森蘭SB80C變頻器在自動扶梯上的應(yīng)用

【編者按】近期，編輯部收到希望森蘭變頻器制造有限公司組織的十余篇應(yīng)用類文章。從本期開始，將陸續(xù)安排刊登，以展示森蘭變頻器的應(yīng)用風(fēng)采，給更多正在應(yīng)用或?qū)⒁獞?yīng)用森蘭變頻器的技術(shù)人員以參考和借鑒。

0 引言

自動扶梯是商場、車站、機(jī)場普遍使用的一種載人提升設(shè)備。青島飛拉利家具廣場有兩臺自動上下扶梯，使用11 kW(四極)交流電機(jī)傳動，經(jīng)減速箱減速后拖動自動扶梯運轉(zhuǎn)。兩臺扶梯一臺作為上行，另一臺作為下行，運行一段時間后就人為地進(jìn)行交換，即上行的交換為下行，下行的交換為上行運轉(zhuǎn)。在運行過程中，顧客的流量在不同時段有較大的差別，有時乘自動扶梯的顧客可能一個也沒有。由于顧客到來具有隨機(jī)性，也不可能在無人乘坐時將自動扶梯停止運轉(zhuǎn)，未進(jìn)行調(diào)速控制的自動扶梯只能以額定速度空轉(zhuǎn)，這樣運行很不經(jīng)濟(jì)，浪費大量的電能，而且，鏈條、皮帶磨損大、維修周期短，給正常使用帶來了不少麻煩。因此對自動扶梯進(jìn)行變頻調(diào)速改造，在無人乘坐時降低速度運轉(zhuǎn)，有人乘坐時再平穩(wěn)地加速到額定速度運轉(zhuǎn)。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，帶來了一定的節(jié)能效果。無人乘坐的時間越長，節(jié)能的效果越顯著。

1 改造方案

用兩臺森蘭SB80C-11T4 矢量型變頻器控制自動扶梯的電機(jī)，載客運行時變頻器設(shè)置為外端子控制，速度控制設(shè)置為多段方式，即設(shè)置正常運行頻率(50 Hz)、減速運行頻率(15 Hz)。檢修(爬行)時，運行頻率較低，大約在25 Hz。

1.1 傳感器

傳感器為紅外線傳感器，安裝在自動扶梯的入口處離地面2.5 m高的位置上，聚焦鏡頭對準(zhǔn)來客的方向，并略向下傾斜。由于上、下扶梯的運行方式要定時交換，因此，每一臺自動扶梯的入口、出口都要安裝紅外傳感器。將這兩個傳感器的輸出接到變頻器內(nèi)定時器的輸入端上。自動扶梯運行時，斷開出口傳感器的信號。

1.2 無人乘坐時電梯的減速運行

假定，傳感器監(jiān)測到有人走向扶梯，一般傳感器的監(jiān)測距離為6 m，地面距離大約為4.2 m，人走過這段距離約需要t0=5 s左右，這段時間內(nèi)，變頻器從15 Hz運轉(zhuǎn)加速到50 Hz，為安全考慮，必須在人踏上扶梯之前完成加速，加速時間為2 s。人踏上到走下扶梯的時間為t1。如果在(t0+t1)時段內(nèi)無人到來，經(jīng)過t2=5 s延時后，變頻器降速到15 Hz運行。

希望森蘭SB80 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，無需用PLC 而利用變頻器內(nèi)置的計時單元，設(shè)置計時單元的計時時間為(t0+t1+t2)，當(dāng)有人走進(jìn)入口時，傳感器信號被送到計時器，計時器開始計時，在(t0 +t1 +t2)s 內(nèi)，無人走進(jìn)入口時，經(jīng)過(t0+t1+t2)s 扶梯自動轉(zhuǎn)換到低速運行;如在(t0+t1+t2)s 內(nèi)有人走進(jìn)入口，傳感器輸入的信號對計時器復(fù)位并重新開始計時，扶梯就一直以正常速度運行。

1.3 再生能量的處理

自動扶梯在做下行運行時，電機(jī)會進(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。如果不對再生能量進(jìn)行處理，將導(dǎo)致變頻器頻繁“過壓”停機(jī)，有可能對乘客造成傷害。考慮到兩臺扶梯的變頻器安裝在同一個控制室內(nèi)，并且上行運行的扶梯永遠(yuǎn)是電動做功。于是將兩臺變頻器的直流母線經(jīng)交流接觸器連接起來構(gòu)成直流母線式，把下行扶梯產(chǎn)生的再生能量送到直流母線上全部被上行扶梯利用，這樣沒有能量浪費。但考慮到有時可能以一臺扶梯單獨做下行運行，這時就采用能耗制動的方式處理再生能量。SB80 變頻器有內(nèi)置制動單元，只需在DC、DB 端子上接入15 贅、7 kW的制動電阻即可。

1.4 電磁抱閘

當(dāng)因某種原因發(fā)生緊急停車時，不必考慮重新起動為帶載起動(即人站在扶梯上起動)。為安全起見，扶梯在靜止時必須有制動裝置，而在運轉(zhuǎn)時又不起制動作用，故給兩臺扶梯都設(shè)置了電磁抱閘。

2 改造后的功能

1)保持原有電梯的“長期運行”模式和增加的“自動載客運行”模式并存，用戶可隨時選擇采用其中一種模式運行，當(dāng)選擇電梯原有的“長期運行”模式時，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，都可方便切換，保證了電梯正常運行。

2)線路改造后，保證在任何工作模式下都能符合國家GB16899 關(guān)于扶手電梯安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3)當(dāng)選用“自動載客運行”模式運行時，起動、停止或速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)順暢，無跳動感覺，舒適感較好。

4)電梯自動模式運行方式延長了設(shè)備的使用壽命，減少了材料的自損耗，如電機(jī)壽命、鏈條的損耗、皮帶磨損等。

5)無乘客時，電梯低速運行，當(dāng)有乘客到達(dá)入口時，電梯自動轉(zhuǎn)入全速運行。乘客離開電梯后若再無乘客，經(jīng)延時后電梯自動轉(zhuǎn)回到低速運行。

3 控制原理框圖

自動扶梯基本的功能連線如圖1 所示出。將自動扶梯上、下兩端的光敏接收信號并聯(lián)接到SB80 主控板的X5 端子(將E1-04 設(shè)置為00，取消內(nèi)部軟連接)，再利用定時器1 的下降沿延時功能(通過CL-17 設(shè)置)，將接收到的光敏信號下降沿延時，延時時間為(t0+t1+t2)，定時器的輸出可以

在內(nèi)部選擇為多段頻率選擇(設(shè)置CL-19 為01耀04，具體參考E2和F7 菜單相關(guān)部分)。

通過將X2 端子接為有效狀態(tài)，實現(xiàn)低速運行。X3端子有效時，可以使扶梯運行于檢修頻率，一般為額定運行速度的50%。X8為急停按鈕，以應(yīng)對故障狀態(tài)或一些突發(fā)事件的停機(jī)控制。

變頻器的起停及方向控制，采用兩線式運轉(zhuǎn)模式2(E2-14)，可作并聯(lián)，請參見SB80用戶手冊。

變頻器的故障輸出可以用于報警等指示，采用變頻器的運行中信號輸出作抱閘信號，這兩者都是通過繼電器輸出，觸點常開或常閉形式可根據(jù)實際需要進(jìn)行更改。

4 功能碼設(shè)置

變頻器功能碼設(shè)置如表1 所列。

5 節(jié)能與優(yōu)點

1)節(jié)電設(shè)備安裝調(diào)試一次開車成功，運行平穩(wěn)、節(jié)能效果明顯。改造前工頻運行時每部扶梯每天耗電高達(dá)80 kW·h 左右，變頻改造后由原來的全速運行變?yōu)橛腥藭r全速50 Hz運行，無人時低速15 Hz 爬行，每天用電約為28 kW·h，大大降低了能耗，節(jié)電率達(dá)65%。

2)投資回報期自動扶梯的運轉(zhuǎn)時間長，空載率高，變頻調(diào)速改造后，節(jié)電非常顯著，而商業(yè)用電的電價又比較高，因此投資回報期短，本項目可在8個月內(nèi)收回投資。