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电梯变频门机的运动控制分析

作者:时间:2018-08-21来源:网络收藏

1 电梯变频门机概述

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201808/387326.htm

电梯是现代生活中不可缺少的工具,而电梯门机系统又是整梯系统中动作最频繁的部件,其性能直接影响到整梯的性能。电梯门机分为门机、交流异步变频门机、永磁同步门机[1(] 至于这三种门机的区别,因篇幅所限,不在本文分析)。在这三种门机中,交流异步变频门机是目前使用量最大的电梯门机,本文所分析的就是这种门机。

交流异步变频门机通常简称为变频门机,其构成主要分为三部分:变频门机系统、交流异步变频电机、变频门机机械系统[2],三部分的关系如图1所示。

图1可知,系统用于变频电机运行,变频电机又拖动机械系统运行。

对于不同厂家的电梯,变频门机控制系统的具体设计会有所不同,但结构原理是基本一样的,图2 即为变频门机控制系统的硬件结构原理框图。

在图2 中,高压驱动电源为310 V 左右,用作驱动模块的逆变工作电源,低压控制电源的电压等级包括5 V、15 V、24 V等,不同厂家的系统会有所不同;参数存储器一般使用EEPROM;电流传感器一般设有两个,接在两相电机线上,第三相电机线的电流通过程序中的数学运算得到;编码器及其反馈信号接口电路在“编码器控制方式”下需要,在“速度开关控制方式”下不需要,关于控制方式(即运动控制方式),将在下文分析。

与变频门机控制系统的情况类似,对于不同厂家的电梯,变频门机机械系统的具体设计也会有所不同,但结构原理是基本一样。变频门机的机械系统分为两大部分:轿门侧机械部分和厅门侧机械部分,轿门和厅门通过一种称为“系合装置”的机械部件联接在一起,电机拖动轿门运动,轿门通过“系合装置”带动厅门一起运动。厅门侧机械部分除没有电机及其减速机构外,其余跟轿门侧机械部分相似,为节省篇幅,本文仅介绍轿门侧机械部分。变频门机轿门侧机械部分的结构示意图如图3 所示。

从图3可看出,轿门侧机械结构由两扇轿门和轿门上坎两大部分组成,上坎上分布着各种部件,图中所画为主要部件。其中滑轮组(两组)联接轿门与上坎,将轿门吊挂在上坎导轨上,滑轮组的皮带夹板卡住皮带,使得皮带可以拖动滑轮组在导轨上运动,从而拖动轿门运动。上坎上的开门极限开关和关门极限开关,用于检测轿门是否运动到开门极限位置或关门极限位置。电机尾部的编码器和上坎上的速度开关并不是同时都需要,这取决于不同的运动控制方式。

2 变频门机的运动控制方式及控制信号构成

变频门机的运动控制方式分为“编码器控制方式”和“速度开关控制方式”。在使用“编码器控制方式”时,电机尾部安装有编码器,但上坎上不安装速度开关。在这种控制方式下,通过编码器既能检测轿门位置,又能检测轿门速度,因此可以使用位置和速度闭环控制,“编码器控制方式”下的控制信号构成如图4所示。

图4 中的开门信号、关门信号、平层信号由电梯整梯控制系统发出,其中平层信号是指电梯到达每一楼层平面位置时产生的信号;开门极限信号与关门极限信号是指轿门运动到开门极限位置和关门极限位置时,由开门极限开关和关门极限开关产生的信号;安全触板和光电光幕是检测障碍物的装置[3][4],安装在轿门的门沿上(图3 中未画出),这两个装置只有在关门过程中才有效,当有障碍物时,会产生安全触板信号和光电光幕信号,以便整梯控制系统和门机控制系统实施保护;编码器用来反馈轿门运动速度、检测轿门位置和运动方向。“编码器控制方式”下的速度切换点通过检测轿门位置来确定。

在使用“速度开关控制方式”时,电机不带编码器,而是依据上坎的速度开关来检测速度切换点。在这种控制方式下,没有位置检测,也没有速度检测,因此只能使用位置和速度开环控制,“速度开关控制方式”下的控制信号构成如图5 所示。

图5跟图4相比,只是编码器信号用速度开关信号替代,其余控制信号二者完全一样。两个速度开关仅用作变频门机运动过程中的速度切换点。


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关键词: 控制 直流

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