淺議電梯的控制技術(shù)發(fā)展及存在的問題

陸善貴

摘要：隨著科技的發(fā)展，技術(shù)的更迭，應(yīng)用在電梯上的控制技術(shù)也在不斷地完善與更新。此外，由于自動(dòng)化技術(shù)在電梯控制技術(shù)中的應(yīng)用，使得電梯的運(yùn)行于控制更加智能、高效與安全。近些年來由于科研人員與技術(shù)人員對(duì)電梯控制技術(shù)的不斷深入研究，使電梯的性能有所提高。

關(guān)鍵詞：控制;電梯技術(shù);調(diào)速

中圖分類號(hào)：TG303

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-6487（2019）01-0017-02

0引言

電梯的產(chǎn)生最早源于西方，其在高層建筑中的應(yīng)用使人們的工作生活更加便捷。當(dāng)然，電梯的運(yùn)行不僅靠考慮可靠性與高效性，更要考慮安全性。在電梯控制技術(shù)中，曳引技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)與交流調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用能加強(qiáng)電梯運(yùn)行的安全與高效。這3個(gè)技術(shù)的發(fā)展都能促進(jìn)電梯控制技術(shù)的發(fā)展。此外，在電梯運(yùn)行時(shí)所涉及到的能源問題也應(yīng)該考慮，對(duì)電梯進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能地降低電梯對(duì)能源的消耗。文中討論了這3個(gè)技術(shù)的發(fā)展，并對(duì)當(dāng)前電梯控制技術(shù)中存在的問題進(jìn)行了闡述。

1電梯控制技術(shù)中的主要技術(shù)

1.1變頻調(diào)速技術(shù)

變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的。通過計(jì)算機(jī)對(duì)電梯的控制，實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速，使得電梯能在一定的平滑的速度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，并且計(jì)算機(jī)的調(diào)速精度高，誤差小，電梯對(duì)指令的響應(yīng)速度快。此外，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行調(diào)速，極大地降低了電梯控制的成本。

變頻調(diào)速主要通過控制電梯的電源電壓與頻率，改變電梯控制系統(tǒng)中交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到無極調(diào)速的目的。并且計(jì)算機(jī)還可以收到有關(guān)電梯運(yùn)行狀態(tài)的精確信息。由于計(jì)算機(jī)的精確控制，可以使電梯很精確地實(shí)現(xiàn)平層停運(yùn)，并在速度為零時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抱閘。讓乘坐電梯的人不適感大大減小。[1]并由于控制電梯運(yùn)行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的智能化，讓現(xiàn)代電梯的舒適度、安全性與效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)電梯。

1.2曳引技術(shù)

曳引技術(shù)的發(fā)展主要是基于直流電機(jī)的發(fā)展而發(fā)展起來的。直流發(fā)電機(jī)將電源的電能直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，拖動(dòng)電梯運(yùn)行。并在此過程中，直流電機(jī)可以獨(dú)立操作，不需要其它轉(zhuǎn)換設(shè)備的加入。直流電機(jī)是電梯技術(shù)中重要的組成部分，這是由于其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大且定位快，運(yùn)行時(shí)傳動(dòng)剛度高且能精確定位。在啟動(dòng)后的較短時(shí)間內(nèi)，直流電機(jī)不能馬上達(dá)到較高的速度，但是加速空間大，在高速運(yùn)行時(shí)也能夠馬上停轉(zhuǎn)，保證了電梯運(yùn)行的安全。因此，直流電機(jī)技術(shù)在電梯控制技術(shù)中的應(yīng)用能提高電梯的控制性能。

直流電機(jī)技術(shù)作為曳引技術(shù)構(gòu)成中的重要成分，其根源在于采用直線電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力，將電能轉(zhuǎn)化成了機(jī)械能。在兩種能量相互轉(zhuǎn)化的過程中，不需要額外轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)裝置的輔助。筆者研究發(fā)現(xiàn)，直流電機(jī)技術(shù)運(yùn)行過程中的特點(diǎn)有五：其一為啟動(dòng)時(shí)具備較大的推力;其二為運(yùn)行過程中定位速度快;其三為傳動(dòng)過程中剛度高;其四為行程長(zhǎng)短無局限;其五為全程定位精度高。上述五項(xiàng)特征是由于直流電機(jī)在運(yùn)行的過程中消除了離心力的影響，從而令自身在作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)限制條件較少。[2]大量的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，通過運(yùn)用直流電機(jī)技術(shù)，機(jī)械組件從靜止到實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間大大縮短，換言之具備了較大的加速度。此外，直流電機(jī)技術(shù)使得電梯在運(yùn)行過程中能夠隨指令精準(zhǔn)地停止，避免了一系列的安全問題。

直流電機(jī)技術(shù)在電梯控制中的應(yīng)用，不僅提升了電梯的營(yíng)運(yùn)效率，還加強(qiáng)了電梯系統(tǒng)的安全性。鑒于此，直流電機(jī)技術(shù)必將是未來電梯發(fā)展的主流趨勢(shì)。

1.3交流調(diào)速技術(shù)

由于交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了雙流雙速電梯。將交流調(diào)速技術(shù)應(yīng)用在電梯上并采集數(shù)據(jù)對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行分析，可以得到交流調(diào)速技術(shù)能使電梯的運(yùn)行成本降低、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)并方便維護(hù)。隨著世界電梯制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，已經(jīng)出現(xiàn)了舒適、精確且環(huán)保的VVVF電梯。作為電梯控制技術(shù)中的主要技術(shù)，交流調(diào)速技術(shù)是電梯制造與控制的重要技術(shù)保障。

1.4模糊控制技術(shù)

當(dāng)下，建筑智能化程度不斷提升。基于服務(wù)質(zhì)量的視角來看，電梯的使用者往往希望等候時(shí)長(zhǎng)和乘坐時(shí)長(zhǎng)的加和盡可能被縮短;而基于節(jié)省能源的視角來看，電梯則應(yīng)盡可能減少空載以及中停的次數(shù)。上述兩個(gè)角度對(duì)電梯的功能要求相互矛盾，因此，模糊控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

電梯的控制與調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理綜合考量了其自身的選配和特征、建筑的用途，以及被使用的頻率。從特定調(diào)度方法的角度來看，電梯的調(diào)度效果同時(shí)受到建筑模式和建筑功能二者的影響。[3]因此，設(shè)計(jì)電梯的控制系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)選用貼合電梯客流的控制方案，使得電梯的綜合性能和群控管理下的派梯模式最佳。

現(xiàn)代化建筑要求電梯控制系統(tǒng)的目標(biāo)多樣，而電梯控制系統(tǒng)自身往往具有隨機(jī)性和非線性的特征。鑒于此，傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)往往難以實(shí)現(xiàn)上述要求。模糊控制技術(shù)采取了群控算法，這一算法并不僅僅著眼于縮短使用者的等候時(shí)長(zhǎng)，而是綜合了模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及專家系統(tǒng)三種策略，將專家知識(shí)作為綜合考量條件應(yīng)用于電梯的控制系統(tǒng)。

模糊控制系統(tǒng)的特征主要有：動(dòng)態(tài)性;非線性;強(qiáng)學(xué)習(xí)性。上述3種特征可以令系統(tǒng)運(yùn)用專家知識(shí)習(xí)得不同的控制方案，從而更有效地處理電梯運(yùn)行中的多個(gè)目標(biāo)，并對(duì)不同的客流情況作出判斷、給出應(yīng)對(duì)方案，更好地適應(yīng)了建筑內(nèi)環(huán)境的變改。

模糊控制系統(tǒng)的應(yīng)用使得電梯的服務(wù)質(zhì)量有了質(zhì)的提升，人們對(duì)電梯更多的需求通過模糊控制系統(tǒng)得以滿足。

2電梯控制技術(shù)發(fā)展中的問題及解決策略

隨著技術(shù)的進(jìn)步，電梯的普及，電梯已經(jīng)成為建筑中重要的交通工具。但由于電梯運(yùn)行方式的特殊性，因此與其他交通工具不同，電梯的安全性是制約電梯行業(yè)發(fā)展的最大前提。電梯控制技術(shù)的先進(jìn)與否決定了電梯是否能更加安全地運(yùn)行。此外，再考慮電梯運(yùn)行的成本問題、高效性與節(jié)能能力。

2.1電梯運(yùn)行的效率問題

電梯作為一種位能性的載重交通工具，在其運(yùn)行過程中需要響應(yīng)乘客的指令，不斷上下運(yùn)行。技術(shù)人員在對(duì)電梯的指令響應(yīng)方式與速度變化進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)在考慮乘客安全與舒適度的前提下提高電梯的運(yùn)行效率。比如電梯在從停止到啟動(dòng)過程的加速度應(yīng)該設(shè)計(jì)為乘客能承受的最大加速度。

2.2電梯運(yùn)行的節(jié)能問題

在建筑物內(nèi)部有多種不同作用的電梯，比如客梯、貨梯與扶梯等等。由于電梯的運(yùn)行需要大量的電能，而節(jié)能環(huán)保是人類應(yīng)該極度重視的問題。因此，電梯控制技術(shù)應(yīng)當(dāng)從多方面考慮，解決電梯的節(jié)能問題。

2.3電梯運(yùn)行的成本問題

電梯的普及離不開對(duì)成本的控制，因此成本也是電梯控制技術(shù)中一個(gè)重要的考慮環(huán)節(jié)。在我國(guó)運(yùn)行的電梯中，大部分控制設(shè)備是由國(guó)外設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵技術(shù)卻不能被我國(guó)所掌握。雖然我國(guó)也能夠自行設(shè)計(jì)開發(fā)電梯系統(tǒng)，但是成本高且設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。雖然前文所說的VVVF變頻器能使電梯的運(yùn)行更加快捷舒適，但是其成本太高，比普通變頻器多一倍的成本。我國(guó)電梯行業(yè)如果想要得到良好發(fā)展，應(yīng)當(dāng)加大科研的資金投入，鼓勵(lì)廣大科研工作者早日研發(fā)出能大量投入市場(chǎng)運(yùn)行的電梯核心設(shè)備，降低成本，提高電梯運(yùn)行的性價(jià)比。

3結(jié)束語(yǔ)

技術(shù)的發(fā)展為電梯行業(yè)的發(fā)展帶來了極大的推動(dòng)作用。對(duì)于電梯技術(shù)發(fā)展中的一些關(guān)鍵問題不能忽視，否則會(huì)抑制電梯行業(yè)的發(fā)展。目前，市場(chǎng)中電梯控制技術(shù)亟待解決的問題主要有：效率問題;節(jié)能問題;成本問題。

筆者結(jié)合理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)電梯控制技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討，同時(shí)對(duì)近年來電梯行業(yè)發(fā)展中經(jīng)常出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析，最后得出結(jié)論：廣大研究人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況和以往經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行不斷創(chuàng)新，改進(jìn)與創(chuàng)新電梯控制技術(shù)，在保證電梯運(yùn)行安全的前提下提高運(yùn)行效率、降低成本并節(jié)能環(huán)保，才能讓我國(guó)電梯行業(yè)蓬勃發(fā)展。

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