摘要：本文介紹了基于變頻器與PLC設(shè)計的自動扶梯節(jié)能控制系統(tǒng)，設(shè)計了該系統(tǒng)的電氣主電路，控制電路，控制程序。系統(tǒng)具有調(diào)速性能好、節(jié)能*、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點。
　　　　
　　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，在商場兩臺扶梯一臺作為上行，另一臺作為下行，運(yùn)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(yùn)SAJ變頻器在自動扶梯上的應(yīng)用。在運(yùn)行過程中，顧客的流量在不同時段有較大的差別，有時乘自動扶梯可能一個人也沒有，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、皮帶磨損大、維修周期短，給正常使用帶來了不少麻煩。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。
　　
　　一﹑改造方案
　　
　　SAJ8000通用矢量型變頻器控制自動扶梯的電機(jī)，載客運(yùn)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(yùn)行頻率(50Hz)﹑減速運(yùn)行頻率(15Hz)。檢修(爬行)時，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(yùn)行時，斷開出口傳感器的信號。
　　
　　利用紅外線的物理性質(zhì)來進(jìn)行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度(高于零度)，都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，反應(yīng)快等優(yōu)點。
　　
　　紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏元件應(yīng)用zui多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號輸出。光電檢測元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。
　　
　　紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如采用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位，及時對疾病進(jìn)行診斷治療;利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對地球云層進(jìn)行監(jiān)視，可實現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報;采用紅外線傳感器可檢測飛機(jī)上正在運(yùn)行的發(fā)動機(jī)的過熱情況等。
　　
　　2﹑無人乘坐時電梯的減速運(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，這段時間內(nèi)，變頻器從15Hz運(yùn)轉(zhuǎn)加速到50HzCONTROL,為安全考慮，必須在人踏上扶梯之前應(yīng)完成加速，加速時間為2s.人踏上到走下扶梯的時間為t1.如果在時段內(nèi)無人到來，經(jīng)過t2=5s延時后，變頻器降速到15Hz運(yùn)行。
　　
　　SAJ8000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)，有人走進(jìn)入口時，傳感器信號送到計時器，計時器開始計時，在(t0+t1+t2)秒內(nèi)，無人走進(jìn)入口時，經(jīng)過(t0+t1+t2)秒扶梯自動轉(zhuǎn)換到低速運(yùn)行；如在(t0+t1+t2)秒內(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(yùn)行。
　　
　　3﹑再生能量的處理
　　
　　自動扶梯在做下行運(yùn)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。但考慮到有時可能以一臺扶梯單獨做下行運(yùn)行，這時就采用能耗制動的方式處理再生能量。SAJ變頻器有內(nèi)置制動單元，只需在P、PB端子上接入制動電阻即可。
　　
　　4﹑電磁抱閘
　　
　　當(dāng)某種原因發(fā)生緊急停車時，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，在運(yùn)轉(zhuǎn)時又不起制動作用。
　　
　　二、改造后的功能
　　
　　1﹑保持原有電梯的‘長期運(yùn)行‘模式和的‘自動載客運(yùn)行‘模式并存，用戶可隨時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，變頻器控制線路*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(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，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、皮帶磨損等。
　　
　　5、無乘客時，電梯低速運(yùn)行，當(dāng)有乘客到達(dá)入口時，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)延時后電梯自動轉(zhuǎn)回到低速運(yùn)行。
　　
　　三、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(yùn)行平穩(wěn)、節(jié)能效果明顯。改造前工頻運(yùn)行時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全速運(yùn)行，運(yùn)行頻率50Hz,無人時低速爬行，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%.
　　
　　2﹑期
　　
　　自動扶梯的運(yùn)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，因此效益比較好。