摘 要 ：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，其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長，空載率高，經(jīng)變頻調(diào)速改造后，節(jié)電非常顯著。將兩臺扶梯的變頻器連接成直流母線式，可充分利用下行扶梯產(chǎn)生的再生能量，使節(jié)能率高達(dá)65%。 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11kW（四級）交流電機(jī)傳動，經(jīng)減速箱減速后拖動自動扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)。兩臺扶梯一臺作為上行，另一臺作為下行，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)轉(zhuǎn)。在運(yùn)行過程中，顧客的流量在不同時(shí)段有較大的差別，有時(shí)乘自動扶梯可能一個(gè)人也沒有，由于顧客到來具有隨機(jī)性，也不可能在無人乘坐時(shí)將自動扶梯停止運(yùn)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(yùn)行很不經(jīng)濟(jì)，浪費(fèi)大量的電能，而且，鏈條、皮帶摩損大、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(shí)降低速度運(yùn)轉(zhuǎn)，有人乘坐時(shí)在平穩(wěn)地加速到額定速度運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣，可減低鏈條、皮帶的摩損；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(shí)間越長，節(jié)能的效果越顯著。 1、改造方案 用兩臺森蘭SB80B-11T4矢量型變頻器控制自動扶梯的電機(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，安裝在自動扶梯的入口處離地面2.5m高的位置上，聚焦鏡頭對準(zhǔn)來客的方向上，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，每一臺自動扶梯的入口、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。自動扶梯運(yùn)行時(shí)，斷開輸出口傳感器的信號。 （2）無人乘坐時(shí)電梯的減速運(yùn)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6m，地面距離大約為4.2m，人走過這段距離約需要t0=5S左右，這段時(shí)間內(nèi)，變頻器從15Hz運(yùn)轉(zhuǎn)加速到50Hz，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（t0+t1）時(shí)段內(nèi)無人到來，經(jīng)過t3=5S延時(shí)后，變頻器降速到15Hz運(yùn)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(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+t1），有人走進(jìn)入口時(shí)，傳感器信號送到計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，在（t0+t1+t1）秒內(nèi)，無人走進(jìn)入口時(shí)，經(jīng)過（t0+t1+t1）秒扶梯自動轉(zhuǎn)換到低速運(yùn)行;如在（t0+t1+t1）秒內(nèi)有人走進(jìn)入口，傳感器輸入的信號對計(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 自動扶梯在做下行運(yùn)行時(shí)，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?？紤]到兩臺扶梯的變頻安裝在同一個(gè)控制室內(nèi)，并且上行運(yùn)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，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，沒有能量浪費(fèi)。但考慮到有時(shí)可能以一臺扶梯單獨(dú)做下行運(yùn)行，這時(shí)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 ，7kW制動電阻即可。 （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(shí)必須有制動裝置，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)又不起制動作用。 2、改造后的功能 （1）保持原有電梯的“長期運(yùn)行”模式和增加的“自動載客運(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家GB-16899關(guān)于扶手電梯安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。 （3）“自動載客運(yùn)行”模式運(yùn)行時(shí)，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）延長設(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、皮帶摩損等。 （5）無乘客時(shí)，電梯低速運(yùn)行，當(dāng)有乘客到達(dá)入口時(shí)，電梯自動轉(zhuǎn)入全速運(yùn)行。乘客離開電梯后若再無乘客，經(jīng)延時(shí)后電梯自動轉(zhuǎn)回到低速運(yùn)行。 3、控制原理框圖 圖1示出了自動扶梯基本的功能連線，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(shí)器1的下降沿延時(shí)功能（通過CL-17設(shè)置），將接收到的光敏信號下降沿延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為（t0+t1+t1），定時(shí)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01～04，具體參考E2和F7菜單相關(guān)部分）。 [align=center]圖1 控制原理框圖 注：UP、DN選用歐姆龍光電傳感器[/align] 通過將X2端子接為有效狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)行。X3端子有效時(shí)，可以使扶梯運(yùn)行于檢修頻率，一般為額定運(yùn)行速度的50%。X8為急停按鈕，應(yīng)對于故障狀態(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(yùn)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(bào)警等指示，采用變頻器的運(yùn)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(diǎn)常開或常閉形式可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行更改。 4、功能碼設(shè)置 功能碼設(shè)置如附表所示。 5、節(jié)能與優(yōu)點(diǎn) 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%。 自動扶梯的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(jià)又比較高，因此投資回報(bào)期短，本項(xiàng)目可在8個(gè)月內(nèi)收回投資。