淺析電梯一體化控制系統的優缺點
自2004年上海國際電梯展覽會到現在，伴隨著我國電梯行業的迅速發展、市場擴大，一大批電梯部件企業在產品創新和生產加工能力上都有了很大的提高。
電梯作為一種重要的運載工具，控制系統是其主要部件之一，為人們的日常生活提供了極大的便利。而電梯一體化控制系統在實際應用中極大地提高了電梯運行的安全性和穩定性，隨著城市現代化進程的加快，電梯應用頻率越來越高，應加強對電梯一體化控制系統的分析和研究，充分發揮電梯一體化控制系統的應用優勢。
一體化控制方式是用一個主控系統對各回路進行集中控制，這種方式減少了零部件數量，安裝步驟更簡單化，在減少了控制系統的安裝和維護成本的同時，也兼顧了電梯安全、穩定運行的基本要求。這種控制方式迅速通過了市場的檢驗，目前已成為電梯行業主流。本文主要總結了電梯一體化控制系統的各種優勢，也提出了工作中這種控制方式會出現的問題。
1 電梯一體化控制系統綜述
1.1 電梯一體化控制系統的概念
電梯一體化控制系統是在系統硬件和軟件整體設計上，把電梯控制系統和驅動系統高度集成，實現控制系統和驅動系統一體化的電梯控制系統。
1.2 電梯一體化控制系統的原理
電梯一體化控制系統包括樓層顯示、層站召喚、主控制器等部件，主控制器具有驅動控制和邏輯控制功能，對減速、平層等井道信息進行接收處理，輸出控制抱閘基礎接觸器和運行接觸器。
1.3 電梯一體化控制系統的特點
電梯一體化控制系統實現了變頻驅動控制和電梯邏輯控制的高度結合，在變頻器控制系統中集成電梯微機控制功能，充分優化變頻器驅動電梯的應用功能。電梯一體化控制系統控制與驅動是一體化的，在占地空間、外圍配置、安裝調試和制造成本上具有無可比擬的優勢，也從根本上改善了電梯的運行性能和可靠性。電梯一體化控制系統可以實現多種調試方式、N條曲線輸出、樓宇智能化、遠程監控、短消息報修、蓄電池運行等功能。電梯一體化控制系統在實際應用中，不僅有效提高了電梯運行的可靠性和安全性，而且在制造成本、安裝調試、外圍配置、占地空間等方面優勢明顯，并且通過運用蓄電池運行、PDA調試、短消息報修、遠程監控、樓宇智能、直接停靠等新技術，有效提高了電梯控制水平。
2 電梯一體化控制系統分類
考慮到實現一體化控制思路的不同，可以把一體化控制系統分為兩種類型。
2.1 結構一體化控制系統
電梯的控制主板和變頻驅動的控制主板集成為一塊控制板的一體化控制系統。其控制思路如圖1所示。
2.2 功能一體化控制系統
把電梯視為一個整體，不分電梯控制和驅動控制，控制板和驅動板可以不整合為一塊控制板。其控制思路如圖2所示。
圖1 結構一體化控制系統控制思路
圖2 功能一體化控制系統控制思路
3 電梯一體化控制系統的優缺點
3.1 結構一體化控制系統的優點
目前市場上常用的一體化控制系統。這種控制技術具有以下優勢：（1）以距離為控制規則的直接停靠技術，實時生成速度曲線；（2）自動識別短層站運行；（3）靈活豐富的模塊化結構設計；（4）驅動控制設計專業，環境適應能力優秀，對電網波動、粉塵、高溫和雷電有較強防護；（5）精準實時時鐘，有多樣的分時控制功能，輕松實現智能化樓宇管理；（6）新型PWM死區補償技術，有效降低電機噪音和電機損耗；（7）同時適用于同步和異步主機，同步主機靜態自整定功能，異步主機無需自整定；（8）基于一體的控制驅動架構，整個裝置結構緊湊、接線減少，提高了可靠性、簡化了操作；（9）支持220 V AC電源輸入，停電后UPS應急后備運行；（10）無載荷傳感器載荷補償啟動技術的應用，使得電梯可以在不安裝稱重裝置的情況下也有優異的啟動舒適感；（11）加入簡易鍵盤，調試、維護電梯變得更加簡單易行；（12）支持多種調試手段：計算機軟件調試、PDA軟件調試、手持操作器調試；（13）采用簡單易懂的功能參數設計，方便調試；（14）采用雙重井道信息保護，大幅增加了系統的可靠性；（15）采用矢量控制技術，電機調速性能優秀，電梯運行舒適；（16）經過EMC實驗室專業測試，抗干擾能力強，抗傳導干擾和耦合干擾4 kV；（17）CAN串行通信，提升數據傳輸能力，增強通信可靠性；（18）冗余安全設計，具有安全保護功能的電梯控制和驅動控制，使安全系數提高。
3.2 結構一體化控制系統的缺點
因為變頻器的輸出波形里含有較多諧波，其中高次諧波會造成變頻器輸出的電流增加，使電機繞組發熱，導致電機運行時產生噪音和振動，加速絕緣部分的老化。同時，這些不同頻率的諧波會向周圍空間發射不同頻率的無線電干擾，這些干擾可能會導致其他設備產生誤動作。在實際電梯設計中，也確實存在將變頻驅動和主機分開遠距離控制的情況，這時候就需要調整變頻器的載波頻率，用這種方法來減少諧波的干擾；或者是增加交流電抗器，但是這些操作就增加了現場調試難度和控制系統的使用成本。
3.3 功能一體化控制系統的優點
這種控制方式完全繼承了結構一體化控制系統的優勢，結構上又可以把控制板和驅動板分開50 m以上單獨安裝，很好地改善了機構一體化系統的一些不足之處，可以把功能一體化控制系統應用在更加復雜的場景。
3.4 功能一體化控制系統的缺點
目前在工作中發現的問題有兩個，一是容易炸模塊；二是串聯通信芯片容易燒壞，導致外呼通信中斷。
4 電梯一體化控制系統應用效果
在東莞某辦公樓裝了一臺7層7站7門載重1 t額定速度1 m/s的載客電梯。使用某公司11 kW一體化變頻器，額定功率為11 kW；某公司額定功率8.1 kW、額定電壓380 V、額定電流20 A、額定頻率15.9 Hz、額定轉速95 r/min的無齒輪永磁同步曳引機。安裝調試完成后，進行了現場的使用測試。系統組成如圖3所示。
現場測試結果如下：
（1）功能測試結果：現場使用運行速度穩定，設計功能實現完好。系統組成的四象限運行模式，輸出電流波形正好為正弦波，采用稱重傳感器實現無沖擊啟動，運行速度平滑。能量回饋單元也沒有對周邊系統和電網造成影響。
（2）節能效果：系統可實現四象限運行，能量回饋，能實現25%～45%節電能力。再生能量回饋電網的效率可達到95%，改善了運行效益。熱損耗在耗能制動的4%以下，完全達到了節能的目的。
圖3 系統組成
（3）成本對比：從表1可以得出結論，一體化控制系統不僅安裝維護費用低于傳統的微機板或PLC電梯控制系統，且在故障率上也低于傳統控制系統。一體化控制系統在成本上和運行可靠性上都優于傳統控制系統。
表1 傳統控制系統電梯與一體化控制系統電梯數據對比
注：以上數據為本公司統計。
5 結語
隨著現代化科學技術的快速發展，電梯一體化控制系統將越來越成熟，通過進一步優化電梯一體化控制系統設計，可以降低電梯維護管理成本，提高電梯運行的安全性和可靠性。
電梯一體化控制系統把邏輯控制和變頻調速驅動控制整合在一起，提高了電梯控制系統的性能和可靠性，使電梯的安裝維護更加方便簡潔，也降低了成本。建議電梯行業在采用一體化控制系統時，積極發現該系統的不足之處，加強對該系統的完善與開發工作，以期提高電梯安全質量和技術水平，降低電梯維護成本，使電梯運行更加節能環保
