西门子模块6ES7221-1BH22-0XA8型号介绍

西门子模块6ES7221-1BH22-0XA8型号介绍

根据中国电梯行业协会的统计数字，截至目前国内电梯的保有量约为250万台，国内每年销售的新梯正以50万台以上的速度递增，中国已经成为世界电梯超级大国。随着中国电梯数量的不断激增，一部普通的电梯每天约用电50~150度。按照每台电梯用电量80度/天,保守数量全国电梯250万台计算，每天消耗电能约为20000万度，每年的消耗的电能为720亿度,全国每年电梯消耗的电能接近三峡水电站一年的发电量，可见电梯消耗电能巨大。电梯节能需求刻不容缓，节能电梯将是未来电梯发展的必然趋势。

*近10年，无齿轮曳引机已经逐步取代了有齿机，比传统的有齿轮曳引机节能40%左右，在电梯节能上已经迈开了一大步，但电梯的能耗依然很大，和空调并称两大“电老虎”，节能需求依然迫切。近年来市场上又出现了电梯能量回馈装置，向电梯节能方向上又迈了一大步。

目前,国内绝大多数变频调速电梯均采用电阻消耗电容中储存电能的方法来防止电容过压。由于电梯运行过程中，通过电阻产生的热量非常之高，电阻局部温度通常都是在100℃以上，为了使机房温度降低到常温状态，让电梯免于因高温而产生故障，用户需要安装大排风量的空调或风机；在电梯功率较大的机房，往往需要空调、风机同时使用，或是多台空调、多台风机同时启动。在有些地方降温设备的耗电量往往比电梯的用电量还要高，用户明知能耗严重，却毫无办法。

1  电梯运行特性及现行节能方案

众所周知，电梯是往复运动的，在电梯重载上行和轻载下行时，曳引机处于电动状态，带动轿厢运动；而当电梯在重载下行和轻载上行时，曳引机是发电状态，曳引机所发的电会是驱动器的直流电压升高，为了保证驱动器的正常工作，必须将所发的电处理掉，传统的做法是在驱动器上加制动单元和制动电阻，以热损耗的方式将曳引机所发的电通过制动电阻消耗掉。

由于曳引机所发的电被制动电阻以热能耗的方式消耗掉，没有有效的利用起来，目前也有一些方案可将这部份能耗加以利用，主要有以下几种：

（1）采用大电容储能的方式，在电梯曳引机处于发电状态时，通过电路给大电容来充电，而大电容的电能用来给驱动器的控制电路部分来提供电能；

采用大电容储能的方式实现了对所发的电再利用的一种进步，但是驱动器的控制电路部分功率很小，所以所消耗的电能也很小，因此曳引机所发的电能无法全部储存在大电容中，无法储存的部分还是需要通过制动电阻以热能的方式来消耗掉。

（2）采用蓄电池的储能方式，其实这种方式和采用大电容的方式的原理相同。

（3）更为简单节能方式是通过在电梯空闲状态下，将驱动器和照明的电源切断实现节能，其实这这种节能方式并没有电梯真正理解的能量消耗的方式。

以上的电梯节能方案都存在着无法真正实现节能的目的，或者只能将曳引机所发的电利用很少的一部分，而大部分还是通过制动电阻以热能的形式消耗掉，没有从根本上实现电梯的节能。

2  台达AFE2000能量回馈单元

台达凭借自身的研发实力，针对四象限运行的需要，开发设计了AFE2000能量回馈单元，AFE2000和变频器结合应用，可实现变频器的四象限运行。

AFE2000应用在电梯上面，从根本解决电梯的节能问题，在电梯处于电动状态时，AFE2000为电梯驱动器供电，并改善功率因子，降低谐波，而在电梯曳引机处于发电状态时，AFE2000可以将曳引机所发的电在逆变为和电网频率相位幅值完全相同的交流电，再回馈到电网中去，供周边其他设备使用，从而从根本上有效利用曳引机所发的电能。

3  AFE200电路原理

AFE2000采用IGBT整流，通过SVPWM的控制方式，由高性能中央控制器MCU控制电动会回馈状态，将电网交流电压整流为直流电压提供给电梯驱动装置变频器；当电梯处于电动出力时AFE2000提供能量给变频器；而当电梯处于回馈发电状态时，AFE2000将曳引机发的电转换为何电网相位幅值相同的交流电回馈到电网中。

1  VFD-VL简介

VFD-VL为电梯专用变频器，是台达基于多年变频器设计的经验，使用*新的控制技术，提供高可靠性和高安全性；内置感应电机与同步电机的驱动技术，适应性广，是新一代的电梯专用驱动器。

2  规格特点

（1）输出频率 0.00~120.00Hz ，0Hz时可提供150%以上之输出扭力；

（2）以FOC控制为核心的矢量控制，使得电梯的运行即平稳又舒适；

（3）具有S曲线加减速运行与异常停电时的蓄电池运行；

（4）过负载能力：150%可达一分钟，200%可达10秒；

（5）符合EN954-1规范 (Safety-Relay) 可**电梯的安全性；

（6）内置Modbus通讯接口；

（7）可选购LCD数字操作面板及提供PC调机的应用软件。

3  VFD-VL搭配永磁同步电机所需要的设备

（1）变频器：VFD110VL43A 1台（软件版本1.09）；

（2）永磁同步马达：3相380V 11kW1台；

（3）PG卡：PGH01 1片；

（4）编码器：ENR1387 1个。

4  操作步骤

4.1操作步骤示意

根据图1所示，将变频器与PM、编码器、PG卡连接好。

4.3 马达参数设置

（1）设置08-00=2；

（2）按下操作器上的PU键，PU灯点亮后直接按RUN启动，此时已进入马达参数自学习环节，马达会发出咚咚响声，操作器显示为Tun，此过程约维持10s，待Tun消失后表示测量结束，若测量成功，08-05/08-07/08-08会有相应的值，可通过这三个值判断马达自学习是否成功。

4.4原点偏移角侦测

ENR1387编码器具有一组正余弦信号，用以给PM马达磁极角度的定位。其具体操作步骤应是确认配线，将编码器的引脚与PG卡的引脚定义一一连线，然后设置参数。具体参数设置如表2所示。

4.5试运转

当做完上述步骤后，可以对马达进行试运转，以确认上述步骤是否准确无误。其具体检测步骤为打开抱闸用操作器直接按RUN，让PM马达运转，正反转反复测试，*后观察电机启动是否会失速，用操作器观察电流是否正常。

5 结束语

以上完成后，可以搭配上位机对整个电梯系统进行调试

用户在一些机械上使用时，经常会发生噪声过大，电机带动负载运转不稳定等现象，出现此问题时，许多使用者的第一反应就是伺服电机质量不好，因为有时换成或是变频电机来拖动负载，噪声和不稳定现象却反而小很多。表面上看，确实是伺服电机的原故，但我们仔细分析伺服电机的工作原理后，会发现这种结论是完全错误的。

交流伺服系统包括：伺服驱动器、伺服电机和一个反馈(一般伺服电机自带光学编码器)。所有这些部件都在一个控制闭环系统中运行：驱动器从外部接收参数信息，然后将一定电流输送给步进伺服电机，通过电机转换成扭矩带动负载，负载根据它自己的特性进行动作或加减速，传感器测量负载的位置，使驱动装置对设定信息值和实际位置值进行比较，然后通过改变电机电流使实际位置值和设定信息值保持一致，当负载突然变化引起速度变化时，编码器获知这种速度变化后会马上反应给伺服驱动器，驱动器又通过改变提供给伺服电机的电流值来满足负载的变化，并重新返回到设定的速度。

交流伺服系统是一个响应非常高的全闭环系统，负载波动和速度较正之间的时间滞后响应是非常快的，此时，真正限制了系统响应效果的是机械连接装置的传递时间。

在此举一个简单的例子：有一台机械，是用伺服电机通过v形带传动一个恒定速度、大惯性的负载。整个系统需要获得恒定的速度和较快的响应特性，分析其动作过程：

当驱动器将电流送到电机时，电机立即产生扭矩;一开始，由于v形带会有弹性，负载不会加速到像步进电机那样快;伺服电机会比负载提前到达设定的速度，此时装在电机上的编码器会削流，继而削弱扭矩; 随着v型带张力的不断增加会使电机速度变慢，此时驱动器又会去增加电流，周而复始。

在此例中，系统是振荡的，电机扭矩是波动的，负载速度也随之波动。其结果当然会是噪音、磨损、不稳定了。不过，这都不是由伺服电机引起的，这种噪声和不稳定性，是来源于机械传动装置，是由于伺服系统反应速度(高)与机械传递或者反应时间(较长)不相匹配而引起的，即伺服电机响应快于系统调整新的扭矩所需的时间。

找到了问题根源所在，解决以上例子问题，您可以：(1)增加机械刚性和降低系统的惯性，减少机械传动部位的响应时间，如把v形带更换成直接丝杆传动或用齿轮箱代替v型带。(2)降低伺服系统的响应速度，减少伺服系统的控制带宽，如降低伺服系统的增益参数值。 以上只是噪声，不稳定的原因之一，针对不同的原因，会有不同的解决办法，如由机械共振引起的噪声，在伺服方面可采取共振抑制，低通滤波等方法，总之，噪声和不稳定的原因，基本上都不会是由于伺服电机本身所造成。