发布时间 : 星期三 文章自动扶梯节能运行控制系统设计更新完毕开始阅读
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的磨损大大降低，相对延长了扶梯的使用寿命。变频技术的使用大大降低了扶梯启动时对电网的影响，确保自动扶梯启动的平滑，舒适，可有效地提高电网的功率因数，减少无功损耗。
1.2 自动扶梯结构简介
自动扶梯系统是由一台特种结构形式的链式输送机和两台特殊结构形式的带式输送机所组合而成，带有循环的运动梯路，用以在建筑物的不同层高间运载人员上下的连续输送机械，如图1-1。
自动扶梯的主要部件有牵引链条、链轮、梯级、导轨系统、电动机、变速装置、制动器、驱动主轴、梯路张紧设备、扶手、梳板、扶梯骨架和电气系统等。自动行走的梯级在扶梯入口处进行水平运动，以后逐渐形成阶梯；在接近扶梯出口时再次恢复水平。这些部件的运动都是通过自动扶梯梯级的主轮、辅轮沿不同的导轨运行来实现的。
1.3 该课题研究目的及意义
随着经济社会的高度发展，自动扶梯作为一种方便的运输工具，应用场合非常广泛。随着扶梯需求量的急剧增加, 我国的电梯生产总量也在逐年上升，中国已成为世界上最大的新装电梯市场。然而在实际使用过程中，电梯的安全事故也是频频曝出，比如今年发生的“7.5北京地铁四号线电梯事故”、“9.9东莞奥的斯电梯事故”“12.2昆明电梯事故”等等，因此自动扶梯的安全、稳定运行就显得尤为重要。伴随着自动扶梯的广泛应用，其耗能大的问题也逐渐为业主所关心，虽然对于方便顾客和提升服务质量方面起了较大的作用，但由于其使用场合的客流不稳定性，使得自动扶梯在一些时段的实际利用率并不高，经常处于轻载或空载状态，不仅造成了巨大的电能浪费，而且扶梯部件在连续高速运行状态下也产生了较大的磨损及疲劳损伤，容易产生运行故障。
1.4 本章小结
本章介绍了国内外在自动扶梯控制系统领域研究的最新成果，比较了传统控制方式与节能控制方式的优缺点。通过对自动扶梯机械结构的简单介绍，分析了
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自动扶梯的节能对象和可以采取的办法。对比两种主流节能控制系统，列出了各自的优缺点，单片机偏向于智能控制，但存在系统设计复杂、抗干扰性差、难以掌握其维修技术等缺陷；PLC采用相对简单的梯形图编程语言，具有控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点。最后结合国内自动扶梯控制系统改造现状以及各大厂商的生产情况，得出PLC 控制在国内电梯控制，特别是节能控制领域应用中的应用将成为趋势。因此本课题的研究具有很好的实用性和通用性。
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2 扶梯控制系统的方案论证
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在自动化设备广泛应用的今天，自动扶梯的广泛应用，为人们的出行带来了方便。然而随着人们节能意识的增强，对于自动扶梯节能运行的要求也越来越高。大多数自动扶梯无论客流量大小，均按照额定速度运行，特别是空载时仍以额定速度运行，具有耗能大，机械磨损严重，使用寿命低，容易发生事故等缺点。
2.1 常见的节能方法和控制系统的比较
目前自动扶梯中运用的节能方法主要有以下3种： （1）自动控制运行方式
自动控制运行方式实际上是一种“自动重新启动”的运行控制方式，由自动扶梯控制系统根据客流需求，自行启动、停止电动机，达到节能运行目的的运行方式。这种方式，在扶梯的两端安装传感器，一旦传感器检测到有乘客进入扶梯(传感器检测区域可设置，一般距离梳齿板1.5米左右，以保证自动扶梯有足够的时间启动加速到额定速度，可以应对突发客流，确保充分发挥自动扶梯的运输能力)扶梯开始启动运行，在额定速度运行阶段，如果不断检测到有乘坐需求，扶梯将保持额定运行速度运行。如果在程序设定的固定时间内没有再检测到乘坐需求，则扶梯控制系统将停止扶梯运行。停机期间再次检测到乘客进入扶梯时，扶梯会重新启动运行。
（3）变频运行方式
变频运行方式是在扶梯上增设变频装置，根据客流情况自动改变电动机电源频率，利用了电动机同步转速随频率变化的特性 n?60f(1?s)/p[4]
[3]
(2-1)
n：异步电动机转速；f：电源频率；s：电机转差率；p：电机极对数。
通过变频器将交流工频电源（50Hz或60Hz）变换成电压频率均可以变化的电源形式输送给电动机，从而达到调速的目的。
本方法的优点是：一、调速的范围很大。变频调速装置的调速范围都比较宽，适合经常处于低载荷状态下运行的电气设备的调速需求；二、调速的效率高。变频调速是通过改变电源的频率，使电动机仍按照该频率的同步转速运行，不会增
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加转速损失，因此变频调速是高效率的调速方式；三、启动电流小。电机最高速度可以不受制于电源，从而实现电机的高速化、小型化；四、调速平稳可靠。可以根据需要实现连续调速，选择最佳的运行速度，低速软启动，平稳调速。五、主电路仍可直接供电。当变频装置发生故障时，可以直接退出运行，改由工频系统直接供电，不会影响设备的连续运行。特别适合出现突发情况时可以最大限度的保障乘客安全，同时保证客流畅通。
自动扶梯中运用的控制系统主要有3种： （1）继电器控制系统 （2）单片机控制系统 （3）PLC控制系统
PLC是通过周期循环扫描方式运行，运行程序的过程中不受外界影响，减少了外界干扰；同时PLC在硬件方面具有着良好的屏蔽措施、对电源及I/O电路有多种形式的滤波、CPU电源自动调整与保护、CPU与I/O电路之间采用光电隔离、输出联锁的方式、采用模块式结构并增加故障显示电路；在软件方面，设置故障自我诊断、数据保护和恢复程序。PLC采用大规模集成电路技术，按照严格的生产工艺制造，具备先进的内部电路抗干扰技术，具有很高的运行可靠性。相对于单片机控制系统，PLC采用相对简单的梯形图编程语言，更贴近工程技术人员的习惯，具有良好的控制灵活性、强大的抗干扰能力、稳定的运行状态等特点。因此对于自动扶梯来说，采用PLC进行控制是一个最佳选择。
2.2 控制方式的比较与选择
在进行异步电动机调速时，一般希望尽可能保持电动机的电磁转矩不变（这是为了防止低速运行时出现转矩不足的情况），而要保持电磁转矩不变，只要保证主磁通量不变化即可。异步电动机的主磁通是定、转子合成磁动势产生的，由于三相异步电动机定子绕组每相电动势的有效值为
E1?4.44f1N1?m[5] （2-2）
本设计中主要面对的是基频以下的调速情况。根据上文所述，要保持不变，