在用變頻扶梯控制電路的設(shè)計(jì)安全

時(shí)間：2022-02-27作者：深圳市清寶科技有限公司瀏覽：69

扶梯的變頻驅(qū)動(dòng)電路，控制電路和制動(dòng)器控制電路的電氣原理接線圖，其中

分別代表變頻控制接觸器，工作制動(dòng)器接觸器，三角型接觸器。
是工頻上下運(yùn)行接觸器（本文不予考慮）。電梯變頻啟動(dòng)時(shí)，按照程序設(shè)定好的順序先后動(dòng)作（只考慮三者的順序關(guān)系）：
三角形接觸器先吸合保持動(dòng)作狀態(tài)，微機(jī)再得到方向運(yùn)行信號(hào)后，
變頻輸出接觸器吸合，最后是
抱閘控制接觸器吸合。其中的重點(diǎn)是變頻接觸器
的吸合是在抱閘控制接觸器
的**吸合動(dòng)作。這是本文觀點(diǎn)的重要依據(jù)。
先從程序設(shè)計(jì)者的角度去理解這個(gè)順序關(guān)系：
變頻輸出接觸器的動(dòng)作有效信號(hào)在微機(jī)上反饋確認(rèn)后，就已表明了電機(jī)處于啟動(dòng)狀態(tài)和滿足啟動(dòng)條件。這與抱閘動(dòng)作信號(hào)沒有關(guān)系。
“抱閘都沒有打開，怎么會(huì)滿足啟動(dòng)條件呢？”注意，本文一定說的是變頻模式下的電機(jī)啟動(dòng)條件，根據(jù)變頻器的輸出特性變頻器通過改變電壓和頻率使電機(jī)從零速加到額定速度，并可以在零速和額定速度間平滑的轉(zhuǎn)換。這里的“零速”并不代表變頻器沒有工作輸出，在零速啟動(dòng)或零速保持時(shí)，電機(jī)也是有負(fù)載轉(zhuǎn)矩的，即使扶梯處于空載狀態(tài)（負(fù)載為零）也不例外。有負(fù)載轉(zhuǎn)矩就有啟動(dòng)預(yù)備轉(zhuǎn)矩與之相平衡，即使轉(zhuǎn)矩大小都為零。所以零速啟動(dòng)，首先要使變頻器有工作輸出信號(hào)，也就是變頻輸出接觸器要吸合動(dòng)作，它是與電機(jī)溝通傳遞力矩的橋梁，以便提供給電機(jī)一個(gè)預(yù)轉(zhuǎn)矩，其觸點(diǎn)的狀態(tài)一定是閉合接通的，即使這個(gè)轉(zhuǎn)矩趨近與零。所以
變頻輸出接觸器必然在
抱閘控制接觸器之前動(dòng)作。如果
在
前先動(dòng)作，電機(jī)就處于了失勢(shì)狀態(tài)！即使是一瞬間，即使是沒有負(fù)載，這也是一個(gè)危險(xiǎn)狀態(tài)，可能向不安全的趨勢(shì)發(fā)展！打個(gè)形象的比方，變頻器就好比控制賽馬的人，繩子是抱閘制動(dòng)器。還沒起跑，就先把繩子給松完了，如何能安全平穩(wěn)的起步呢！這兩者的邏輯上的先后關(guān)系容易混淆，不能搞錯(cuò)。
“既然程序設(shè)計(jì)順序上都沒有問題，會(huì)存在與其電路控制相關(guān)的安全隱患嗎？”先讓讀者充分理解這個(gè)重要依據(jù)，才好深入本質(zhì)，去發(fā)現(xiàn)問題所在。
下面就開始從人為設(shè)置的故障斷點(diǎn)著手，由淺入深，從電氣設(shè)計(jì)角度分析存在的安全隱患，以及如何去改進(jìn)避免它。
將控制電路（圖二）中直接控制
變頻輸出接觸器的線胞的任意一個(gè)觸點(diǎn)斷開，使線胞無法得電動(dòng)作?！霸O(shè)置這個(gè)故障斷點(diǎn)，扶梯電動(dòng)機(jī)及其抱閘裝置在啟動(dòng)過程中表現(xiàn)出來的現(xiàn)象應(yīng)該是怎樣的呢？”順著故障點(diǎn)按照電氣原理圖分析，變頻回路由于
接觸器無法吸合，電機(jī)就不會(huì)通電，
的不吸合信號(hào)會(huì)反饋至計(jì)算機(jī)報(bào)對(duì)應(yīng)的故障代碼并執(zhí)行保護(hù)。于是就無法進(jìn)行啟動(dòng)程序的后續(xù)步驟，
抱閘接觸器就無法動(dòng)作，抱閘肯定也就無法打開。這符合程序安全設(shè)計(jì)的邏輯順序關(guān)系，也是故障排查的正確思路。
然而，實(shí)際的故障現(xiàn)象卻是抱閘線圈得電了，制動(dòng)器打開之后才報(bào)故障停機(jī)。依據(jù)實(shí)際故障現(xiàn)象，同樣按照故障排查的分析思路，來縮小故障范圍?，F(xiàn)象是抱閘可以打開，根據(jù)前文的重要依據(jù)，可以推斷出電機(jī)本身一定滿足啟動(dòng)條件，只是換了個(gè)說法而已。于是，這就變成了一個(gè)不正常的故障現(xiàn)象，按這個(gè)分析故障現(xiàn)象的思路，
接觸器的控制線路是不可能一直斷開的，這是什么原因呢？難道程序設(shè)計(jì)的
和
接觸器的邏輯先后關(guān)系出現(xiàn)了紊亂錯(cuò)誤？難道故障斷點(diǎn)
虛接了信號(hào)接通一瞬間使
動(dòng)作后，
再斷開？變頻模式下一存在的故障斷點(diǎn)，就已足夠證明，答案是否定的。
問題究竟出在哪呢？接下來，再進(jìn)一步深入分析問題和現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)，幫助讀者真正理解。故障斷點(diǎn)沒有問題，按現(xiàn)象排查故障的思路也沒有問題，這個(gè)矛盾存在的真正原因主要有兩個(gè)，*二個(gè)原因是較主要的，但須把**個(gè)原因分析透徹：
**個(gè)原因是程序掃描周期長于電氣開關(guān)（線胞與其觸點(diǎn)）的反映時(shí)間
Ts=200
毫秒，電氣線胞動(dòng)作時(shí)間為
毫秒，
小于
，在程序運(yùn)行的**個(gè)掃描周期內(nèi)，輸出繼電器觸發(fā)
和
先后動(dòng)作，在*二個(gè)掃描周期到來前，
接觸器繼電器線胞已經(jīng)動(dòng)作了，而在后一個(gè)掃描周期
未動(dòng)作的信號(hào)才被檢測(cè)到，之后才觸發(fā)電機(jī)保護(hù)停止，這期間制動(dòng)器線圈就已經(jīng)動(dòng)作了。這是從微觀角度按程序設(shè)計(jì)順序分析的，但從宏觀現(xiàn)象來看，邏輯關(guān)系卻是錯(cuò)誤的。（需好好理解，不在進(jìn)一步解釋）
通過縮短采樣掃描周期，使周期時(shí)間盡可能的小于電氣電路開關(guān)的反應(yīng)時(shí)間，是可以避免文中故障所產(chǎn)生的奇怪現(xiàn)象的，但這對(duì)軟硬件有很高的要求，這里也不再做深究。
*二個(gè)原因，電氣線路設(shè)計(jì)問題
22
三角形接觸器的常開觸點(diǎn)取消，另外用一個(gè)
接觸器的常開觸點(diǎn)來替換，問題就迎刃而解了。這要怎么去理解呢，解鈴還須系鈴人，替換后就可以通過變頻輸出接觸器本身來實(shí)現(xiàn)對(duì)抱閘控制器的控制。有點(diǎn)像控制論中負(fù)反饋的思想（扯遠(yuǎn)了），再通俗一些，其實(shí)工頻啟動(dòng)時(shí)電路就是按這么個(gè)設(shè)計(jì)思路。這樣設(shè)計(jì)的目的是，從電氣線路本身著手避免抱閘接觸器
先于變頻輸出接觸器
動(dòng)作。如果圖中電路按照這樣的方式設(shè)計(jì)，就不會(huì)出現(xiàn)奇怪的不正常的故障現(xiàn)象。徹底避免不正常的故障現(xiàn)象的同時(shí)故障排查的思路就不會(huì)產(chǎn)生歧義。
把*二個(gè)問題解決了，即時(shí)**個(gè)問題存在，也不會(huì)出現(xiàn)抱閘打開的現(xiàn)象。**個(gè)問題存在，*二個(gè)問題不解決，文中矛盾現(xiàn)象會(huì)依然存在。那么程序掃描周期長于電氣開關(guān)的反映時(shí)間是次要原因，電氣線路設(shè)計(jì)的問題才是主要原因。
三，存在的設(shè)計(jì)安全隱患（簡述）
最后談?wù)?，安全設(shè)計(jì)的原則了。我們可以通過故障現(xiàn)象，從側(cè)面反映電梯的安全性能，安全隱患也能從故障現(xiàn)象來分析，前文分析我們知道，在
變頻輸出接觸器沒有動(dòng)作的情況下，如果
接觸器先動(dòng)作使抱閘線圈打開，這就相當(dāng)于電機(jī)脫離變頻器的控制，抱閘也沒有抱住電機(jī)。使其處于不安全的非制動(dòng)狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)下，電機(jī)存在不可控制的風(fēng)險(xiǎn)。即使負(fù)載為零，即時(shí)這個(gè)安全隱患僅存在于抱閘打開至釋放保護(hù)的瞬間。我們也不能忽略它的存在。電氣設(shè)計(jì)的原則就是盡可能的降低所存在的風(fēng)險(xiǎn)，并在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能多一道保護(hù)。沒有**的安全，只有相對(duì)的安全，安全之行始于設(shè)計(jì)，其較終目的就是將危險(xiǎn)化于無形之中。

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