电梯控制系统发展方向

电梯控制系统发展方向

徐益明

常熟理工学院江苏常熟215500

【摘要】据统计，去年我国电梯仅新增就达42万台，远远超过了全世界电梯产量的一半，而如此巨大的产销量也没有达到发达国家的人均拥有电梯量的水平。每年仅报废更新的电梯就需要近6万台，再加之巨大的安装、维保和质检缺口，就像十几年前的汽车行业，供需两旺，电梯市场前景一片光明。随着用户对电梯的安全性要求越来越高，对响应速度、运行速度、舒适度也都有很高的要求，我国电梯产业的发展举步维艰。而我国电机行业随着生产现代化程度的不断提高，以及技术的进步，产品的快速更新换代，所以如何找到电梯行业的突破口，增加产品竞争力是目前摆在所有电梯企业领导目前的一个十分重要的问题。

【关键词】控制系统电机发展方向

一、电梯电机的发展

电机行业是一个传统的行业，是劳动密集型产业。经过200多年的发展，它已经成为现代生产、生活中不可或缺的核心、基础，是国民经济中重要的一环。

电机是利用电磁感应原理工作的机械。控制电机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点。由于电力拖动具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。随着设计、评价、测量、控制、功率半导体、轴承、磁性材料、绝缘材料、制造加工技术、电工技术的发展，对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高，电动机本体经历了轻量化、小型化、高效化、高力矩输出、低噪音振动、高可靠、低成本等一系列变革，相应的驱动和控制装置也更加智能化和程序化。电梯电机也向节约资源、环境好、高效节能运行、可靠性高及抗震的方向发展。

二、电梯控制技术

（一）、电梯控制的分类

1. 液压驱动式

以电机驱动，将高压油灌入油缸，驱动活动塞以

驱动桥厢。速度慢，通常用于20 米以下的建筑物。

2. 电机减速齿轮驱动式

以交、直流电机经减速齿轮及牵引机牵引钢索以驱动桥厢，多用于中低速梯。

3. 电机直接驱动式

又称Gearless 型，以较大型多极电机直接带动牵引机，使用于高速梯，电控系统较为复杂。

4. 线性电机驱动式

以感应式或同步式线性电机驱动，电机置于升降道壁，动部置于桥厢外壳，不必使用钢索，直接驱动桥厢。不受建物高低限制，但耗电量高，尚在开发试用阶段。

5. 无机房驱动式

将牵引电机直接装置于桥厢顶部或底部，牵引环绕钢索以驱动桥厢，使用于小型桥厢，用于个人电梯，可省去传统型的机房。

（二）、控制技术简述

电梯是一个频繁启动、制动的设备，在加、减速运行过程中，既不能过猛，又不能过慢，如果减少电梯的起、制动时间，无疑可以节省乘客的宝贵时间。因此，电梯的运行控制是一个时间最优问题。电梯是由电动机拖动的，因此对电梯的调速控制，就是对电动机调速的控制，而电动机又分为直流和交流。因此电梯驱动控制技术的发展经历了直流电机驱动控制、交流单速电机驱动控制、交流双速电机驱动控制、直流有齿轮、无齿轮调速驱动控制、交流调压调速驱动控制、交流变压变频调速驱动控制以及交流永磁同步电机变频调速驱动控制等阶段。下面简单介绍电梯调速控制技术的发展与特点。

传统的电梯控制系统主要采用继电器——接触器进行控制，这种方式线路复杂，响应缓慢，易出故障，难以实现较复杂的控制功能。

（三）、关于PLC

PLC综合了最新电子技术、计算机技术及超精密加工技术，省去了接口电路的制作，具有体积小、结构简单紧凑、可靠性高等优点。

目前电梯PLC控制系统很难竞争过国外厂商，因为硬件技术的突破需要技术积累和创新支持，国内的厂商可在软件方面下功夫，增加国产电梯的附加值：一要遵循结构简练、易读易改的原则，尽量减少程序量，采用模块化设计，充分发挥PLC程序控制的优势，保证电梯的精度，从而提高乘坐的舒适度；二要尽量做到考虑周全、功能完善、方便用户，实现时间最优化控制，保证电梯安全快捷运

行。

三、电梯控制的发展方向

1、交流变压变频调速技术

交流变压变频调速技术，简称VVVF，即通过改变正弦调制波的角频率来改变输出等效正弦波的频率，达到变频变压的目的。该技术使电梯运行平稳，速度快，效率高，又节能，是电梯理想的调速技术。通过增设了各种故障显示装置，运行更加安全可靠，用户更加方便舒心。

2、智能控制

智能控制技术也是整个控制理论发展的新阶段，主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题，比如高档电梯。近年来，高层高档住宅的建设推动了智能控制的应用，推动了高档电梯中新技术的发展。常用的智能技术包括模糊逻辑控制、神经网络控制、专家系统、学习控制、分层递阶控制、遗传算法等。以智能控制为核心的智能控制系统具备一定的智能行为,如:自学习、自适应、自组织等。电梯控制管理系统中的新技术的研制及应用，提高了服务质量和安全性。这类智能电梯具有如下特点：(1)完善的鉴权机制；(2)设定IC卡权限，未经授权，无法进入权限外的其它区域和楼层；(3)乘梯时需先刷卡后使用，使无卡或无权限人员无法进入并使用电梯，可有效节省大量电力损耗；外部人员、楼宇居民无法乘坐未经授权的电梯，大大增加了安全性和节能性。

3、电梯群控技术

电梯群控技术，要正确计算到达基站的乘客人数以及乘坐电梯轿厢内的乘客人数，以选择合适的电梯运送这些乘客，是高峰时刻交通模式的最优化技术。1988年之前经历了三个发展阶段，之后其快速发展阶段的标志是基于计算机及其网络的人工智能技术的应用，即专家系统技术、模糊逻辑技术、神经网络技术、模糊神经网络技术和进化算法，如遗传算法、免疫算法等电梯最优化调度方案控制技术的应用，此为，还用到了Petri网技术、随机控制技术、目的层控制技术和多智能体技术。

4、电梯综合监控系统

除运动控制外，电梯还要有其它多方面的功能，例如监控，通讯，显示等。所以电梯的控制是一个多任务的系统。远程监控是网络技术、通讯技术与故障诊断技术相结合而发展的产物。通过信号采集、网络处理实现及时反应、资源共享、协同工作。目前的电梯远程监控系统有无线网监控，专线网监控和电话网监控三种实现方式。

监控系统在安防系统和电梯安全隐患的自动发现方案中广泛应用，与主动报警相结合，提高电梯安全性。

四、结束语

本文介绍了电梯产业、电梯电机及电机控制技术的现状和发展，并结合当前国内外电梯厂商的发展现状，提出了研发低成本的软件升级功能，增加电梯附加值。国内厂商应密切关注国家政策，从国情出发，研究适合于电梯的电机，提高电梯的经济性、安全性和易用性，实现电梯运行时间的最优化控制，逐步掌握核心技术和定价权。