［編輯簡(jiǎn)介］：本文介紹了基于變頻器與PLC設(shè)計(jì)的自動(dòng)扶梯節(jié)能控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)的電氣主電路,控制電路,控制程序。系統(tǒng)具有調(diào)速性能好、節(jié)能效果顯著、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。 ［關(guān)鍵詞］：變頻器 PLC 自動(dòng)扶梯 節(jié)能
自動(dòng)扶梯是商場(chǎng)﹑車站﹑機(jī)場(chǎng)普遍使用的一種載人提升設(shè)備，在商場(chǎng)兩臺(tái)扶梯一臺(tái)作為上行，另一臺(tái)作為下行，運(yùn)行一段時(shí)間后就人為地進(jìn)行交換，即上行的交換為下行，下行的交換為上行運(yùn)SAJ變頻器在自動(dòng)扶梯上的應(yīng)用。在運(yùn)行過(guò)程中，顧客的流量在不同時(shí)段有較大的差別，有時(shí)乘自動(dòng)扶梯可能一個(gè)人也沒有，由于顧客到來(lái)具有隨機(jī)性，也不可能在無(wú)人乘坐時(shí)將自動(dòng)扶梯停止運(yùn)轉(zhuǎn)，未進(jìn)行調(diào)速控制的自動(dòng)扶梯只能以額定速度空轉(zhuǎn)， 這樣運(yùn)行很不經(jīng)濟(jì)，浪費(fèi)大量的電能，而且，鏈條、皮帶磨損大、維修周期短，給正常使用帶來(lái)了不少麻煩。這樣，可減低鏈條、皮帶的磨損;轉(zhuǎn)速降低后，電機(jī)的輸出功率大幅度減少，帶來(lái)了一定的節(jié)能效果。無(wú)人乘坐的時(shí)間越長(zhǎng)，節(jié)能的效果越顯著。
一﹑改造方案
SAJ8000通用矢量型變頻器控制自動(dòng)扶梯的電機(jī)，載客運(yùn)行時(shí)變頻器設(shè)置為外端子控制，速度控制設(shè)置為多段方式，即設(shè)置正常運(yùn)行頻率(50Hz)﹑減速運(yùn)行頻率(15Hz)。檢修(爬行)時(shí)，運(yùn)行頻率較低，大約在 25Hz 左右。
1﹑傳感器
傳感器為紅外線傳感器，安裝在自動(dòng)扶梯的入口處離地面 2.5m ,高的位置上，聚焦鏡頭對(duì)準(zhǔn)來(lái)客的方向上，并略向下傾斜。由于上﹑下扶梯的運(yùn)行方式要定時(shí)交換，因此，每一臺(tái)自動(dòng)扶梯的入口﹑出口都要安裝紅外傳感器。將這兩個(gè)傳感器的輸出接到變頻器內(nèi)定時(shí)器的輸入端上。自動(dòng)扶梯運(yùn)行時(shí)，斷開出口傳感器的信號(hào)。
利用紅外線的物理性質(zhì)來(lái)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度 (高于絕對(duì)零度)，都能輻射紅外線。紅外線傳感器測(cè)量時(shí)不與被測(cè)物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。
紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類。檢測(cè)元件按工作原理可分為熱敏檢測(cè)元件和光電檢測(cè)元件。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。光電檢測(cè)元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。
紅外線傳感器常用于無(wú)接觸溫度測(cè)量，氣體成分分析和無(wú)損探傷，在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如采用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離測(cè)量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位，及時(shí)對(duì)疾病進(jìn)行診斷治療;利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對(duì)地球云層進(jìn)行監(jiān)視，可實(shí)現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報(bào);采用紅外線傳感器可檢測(cè)飛機(jī)上正在運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī) 的過(guò)熱情況等。
2﹑無(wú)人乘坐時(shí)電梯的減速運(yùn)行。
假定，傳感器監(jiān)測(cè)到有人走向扶梯，一般傳感器的監(jiān)測(cè)距離為 6m,地面距離大約為4.2m,人走過(guò)這段距離約需要 t0=5s 左右，這段時(shí)間內(nèi)，變頻器從 15Hz 運(yùn)轉(zhuǎn)加速到50HzCONTROL ,為安全考慮，必須在人踏上扶梯之前應(yīng)完成加速，加速時(shí)間為 2s.人踏上到走下扶梯的時(shí)間為 t1.如果在時(shí)段內(nèi)無(wú)人到來(lái)，經(jīng)過(guò) t2=5s 延時(shí)后，變頻器降速到 15Hz 運(yùn)行。
SAJ8000 系列變頻器是一款矢量控制型高性能變頻器， 非常適合類似于電梯類的恒轉(zhuǎn)矩位能負(fù)載， 另外，無(wú)需用 PLC,而利用變頻器內(nèi)置的計(jì)時(shí)單元，設(shè)置計(jì)時(shí)單元的計(jì)時(shí)時(shí)間為(t0+t1+t2)，有人走進(jìn)入口時(shí)，傳感器信號(hào)送到計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，在 (t0+t1+t2)秒內(nèi)，無(wú)人走進(jìn)入口時(shí)，經(jīng)過(guò)(t0+t1+t2) 秒扶梯自動(dòng)轉(zhuǎn)換到低速運(yùn)行;如在(t0+t1+t2)秒內(nèi)有人走進(jìn)入口，傳感器輸入的信號(hào)對(duì)計(jì)時(shí)器復(fù)位并重新開始計(jì)時(shí)，扶梯就一直以正常速度運(yùn)行。
3﹑再生能量的處理
自動(dòng)扶梯在做下行運(yùn)行時(shí)，電機(jī)會(huì)進(jìn)入再生發(fā)電狀態(tài)，載客量越多，產(chǎn)生的再生能量越大。如果不對(duì)再生能量進(jìn)行處理，將導(dǎo)致變頻器頻繁‘過(guò)壓‘停機(jī)，有可能對(duì)乘客造成傷害。但考慮到有時(shí)可能以一臺(tái)扶梯單獨(dú)做下行運(yùn)行，這時(shí)就采用能耗制動(dòng)的方式處理再生能量。SAJ 變頻器有內(nèi)置制動(dòng)單元，只需在 P、PB 端子上接入制動(dòng)電阻即可。
4﹑電磁抱閘
當(dāng)某種原因發(fā)生緊急停車時(shí)，不必考慮重新起動(dòng)為帶載起動(dòng)(即人站在扶梯上起動(dòng))，為安全起見，扶梯在靜止時(shí)必須有制動(dòng)裝置，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)又不起制動(dòng)作用。
二、改造后的功能
1﹑保持原有電梯的‘長(zhǎng)期運(yùn)行‘模式和的‘自動(dòng)載客運(yùn)行‘模式并存，用戶可隨時(shí)選擇采用其中一種模式運(yùn)行，當(dāng)選擇原有電梯‘長(zhǎng)期運(yùn)行‘模式時(shí)，變頻器控制線路完全撤出。這樣可使用戶需要選擇原有模式或變頻器控制線路需要維護(hù)時(shí)，都可方便切換，保證了電梯正常運(yùn)行。
2﹑線路改造后，保證在任何工作模式下都能符合國(guó)家 GB-16899 關(guān)于扶手電梯安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。
3﹑‘自動(dòng)載客運(yùn)行‘模式運(yùn)行時(shí)，起動(dòng)、停止或速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)順暢，無(wú)跳動(dòng)感覺，舒適感較好。
4﹑延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，減少材料的自損耗。如：電機(jī)壽命、鏈條的損耗、皮帶磨損等。
5、無(wú)乘客時(shí)，電梯低速運(yùn)行，當(dāng)有乘客到達(dá)入口時(shí)，電梯自動(dòng)轉(zhuǎn)入全速運(yùn)行。乘客離開電梯后若再無(wú)乘客，經(jīng)延時(shí)后電梯自動(dòng)轉(zhuǎn)回到低速運(yùn)行。
三、節(jié)能與優(yōu)點(diǎn)
1﹑節(jié)電
設(shè)備安裝調(diào)試一次開車成功，運(yùn)行平穩(wěn)、節(jié)能效果明顯。改造前工頻運(yùn)行時(shí)每部扶梯每天耗電高達(dá) 80 度左右，變頻改造后由原來(lái)的全速運(yùn)行變?yōu)橛腥藭r(shí)全速運(yùn)行，運(yùn)行頻率 50Hz ,無(wú)人時(shí)低速爬行，運(yùn)行頻率 15Hz,其每天用電 28 度左右度，大大降低了能耗，其節(jié)電率為65%.
2﹑投資回報(bào)期
自動(dòng)扶梯的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，空載率高，變頻調(diào)速改造后節(jié)電非常顯著，而商業(yè)用電的電價(jià)又比較高，因此效益比較好。