機電一體化在電梯的應(yīng)用

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摘要：將機電一體化技術(shù)融入電梯中，可以有效提升電梯性能，并且滿足人們對電梯舒適、安全性以及高效性的要求。對機電一體化技術(shù)進行研究，討論其發(fā)展前景廣闊，希望能夠為相關(guān)專業(yè)提供可以參考的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：機電一體化;電梯;系統(tǒng)控制

隨著城市建設(shè)快速發(fā)展，建筑行業(yè)異軍突起，高層與超高層建筑數(shù)量日益增加，電梯便成為了我們生活中必不可少的垂直運行交通工具，為我們生活提供了極大便利，電梯的安全、舒適且高效性能成為人們關(guān)注的重點。將機電一體化技術(shù)應(yīng)用于電梯制造與運行中，不僅提高了電梯安全性、高效性和舒適性，還提升了電梯技術(shù)水平和用戶滿意度。

1機電一體化技術(shù)概述

在系統(tǒng)科學(xué)理論分析中，機電一體化即是把機械、電子以及信息等相關(guān)技術(shù)融為一體，在系統(tǒng)運行中實現(xiàn)產(chǎn)品最優(yōu)化。近年來，電子信息行業(yè)飛速發(fā)展，計算機技術(shù)不斷更新?lián)Q代，使得機電一體化技術(shù)日益進步和成熟。早期，電梯依靠沉重且運行緩慢的齒輪調(diào)速箱進行調(diào)速，隨著技術(shù)發(fā)展，輕便的轉(zhuǎn)置更有助于電梯運行，通過計算機軟件精密計算，可以調(diào)整電梯運行速度，保證電梯高效、安全運行。因此，通過機械、電子和軟硬件的相互融合滲透，可以構(gòu)建出性能和運行效果最優(yōu)的電梯產(chǎn)品。機電一體化應(yīng)用于電梯，不僅可以使得電梯結(jié)構(gòu)更為科學(xué)合理，還能夠增強系統(tǒng)功能，提高安全性和可靠性，提升用戶滿意度。

2電梯的基本結(jié)構(gòu)

電梯是一款構(gòu)造極其復(fù)雜的大型機械，是機械與電力的高度結(jié)合。隨著電子信息技術(shù)快速發(fā)展，電梯開始向著節(jié)能、安全、舒適和智能方向不斷發(fā)展。目前我國所使用的電梯在從結(jié)構(gòu)上可分為拖動模塊、曳動模塊、電梯導(dǎo)向模塊、安全保護模塊和電氣監(jiān)控模塊等部分。

3機電一體化技術(shù)在電梯中的應(yīng)用

隨著社會發(fā)展和科技進步，人們對電梯品質(zhì)提出了更高要求，即更注重安全性、舒適性、高效性、平穩(wěn)性和人性化，此外還要確保電梯制造低成本、空間占據(jù)體積小以及易于維護等性能。機電一體化技術(shù)包含了變頻技術(shù)、智能控制技術(shù)、節(jié)能減排技術(shù)、通信技術(shù)及新材料應(yīng)用，機電一體化在電梯中的應(yīng)用已經(jīng)成為當前發(fā)展主流方向。本文將重點介紹機電一體化技術(shù)在電梯中不同結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的具體應(yīng)用情況。3.1曳引模塊。曳引模塊是實現(xiàn)動力輸出及能量傳遞的結(jié)構(gòu)，可使得電梯能夠垂直運行。曳引機又稱為電梯主機，其中永磁同步電動機低速大轉(zhuǎn)矩的特性，使得不需要再設(shè)置單獨減速裝置便可實現(xiàn)低速穩(wěn)定運行，永磁同步電動機的應(yīng)用是繼VVVF技術(shù)后，電梯行業(yè)又一次技術(shù)革命。永磁同步無齒輪曳引機能夠有效減少污染，提高電梯安全性，降低電梯的維護頻率，大大減少了電梯成本投入。相較于交流異步電動機中的拖動模塊，永磁同步無齒輪曳引機主要表現(xiàn)出以下幾點明顯的優(yōu)越性。第一，響應(yīng)迅速，噪音小。永磁同步無齒輪曳引機應(yīng)用無齒輪曳引技術(shù)，使機械轉(zhuǎn)矩波動小，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，改變了傳統(tǒng)龐大機械傳動系統(tǒng)反應(yīng)慢的特點，實現(xiàn)了動態(tài)精確快速響應(yīng)。第二，體積減小，重量輕便。由于采用永磁材料，避免了同容量下異步電機在體積和重量上的弊端，更加突出了體積小、重量輕的特點，真正做到了無機房化，建筑面積大大減小，使得維護更為方便。第三，低耗損，效率大大提升。永磁同步電動機由于沒有勵磁電流，減少了無功電流分量，功率因數(shù)明顯提高，電負荷也相應(yīng)減少。3.2電氣工程模塊。在電梯控制方面，電氣工程模塊由拖動模塊的調(diào)速控制和選層模塊邏輯控制共同組成。電梯一體化控制模塊促進了驅(qū)動系統(tǒng)、電梯管理及控制系統(tǒng)集成，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡便、維護便捷以及節(jié)能環(huán)保等特點，受到人們廣泛青睞。3.2.1高集成的一體化控制器。以DA7000系列電梯一體化驅(qū)動控制集成裝置為例進行分析，該電梯采用雙32位網(wǎng)絡(luò)化且智能的串行通訊電梯專用一體化控制系統(tǒng)。相關(guān)機電一體化技術(shù)包括以下幾點內(nèi)容。第一，機械化技術(shù)。通過控制驅(qū)動架構(gòu)一體化，讓裝置結(jié)構(gòu)更為緊湊，使用更為便捷；第二，控制技術(shù)。智能型控制系統(tǒng)將覆蓋于整個電腦，并使用32位雙CPU并行通信，根本目的是提高數(shù)據(jù)交換速率，使用直接停靠及轎廂位移記憶技術(shù)，實現(xiàn)精準快速定位，并且在電梯停站時確保可以做到提前開門與平層安全，讓乘客擁有更優(yōu)質(zhì)的乘坐體驗；第三，驅(qū)動技術(shù)。永磁同步電動機使用變頻電源進行驅(qū)動，利用旋轉(zhuǎn)編碼器及驅(qū)動控制單元獲取和調(diào)整電梯運行情況，并根據(jù)人體舒適感來調(diào)節(jié)運行速度。新型PWM死區(qū)補償技術(shù)，讓電機在運行中更為節(jié)能環(huán)保。第四，信息處理技術(shù)。使用高速數(shù)字式信號處理系統(tǒng)，能夠靈敏控制曳引機速度，適時調(diào)整電流大小和相位，確保電梯能夠平穩(wěn)運行。3.2.2超高速的串行通訊。電梯控制系統(tǒng)同時接收并處理數(shù)百個信號，屬于復(fù)雜的邏輯控制系統(tǒng)。新型電梯控制系統(tǒng)使用CAN總線技術(shù)，用一對雙絞線網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)連接各個控制器，有效降低了控制器信號線數(shù)量。CAN總線用于數(shù)據(jù)傳輸，可以提升傳輸速率，降低成本，提高可靠性。對于不同樓層，電梯不需要改變主控制器硬件，只需加入相應(yīng)數(shù)目的呼梯控制器即可。3.3節(jié)能環(huán)保裝置。3.3.1能量再生回饋裝置。永磁同步電機采用能量回饋技術(shù)，減少了電梯能源損耗。電梯在空載上行及滿載下行時，都處于發(fā)電狀態(tài)，采用回饋制動，可將已經(jīng)消耗掉的30%能量回收并再次使用，真正做到節(jié)能環(huán)保。3.3.2軟件控制。搭建可以實時控制交通模式，可以增加每一次運載量，同時減少運行次數(shù)與電梯停站次數(shù)。另外，可以運用仿真軟件，確定電梯在樓層間的最佳運行線路，提升乘客體驗感，同時還能降低能量損耗。3.3.3轎內(nèi)照明。轎內(nèi)照明采用自動照明技術(shù)，在無人使用狀態(tài)下轎內(nèi)將處于黑暗狀態(tài)，節(jié)能省電。燈具使用直流驅(qū)動的LED照明，較于傳統(tǒng)光源能夠點亮節(jié)能將超過80%。

4電梯技術(shù)在未來發(fā)展趨勢

機電一體化技術(shù)應(yīng)用于電梯已經(jīng)成為目前電梯技術(shù)發(fā)展的主流趨勢，智能化、高效性、舒適性及安全性能將成為研究的主要方向。首先，更加智能化。隨著信息技術(shù)快速發(fā)展，智能化成為電梯企業(yè)轉(zhuǎn)型改革的主要方向。電梯服務(wù)更為人性化，通過運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論、人工智能技術(shù)及遺傳算法等技術(shù)，讓電梯不再局限于“時間最短”，而成為更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)工具。其次，超高速電梯。電子信息技術(shù)的高速發(fā)展，使得曳引式超高速電梯朝著高性能微處理器、超大容量電動機、新式滾輪導(dǎo)靴以及減振技術(shù)等方向持續(xù)加速發(fā)展。最后，綠色電梯。環(huán)保是人們關(guān)注的一大熱點問題，電梯環(huán)保性能要滲透到電梯生產(chǎn)制造到安裝使用的各個階段，實現(xiàn)綠色裝潢材料、電梯節(jié)能、提升電磁兼容性、降低噪聲以及建筑物協(xié)調(diào)統(tǒng)一的目的。

5結(jié)語

機電一體化在電梯中廣泛應(yīng)用，使得電梯運行更為平穩(wěn)、可靠，且節(jié)能降損性能更為顯著。隨著機電一體化應(yīng)用逐步深入，電梯也將逐漸向著更智能化、更節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，人們乘坐電梯將會更加舒適與安全。

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作者:余靖華 單位:武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院