1、引言

　　

　　随着我国城市化进程的加快，建筑机械行业也迎来了其发展的黄金期。建筑提升机作为建筑施工必不可少的机械设备，产能逐年递增。

　　

　　普通升降机的上升、下降、停机功能都是通过接触器-继电器控制来实现，而且速度不易控制、起停机瞬间冲击大，对机械结构和机构的损坏较严重；运行速度不可调，影响施工企业效益，停车稳定性差。

　　

　　采用变频控制，可实现施工升降机的启动加减速、制动过程的无级调速，减小了起停机时电机对机械系统的冲击，提高了施工升降机运行过程中的平稳性和舒适感，延长了施工升降机的使用寿命，极大地提高了工作效率。

　　

　　本文以某公司采用英威腾CHF100A变频器控制的建筑升降机为例，详细分析了该建筑升降机的控制原理与电气系统。

　　

　　2、升降机参数与电气系统

　　

　　升降机结构简图如图1所示，*大起升重量为3.5T，其中*大载重量2T，自重1.5T，*高升降速度为35m/MIN，*大加速度为0.3G。

　　

　　升降机电气系统主要由主电路和控制电路组成，主电路电气原理图如图2所示，控制电路电气原理图如图3所示，抱闸控制电气原理如图4所示。

　　

　　电气传动部分由三台异步电机组成，三台电机由一台CHF100A变频器控制，其中每台电机额定功率为11KW，额定频率为50HZ，额定转速为1390R/MIN，额定电流为24A，变频器额定输出功率为45KW，制动电阻阻值为4欧姆、功率为30KW。

　　

　　为提高起停时电机输出的扭矩，变频器采用开环矢量控制模式，并配置制动单元与制动电阻。变频器采用端子控制方式，通过带有上升、停机、下降功能的手柄控制变频器上升、停机、下降输入信号。变频器有两路输出继电器RO1、RO2，其中RO1设置为故障输出功能，RO2设置为变频器输出频率检测功能以控制电机制动器的抱闸接触器。

　　

　　

　　当主电路空气开关闭合时，在电路无故障情况下KM1吸合，主电路上电；在空气开关QF3和QF4闭合的情况下，控制电路上电；中间继电器KA1的状态由变频器输出继电器RO1控制，RO1A与RO1B之间为常闭触点，只有在变频器通电且发生故障的情况下RO1A与RO1B之间才断开；控制电路上电时，KA1吸合，如果变频器启动按钮触发，则KM2吸合且自锁，变频器输入电源由交流接触器KM2控制；变频器设置成端子控制方式，上升与下将命令由继电器KD与KH控制，且KD与KH在电气接线图上形成互锁，如此设计主要是考虑方便操作；在升降机工作中变频器出现故障时，RO1A与RO1B之间断开，KA1断开，从而KM1断开，变频器输入电路断开，RO1A与RO1B之间重新闭合，如操作者再按下变频器启动按钮ST1，则KM1重新吸合，变频器重新上电，可查阅变频器上一次故障及时排除故障，在故障没有排除的情况下，即使重新触发变频器启动按钮ST1，启动上升或下降开关，升降机也无法上升或下降。这样，通过变频器输出继电器与外围电气设计，使系统强制性的在**范围内工作，控制流程如图5所示

　　

　　抱闸控制继电器KB通过变频器输出继电器RO2控制，RO2A与RO2C之间为常开触点。变频器启动且变频器上升或下降端子接通时，变频器直接以0.3HZ频率启动，且持续保持0.3S，0.3S后变频器输出频率以设定的加速度上升，当变频器输出频率达到0.31HZ时，RO2A与RO2C之间接通，抱闸控制继电器KB吸合，电机制动器松闸，电机处于可运行状态，如此设置目的是使升降机在上升或下降启动时电机输出足够的扭矩防止“溜钩“，同时也防止在上升启动时电机冲击机械系统而产生振动甚至损坏整个机械系统。

　　

　　当变频器控制升降机在上升过程中减速时，变频器处于**象限工作状态，当变频器输出频率低于或等于0.31HZ时，RO2A与RO2C之间断开，抱闸控制继电器KB断开，电机制动器立即抱闸。为保证抱闸稳定，变频器输出频率继续按设定的减速度下降，当输出频率为0.3HZ时，变频器输出直流制动电流，使电机提供100%的制动扭矩，且持续时间为1S，如此设置目的是为保证电机在低速至停机过程中具有足够的扭矩防止“溜钩“，同时也使升降机在上升过程中停机时不产生抖动，且能实现准确的定位。

　　

　　当变频器控制升降机在下降过程中减速时，变频器处于第四象限工作状态，当变频器输出频率低于或等于0.31HZ时，RO2A与RO2C之间断开，抱闸控制继电器KB断开，电机制动器立即抱闸，为保证抱闸稳定，变频器输出频率继续按设定的减速值下降，当输出频率为0.3HZ时，变频器输出直流制动电流，使电机提供100%的制动扭矩，且持续时间为1S，如此设置目的是为保证升降机下降过程中电机在低速至停机过程中具有足够的扭矩防止“溜钩”，同时也使升降在下降过程中停机时不产生抖动，且能实现准确的定位。

　　

　　当运行过程中变频器出现故障，如变频器过流、电机过载等故障时，由控制电路将变频器输入电路立即切断，RO2A与RO2C之间断开，抱闸控制继电器KB断开，电机制动器立即抱闸，整个系统处于**状态，如此在整个系统处于非运行状态时，电机制动器均处于抱闸状态，保证了整个系统的高度**；电机制动器抱闸与松闸控制流程如图6所示。

　　

　　3、变频器设定参数值

　　

　　根据升降机电气系统原理图，为达到用户的满意程度，设定变频器参数如下表所示：

　　

　　功能码名称设定值参数详细说明备注

　　

　　P0.00速度控制模式0无PG矢量控制

　　

　　P0.01运行指令通道1端子指令通道

　　

　　P0.06键盘设定频率50额定50HZ

　　

　　P0.07A频率指令通道0键盘设定通过此值可设多段速模式

　　

　　P0.11直线加速时间20至P0.03频率的时间为2S

　　

　　P0.12直线减速时间2P0.03至0频率的时间为2S

　　

　　P1.01起始开始频率0.3启动频率为0.3HZ

　　

　　P1.02启动频率保持时间0.30.3HZ保持0.3S

　　

　　P1.07停机制动开始频率0.3停机0.3HZ时开始直流制动该部分参数实现下降报闸瞬间缓冲作用，制动频率值需与启动频率保持相同。

　　

　　P1.08停机制动等待时间0停机制动无等待

　　

　　P1.09停机直流制动电流100100%额定电流的制动力

　　

　　P1.10停机直流制动时间1直流制动持续时间1S

　　

　　电机组参数

　　

　　P2.01电机额定功率3333KW电机额定参数:电机功率及电流为几台电机数值之和

　　

　　P2.02电机额定频率5050HZ

　　

　　P2.03电机额定转速13901390R/MIN

　　

　　P2.04电机额定电压380380V

　　

　　P2.05电机额定电流7272A

　　

　　P2.07电机定子电阻0.1430.1437Ω静态自学习需据情况调整电感及空载电流。保持空载25HZ运行时输出电压约为190V，50HZ运行时输出电压约为380V.

　　

　　P2.08电机转子电阻0.2290.229Ω

　　

　　P2.09电机定、转子电感33.533.5mh

　　

　　P2.10电机定、转子互感34.234.2mh

　　

　　P2.11电机空载电流20.620.6A

　　

　　P5.01S1端子功能选择2上行运行

　　

　　P5.02S2端子功能选择1下行运行

　　

　　P6.02继电器1输出选择4故障输出

　　

　　P6.03继电器2输出选择5频率水平检测FDT输出报闸控制信号

　　

　　P8.21FDT电平检测值0.310.31HZ时输出FDT信号报闸控制信号动作值，必须大于启动频率值0.01

　　

　　Pb.02电机过载保护1普通电机

　　

　　Pb.03电机过载保护电流120电机额定电流的120%

　　

　　P0.07A频率指令通道5多段速模式设定二进制定义：端子2/端子1(0/0)即为0挡速，(0/1)即为1挡速。。。

　　

　　P5.03S3端子功能选择16多段数端子1

　　

　　P5.04S4端子功能选择17多段数端子2

　　

　　PA.02多段数040额定频率的40%按百分比关系设置

　　

　　PA.04多段数160额定频率的60%

　　

　　P5.06多段数2100额定频率的100%

　　

　　4、系统调试

　　

　　在确保主电路及控制电路接线正确的情况，系统开始上电调试。按照建筑提升机行业的实验规则，将调试分为空载调试、1/2额定负载调试、额定负载调试及125%额定负载调试几个阶段。

　　

　　考虑到低频转矩问题，变频器采取开环矢量控制模式，故调试前需对电机参数进行自学习。参数自学习有静态与动态两种。在负载及减速机无法脱开的情况下，需进行静态参数自学习。鉴于该行业的机械特征，通常采取静态参数自学习。自学习前必须正确输入电机的铭牌参数（P2.01-P2.05），自学习后可检测出电机的定子电阻、转子电阻以及电机的漏感。电机的互感和空载电流调节规律如下：

　　

　　互感调节规律：1/2额定频率运行时，变频器输出电压需为190V左右，若偏低则适度提高互感值，反之亦反。额定频率运行时，变频器输出电压需为380V左右，若偏低则适度提高互感值，反之亦反。

　　

　　空载电流调节规律：空载电流一般为电机额定电流的1/3，小电机的空载电流占额定电流的比例会高一些，有的会达到50%~60%。

　　

　　经现场调试验证，该升降机在运行过程中，电机的松抱闸逻辑健全，没有发生溜钩现象，起停时无明显的冲击，在性能上完全达到用户要求。

　　

　　5、结束语

　　

　　采用英威腾CHF100A变频器，不仅使建筑升降机整个电气系统的设计简单、可靠，整个系统始终处于**运行状态，而且可以通过变频器故障查询功能迅速排除系统故障；在起停过程中，几乎感觉不到机械系统之间的冲击，大大提高了升降机运行过程中的平稳性和舒适感，同时也极大地提高了工作效率。　　“在新一轮科技和产业**中，谁能率先取得突破并产生协同效应，就能取得发展的主动权。”工信部副部长苏波6月26日在京表示，加强前瞻部署，强化**能力建设，突破产业化瓶颈，是应对新科技和产业**的必然选择。

　　

　　这是苏波当日出席“新工业**与增材制造国际研讨会”时做出的判断。

　　

　　在他看来，在国际金融危机和新科技**的冲击下，国际经济和产业发展环境发生深刻变化，对我国制造业转型升级带来深远影响。制造业要抓住新一轮科技和产业**带来的重大机遇，不断增强核心竞争力。

　　

　　新一轮产业变革正在酝酿

　　

　　苏波注意到，国际社会近来对新工业**讨论比较多，尽管观点各有不同，但较为一致的看法是信息技术和制造业进行融合，加上新材料、新能源等技术的重大突破，将引发新一轮科技和产业变革。

　　

　　首先，信息网络成为支撑和**新工业**的关键力量。信息网络仍然是当前***为活跃的重要领域。在2012年全球的PCT**申请排名前20位的企业中，有14家是ICT企业。信息网络技术**的密集发生，推动了云计算、物联网等新产业新业态的迅猛发展。同时，信息网络技术与其他领域的技术交叉融合，还不断推动相关领域的技术**。如信息网络技术与制造技术的充分交互，使制造业数字化、网络化和智能化水平显著提高。

　　

　　其次，多领域技术群体突破和交叉融合推动制造业生产方式的深刻变革。增材制造、能源互联网、大数据等技术的突破和应用，推动制造业向网络化、智能化、柔性化和服务化转型。如跨国企业产品生产过程由全球范围内多个企业高效、快捷地合作完成。生产过程将由新型传感器、智能控制系统、机器人、自动化成套生产线组成，未来将会出现越来越多的“无人工厂”。人们可以利用增材制造技术，对结构复杂、难加工的产品实现个性化的定制生产。同时设计、制造、售后服务进行整合，生产从以传统的产品制造为核心，转向提供具有丰富内涵的产品和服务，直至为顾客提供整体的解决方案。制造业和服务业的界限越来越模糊。

　　

　　*后，新一轮科技和产业**将重塑全球产业竞争新格局。跨国公司凭借雄厚的技术基础，强大的研究开发能力和资源整合能力，加快前沿技术**和产业化应用，力图进一步地巩固其在全球产业竞争中的主导地位。谷歌、亚马逊、IBM通过加强技术**和商业模式的**，在云计算服务与云计算解决方案提供领域处于全球领导地位；西门子凭借其**的一体化叶片技术、高效电机节能技术、智能电网技术，在新能源领域**全球产业发展潮流。

　　

　　制造业面临结构性制约

　　

　　苏波表示，在30多年的高速发展以后，我国制造业主要依靠低成本和廉价劳动力的时代基本结束，无论是外部的国际经济和产业发展环境变化、还是经济发展的内部环境都使我国制造业面临着严峻的挑战。

　　

　　国际金融危机的深层次影响持续显现，对出口导向特征明显的我国制造业形成较大的结构性制约。今年以来，世界经济出现了一些积极变化，但国际金融危机的深层次影响仍然在持续，国际贸易形势不容乐观。为走出困境，欧美等国除采用传统的贸易保护手段外，通过碳税、劳工标准、社会责任等新规则加强对国际产业竞争主导权的控制。

　　

　　全球范围内围绕市场、资本和产业转移的竞争将更为激烈，我国制造业发展面临双重挤压。在中低端制造领域，印度、巴西、越南等新兴市场国家对国际直接投资的分流效应越来越明显。同时，**制造领域向发达国家回流的逆转移也已初现端倪。如不能尽快培育以知识产权、品牌、商业模式等为核心的新竞争优势，我国制造业发展将面临巨大挑战。

　　

　　我国制造业发展面临不稳定不确定的因素增多。今年1~4月**规模以上工业增加值同比增长9.4%，增速同比回落1.6个百分点。从需求看，消费增长显著放缓，投资增速明显回落。一季度社会消费品总额同比增长12.4%，比上年同期回落2.4个百分点，工业投资仅增长17.4%，增速同比回落6.5个百分点。从供给看，钢铁、电解铝、水泥、平板玻璃、船舶五大行业的产能过剩矛盾日益凸显。

　　

　　转型升级是必由之路

　　

　　苏波认为，我国制造业必须走转型升级之路，加快寻找新的增长方式，这是中国制造业必须坚持的战略选择。制造业要抓住机遇，通过实施**驱动发展战略，不断增强制造业核心竞争力。

　　

　　面对新一轮科技和产业**，尽管我国制造业面临结构性制约等多种挑战，但也为我国制造业赶超世界先进水平提供了难得的战略机遇。例如，持续快速增长的10亿人口级的国内市场将为我国制造业发展提供强有力的支撑；近期党中央、国务院大力推进政府职能转变和简政放权，为激发市场主体发展活力和创造力带来了重大契机。工信部将在加强技术改造、推进两化融合等方面重点开展工作。

　　

　　提高制造业自主**能力，培育发展战略性新兴产业。2011年，我国研发投入占全球比重13.1%，成为仅次于美国的世界研发投入的**大国。但从核心技术、研发投入强度、累计**授权量、基础研究等方面看，我国制造业研发**能力与制造强国相比，仍有较大的差距。

　　

　　加强企业技术改造，提高传统产业的整体素质。去年9月，国务院发布了《关于促进企业技术改造的指导意见》，进一步加大了对技术改造工作的支持力度。近年来，各省市结合地方工业发展实际，不断完善技术改造扶持政策，探索出了一系列好的做法和经验，今后，还要继续加强对现有企业生产设施、装备、生产工艺条件的改造提升。

　　

　　推进两化深度融合，提高工业信息化水平。信息网络技术的广泛应用，推动了生产方式变革，经济增长完全可以建立在信息和知识投入所带来的生产效率提高的基础上。要把信息技术改造，提升传统产业作为切入点，深化新技术在研发设计、生产制造、经营管理、市场营销等环节的应用，提升数字化、网络化、智能化水平，大力发展工业控制系统、大型管理软件等应用软件和行业解决方案，为全社会两化融合提供技术和产业支撑。

　　

　　苏波表示，工信部还将促进绿色低碳、清洁**发展，增强可持续发展能力；推动大企业和中小企业协调发展，优化产业组织结构。

　　绿色制造是*大限度地减少对环境的负面影响和使原材料、能源等的利用效率达到*高的现代制造模式。近年来特别是自金融危机之后，绿色制造在国际机床行业的影响逐渐上升。据罗百辉介绍，目前美国有300多家专业从事机床再制造的企业，对大型多功能机床、齿轮加工机床、金属切削机床进行再制造，并建立了完备的售后服务及质量保证体系。在德国，从1991年起政府就多次拨款支持机电再制造，帮助企业以及高校、研究机构等展开再制造研究工作。近年来，日本也加强工程机械再制造的力度，目前至少有20家再制造公司。在我国，十二五发展规划中，包括再制造在内的绿色制造工程也被纳入了主要工作范围。

　　

　　以德马吉、山崎马扎克、GF阿奇夏米尔、斯来福临集团等为代表的世界知名机床生产厂商近年来不断推出高效率、高精度、低能耗的机床产品，备受客户欢迎，也为其他中小机床厂商的绿色制造行动树立了一个很好的榜样。

　　

　　中国国情决定必须实施绿色制造

　　

　　中国现有机床保有量在800万台左右，是世界上机床保有量*大的国家。其中服役超过10年以上的传统旧机床超过200万台，已进入机械装备报废的高峰期。如果任由这些老旧机床生锈溃烂，不但是一种资源的浪费，对环境也构成很大威胁。

　　

　　十二五期间，中国将坚持绿色环保、自主**的工业发展方式，坚持倡导绿色发展战略，不断推进开发生态、资流利用高效化、生产过程集约化、污染排放*小化。罗百辉表示，为了积极响应十二五的号召，污染环境高耗能产品将被拒之门外，或被加以重税制裁，低碳经济、绿色制造技术的研究和应用，把握未来经济发展方向已经成为进人国际市场的基础。国内的机床工具企业应立即行动起来，把低碳制造、绿色环保的理念纳入到企业的未来发展规划之中。

　　

　　资源与成本控制要求绿色制造

　　

　　从资源和企业成本控制来看，机床行业本身，也存在对再制造的强烈期盼，机床行业的上游钢铁业，由于铁矿石、焦炭等炼钢原辅材料都是****的自然资源，而且中国主要的钢铁厂所需铁矿石依赖于国外三大矿山巨头，近年来受制于节节攀升的铁矿石价格，钢材价格高企，下游机床企业成本居高不下，因此，机床的再制造既有利于环境，也有利于企业成本的降低。

　　

　　再制造与制造新品相比，可节能60%，节材70%，节约成本50%，几乎不产生固体废物，大气污染物排放量降低80%以上。再制造有利于形成资源——产品——废旧产品——再制造产品的循环经济模式，可以充分利用资源，保护生态环境。另一方面，中国机床社会保有量快速增长，再制造产业发展潜力巨大。大量装备在达到报废要求后将被淘汰，新增的退役装备还在大量增加。发展再制造产业有利于形成新的经济增长点，为社会提供大量的就业机会。

　　

　　机床厂商绿色制造在行动

　　

　　目前国内已经有许多高校和科研机构开展绿色制造领域的研究，并取得了一定的成果。如重庆机床集团与重庆大学联手，研究形成了一套机床再制造与综合提升成套技术，完成500多台废旧机床的再制造，再制造机床的功能和主要技术指标达到或超过原机床，资源循环利用率达80%左右，噪声降低10%以上，环境污染排放减少90%以上。在CIMT2011展会上，绿色制造产品成为展会的一大亮点。如秦川机床自行研制的静电吸雾装置，对油雾的处理效果较传统过滤式装置有很大提高，有效率达到96%以上，排出的空气基本达到洁净程度，并且回收后的油雾粒子得到重复循环使用。重庆机床研发的YS3126CNCCD数控高速干切滚齿机，在保证高效、高质量、高刀具耐用度以及高工作可靠性的同时，又因不需要切削液的绿色环保特点而受到众多用户的青睐。在第13届上海国际机床展上，众多绿色制造的展品和技术也成为展会焦点，如三菱重工展出的GE15A超干切削高精度数控滚齿机，由于不用冷却液，对工作环境的影响很小;没有金属��削，既节约原材料，又大大提高工效。

　　

　　四种技术措施实现绿色制造

　　

　　日前，中国机床工具工业协会副秘书长李晶明表示，传统思维和生产方式正在经历深刻的变化，一场绿色产业**正在机床行业蔚然兴起。目前我国机床行业正在通过四种技术措施实现绿色制造：通过技术**实现低碳;通过**加工工艺实现低碳;通过**结构减少用材实现低碳;通过回收及自润滑材料等实现低排放等。

　　

　　对于如何通过**结构减少用材实现低碳，李晶明举例说明，如目前天津市精机磨床有限公司、重庆机床有限责任公司等一些机床企业生产的大型机床，其主要结构件采用双层壁框架结构，通过理论分析和精心合理安排机械结构，用*少的材料获取*好的刚度。另外，李晶明还介绍了，有谁自动回收分离、粉尘收集回收、自润滑材料应用、少油润滑等技术措施也在广泛应用，减少了排放，减低了对环境的影响。

　　

　　十二五启动绿色制造工程

　　

　　12月13日，第十一届中国国际机床工具展览会CIMES2012筹备会在广州召开，会议对机床行业当前的发展现状和未来五年的发展形势进行了分析。国际模具及五金塑胶产业供应商协会秘书长罗百辉认为，十二五期间，汽车、船舶、航空航天、国防**等机床大用户行业以及新崛起的新能源、新能源汽车等战略性新兴产业在今后的五年中将会有更大、更快的发展。

　　

　　目前，国际机床产品和制造技术不断发展完善。在高速、复合、智能、环保技术的基础上，通过与控制技术、计算机技术、信息技术有机结合，产品不断向高效率、高精度、柔性化、集成化和高可靠性方向发展，出现了向多主轴、多坐标、复合加工以及成套设备自动化方向发展的趋势。

　　

　　现阶段我国**产品接近或达到了国际先进技术水平;国产中**数控机床在国内市场占有主导地位，在航空航天、船舶、汽车制造、发电设备等关键零部件加工中得到实质性的应用;并拥有一些掌握核心知识产权、具有国际竞争力和影响力的机床工具企业集团;培育了一批国际知名的国产品牌。

　　

　　十二五期间机床行业必须突出战略重点，明确主攻方向，进一步加快结构调整和转变发展方式，为行业健康持续发展创造条件和环境。应该重点发展产品和技术，除了四大主机、功能部件和机床附件，中**数控系统外，切削工具及量具量仪、磨料磨具、超硬材料及制品也在规划之列;重大技术研究主要为基础、共性技术研究和关键技术研究。按照国家十二五规划方向，国内诸多行业，领域将获得更大的发展空间，其中航空航天制造领域正面临产业升级，产品将向高性能、轻量化、整体化、大型化、精密化、数字化方向发展。航空航天产品的关键零部件大量采用钛合金、高强度耐材料、工程陶瓷等难加工的先进复合材料，对机床工具行业不断提出新的需求。随着制造技术的发展与进步，航空航天工业对高速、精密、复合、多轴联动等高技术产品需求加大，将涉及到重型、超重型以及极限制造装备等。船舶工业发展将形成开发、建造高技术、高附加值船舶及海洋工程装备的能力，所涉及的产品主要是高可靠性的重型、超重型、精密、高效及专用数控加工机床等。

    在轨道交通行业，十二五期间我国铁路和城市轨道交通领域建设仍将保持较高的投资力度，铁路和城市轨道交通建设需要大批机床设备、专用机床设备。汽车制造领域一直是机床行业*大的用户单位，十二五规划将增加汽车行业投资、重点支持新能源技术应用和现有技术改造，大力发展节能环保和新能源汽车，该领域产业升级将进一步拉动汽车及零部件制造企业技术改造和设备投入，汽车制造业需求大量高效、高性能数控机床及柔性生产线，汽车行业每年投资额中很大比例用于购买机床工具产品。十二五期间，国家还将着力培育节能环保、新一代信息技术、**装备制造、新能源、生物智能、新材料等战略性新兴产业。

　　

　　十二五期间，两化融合工程将提升**制造水平，推动主要制造企业数字化、信息化改造、实现两化融合，充分发挥现有资源作用，提高效率、降低成本，**提升中**产品的制造技术水平和生产能力，为实现**产品产业化创造条件。

　　

　　十二五期间，绿色制造工程旨在发展低碳循环经济，绿色制造时*大限度地减少对环境的负面影响和使原材料、能源等的利用效率达到*高的现代制造模式。机床工具产品既要高性能、高效率、又要节约资源、低能耗、低污染。开展绿色机床科研工作，研究制订绿色机床设计和评价标准规范。