摘要：伴随着城市建设的发展，在公共场所中自动扶梯的作用凸显，广泛存在于机场、商务楼、超市等多种场所。自动扶梯是很多公共场所的基础设施，主要运载乘客，是循环运行的梯路。在其实际应用过程中，存在着运载人流少、空载运行的情况，但传统的自动扶梯不能够根据载客情况进行运行调节，导致机械磨损，电能浪费也比较大。因此，对自动扶梯进行节能改造，使其减少磨损和电能消耗，是自动扶梯进一步发展的必要条件。本文主要对自动扶梯节能运行控制系统设计进行分析探讨，了解其基本思路和设计内容。
关键词：自动扶梯；节能运行；控制系统；设计
1.自动扶梯节能运行控制的基本设计思路
在现阶段自动扶梯节能运行控制系统设计中，对PLC和变频器的选择、系统主电路和PLC控制电路的设计等，都是其中的重要内容，其具体思路如下：
1.1自动扶梯节能运行中PLC与变频器控制原理
PLC，也就是可编程逻辑控制器，是在工业环境下进行应用而设计的数字运算操作系统，通过数字式、模拟式输入和输出来实现对机械设备或者工业生产的控制，在各行业得到了广泛的应用。在自动扶梯节能运行控制系统设计中，PLC可以与变频器相结合，其运行原理是使用PLC检测自动扶梯的运行情况，在载客运行和空载的不同状态下，会对变频器发出不同的质量，达到控制自动扶梯运行速度的目的，使其以额定速度或者低速进行运行。其中，如果自动扶梯是空载状态，可以将其运行速度调至低速状态，当有乘客搭载时，扶梯入口的光电感应能够立刻检测到这一情况，将信号发出，使自动扶梯运行速度得到控制，由变频调速至额定速度，之后切除变频器输出，自动扶梯便可以额定速度进行运行。当在乘客离开扶梯一段时间无人搭乘时，变频器会再次接入，将自动扶梯控制到低速运行的状态。这样的控制可以通过调节其运行速度，达到减少电能消耗、减少机械磨损、保证自动扶梯运行安全性和可靠性的目的。其具体控制原理如下图所示：
1.2系统主电路的设计思路
在自动扶梯节能运行的控制系统设计中，系统主电路设计是其关键所在。再设计过程中，如果采用的是VFD变频器、KVS电源监视保护、KM1和KM2变频器切换接触器、KM3和KM4自动扶梯上下行接触器、KM5制动器动作接触器，而制动器使用的是电磁制动器。在这种情况下，自动扶梯在上行的过程中，首先要启动装置，并将变频器切换与接触器进行吸合，接入变频器之后，三相交流电路进行加速。接着在运行过程中，电动机的运转要保持速度额定状态，KM1释放之后切除变频器，在KM2和KM3吸合状态下电动机继续运行。之后将运行速度调至低速KM2释放之后，KM3和KM1进行吸合，接入变频器，并将电动机调至低速运行。在此运行过程中，使用制动器进行控制，制动过程中电动机进入停止运行状态。而选择小输出功率的变频器为主，对实现节能目标具有积极的意义。
1.3 PLC控制电路设计思路
在设计自动扶梯节能运行控制系统的过程中，还需要在设计好主电路的基础上，对PLC控制电路进行设计。首先设计I/O电路，在系统核心采用了PLC的情况下，就要保证其各项功能的实现，包括状态显示、进度判断、安全检测等，保证PLC的输入和输出电路是科学合理的。
2.自动扶梯控制系统中元器件的选择
2.1电动机选择
在选择自动扶梯电机的时候，要考虑到相关安全规范，估算自动扶梯在工作状态下的功率，根据其运行特征进行启动转矩的选择。在自动扶梯上应用的三相异步电动机选择需要综合考虑多方因素，包括电力的功率、额定转速、启动转矩提条件等，除此之外性价比也是一个重要的考虑因素。要保证电动机具备良好性能、运行高效、噪音低、振动小，且兼具维护方便的特点。
2.2变频器选择
变压器的任务是将交流工频电源转换为可供交流电动机调速的装置，要保证转换后的电压和频率都可以进行变化。在选择变频器的时候，不仅要考虑到其所带电动机的形式、容量，也要结合负载情况进行选择。一些变频器不仅具备完善的控制功能，而且在客户端设置相关的参数之后，还可以将其应用于复杂的电动机控制系统。
2.3 PLC选择
PLC主要利用程序来实现控制功能，是一种用于工业环境的控制用计算机具备逻辑运算、定时、算数运算等多项控制功能，还可以与其它计算机实现通信、联网。选择PLC时，通常主要考虑其输出点数、CPU的功能结构等，要保证其运算效率。
2.4超声波传感器选择
超声波传感器采用了超声波回声测距的原理，使用精确的时差测量技术来实现功能。这种传感器的测量精确度高，能够起到很好的防水和防腐蚀的租用，并且运行成本较低，在很多工业产品生产和民用设备中都得到了广泛的应用。在其监测到行人时，可以发出频率增量信号，并根据这一信号进行正弦波信号输出，此时的信号强度较低，需要对其进行整流放大电路的放大。
2.5光电编码器选择
光电编码器是一种数字化传感器，集光学、机械以及电气技术等为一体，能够测量物体的转角、直线位移量，并经过光电转换后，将输出轴上的机械几何位移量以数字量进行输出，其应用较为广泛。光电转换器要具备抗干扰性能好、使用寿命长、互换性好、转换精度高的特点，保证其分辨率的范围符合使用要求，使其符合自动扶梯节能运行的控制系统需要。
3.自动扶梯节能运行控制系统的设计要求分析
在自动扶梯节能运行控制系统设计中，要保证其节能目的的实现，这也是控制系统设计的重要目标。在节能设计中，要满足一下几点要求：第一，在自动扶梯处于运行状态下时，要保证其可以选择联动运行模式和节能运行模式，保证节能控制的实现；第二，在有乘客达成的情况下，能够保持额定速度运行，没有乘客的时候则可以实现平稳降速。并且在自动扶梯的空载状态下，如果乘客反向搭乘，扶梯也要保证平稳、低速运行，但要发出警报声；第三，在自动扶梯发生故障时，要将扶梯停运，并将故障情况完好记录，保证之后的维护和检修工作顺利进行，在维修过程中扶梯的运行速度要保证在合理范围之内；第四，自动扶梯的参数调整要结合实际运行需要，包括空载低速运行速度、加速时间等各项参数；第五，在设计控制系统时，还要保证检修盖板、驱动链等保护装置选择和应用合理，并引入具体的保护措施，比如经济停滞、制动器过热等装置，确保安全性。
结束语：
要实现自动扶梯的节能运行，就要在控制系统设计中明确设计思路，选择合适的变频器、光电转换器等，并且立足节能设计来进行系统主电路、PLC控制电路的设计等，保证节能设计目标的实现，使自动扶梯的能耗和磨损减少，实现安全、平稳运行。
参考文献：
[1]周桂生，李举.自动扶梯节能运行控制系统设计[J].通信电源技术，2017，（4）：108-111.
[2]张鹏，杜冬珂，曲振林，等.自动扶梯节能运行控制系统设计[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（19）：8165-8166.
论文作者:方启华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/17
标签：自动扶梯论文; 节能论文; 变频器论文; 控制系统论文; 接触器论文; 电动机论文; 过程中论文; 《电力设备》2018年第18期论文;