基于DSP和变频器浅谈电梯门机控制系统

基于DSP和变频器浅谈电梯门机控制系统

孙杰军

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摘要：随着国家的经济发展，人民群众的生活品质也在不断提高。电梯是高层建筑中不可或缺的一种运输方式。由于钢索是一种弹性系数较大的柔性材料，在电梯运转过程中会发生震动，这不但影响了乘客的舒适性，也给电梯带来了很大的安全隐患。通过在拖曳轮轴上加装电机，使之直接带动拖曳轮轴旋转，达到降低振动振幅、消除安全隐患的目的。为了解决以上问题，本文提出了一种采用变频器来调整曳引机电机的转速，从而来调整电梯门的开启和关闭速度，从而实现了节能和降低能耗的目的；同时，本系统还可以对升降电梯的工作状况进行监控，并对其进行相应的控制，以保证电梯安全、可靠地工作。

关键词：电梯门机；DSP；控制系统；变频器

引言

随着国家的经济发展，人民群众的生活品质也在不断提高。随着城市高层建筑的不断增多，电梯逐渐成为城市居民日常生活中不可缺少的一种交通方式。目前，在市场上广泛应用的是曳引式电梯，这种电梯结构简单，运行稳定。但是，它以钢丝绳为主要传输元件，在长期运行过程中，钢丝绳会产生磨损，增加了安全隐患。

一、电梯门机控制系统的技术指标

要打开或关闭电梯门，就必须用到变频器。本文采用变频器实现了电梯门的自动控制。具体而言，就是将在电梯运行过程中所产生的各种信息和信号等传送到变频器，再由变频器发出相应的指令，从而实现对电梯门开关的控制。通常，变频器系统都会将一定的频率传递给电动机，这种频率就是所谓的起动频率，也就是额定频率。当然，也有一些方法可以改变这个频率，但它们的作用并不大。所以，在本文中，将变频器应用于电梯门机控制系统中。此外，还应注意：首先，要保证变频器的工作状态良好；第二，必须确保电机可以稳定地输出电压和电流；第三，要让电梯门按照设定好的动作。

二、基于DSP与变频器的电梯门机控制系统

（一）基本结构

它包括一个驱动单元，两个检测单元和四个选通域控制器。各门区控制器均配有单独的供电系统，并可采用变频器调速。在使用该控制器时，该控制器向对应的驱动器发出信息，并将信息传送到车门上的锁头或其他装置上。在本例中，全部装置被设计用来实现特殊的功能，并不要求随轿厢移动。另外，必须采用专用开关对电机进行起停控制。(1)驱动装置：由电动机及其相关组件（例如减速箱等）构成。(2)一检测装置，由一传感器、一信号转换器和一致动器构成。(3)门区控制器（GatewayControl)：从传感装置接收信号，并发出控制马达转动方向的指令。另外，本系统还包括两个部分：一是控制电梯的控制器，二是驱动电梯的电机。其中，所述的控制装置和所述的车辆由所述的信号线路连接；电机和车厢直接连接在一起。在电梯运行过程中，电机驱动轿厢上下运动，而在开门、关门等运行过程中电机又将电机驱动的轿厢上下运动，从而达到控制电梯的目的。除此之外，还会有一些其他的功能，例如可以通过这些功能来检测门锁是否开启，以及轿厢所在楼层的位置信息等等。

（二）数字模型

在控制轿厢的过程中，必须先将轿厢与变频器装置相连。在收到相应的命令之后，变频器可以通过改变输出频率来调节电动机电压，从而对轿厢的运行速度和方向进行有效的控制。同时，要根据具体情况，对有关参数进行合理的选取，并进行适当的计算，以确保控制效果达到所要求的要求。即要确定轿厢所在楼层位置、所需完成动作及信号类型等，并通过MATLAB软件建立相应的仿真模型，对设计方案进行验证。

（三）控制方法

在轿厢运行过程中，必须使用变频器装置。而变频器是一种将交流电转换为直流电的装置，能够对电源频率、电压等参数进行有效的改变。在收到相应的命令之后，变频器将根据一定的规则，输出不同大小和方向的脉冲，从而对电机的工作状态进行控制。具体地说，就是通过变频器中的信号发生器发出一定的信号，然后由信号产生相应的电压或电流，从而使电动机可以根据这个电压或电流来调节自己的转速。在确定车辆的位置时，必须使用变频器装置。为了使电梯能精确地抵达指定的楼层，需要确保电梯的运行速度和设定的运行速度相一致。为此，可利用SVPWM技术进行控制。这是一种将三相静态坐标系中的三个相量转化为二相转动坐标系中的六个分量的交流调速新方法，可有效地简化计算程序，提高计算效率。另外，该技术因其灵活多变而在许多领域得到了广泛的应用。即以变频器输出的脉冲信号为输入，通过一定的处理，得到一个新的控制信号，最后通过这个信号来驱动电动机转动。

三、基于DSP和变频器的电梯门机控制系统运行分析

（一）门机工作情况

当电梯门打开时，电机有变频器。当电梯抵达设定的楼层时，电梯的门在电梯的推动下自动关上。对电梯门机的操作状态进行了控制。从图表上可以看到，本系统能达到预定的功能，并能安全、可靠地完成电梯门的开闭操作。另外，在操作过程中要特别注意：一、一旦出现意外情况，要马上按下紧急停止键；第二、一旦发生故障，要立即通知维护人员进行处理；第三，在使用的时候，尽量不要做太多的动作。该系统以DSP为控制核心，充分发挥DSP对数据的处理功能，确保了系统的稳定性、实时性和精确性。并与变频器技术相结合，实现了电梯门起重机的平稳、快速运转。在电梯打开时，在电梯到达指定的楼层后，利用变频器装置调整电机的速度，从而使电梯门自动切换。由此可以看出，本系统可将电梯的大门精确开启至期望的位置，从而确保电梯的安全、顺畅运转。另外，即使发生了故障，也不会对电梯的正常运行造成影响。

（二）门机的工作状况

电梯在打开时，由于轿厢内的人数众多，人员密集，可能会发生一些意想不到的状况。比如，在电梯出现故障时，若不能及时关上电梯的大门，使得电梯停止运转，将会造成重大的安全事故。针对此问题，以DSP为核心，以变频器为核心，设计出一套以DSP为核心、以变频器为核心的电梯门机控制系统。这里显示的是一台电梯的控制系统。从对电梯门机控制系统的测试中可以看出，在电梯门被打开后，电梯门机控制系统可以准确地识别出轿厢位置信息、电梯所在楼层以及电梯所处的具体方位等重要参数，然后再根据这些数据来判断电梯门是否需要继续保持开门状态或者关门动作。同时，该系统还能对电梯门机的运行情况进行实时监控，对出现的异常情况进行及时处理，确保了电梯运行的稳定和可靠。

结束语

总结来说，最近几年，随着我国科学技术水平的不断提升，电梯行业得到了快速的发展，PID控制、变频器以及永磁同步马达等新技术开始在电梯设计中得到了广泛的应用。在对电梯控制系统进行设计的过程中，要对建筑物的实际情况和电梯的使用性能要求进行全面地分析，将变频器合理地运用到电梯控制系统中，从而可以有效地满足电梯的运行需求，确保电梯运行的经济性、安全性和高效性，从而推动电梯行业的可持续发展。

参考文献：

[1]吴靓,赖维东.基于双DSP的变频器控制方法[J].电子测试,2021(23):100-101+99.

[2]Schneider.ATV71系列变频器使用说明书[M].北京:Schne-ider(中国)投资有限公司,2021.

[3]阮毅,陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].4版.北京:机械工业出版社,2021.