电梯电气控制系统设计中的几个易忽视的问题

电梯电气控制系统设计中的几个易忽视的问题

施健冲

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摘要

电梯电气控制系统设计是电梯设计的重点环节，良好的电梯电气控制系统设计对于电梯应用有重要影响。但是，研究发现，目前电梯电气控制系统设计存在几个问题，极容易被设计者忽略、从而导致电梯设计出现问题，甚至是会影响到电梯使用。本文基于电梯电气控制系统设计优化的目的对电梯电气控制系统设计进行研究，提出电源保护设计问题、电气控制系统保护装置设计问题以及可靠性设计问题，分析问题后结合实践案例提出电梯电气控制系统优化设计策略。

关键词：电梯；电气控制系统；设计

电梯装置是现代社会生产生活中应用的重要特种设备，具有运行速度快、使用方便、载重量大特点，能够实现高层建筑人员和货物的快速运输。因此，长久以来，我国工业制造设计发展一直都在探讨电梯设计的自主化，尤其是在电梯逐渐转型为电气控制以及自动控制后，对于电梯电气控制系统的设计研究日渐增加。目前，我国正在通过自主设计研究，总结电气控制系统设计中存在的问题，解决问题后，才能够总结成功经验，推动我国电梯电气控制系统的设计优化。

1.电梯电气控制系统设计中容易忽略的问题分析

本文对电梯电气控制系统设计进行全面分析后，发现控制系统全面设计中存在的问题主要包括以下几点。为实现对设计问题的解决，本文也对电梯电气控制系统设计存在的问题进行全面分析，以下是具体问题和分析内容。

（1）电源保护设计问题

电梯电气控制系统设计十分关键。但是，研究发现，许多电气控制系统缺少保护设计或者保护设计不合理，从而使电气控制系统受到较多的影响，极容易影响到电梯运行安全。对问题进行分析后发现，电梯电气控制系统设计过程中，许多模块缺少保护设计，如单相供保护设计不合理，部分设计未形成接地保护，致使安全事故概率大幅度上升。另有研究发现，电梯电气控制系统的电源设计也缺少安全设计，尤其是安全回路设计不足，使电源受到安全威胁。其中也包括安全回路电源电压过大的问题，很容易导致电梯电气系统出现短路现象，继而影响到电梯安全运行。

（2）系统保护装置设计问题

目前，问题研究发现，存在电梯控制系统总体安全保护装置设计不佳的问题。目前，为实现电梯安全保护，许多品牌电梯都设置电气安全保护装置，完成对电气装置的总体保护。但是，在深入研究中发现，部分电梯的安全保护装置设计不合理。如，电气系统的常规安全保护装置设计缺少全面的条件，触发保护动作的条件不够全面，与电梯运行过程中遇到的多种情况不符合，从而导致保护动作不能够解决实际问题。另外，研究发现，常规保护装置最容易被忽略的设计问题便是信号时序关系设计问题，电子硬件设计往往存在延时，与事故发生形成时序不一致，从而导致电梯保护动作受到影响。

电梯电气控制系统保护装置设计过程中，前沿保护装置设计也有被忽略的情况。如，电梯运行过程中，经常出现开门剪切事故，深入研究发现，该事故的主要问题是缺少前沿电气安全保护装置，不能够对电梯开门信号和状态进行检测、从而给控制系统提供信号。因此，该问题的具有一定的严重性，已经成为电梯系统保护设计的关键问题。而国家也恰恰投入资源，制定新的规范，在GB7588-2003的一号修改单明确提出，对于厅门回路，和轿门回路是否短接进行检测，正是出于这样的考虑，避免维保人员的短接而忘记恢复的情况。

（3）电梯电气控制系统的可靠性设计问题

研究发现，目前电梯电气控制系统可靠性设计也存在被忽略的问题。对该问题进行深入研究发现，我国早前的电梯电气控制系统设计要求接触装置与驱动主机一定不能够粘连设计，以免影响到电梯运行。但是，由于在设计的过程中，忽略了数字口电流设计，从而导致主板输入口电流设计与辅助触点的接入电流设计相同，均为10mA、从而导致常闭触点形成接触，造成二者粘连，影响到电梯运行安全。

同时另一现象也值得我们需要进一步深层次探讨与研究，目前市场上某些品牌由于考虑到安全问题，将门锁回路的电压设计为直流24V电压，然而门锁触点位于井道里面，灰尘难以避免的，在使用到一定时间以后，灰尘将覆盖在门锁触点上，那么阻抗将相应变大，而导致了门锁回路的不导通，而实际情况是，门锁是闭合的。这样的设计，无法避免困人的情况发生，给乘客造成困扰与惊吓。

2.电梯电气控制系统设计问题优化对策

通过对上述电梯电气控制系统设计问题进行全面分析，分析问题后结合目前电梯电气控制系统的设计思路，针对电梯电气控制系统设计提出解决思路。

（1）优化电梯电源保护设计

通过上述问题研究，提出单相供电设备优化设计、安全回路电源优化设计以及控制主板的电源设计进行总结。

①单相供电设备优化设计需要考虑单相供电电气设备对供电的需求，部分设计中存在零线失效的情况。因此，在进行电梯电气控制系统的全面设计，需要综合多项因素记性设计。如，在对电气设备进行设计的过程中，应该快速完成电气设备的综合保护，保证电气设备运行达到最佳效果。在设计时将三相设备、照明电源、门机电源进行融合设计，保证设计达到最佳效果。进行设计时，三相设备采用L1、L2、L3三条线路设计、照明电源中增加PE电源线路，而在三者中也同时增加PE电源，才能够实现三种电源的结合保护，也能够防止过载问题。

②安全回路的电源设计对于电梯电气控制系统的安全保护也有非常重要的意义。实际上，进行电梯电气控制系统的安全保护时，主要可以从以下几点做起：
第一，安全回路能够应该进行降压设计。如，研究发现，电气电梯控制系统如果直接接入220V电源会存在很大安全风险，影响到系统工作效率。因此，在设计时电梯电气控制系统回路电源可以设计应用AC110V/DC110V。

②回路电源进行设计的过程中，也可以针对性应用电源采用接地和小容量短路保护装置。电梯电气控制系统的应用频率非常高、因此仅仅采用降压工作进行设计，无法达到安全保护作用。因此，在进行优化设计的过程中，应该对电气控制电源进行优化。电源接入DC11V、AC110V电压，设计3A、2A两个接口，最后将所有接口都进行接地保护设计，从而实现对控制系统电源地保护，保证系统运行达到良好状态。

③电气控制主板电源设计研究。对电梯电气控制系统的主板电源进行优化设计也能够实现电梯电源的保护。设计电源时主板核心设计具有稳定性，就能够提升电源的极限承压能力。因此，在设计过程中，综合优化主板。如，主板电源电压设计为DC24V、总功率在80W以下，配置150W/24V。按照此参数对电源进行设计选型，继而实现对电源的保护设计。

（2）电梯电气安全保护装置优化设计

上述问题中发现，电梯电气控制系统本身也缺少安全保护装置，从而导致电气安全保护装置受到影响。因此，此种情况下，要求对安全保护装置进行优化，注重解决常规安全保护问题和前沿保护问题。

①针对常规安全保护进行优化设计，主要解决提前开门的问题。优化设计中对电梯开门区域进行双重检测、开门区域至少有两个检测信号，从而确保电梯开门检测精准。

②对常规安全保护装置进行时序设计。保护动作的时序应该具有提前性，电子硬件与软件系统的一定要相互配合进行设计，软件工作流程设计充分考虑硬件动作时间，继而保护电梯开门保护动作以最快速度完成。

另外关于前沿保护动作的设计，主要是由于缺少电梯提前开门检测信号，也是由于人为短接问题。因此，此种情况下，设计独立检测门锁信号，信息反馈系统，并且要求反馈时间在0.5s之内，从而保证检测门锁人为短接问题，提升检测效果[1]。

（3）电梯电气控制系统可靠性优化设计

可靠性的优化设计主要是解决接触器和电梯控制动器的粘连动作问题，该动作容易造成开门动作误报，从而给电梯运行造成安全风险。因此，注重解决该问题就是优化设计的关键。

①电气控制系统的接触器和电气控制器数字口电流可以进行冗余设计，两个模块都进行冗余设计，就能够防止误报和粘连问题[2]。

②电气控制系统的制动器接触点主板负载电流提升也能够解决误报问题。

③对于门锁回路的电压，在设计的时候，可以采取相对高的电压，比如交流110V，这样的回路不易被灰尘覆盖，阻抗增大而导致回路断开。那是否安全性能就降低呢？ 对于人员安全问题，完全可以用剩余电流保护断路器作为保护装置，一旦有危险情况，断路器及时断开，而这样的设计既可以增强控制系统的可靠性，也保证了乘客和维保人员的安全。

结束语

本文对电梯电气控制系统设计中存在的问题进行具体分析，并且针对各项问题提出了解决措施，希望本文的研究能够对电梯电气控制系统设计研究发展有所帮助。

参考文献

[1]汪明亮. 电梯电气控制系统设计中的几个易忽视的问题[J]. 中国电梯, 2022, 33(3):3-3.

[2]王承彪周珊珊陈刚张锐. 电梯电气控制系统故障与检测研究[J]. 品牌与标准化, 2021, 000(005):61-63.