浙江省特种设备检验研究院 浙江杭州 310000
摘要：随着社会的快速发展，超高层建筑层出不穷，电梯作为超高层建筑中的垂直交通工具已经被广泛使用。由于能源的逐渐匮乏，节能呼声越来越高， 超高层建筑电梯能耗却逐年增高，其节能问题已经被越来越多的人所重视。本文分析了高层建筑电梯控制系统设计。
关键词：高层建筑；电梯控制系统；设计
在电梯运行中，主要是方便人们日常生活中的上下运输代步工具。但是在具体的运动中，受到频繁的上下活动以及电梯负载量的变化，这就使得电梯的正常运行和停止状态中有着不同的变化。当电梯在无负载进行运行的过程中，电梯电机的负载就会降到最低，出现了自发电的状态。
1 电梯的结构
在电梯进行运行的状态中，电梯的组成结构有：电梯拽引系统、导向系统、门系统、轿厢、电力拖动系统、电气控制系统以及安全保护系统。具体的表现是：在电梯拽引系统中，主要由拽引机、拽引钢丝绳、导向轮以及反绳轮等装置共同组成，在电梯进行正常的运行中，由电梯主机为电梯的运行提供动力，有钢丝绳来控制电梯的上下移动，而电磁制动器是机械系统中最主要的安全设施，当电梯突然停电时，电磁制动器能够强制电梯停止，并且具体的定位，这就减少了乘坐者的不适感。在导向系统中，它主要是由导轨、导靴以及导轨架共同组成，主要是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重沿着导轨做升降活动。在门系统中，通过轿门来吸合装置控制开门或者是关门。轿厢是用来运送乘客或者运送货物的电梯部分；量平衡系统是用来平衡轿厢中自重以及部分额定载重；电力拖动系统是给电梯提供动力，并且对电梯进行速度控制的系统；电气控制系统是根据电梯运行的逻辑功能的要求来对电梯的运行实行操作和控制，通常设置在机房中的控制柜中；最后电梯的安全保护系统，该系统主要是保护电梯安全的使用，防止一切危及人身安全的事故发生。
2 高层建筑电梯控制系统设计
2.1 电梯的运行与节能控制方案。对重重量为轿厢额定载重量的40%～50%（一般定义为45%）。由此可以将电梯的运行分为3种情况：①对重或轿厢较重的一边在下降，如电梯轻载上行和重载下行，其特点是由势能转化为电能，即电梯曳引机工作在发电状态。②对重或轿厢较重的一边在上升，如电梯轻载下行和重载上行，其特点是由电能转化为势能，即电梯曳引机工作在用电状态。③半载或接近半载状态下运行，此时电梯曳引机工作在平衡或接近平衡的状态，这时电梯运行的效率最高。根据能量回馈原理，电梯的第①种运行情况产生的电能通过节能控制系统的合理分配，可达到节能的目的。本文所阐述的控制方案主要用于电梯的第①种运行情况。节能控制方案（与变频器控制系统配合使用）如下：一是电动机发电产生的电能不是通过电阻热耗，而是通过直流侧电能并联控制系统，将发出的电能合理分配给其它用电电梯，从而实现节能目的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当发电能量过剩时，电动机发电产生的电能不是通过电阻热耗，而是通过整流（逆变）再将这部分电能回馈给电网。某一时刻电梯总用电大于总发电电能时，采用直流电能并联控制方案，只有在直流侧能量过剩时，才采用回馈控制。二是当有一部电梯处于回馈能量状态时，其它所有电梯的整流功能全部停止，即整流与回馈不能同时进行，避免环流发生。三是当控制系统发生故障或有突发情况发生时，可切断控制器使一部或几部电梯单独运行，此时电梯变频器直流侧不再并联，电梯制动产生的电能直接回馈给电网。
2.2 多台电梯变频器直流侧并联控制系统设计。一是控制系统构成及工作原理本文以4台电梯并联为例，对4台电梯变频器直流侧并联控制系统进行设计。当某台或某几台电梯轻载上行或重载下行发电时，产生的交流电通过整流器整流后变成直流电，可直接供给其它需要用电的电梯，或逆变后回馈给电网。由于该系统使用的整流器和逆变器都是由IGBT功率模块组成的，结构基本相同，故可实现能量的双向流动，但也带来了一些问题，例如怎样避免环流。该控制系统通过检测电流的方向来判断电梯是否用电，通过合理的控制方案控制各个控制器的通断，使电梯所发出的电能合理分配，避免有的IGBT功率模块在整流、有的IGBT功率模块在逆变的情况发生，从而既实现节能，又避免环流的发生。二是控制系统的电路设计。以A组电梯为例来介绍该控制系统的主电路。其中断路器用于检修时隔离电源，或有突发情况发生时切断故障电梯。控制器A1可检测直流侧线路电流的方向，从而判断此时A组电梯是处于发电状态还是处于用电状态，或是处于停运状态，并将检测到的信号发送给单片机，单片机通过既定程序作出判断后发出控制信号，控制信号经驱动芯片控制继电器的通断，继电器的触点与接触器线圈串联，从而控制接触器的通断，即控制了控制器A2的通断。其中单片机的输入、输出均加入光耦隔离。检测部分主要由霍尔电流传感器和比较器组成。传感器根据直流电流的方向输出正负电压，正负电压通过过零比较器输出高低电平，故可通过输送给单片机的电平的高低来判断直流侧电流的方向，从而判断电梯是处于发电状态还是处于用电状态。当直流侧无电流时，霍尔电流传感器输出为低电平，通过过零比较器后输出仍为低电平，在设计程序时，当单片机输入为低电平时，使单片机发出控制信号将控制器A2关断即可满足要求。控制系统的软件部分要根据实际运行的电梯并联台数及所用电梯曳引机的制动发电能力来设计。控制系统各个器件之间的逻辑控制关系较为简单，只要把并联电梯的运行情况考虑完全。
2.3 PLC控制系统的设计。随着计算机技术在不断的更新，对信号的处理技术、控制技术以及对用户的需求都在不断的提高，在对电梯PLC控制系统进行研究中，该系统是一种可编程逻辑控制器。程逻辑控制器主要在控制系统中发挥着重要的作用。该系统是集成继电器控制的原理进行发展而来的。在程逻辑控制器运行时按照存储程序的内容逐条进行，最终完成工艺流程的具体要求。在该控制器中，装有中央处理器，在内部具有指示程序步存储地质的程序计数器，在控制器运行中，每执行一步，控制器就会增加。通常是由零开始，在完成后，然后返回继续执行，在控制完成一次循环操作后就叫做一个扫描周期，扫描的周期按照不同型号的控制器来具体规定。在电梯进行正常的运行中，主要是借助于外部的指示信号以及电梯本身的指示来完成的。当PLC在接收到具体的指令后，决定电梯的走向，然后通过变频器下达指令，具体的调节电梯的速度。需要电梯专业人员结合PLC控制系统对电梯的工作原理以及具体的性能进行深入研究，全面控制电梯运行的整个过程，以及在电梯的保养工作中不断的提高技术。将PLC控制系统作为电梯控制系统的控制器，来进一步实现软件对电梯运行的自动控制，在安全系统中提高可靠性，来进一步加强电梯运行的效率。
通过研究控制系统对电梯运行的具体控制，来进一步提高电梯在制造和使用中的安全指数，为高层建筑提供更加先进的代步工具，满足人们日常生活的出行安全，通过控制系统的设计全面的提高电梯运行的质量，同时进一步提高电梯的技术含量，在更高的安全系数和稳定指数中方便人们的出行，并且做好电梯系统的各项保障，为进一步发展我国高层建筑事业做出更大的贡献。
参考文献
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论文作者:王璐,杨丽霞,刘勇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/2/3
标签：电梯论文; 控制系统论文; 电能论文; 系统论文; 控制器论文; 状态论文; 高层建筑论文; 《基层建设》2017年第33期论文;