西门子变频器S120助力提升电梯性能

江苏西德电梯公司主要从事各类乘客电梯、观光电梯、扶梯、载货电梯、别墅电梯等研发、设计、制造、销售、安装及维修服务的化、现代化企业，也是西门子公司在电梯行业重要的战略合作伙伴。西德电梯一直倡导质量的理念，并致力于不断技术创新，逐步成为电梯行业内具有技术先导的强大竞争力企业。为了提高自身产品的竞争力，希望使用西门子变频器驱动电梯主提升电机。

电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。电梯系统主要由曳引系统，导向系统，轿厢，门系统，重量平衡系统，电力拖动系统，电气控制系统以及安全保护系统组成。

➤ 有齿轮曳引机：由电动机、制动器、减速箱、盘车装置及底座等组成，还有旋转编码器、热保护、制动器闭合确认开关、接线装置。主要机型为蜗轮蜗杆传动曳引机。

➤ 无齿轮曳引机：由电动机、制动器、盘车装置及底座等组成，还有旋转编码器、热保护、制动器闭合确认开关、接线装置。主要机型为永磁同步无齿轮曳引机。

有齿轮传动曳引机

永磁同步无齿轮曳引机

永磁同步电机驱动的无齿轮曳引机，由于采用无齿轮曳引技术，省却了传统的蜗轮蜗杆减速器，使机房噪音大大降低，较有齿轮产品可减小噪音10分贝以上;无需润滑油，根除了油污染，更符合环保要求。永磁同步电动机转子由高性能永磁体构成，无励磁电流，大大地提高电动机的运行效能。由于蜗轮蜗杆的机械传递效率比较低，所以永磁同步无齿轮驱动系统比蜗轮蜗杆传动系统具有更高的效率，降低电力耗能。

在安全方面，因为其结构简单、具有刚性直轴制动等特点，在提供全时上下行超速保护功能的同时，可利用永磁同步电动机的反向发电的特点，为电梯系统与乘客提供多层保护。

在应用方面，因为永磁同步曳引机外型的小型化及薄型化特点，使电梯配置与建筑物间整合空间的搭配性大大提升，为建筑设计师提供更大的弹性设计空间，同时也间接的改善了人对建筑物空间的使用率与使用质量。现在市场上主流的垂直电梯都使用永磁同步曳引机。

永磁同步无齿轮曳引机相对于传统的有齿轮传动曳引机的优点，近些年来永磁同步无齿轮曳引机在电梯行业推广很快。目前国内载人电梯中，无齿轮曳引机的使用率已达60%左右，国内目前的客梯年产量为20万台，无齿轮曳引机的年销量达12万台，总产值有20亿左右。

注： S5工作制包括电制动的断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间、一段快速电制动时间和一段断能停转时间。

电梯配重的计算，配重是一种平衡体，其质量应选择大约跟电梯厢(包括平均塔载的乘客)的质量相等。当起动电动机时，它只需要供给提升多搭载的乘客上升或少搭载的乘客下降的动力。其余的重力由配重来平衡。按照国家标，出现电梯里面坐满40%-50%额定载荷的人的概率大，这样经济的情况下应该是对重的重量等于轿厢的重量加上它额定载荷40%-50%的重量好。减去轿厢重量的有效配重占额定载荷的比例也叫电梯的平衡系数。

根据以上需求，基于西门子S120可以提供的方案为S120 CU310-2DP+SMC20+PM340+编码器信号转换器。

客户主要选择第三方制动电阻，在S120功率单元PM340有对制动电阻阻值的要求，即客户选择的制动单元阻值不能小于PM340功率单元允许的小阻值要求，如果选择的制动单元阻值小于功率单元允许的阻值，会导致PM340内置的制动单元损坏。

磁极位置识别

S120驱动永磁同步电机需要进行磁极位置识别功能来确定同步电机的电气磁极位置，在磁场定向控制中需要该位置。对于带未校准编码器的电机，只需要进行一次性磁极位置识别，客户原先使用某品牌的变频器由于不能接入编码器C，D信号，每次变频器上电次运行会自动执行磁极位置识别，从而引起电梯产生较大的震动。而本样机中S120驱动沈阳蓝光永磁同步电机，编码器为海德汉ERN1387，带有C，D 信号，所以只需在电梯调试时执行一次磁极位置识别，保证了电梯运行的舒适性。

抱闸设置

P1215=3: 电机抱闸同顺序控制，通过 BICO 连接。P1216 电机抱闸打开时间，抱闸通电后(打开抱闸)，转速/ 速度设定值在该时间内保持为零，之后使能转速/ 速度设定值。P1217 电机抱闸闭合时间, 在执行 OFF1 或 OFF3、给抱闸断电(闭合抱闸)后，驱动在该时间仍处于闭环控制中，转速/速度设定值为零，在该时间届满后删除脉冲。如果设置的闭合时间比实际闭合时间短，则可能会使负载滑落;而如果闭合时间设得太大，控制闭环会施加反作用在抱闸上，缩短抱闸使用寿命。

转矩限制

转矩限值是允许的大转矩，针对电机电动运行和回馈运行设置不同的转矩限值，且由转矩限制，电流设置和功率限制共同决定。需要确认设定的回馈功率是否满足电机回馈运行。

变频器控制信号设定

本样机中变频器速度给定值通过二进制选择的固定频率给定实现。

变频器的故障信号输出信号连接到电梯控制主板，因为在系统上电时，电梯的控制主板启动时间比变频器时间要短，当变频器没有准备好，电梯控制主板提前启动变频器，有可能会导致意外发生，所以需要故障信号输出信号取反后发送到电梯控制主板。当变频器控制单元正常运行后才能把故障信号取反发送出去，所以变频器在正常运行的情况才会发出常1信号，当变频器断电或者变频器故障时，电梯控制主板不能接收到这个常1信号，就认为变频器不具备启动条件，整个电梯系统无法正常运行。

电梯运行舒适性设置

为了满足乘客乘坐电梯时舒适性的要求，需要通过扩展斜坡函数发生器和转速控制器适配来实现。

扩展的斜波函数发生器提供电机启动加速过程中的起始圆弧和结束圆弧，实现了速度的平稳过渡，在电梯整个加减速过程中实现变加速度的功能，在电梯启动瞬间和快加速到达给定速度时，减小了电梯运行加速度，提高了电梯乘坐的舒适性,避免了电梯从静止状态突然启动和电梯加速到设定速度时的冲击。