浅析电梯门控系统中变频器的应用

陈丽娟 胡振华

摘 要：电梯门控系统是指用于完成电梯的门机在轿厢运行到指定楼层的平层位置后，对门机进行开门控制，并在乘客进出轿厢后，对门机进行关门控制的操控系统。目前国内常用的门控系统有伺服控制器门控系统、变频器联合PLC控制的门控系统、变频器门控系统这几种。而变频器门控系统随着技术的发展进步，已在我国现阶段的电梯技术中有着较为突出的地位，受到了各制造厂商的重视。

关键词：电梯门控系统；变频器；系统程序设计

电梯门控系统是指用于完成电梯的门机在轿厢运行到指定楼层的平层位置后，对门机进行开门控制，并在乘客进出轿厢后，对门机进行关门控制的操控系统。目前国内常用的门控系统有伺服控制器门控系统、变频器联合PLC控制的门控系统、变频器门控系统这几种。而变频器门控系统随着技术的发展进步，已在我国现阶段的电梯技术中有着较为突出的地位，受到了各制造厂商的重视。门机系统性能的优劣直接关系着整个电梯系统的正常运行，其设计、开发及制造也是电梯厂商进行设计与制造过程中的关键环节。接下来，文章就从变频器对电动机的控制和电梯门控系统中变频器的具体应用这两个方面分别对其进行介绍。

1 变频器对电动机的控制

1.1 变频器的控制原理

变频器控制的电动机多为在工业生产中用途较广的感应式交流电动机，而感应交流电动机的转数是可以由电动机的极数和频率决定的。电动机的极数在生产的过程中，其极数值不是连续值，不适合以此来对电动机的转数进行调整，因此，变频器需要经过整流（交变直）、滤波、再次整流（直变交）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理等单元，才可实现其控制功能。

1.2 变频器的对电动机控制原理

以轿厢门的开、关为例，当轿厢门需要进行开、关门动作时，其开、关门信号在经过滤波器滤波后会被传输到光耦的输入侧，形成一个低电平信号，低电平信号传入控制CPU中并生成相应的控制字符，控制字符输入到功率模块CPU中并传回回馈信号，如果回馈信号配对成功，则由功率模块输出310V以内的电压及50Hz以内的功率以对电动机进行驱动[1]。在电动机运动的过程中，编码器可产生脉冲反馈信号，用于反馈电动机的运动位置，以达到对电动机运行位置的精密控制。

在电梯门的开启或关闭的过程中，变频器会在整个启动到停止的过程中，以下图曲线进行变速运动。在提速阶段，变频器输出频率先慢后快，直至达到峰速后，以平稳频率A Hz运行，在减速过程中，需先减速到频率B Hz的速度，在保持一小段时间后，逐步停止，进一步达到精确的减速停车，如图1。

1.3 变频器的性能

在变频器对电动机进行控制的系统之中，交流220V直接输入变频器中，变频器运转时，随着电机的提速，其频率和电压相应提高，反之，变频器可以通过改变频率来控制电动机的转速。在其工作过程中其主要指标有变频增益、失真与干扰、噪声系数、选择性、输入阻抗、愉出阻抗、工作稳定性等，在进行变频器电梯门控系统控制的过程中，需要注意对其相应指标的衡量及抗干扰措施。

2 电梯门控系统中变频器的具体应用

2.1 变频器门机的硬件构成及动作原理

不同类型的变频器门机其硬件构成略有不同，但其硬件构成大致相似，主要由变频器、电动机、门机挂板、轿门板、导轨和门刀等组成。

在这些硬件组成中，变频器主要用来对电动机进行控制。当电动机转动时，它会带动与其转子连接的带轮转动，这回的带轮起到电梯双门的同步作用，当电梯正转时，电梯门为开（关），反转时，电梯门为关（开）[2]。为了保证门机的开、关到位，往往在带轮处设置具有多处磁极的磁环及两个霍尔元件，在磁环的转动过程中，磁极与霍尔元件相接触时，可以产生脉冲信号，信号反馈给变频器，变频器通过反馈信号的位置来对门机的位置进行识别，并进一步控制电动机来操控电梯门的开关程度，使其开关到位。

2.2 变频器电梯门控系统的程序设计

在电梯的正常使用过程中，电梯呼叫的楼层和时间是随机的，因此，可以采用模块化的编程方法来组建其控制系统。在编程的过程中，可以将变频器电梯门控系统的程序分为开关门、楼层信号、内选信号、外叫信号、定上定下指示、轿厢停层、轿厢启动和停止、轿厢运行这7个模块。其中，开关门模块用于控制轿厢的开、关门动作；楼层信号模块用于显示轿厢所在楼层；内选信号用于对叫梯信号进行优选；外叫信号用于发生并传递叫梯信号；定上定下指示模块用于显示轿厢是处于上行阶段还是下行阶段；轿厢启动和停止模块用于控制轿厢运动的启动和停止；轿厢运行模块用于控制轿厢的运动速度。

当电梯轿厢位于某一楼层的时候，会生成显示该楼层的楼层信号，使轿厢所处位置在楼层显示器中显示出来。当轿厢离开时，楼层显示器收到的楼层信号被接下来的楼层信号所代替。如电梯的楼层数存放在MW20中，强迫开关的形式参数为“#SXQPKG”，下行强迫开关的形式参数为“#XXQPKG”。对其运算进行设置，上行开关、下行开关到达20楼时，使MW20的值为20；到达1楼时，MW20的值为1；当在中间层时，轿厢每上升1层，MW20的数值随之加1；轿厢每下行1层，MW20的数值随之减1[3]。以此规则来对各层的电梯信号进行显示。

通过以上对变频器对电动机的控制和电梯门控系统中变频器的具体应用等问题的介绍，简要说明了变频器对电动机进行控制的原理、过程以及变频器在电梯门控制系统中的应用方式，希望可以对研究者起到参考作用。

参考文献

[1]赵书霞，李颖卓.变频器在电梯改造中的应用[J].吉林化工学院学报，2000.

[2]高峻峰，闫洪波.新型喂线机自动控制系统的研究与开发[J].机械工程师，2009.

[3]赵维，冼钊龙，等.监控组件软件的研究与应用[J].工业控制计算机，2006.