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。對(duì)于以上3 種控制方式而言，其實(shí)際運(yùn)行方式均相同，主要是通過對(duì)變頻器的輸入頻率進(jìn)行調(diào)整來實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯系統(tǒng)速度的調(diào)節(jié)，進(jìn)而使得電梯實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行。但是，在具體的實(shí)際應(yīng)用中還會(huì)遇到一些問題，例如，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)變頻器過熱現(xiàn)象。

（2）變頻系統(tǒng)方案。通過對(duì)電梯系統(tǒng)的研究可以發(fā)現(xiàn)，電梯系統(tǒng)存在速度變化和負(fù)載變化的特點(diǎn)。因此，為了能夠更好地確保電梯系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行中處于平穩(wěn)狀態(tài)，就需要采用變頻技術(shù)來進(jìn)行改造。根據(jù)相關(guān)研究資料可知，雙速電梯系統(tǒng)主要由主電路、保護(hù)電路組成。其中主電路采用了2 臺(tái)相同型號(hào)的變頻器，主變壓器采用了3 臺(tái)相同型號(hào)的變壓器。其中主變壓器采用了串聯(lián)型結(jié)構(gòu)方案，而3 臺(tái)變壓器則采用了并聯(lián)型結(jié)構(gòu)方案。根據(jù)上述情況可以看出，在實(shí)際的控制中，變頻技術(shù)主要是通過控制系統(tǒng)和變頻器2 種方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯系統(tǒng)速度的控制。通過對(duì)變頻器的選擇來實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行速度的控制，進(jìn)而達(dá)到平穩(wěn)運(yùn)行電梯的目的。對(duì)于變頻技術(shù)來說，其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓、頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制（如輸入電壓、輸出電壓等）。具體來看，在實(shí)際改造過程中，主要有以下幾種方式：①直接轉(zhuǎn)矩控制方式。直接轉(zhuǎn)矩控制方式在實(shí)際的運(yùn)行過程中，主要是利用變頻器來實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。例如，對(duì)于采用直接轉(zhuǎn)矩控制方式來對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制時(shí)需要采用以下2 個(gè)條件：第一就是要保證對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)的主要開關(guān)器件是感應(yīng)電機(jī)；第二就是要保證在電梯運(yùn)行過程中需要采用變頻器。②矢量控制方式。矢量控制方式是通過改變電動(dòng)機(jī)的輸出電流和轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯系統(tǒng)速度的調(diào)節(jié)。在實(shí)際運(yùn)行過程中，需要對(duì)輸入電流、轉(zhuǎn)矩分量以及線電壓之間存在一定的關(guān)系，在這種情況下才能夠更好地實(shí)現(xiàn)電梯系統(tǒng)速度變化的調(diào)節(jié)。③直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制相結(jié)合方案。在實(shí)際運(yùn)行過程中，主要是通過直接轉(zhuǎn)矩控制和矢量控制相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的目的。

（3）具體改造方案。在改造雙速電梯系統(tǒng)時(shí)，需要進(jìn)行以下幾方面工作：第一，就是要選擇變頻器型號(hào)；第二，就是要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造；第三，就是要對(duì)變頻器進(jìn)行選擇；第四，就是要確定逆變器容量；第五，就是要確定控制器型號(hào)和軟件程序等。具體來看，首先需要了解一下電梯系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)存在著速度差和力矩差這2 種運(yùn)動(dòng)方式，而在實(shí)際的應(yīng)用中，可以通過這2 種運(yùn)動(dòng)方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯速度的調(diào)節(jié)。首先，在電梯系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)速度差主要表現(xiàn)為：首先是由外部電源通過主回路將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，進(jìn)而對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)；其次，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁鏈；最后，根據(jù)具體需要來確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而對(duì)電動(dòng)機(jī)功率以及機(jī)械部分之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于電動(dòng)機(jī)而言，其最大力矩就是機(jī)械部分所產(chǎn)生的力矩，而對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)來說，其主要是通過電機(jī)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械部分進(jìn)行調(diào)節(jié)。其次，在實(shí)際運(yùn)行過程中，主要是通過矢量控制方式來進(jìn)行控制的：首先，通過測(cè)量轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)以及電流給定信號(hào)來獲取旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩；然后，將電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)；最后，就是在實(shí)際應(yīng)用過程中主要是采用矢量控制方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化情況的控制；另外，還需要考慮到兩種變頻調(diào)速方式之間的相互關(guān)系和影響，其中矢量控制方式與直接轉(zhuǎn)矩控制方式之間存在一定的關(guān)系和影響，而在具體改造過程中，就需要將這兩種變頻調(diào)速方式相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯系統(tǒng)速度變化情況的調(diào)節(jié)。

2 控制系統(tǒng)

根據(jù)電梯的不同運(yùn)行速度，將其分為3 種不同的運(yùn)行模式，分別為慢速、高速。在慢速模式下，電梯的運(yùn)行速度在0.85 ～1.10m/s，當(dāng)電梯進(jìn)入中速模式時(shí)，就可以將速度降到0.75m/s；而當(dāng)電梯進(jìn)入高速模式時(shí)，就可以將速度提升到0.85m/s。根據(jù)不同的運(yùn)行模式，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化處理，使得電梯可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、可靠地運(yùn)行。由于電梯在運(yùn)行時(shí)，會(huì)受到各種因素的影響。例如，外界環(huán)境的影響、內(nèi)部控制系統(tǒng)的影響等。因此，在對(duì)電梯進(jìn)行控制時(shí)，需要采用PLC 控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，有效地保證了電梯安全穩(wěn)定地運(yùn)行。而在使用PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，可以使用FMF 系列模塊來實(shí)現(xiàn)。

3 控制方式

將電梯的速度控制方式分為2 種，分別為：變頻調(diào)速控制方式、霍爾開關(guān)控制方式。而這2 種控制方式的應(yīng)用，可以有效保證電梯平穩(wěn)可靠地運(yùn)行。首先，當(dāng)電梯處于慢速運(yùn)行模式時(shí)，將其速度控制為0.85m/s。然后，根據(jù)需要設(shè)置霍爾開關(guān)，在霍爾開關(guān)的作用下，電梯的速度就會(huì)改變?yōu)?.75m/s。在這樣的控制下，電梯就可以穩(wěn)定地運(yùn)行在0.85 ～0.75m/s。在這種控制方式下，當(dāng)電梯運(yùn)行至特定層時(shí)，就可以根據(jù)實(shí)際情況將速度提升到0.85m/s。如果電梯出現(xiàn)異常情況時(shí)，就可以立即降低速度。

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、模擬量模塊以及保護(hù)裝置等組成。其中，變頻器在對(duì)電梯進(jìn)行控制時(shí)，需要將其信號(hào)傳輸給PLC，通過PLC 對(duì)其進(jìn)行處理后，再將其傳輸?shù)侥M量模塊中，由模擬量模塊進(jìn)行處理后，再將其傳遞給變頻器。而在使用保護(hù)裝置時(shí)，需要先對(duì)電梯的速度信號(hào)進(jìn)行采集，再將電梯的速度信號(hào)傳輸給變頻器，通過變頻技術(shù)來調(diào)節(jié)電梯的速度。其中，PLC 與變頻器之間是通過RS-485 總線來連接的。當(dāng)電梯運(yùn)行到指定位置時(shí)，PLC 接收到相應(yīng)的信號(hào)后，就可以通過RS-485 總線對(duì)電梯進(jìn)行控制。當(dāng)電梯需要進(jìn)行加速或減速時(shí)，就可以通過PLC 來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。

3.2 軟件編程

在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，使用FMF 系列模塊對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行編程。而編程工作的完成，就是利用PLC 的軟件編程。在使用軟件編程時(shí)，需要結(jié)合電梯的實(shí)際情況，合理選擇編程方式。而在使用FMF 系列模塊時(shí)，可以使用以下幾種方式：第一，對(duì)電梯進(jìn)行單步處理；第二，對(duì)電梯的運(yùn)行模式進(jìn)行處理；第三，對(duì)電梯進(jìn)行順序控制處理。而使用軟件編程時(shí)，需要將各部分內(nèi)容寫進(jìn)程序中去。例如，在程序的開頭，可以對(duì)變頻器進(jìn)行設(shè)定操作，而在程序的末尾時(shí)，需要將變頻器關(guān)閉掉。這樣能夠有效避免變頻器的重復(fù)工作。而在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際情況來合理設(shè)計(jì)程序的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容。

4 電梯變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1 變頻器

由于變頻技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，在電梯改造過程中，其變頻器也被廣泛應(yīng)用。但是不同類型的變頻器所具備的功能也存在一定差異。目前，最常用的有PWM型和矢量控制型兩種，這兩種變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)多段速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)具有很強(qiáng)的調(diào)速能力。所以在選擇變頻器時(shí)，一定要根據(jù)實(shí)際需要來進(jìn)行選擇。另外，不同變頻器還具有不同的參數(shù)特性。在選擇時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面：（1）輸出功率、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍、直流環(huán)節(jié)的容量、功能以及保護(hù)等；（2）可靠性及使用壽命；（3）直流環(huán)節(jié)容量大?。唬?）可調(diào)節(jié)范圍和輸入電流；（5）控制電路的設(shè)計(jì)特點(diǎn)等。其中，控制電路應(yīng)具備過流保護(hù)、過壓保護(hù)、短路保護(hù)功能；交流側(cè)頻率選擇范圍廣，性能優(yōu)越，對(duì)系統(tǒng)功率因數(shù)要求不高；直流環(huán)節(jié)容量大、效率高；控制電路操作簡便可靠；濾波環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)合理。

4.2 主電路、控制電路及保護(hù)器電路

主電路設(shè)計(jì)主要包括輸入電路、緩沖電路以及整流和逆變電路等。其中，輸入電路主要包括傳感器、信號(hào)放大電路、光電隔離芯片和光耦隔離器等；輸出電路主要包括驅(qū)動(dòng)芯片、信號(hào)放大晶體管以及反饋元件等；緩沖電路主要包括驅(qū)動(dòng)芯片的隔離緩沖電容和光電隔離器；整流和逆變電路主要包括電源電壓檢測(cè)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊等。而保護(hù)器的設(shè)計(jì)主要是指電梯變頻器內(nèi)部的各種保護(hù)措施，例如，過壓保護(hù)、過流保護(hù)以及過載保護(hù)等，并且還可以對(duì)功率進(jìn)行調(diào)整。其中，電梯變頻器內(nèi)部的過流保護(hù)措施可以采用熔斷器或熱敏電阻等。在電梯變頻器運(yùn)行過程中，通常情況下，還會(huì)存在一個(gè)沖擊電流，這個(gè)沖擊電流會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定影響，為了避免這種情況的發(fā)生，就需要采取一些有效措施來保證變頻器內(nèi)部過流保護(hù)功能的正常工作。

5 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

電梯控制系統(tǒng)主要包括軟件和硬件兩部分，其中，硬件部分主要有變頻器、PLC、驅(qū)動(dòng)單元等，而軟件部分則包括上位機(jī)、通訊以及軟件界面等。而其中上位機(jī)是用于實(shí)現(xiàn)相關(guān)的控制功能以及與其他控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，而PLC 主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)變頻器的操作控制，驅(qū)動(dòng)單元?jiǎng)t是用來實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制。在電梯控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，一般包括以下幾個(gè)方面。

（1）I/O 程序設(shè)計(jì)。其中I/O 程序主要是用來完成對(duì)上位機(jī)和PLC 之間的通訊連接。在這一部分中主要包括4 個(gè)子程序，即上位機(jī)與PLC 之間的通訊程序、PLC與PLC 之間的通訊程序以及PLC 與變頻器之間的通訊程序。而在這部分中主要是用于完成對(duì)變頻器I/O 端子以及I/O 端口的設(shè)定。

（2）串口通訊協(xié)議設(shè)計(jì)。在這一部分中主要包括Modbus 協(xié)議和DTMF 協(xié)議，其中Modbus 協(xié)議是屬于TCP/IP協(xié)議體系中的一種，而DTMF 則是屬于TCMS 協(xié)議體系中的一種。而對(duì)于具體串口通訊數(shù)據(jù)而言，通?？梢赃x擇DTMF網(wǎng)絡(luò)方式、RS485 方式、ModbusTCP 方式以及RS422 方式。

（3）上位機(jī)界面設(shè)計(jì)。在這部分中主要包括上位機(jī)界面的設(shè)計(jì)與PLC 編程兩個(gè)方面，其中上位機(jī)界面主要包括了主界面、故障設(shè)置界面以及參數(shù)設(shè)置界面等。其中主界面則是用于顯示變頻器的基本運(yùn)行狀態(tài)以及當(dāng)前所處的位置。而對(duì)于PLC 編程而言，則需要在相應(yīng)的軟件平臺(tái)下，根據(jù)電梯運(yùn)行需要來完成相關(guān)程序的編寫工作。在具體編寫時(shí)，可以采用梯形圖程序以及梯形圖程序等。

（4）PLC 程序設(shè)計(jì)。在這部分中主要包括電梯運(yùn)行方式設(shè)計(jì)、故障設(shè)置以及參數(shù)設(shè)置等3 個(gè)方面。其中在電梯運(yùn)行方式設(shè)計(jì)方面，主要包括電梯上行速度、電梯下行速度以及轎廂平衡度等幾個(gè)方面。在具體參數(shù)設(shè)置方面，可以采用相關(guān)編程軟件來對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，例如，上限位、下限位等。

（5）變頻器參數(shù)設(shè)置。這部分主要包括2 個(gè)部分內(nèi)容，即主參數(shù)設(shè)置以及中斷服務(wù)程序。其中主參數(shù)主要包括速度控制模式以及變頻器運(yùn)行模式等幾個(gè)方面，而中斷服務(wù)程序則主要包括通訊協(xié)議設(shè)置、PLC 輸入信號(hào)以及輸出信號(hào)等幾個(gè)方面。

（6）梯形圖程序設(shè)計(jì)。在這部分中主要包括梯形圖程序設(shè)計(jì)以及PLC 程序設(shè)計(jì)兩個(gè)部分內(nèi)容，其中梯形圖程序主要包括3 種情況，即上行、下行以及空載，而PLC 程序則包括3 種情況，即上、下限位狀態(tài)、轎廂平衡度狀態(tài)等。

6 結(jié)語

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程也在不斷加快，人們對(duì)建筑電梯的需求量也在逐漸提升。同時(shí)，對(duì)電梯的要求也越來越高，不僅需要其具有較快的運(yùn)行速度和較高的可靠性，同時(shí)還需要有較強(qiáng)的可調(diào)節(jié)性。而對(duì)于雙速電梯來說，在當(dāng)前技術(shù)背景下，采用變頻技術(shù)改造能夠?yàn)槠鋷硪欢ǖ膬?yōu)勢(shì)。主要體現(xiàn)在：（1）變頻技術(shù)是一種新型技術(shù)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有一定的優(yōu)勢(shì)，比如，其可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)電梯的速度和負(fù)載量來滿足人們的需求。同時(shí)，還能夠使得電梯運(yùn)行更加平穩(wěn)，極大地提升了運(yùn)行效率，并且也使得人們乘坐電梯更加舒適。（2）在當(dāng)前社會(huì)環(huán)境下，由于城市人口越來越多，所以對(duì)電梯的需求量也在不斷提升。而采用變頻技術(shù)進(jìn)行改造后，可以保證電梯具有較強(qiáng)的可調(diào)節(jié)性，這對(duì)于電梯系統(tǒng)安全運(yùn)行是極為重要的。（3）變頻技術(shù)能夠提高電梯的穩(wěn)定性和安全性，進(jìn)而提升人們?cè)谑褂秒娞輹r(shí)的舒適度。通過采用變頻改造技術(shù)之后可以將其直接應(yīng)用到日常生活中，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗。因此，采用變頻改造技術(shù)來進(jìn)行改造是十分有效和可行的。