【正文】 lator control system according to the customer39。 PLC。其余如瑞士的迅達(dá)電梯公司，芬蘭的柯尼電梯公司，也是有名的電梯制造企業(yè)。 我國的電梯生產(chǎn)在解放前是空白，國內(nèi)城市軌道交通發(fā)展較慢，對公共交通型自動(dòng)扶梯需求量不大。國有自動(dòng)扶梯企業(yè)經(jīng)歷幾十年的發(fā)展，實(shí)力明顯增強(qiáng)，基礎(chǔ)設(shè)施也比較完善。目前，自動(dòng)扶梯節(jié)能改造方式主要有兩種．即以 PLC 為核心結(jié)合變頻器的控制方式和以單片機(jī)為核心結(jié)合變頻器的控制方式。 自動(dòng)扶梯調(diào)速系統(tǒng)的特征 本文中自動(dòng)扶梯調(diào)速系統(tǒng)的性能特點(diǎn)： 無乘客時(shí)，電梯低速運(yùn)行，當(dāng)有乘客到達(dá)入口時(shí)，電梯自 動(dòng)轉(zhuǎn)入全速運(yùn)行。 當(dāng) 變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可以不通過變頻器，直接通過電網(wǎng)供電，改造中為了便于系統(tǒng)故障時(shí)不影響用戶的使用，所以在保留原系統(tǒng)（工頻系統(tǒng)）的基礎(chǔ)上增加變頻系統(tǒng)。 扶梯空載時(shí)電 流僅為額定速度運(yùn)行時(shí)電流的三分之一，節(jié)能效果明顯。 變頻技術(shù)的采用大大降低了扶梯啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊，保證了扶梯啟動(dòng)河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院 2 的平滑、舒適，可有效改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低無功損耗。變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用面廣，是工業(yè)企業(yè)和日常生活中普遍需要的新技術(shù)，被用來改造傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 該節(jié)能方案有以下優(yōu)點(diǎn) ： 無人乘梯時(shí)：保證扶梯自動(dòng)平穩(wěn)過渡到節(jié)能運(yùn)行，以 l/5 額定速度運(yùn)行。 檢修運(yùn)行時(shí)：扶梯系統(tǒng)以 1/2 額定速度運(yùn)行，便于檢修和觀察扶梯機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況，避免了原系統(tǒng)以額定速度運(yùn) 行、點(diǎn)動(dòng)操作停止不及時(shí)的不足。 變頻技術(shù)的采用，大大降低了扶梯啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊，采用變頻器可有效改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低無功損耗。 改造中借用了原系統(tǒng)的安全條件，加上變頻器自身的安全環(huán)節(jié)使得改造后的系統(tǒng)更安全、更可靠。 自動(dòng)扶梯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本組成 自動(dòng)扶梯是一臺(tái)特種結(jié)構(gòu)型式的鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)和兩臺(tái)特殊結(jié)構(gòu)型式的膠帶輸送機(jī)組合的，用于不同層高間運(yùn)載人員上下的一種連續(xù)輸送機(jī)械。 每天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間很長。所有零、部件應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算較高的強(qiáng)度和剛度 ，以保證在短期過載情況下機(jī)械具有從分的可靠性。 以保證機(jī)器在若干年內(nèi)每天能進(jìn)行長時(shí)間工作。驅(qū)動(dòng)裝置的作用是將動(dòng)力傳遞給予梯路系統(tǒng)及扶手系統(tǒng)。 牽引構(gòu)件 自動(dòng)扶梯所用牽引構(gòu)件有牽引鏈條與牽引齒條兩種。一臺(tái)自動(dòng)扶梯一般有兩根構(gòu)成閉合環(huán)路的牽引鏈條（或稱梯級(jí)鏈）或牽引齒條。使用牽引齒條的驅(qū)動(dòng)裝置裝在傾斜直線區(qū)段上下分支的當(dāng)中即所謂中 間驅(qū)動(dòng)式的。自動(dòng)扶梯自從有了活動(dòng)扶手之后 ， 才真正進(jìn)入實(shí)用階段。扶手裝置由扶手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、扶手膠帶、欄桿等組成。 張緊裝置 重錘式張緊裝置是利用重錘的上下的自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引構(gòu)件的張力的一種張緊裝置。目前 ，一般采用彈簧張緊裝置這種結(jié)構(gòu)形式的張緊裝置鏈輪軸的兩端各裝在滑塊內(nèi) ，滑塊可在固定 的滑槽中滑動(dòng) ， 以調(diào)節(jié)牽引鏈條的張力，使自動(dòng)扶梯的牽引鏈條獲得必要的初張力 ， 以保證自動(dòng)扶梯正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 導(dǎo)向軌道系統(tǒng) 如前所述 ， 自動(dòng)扶梯的梯級(jí)沿著金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)按一定要求設(shè)置的多根軌道運(yùn)行 ， 以形成階梯。導(dǎo)軌系統(tǒng)的作用在于支承由梯級(jí)主輪和輔輪傳遞來的梯路載荷 ， 保證梯級(jí)按一定得規(guī)律運(yùn)動(dòng)以及防止梯級(jí)跑偏等。 梯級(jí) 梯級(jí)是特殊結(jié)構(gòu)形式的四輪小車 ， 有兩只主輪 ， 兩只輔輪。這樣 ，全部梯級(jí)通過按一定得規(guī)律布置的導(dǎo)軌運(yùn)行 ， 可以做到在自動(dòng)扶梯上分支的梯級(jí)保持水平 ， 而在下分支的梯級(jí)可以倒掛。一臺(tái)小提升高度自動(dòng)扶梯的梯級(jí)約需 50~100 只 ， 大提升高度自動(dòng)扶梯的梯級(jí)多達(dá) 600~700 只梯級(jí)。采用鋁合金整體壓鑄而成的梯級(jí)為整體梯級(jí) ： 采用鋁合金分零件壓鑄拼裝而成的梯級(jí)為分體式。因此 ， 自動(dòng)扶梯的電氣控制系統(tǒng)相對電梯來說簡單得多。一般可分為兩大類 ： 一類是必備的安全裝置 ； 另一類是輔助的安全裝置。 輔助安全裝置 ： 輔助制動(dòng)器 ； 機(jī)械鎖緊裝置 ； 梯級(jí)上的黃色邊框 ；裙板上的安全刷 ； 扶手膠帶同步監(jiān)控裝置。這種扶梯即使在無乘客使用時(shí)仍以額定的速度來不停的運(yùn)行 ， 這樣具有耗能大、機(jī)械磨損嚴(yán)重、使用壽命低等缺點(diǎn)。下面將著重向大家介紹三種控制系統(tǒng)的優(yōu)劣區(qū)別比較及本課題選用變頻控制系統(tǒng)的特色。 繼電器控制系統(tǒng)利用具有繼電特性的元件進(jìn)行控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)。繼電控制也稱通斷控制。這種只有通、斷兩個(gè)狀態(tài)的控制又稱雙位式控制。為避免正反方向之間的持續(xù)振蕩 ,在正向和反向之間常設(shè)置一個(gè) 死區(qū)。例如 ,在雙位式溫度調(diào)節(jié)中 ,常采用雙金屬片作為敏感元件 ,溫度變化時(shí)雙金屬片因兩部分金屬的膨脹 系數(shù)不同而彎曲變形 ,接通或斷開觸點(diǎn)。繼電控制系統(tǒng)的主要分析方法有相平面法和描述函數(shù)法。對于同樣的功率 ， 繼電控制裝置的重量和體積在各類控制系統(tǒng)中幾乎是最小的 。 但現(xiàn)在由于扶梯自動(dòng)化及安全性能的逐步提高 ， 仍采用傳統(tǒng)的繼電器控制方式已不能滿足更高性能的要求另外由于繼電器控制方式的固有缺點(diǎn) ， 如 ： 控制煩瑣、布線雜多、占用空 間大、故障率高、不易檢修等缺點(diǎn) ， 因此隨著電子邏輯器件、大規(guī)模集成電路的出現(xiàn) ； 諸如像單片機(jī)、 PLC 在控制系統(tǒng)上的應(yīng)用也越來越多。 PLC 控制系統(tǒng) 現(xiàn)今自動(dòng)扶梯的使用越來越高技術(shù)含量、高可靠性、高品質(zhì)、安全、舒適的方向發(fā)展?？傊?,技術(shù)含量高 ,物超所值的產(chǎn)品將越來越被消費(fèi)者所青睞。與繼電器比較 :PLC 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊 ,體積小 ； PLC 內(nèi)部全為“軟接點(diǎn)” ， 動(dòng)作快 ； PLC 控制功能改變 ， 一般僅修程序即可 ， 極其方便 ； PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工與調(diào)試比繼電接觸控制系統(tǒng)周期短 ； PLC 控制的自檢和監(jiān)控功能比繼電接觸控制的強(qiáng) ； PLC 的適用范圍比繼電接觸控制的廣泛 ； PLC 可靠性比繼電接觸控制的高。 變頻調(diào)速系統(tǒng) 80 年代末 ， 交流電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)迅速發(fā)展成為一項(xiàng)成熟的技術(shù) ， 它將供給交流電機(jī)的工頻交流電源經(jīng)過二極管交流變成直流 ， 再逆變成頻率可調(diào)的交流電源 ， 以此電源拖動(dòng)電機(jī)在變速狀態(tài)下運(yùn)行 ， 并自動(dòng)適應(yīng)變負(fù)荷的條件?，F(xiàn)代變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于電力水泵供水系統(tǒng)中 ， 較為傳統(tǒng)的運(yùn)行方式是可節(jié)電 40%60%,節(jié)水 15%30%。尤其當(dāng)它應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵等大容量負(fù)載時(shí) ， 可以獲得其它調(diào)速方式無法比擬的節(jié)能效果。 方案的選定 變頻控制系統(tǒng)是集現(xiàn)代變頻調(diào)速技術(shù)、 PLC 技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的控制系統(tǒng)。 該系統(tǒng)還配有完善的故障自診斷、故障檢修手動(dòng)工作方式等功能 ， 使維修工作十分輕松快捷。 隨著自動(dòng)扶梯進(jìn)一步向著高科技、節(jié)能、智能化的方向發(fā)展 ， 變頻器在扶梯領(lǐng)域也被廣泛地應(yīng)用。 傳統(tǒng)的控制方式都有各自的缺點(diǎn) ， 都造成了很明顯的能源浪費(fèi)。 自動(dòng)扶梯通過變頻器起動(dòng)以后 ， 以額定速度 （ ） 運(yùn)行 ， 在系統(tǒng)設(shè)定的時(shí)間 2 分鐘內(nèi) ， 若沒有檢測到有人進(jìn)入扶梯 ， 則 2 分鐘后扶梯經(jīng)過變頻器調(diào)節(jié)頻率使扶梯以五分之一額定速度 （ ） 運(yùn)行 （ 不讓扶梯停止是為了提示乘客乘梯的方向 ， 以免人們誤以為電梯壞了 ）； 如變頻器故障 ， 則自動(dòng)扶梯可由變頻轉(zhuǎn)換到工頻狀態(tài)運(yùn)行 （ 不節(jié)能狀態(tài) ）， 以保證自動(dòng)扶梯正常工作。 PLC 是控制系統(tǒng)的核心 ， PLC 根據(jù)輸入的光電信號(hào)是否有效確定高速運(yùn)行指令的輸出 ， 變頻器根據(jù) PLC 的高速運(yùn)行指令控制扶梯的運(yùn)行速度 ， 完成扶梯的快慢及快慢停循環(huán)運(yùn)行。 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 電動(dòng)機(jī)選擇的基本原則是 ： 在 滿足工作機(jī)械對于拖到系統(tǒng)要求的前提下 ，光電信號(hào)檢測 安全信號(hào)檢測 運(yùn)行狀態(tài)檢測 電源 PLC 變頻器 電機(jī) MT 3~ 故障運(yùn)行指示 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院 所選電動(dòng)機(jī)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉。 在交流電動(dòng)機(jī)中籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)最簡單 ， 運(yùn)行最可靠 ， 維護(hù)最方便 ，對起動(dòng)性能無過高要求的調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮使用。對這類工作機(jī)械 ， 可考慮選用繞線轉(zhuǎn) 子異步電動(dòng)機(jī)。 電壓等級(jí)及轉(zhuǎn)速的選擇 交流電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)的選擇應(yīng)考慮運(yùn)行場所供電電網(wǎng)的電壓等級(jí)。電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇是否恰當(dāng) ， 關(guān)系到電動(dòng)機(jī)的價(jià)格和運(yùn)行效率 ， 甚至關(guān)系到生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)率。因此工作于長期工作制的工作機(jī)械 ， 原則上應(yīng)選用額定轉(zhuǎn)速較高的電動(dòng)機(jī)。 對于經(jīng)常工作于起動(dòng)、制動(dòng)狀態(tài)下的電動(dòng)機(jī) ， 應(yīng)考慮額定轉(zhuǎn)速對起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間和起動(dòng)、制動(dòng)過程中能量損耗的影響。 電動(dòng)機(jī)磁極對數(shù)的選擇 電動(dòng)機(jī)的磁極對數(shù)一般由生產(chǎn)工藝決定 ， 不易隨意選擇。 電動(dòng)機(jī)工作頻率范圍的選擇 電動(dòng)機(jī)工作頻率的范圍應(yīng)包含負(fù)載對調(diào)速范圍的要求。 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 選擇電動(dòng)機(jī)容量的基本原則是 ： 能帶動(dòng)負(fù)載 ， 在生產(chǎn)工藝所要求的各個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)長期運(yùn)行不過熱 ， 在舊設(shè)備改造時(shí) ， 要盡量可能地留用原設(shè)備的電動(dòng)機(jī)。 使用變頻器傳動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的幾個(gè)問題 籠型異步電動(dòng)機(jī)由通用變頻器傳動(dòng)時(shí) ,由于高次諧波的影響和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度范圍的擴(kuò)大 ,將出現(xiàn)一些新的問題 ,與工頻電源傳動(dòng)時(shí)的差別比較差別較大，因此，在舊設(shè)備改造留用原有電動(dòng)機(jī)時(shí)要特別注意以下問題 :低速時(shí)的散熱能力 (可采用 設(shè)置恒速冷卻風(fēng)扇改善散熱問題 )；額定頻率運(yùn)行時(shí)有溫升提高 （ 可適當(dāng)留有裕量 ）； 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)噪聲增大 （ 可重新設(shè)定載波頻率 ） 。如圖表 31 所示： 表 31 Y 系列交流電動(dòng)機(jī)的參數(shù) 型號(hào) 額定 功率(KW) 額定 電流（ A） 轉(zhuǎn)速 r/min 效率 % 功率 因數(shù) 堵轉(zhuǎn) 電流(A) 重量 （ Kg） 同步轉(zhuǎn)速 1500r/min(4 極 ) Y160M4 11 1460 122 Y160L4 15 1460 142 Y180M4 1470 174 Y180L4 22 1470 192 Y200L4 30 1470 253 Y225S4 37 1480 294 Y225M4 45 1480 327 Y250M4 55 103 1480 381 Y280S4 75 140 1480 535 Y280M4 90 164 1480 634 Y315S4 110 201 1480 912 Y315M4 132 240 1480 1048 Y315L14 160 289 1480 1105 Y315L24 200 361 1480 1260 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院 Y355M14 220 407 1488 1690 Y355M34 250 461 1488 1800 Y355L24 280 515 1488 1945 Y355L34 315 578 1488 ` 1985 本系統(tǒng)電機(jī)選用常用 4 極 Y160M4 型的三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī) ， 額定功率11KW， 額定電壓 380V， 額定電流 ， 額定轉(zhuǎn)速 1460r/min， 功率因數(shù) ，同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min。 商場安裝了一臺(tái)傾角為 30 度的自動(dòng)扶梯 ,該扶梯在電壓為 380V 的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下以 ,電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為 .不載人時(shí)測得電動(dòng)機(jī)中的電流為 7A,若載人時(shí)扶梯的移動(dòng)速率和不載人時(shí)相同 , (設(shè)人的平均質(zhì)量為 60kg,g=10m/s2， 電機(jī)最大功率為 9240W，所以電機(jī)每秒鐘最多能做功 9240J， 每秒鐘內(nèi)：一個(gè)人前進(jìn) ， 那么人上升 ，因?yàn)樗俣茸?，不考慮其他因素，則對人做功為克服重力 所做的功，大小為 mgh=150J。 現(xiàn)在 YM1604 的市場報(bào)價(jià)是 1800~2020 元，綜合考慮，是完全符合要求的。 它會(huì)使軸 軸承 機(jī)座的回路有軸電流通過 ， 在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸兩端、軸與軸承之間、軸與軸承對地形成稱為軸電壓。一般滾動(dòng)軸承允許通過的最大電流密度不超過 ， 若超過軸承所允許的值 ， 就會(huì)通過油膜放電或者導(dǎo)電 ， 在軸瓦和軸承處產(chǎn)生點(diǎn)狀微孔 ， 并在底部產(chǎn)生發(fā)黑現(xiàn)象 ， 嚴(yán)重時(shí) 會(huì)使軸和軸承受到損壞 ， 運(yùn)行中伴隨著強(qiáng)烈的噪聲級(jí)設(shè)備外殼帶電等。一般不要將額定頻率為 50Hz 的電動(dòng)機(jī)超頻運(yùn)行 ， 否則 ， 能引起帶負(fù)載能力下降、過電流 ， 甚至機(jī)械性破壞。異步電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩頻第三章控制系統(tǒng)的組成和硬件的選擇 12 率一旦與固有頻率一致 ， 則會(huì)發(fā)生共振 ， 并產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動(dòng)和噪聲 ， 最嚴(yán)重的情況下會(huì)會(huì)引起軸系斷裂事故。雖然對最低速度沒有限制 ， 但對大容量異步電動(dòng)機(jī)及機(jī)械負(fù)載重使用滑動(dòng)軸承的場合 ，低速時(shí)由于潤滑不良產(chǎn)生過熱會(huì)導(dǎo)致滑膜燒毀 ， 需要考慮軸承的工作情況 ， 以確定最低的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。我們應(yīng)盡量縮短通用變頻器與電動(dòng)機(jī)之間的接線距離 ， 一般不要超過通用變頻器產(chǎn)品說明書中規(guī)定的最大值。 可編程控制器的選擇 一、可編程控制器的定義 可編程控制器 ， 簡稱 PLC（ Programmable logic Controller）， 是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置 。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù) ， 采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造 ， 內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù) ， 具有很 現(xiàn) 場 信 號(hào) 輸 入