曾婉文
广东省特种设备检测研究院顺德检测院 广东省佛山 528300
摘要：传统微机板和变频器控制模式下，零部件较多，安装的步骤也比较复杂，应用的过程中会产生一系列问题，对于使用人员的安全造成威胁。目前运行的一体化控制系统对于传统系统中的问题能够有效解决。本篇文章在传统系统的基础上，充分结合了系统的控制需求和相关理念，建立了较为完善的电梯控制系统，为电梯行业的进步和发展奠定了基础。以下的观点仅供参考和借鉴。
关键词：电梯；一体化控制系统；设计与应用
引 言
科技的快速发展，使很多高科技在人们日常生活中越来越普遍。电梯作为一种重要的运载工具，控制系统是其主要部件之一，为人们的日常生活提供了极大的便利。而电梯一体化控制系统在实际应用中极大地提高了电梯运行的安全性和稳定性，随着城市现代化进程的加快，电梯应用频率越来越高，应加强对电梯一体化控制系统的分析和研究，充分发挥电梯一体化控制系统的应用优势。
1 电梯一体化控制系统
1.1 系统概念
电梯一体化控制系统是将电梯的逻辑控制与变频驱动控制的有机结合和高度集成。将电梯专有微机控制板的功能集成到变频器控制功能当中，在此基础上，将变频器驱动电梯的功能充分优化。
1.2 电梯一体化控制系统应用特点
电梯一体化控制系统实现了变频驱动控制和电梯逻辑控制的高度结合，在变频器控制系统中集成电梯微机控制功能，充分优化变频器驱动电梯的应用功能。电梯一体化控制系统在实际应用中，不仅有效提高了电梯运行的可靠性和安全性，而且在制造成本、安装调试、外围配置、占地空间等方面优势明显。并且通过运用蓄电池运行、ＰＤＡ调试、短消息报修、远程监控、楼宇智能、直接停靠、Ｎ条调试等新技术，有效提高了电梯控制水平。
传统的电梯控制系统采用变频器＋控制板结构，这种结构约束了曲线数目，固定速度段无法灵活控制层高变化，而电梯一体化控制系统没有限制曲线数目，可实现直接停靠效果，并且自动生成曲线，充分提高电梯的运行效率。同时，电梯一体化控制系统通过分析和交换大量信息，能够更加准确、稳定地判断电梯运行状况，有针对性地进行运行调整，而且可以更加精准地判断电梯运行故障，从而进行灵活处理，例如，实现高平层精度和直接停靠。另外，电梯一体化控制系统简化了设计，省去了变频器接口和控制板之间信号线，不仅便于运行使用，而且降低了故障发生率，可实时进行信息交换，并且电梯一体化控制系统实现了直接停靠，电梯每次运行时，节省了４ｓ—５ｓ的爬行时间，使电梯运行更加平稳、舒适，并且基于模拟量方式，传统控制板也可以实现直接停靠，但是其模拟量稳定性较差，容易受到运行干扰，而通过应用电梯一体化控制系统，利用芯片实现数据交换，有效解决了模拟量不稳定的问题。
2 电梯一体化控制系统设计方案
2.1 控制原理
电梯一体化控制系统包括楼层显示、层站召唤、主控制器等部件，主控制器具有驱动控制和逻辑控制功能，对减速、平层等井道信息进行接收处理，输出控制抱闸基础接触器和运行接触器。
2.2 一体化控制系统应用功能
电梯一体化控制系统构成如图１所示，各个部分具有以下功能：其一，显示控制板，其是用户和一体化控制系统之间的接口；其二，指令板，用于接收电梯运行的独立、司机、楼层等指令；其三，轿顶板，其是整个电梯系统控制信号和信号采集的输入、输出中转站，控制电梯轿厢的各项运行指令；其四，主控板，其是整个电梯一体化控制系统的核心，选择３２位ＤＳＰ，实现和能量回馈单元、外召板、轿顶板的信息通讯，完成电梯逻辑控制、信号处理和曳引机矢量控制。电梯一体化控制系统基于四象限运行模式，能量回馈单元可以作为厅外显示板和主控板信息通讯的接点，通过主控板准确读取累计回馈电量、实时回馈功率等值，主控板将电梯系统运行信息传送到轿顶板，轿顶板再将累计回馈电量和实时回馈功率值传送到轿内显示板。
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图1电梯一体化控制系统构成示意图
2.3 控制模块设计
控制模块包括磁通角整定、同步电机、电机运动控制软件、通信软件和操作系统，电梯电机运动控制软件主要用于力矩控制、加速度控制，生成电梯运行曲线，检测电机电角和速度；通信模块包括３２位ＣＰＵ通信、主板和远程监控板、群控板、操作器、轿顶工作站、呼梯工作站之间的通信；电梯逻辑控制模块包括系统处理和自检、电梯故障处理、参数存储和调试、集选控制等。
2.4 驱动模块设计
电梯驱动模块包含ＰＷＭ矢量控制软件和ＰＷＭ矢量控制整流器软件，ＰＷＭ矢量控制软件用于电机变频驱动，ＰＷＭ矢量控制整流器软件用于电梯能量回馈，在电梯一体化控制系统中ＰＷＭ整流用于提供直流电源，并且其将电梯一体化控制系统能量回馈到电网中。ＰＷＭ逆变模块主要为电梯曳引机提供电源，确保电梯按照设定曲线稳定运行，并且电梯重载下行、轻载上行、减速运行时，机械能转化为电能，在电容将能量以泵升电压形式进行存储。ＰＷＭ逆变和ＰＷＭ整流运行模式相似，ＰＷＭ逆变选择永磁同步电机位控制模块，实现逆变控制，ＰＷＭ整流选择电机控制模块，以此作为被控电抗，ＰＷＭ逆变和ＰＷＭ整流模块对象都包含双闭环控制、ＰＩ调节、矢量变换等。
3 方案实现
（一）电梯门开闭系统，电梯门开闭系统的电路，其功能主要通过单片机编程实现。以2楼电梯门为例，当检测到2楼顶限位开关闭合时，即可判断电梯已到达2楼，此时给2楼电机一个信号，让其正转，由此带动电梯门开启；当电梯门打开到最大位置时，开门位置开关断开，单片机采集到此信号，给2楼电机反转的信号，带动电梯门关闭；当电梯门闭合时，关门位置开关断开，单片机采集到此信号，给2楼电机停转的信号，由此完成一个电梯门开闭的过程。
（二）语音控制系统，当电梯门闭合，即可触发语音模块工作。语音模块的功能是：发出提问，当得到用户回答，即可给1楼或2楼的继电器下达指令，让电机正、反转，带动电梯上、下行；如果一定时间内无应答，则语音模块会自动关闭。
（三）遥控系统摁下遥控器，接收器的KD端子即可导通，此时电机运转，带动电梯轿厢上行。当轿厢上行接近2楼时，接近开关闭合，反馈发射回路通电，反馈发射器给遥控器一信号，使得反馈系统通电，蜂鸣器开始蜂鸣，LED灯闪烁，达到提醒的目的；当轿厢接着上行到达2楼时，2楼限位开关断开，反馈发射回路断电，蜂鸣器停止鸣叫，LED灯熄灭。
4 应用效果
广州市某公司办公楼安装了一台MONT70电梯一体机。现场为一台3层3站的玻璃轿厢的无机房，使用通润GTW2-81P0主机，载重800kg，额定梯速1.0m/s，曳引机额定功率5.5kW，额定电压380V，额定电流12.8A，额定频率16Hz，额定转速96r/min，曳引机标配海德汉1387（sin/cos型）编码器。安装调试到位后，进行了现场应用测试。测试结果如下：
①功能、性能测试结果。安装调试完毕，立即进行了现场应用测试。图2所示现场应用测试结果显示，MONT70和HDRU构成的四象限运行电梯一体化控制系统，输出电流波形正弦度好，运行速度波形平滑，采用无称重自动补偿实现电梯无冲击起动。能量回馈波形正弦、母线电压稳定，能量回馈单元没有对电网和周边系统造成干扰。
②节能效果。随着现代化生产规模不断扩大和人们生活水平不断提高，电能供需矛盾日益突出，节电呼声日益高涨。绿色节能电梯，已经是行业的迫切需要。MONT70电梯一体控制机充分满足了这一需要。
从节电节能角度来看，该控制系统可以实现四象限运行，实现能量回馈功能，节电率达25％-45％。把再生能量回馈电网，效率达97%，增加运行经济效益。而且，它的热损耗为耗能制动的3%以下，有助于改善工作环
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图2
③成本对比。从表1来看，一体化电梯控制系统的安装成本和维护成本都低于传统微机板/PLC电梯控制系统，并且在维护良好的情况下，一体化电梯控制系统全年故障率为0，该系统充分满足了安全、稳定、经济、可靠的运行要求。
表1一体化电梯控制系统的成本优势
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结束语
随着现代化科学技术的快速发展，电梯一体化控制系统将越来越成熟，通过进一步优化电梯一体化控制系统设计，可以降低电梯维护管理成本，提高电梯运行的安全性和可靠性。电梯一体化控制系统把逻辑控制和变频调速驱动控制整合在一起，提高了电梯控制系统的性能和可靠性，使电梯的安装维护更加方便简洁，也降低了成本。建议电梯行业在采用一体化控制系统时，积极发现该系统的不足之处，加强对该系统的完善与开发工作，以期提高电梯安全质量和技术水平，降低电梯维护成本，使电梯运行更加节能环保。
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