施工升降机节能变频调速控制技术

冯宗焕

摘要：升降机所采取的变频技术中，其选择的变频器是一种专门用于升降机控制的仪器，也就是升降机专用变频器，其作为中小功率变频器中高端产品，该设备的应用能够显著地提高升降机运行效率，确保平稳运行，同时还能在一定程度上延长设备的使用寿命。

关键词：施工升降机；节能变频调速；控制技术

前言

建筑单位在使用升降机之前，首先必须要对升降机开展全面检查，保证升降机无异常后，方可启动升降机。升降机工作形式包括有钢丝绳式、齿轮齿条式、混合式三种，我国建筑施工中升降机采用的工作形式以齿轮齿条式为主。作为建筑施工中的一项大型起重机械，升降机存在不小的危险性。因此，不管是在运输施工人员的过程中，还是在运输材料货物的过程中，均应当开展好安全监督管理工作，防范不良安全事故的发生。因此，对建筑施工升降机的节能变频调速控制技术进行探索和研究，具有十分重要的现实意义。

1属性判别

1.1简易升降机与升降作业平台的区别

升降作业平台也具有升降和运送的功能，旧目录中有该品种，但新目录已删除，不再作为特种设备进行监管。由于现行安全技术规范和相关标准对升降作业平台的定义并不明确，同时简易升降机的功能和升降作业平台又有相似之处，这对简易升降机属性的判断带来一定的影响，也给安全监管带来一定的困难。例如，存在工厂、仓库直接购买升降作业平台，利用其载重起升的功能用于楼层间货物的运送，以不属于特种设备为由不接受特种设备安全监管的现象。因升降作业平台已不属于特种设备，市场监管总局原则上不再发布相应的安全技术规范予以监管，当前也没有专门针对这个设备名称的现行国家或行业标准。现行行业标准JB/T12786—2016《升降工作平台术语与分类》，其标准名称与旧目录中规定的升降作业平台略有差别，但从标准规定的设备功能、构件和应用场合，基本上可以判断是同一类设备。JB/T12786—2016中第2.1条对此类设备进行了定义：“通过升降机构的运动和/或底盘的移动，将工作平台上的人员（带或不带物料等）运送至工作位置并进行作业的机械设备。”同时，该标准的前言也规定了其适用范围为“举升式、悬吊式、导架爬升式以及异型轨道式工作平台”。除上述定义和用途上存在差异，简易升降机和升降作业平台的控制装置也存在差别。简易升降机可以设有多个固定的停靠点，其控制装置为设置在各个停靠点的召唤按钮，而升降作业平台仅在下部设置1个停靠点，以供人员上下和物料等装载卸载，其控制装置设置在作业平台上，不允许在停靠层站设置召唤按钮。综上可知，升降工作平台是具备升降、起重功能，并通过升降、平移改变人员工作位置以便于高空作业设备的统称，如若用在建筑施工场合，对应为施工升降机，属于特种设备；如若用于运送货物，则属于超设计范围使用。上述两种应用均应按照《特设法》中对使用未经许可生产的特种设备的相关规定进行处理。值得注意的是，现行有关升降工作平台的标准都是推荐性的，其定义以及技术性规定的效力仍有待法律法规的引用，或标准使用单位自我声明予以确认。

1.2简易升降机与电梯的区别

新目录中已明确电梯的定义，是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或者平行运送人、货物的机电设备，包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等。可以看出，电梯的定义与简易升降机的定义相似，其中载货电梯与简易升降机都可以用于楼层间运送货物，两者的最大区别在于是否可以运送人，允许载人的设备一定不是简易升降机，电梯则允许载人。

2概述

图1施工升降设备控制系统结构图

设计的施工升降机控制系统由单片机最小系统、按键电路、运动控制电路、显示电路、报警电路和电源电路等模块构成。系统结构图如图1所示，单片机最小系统为控制核心，按键电路产生呼叫信号作为单片机的输入，单片机输出信号到运动控制电路、显示电路和报警电路，控制升降机的运行速度并显示运行状态。

3硬件设计

3.1单片机最小系统

单片机最小系统包括STC89C52单片机、时钟电路、复位电路和单片机电源电路。STC89C52具有8位处理器、8KFlash用于存储程序，4KEEPROM用于存储升降机当前停留位置信息，32个双向IO口用于连接输入输出信号。

3.2运动控制电路

施工升降机的上下运动以及设备的开关都采用异步电动机的，每台升降机一般选用3台11KW的异步电动机，无论普通还是变频升降机。异步电机工作原理如图2所示。

图2异步电机工作原理

3.3显示电路

显示电路主要用于显示升降机当前所在位置、故障代码、各个安全限位开关状态、按键状态等信息。当前设备所在位置、故障代码采用LED数码管显示。各个安全限位开关状态都用LED灯显示，当限位开关动作，LED灯亮，当限位开关复位时，LED灯熄灭。每个按键的状态也都用LED灯显示，当按键按下时，LED灯亮，等相关功能操作结束后，按键灯将自动熄灭。

3.4报警电路

报警电路通过蜂鸣器产生特定的提示音表示施工升降机的运行状态，比如设备到达呼叫位置即将开门或关门以及发生异常等。

4软件设计

系统上电后，首先进行初始化，获取并显示施工升降机当前所在位置信息以及各个安全限位开关的状态，然后等待按键电路输入信号，当有按键按下时，点亮相应按键灯，各个安全限位状态正常时，控制升降机向呼叫楼层运动，运动过程中LED数码管实时显示当前所在位置信息，当到达呼叫位置时，熄灭相应按键灯，将所在位置信息写入EEPROM，产生提示音，比如“7楼到了”。当升降机出料门被打开30秒后仍未关门，系统会再产生提示音（出料门未关闭，请及时关门），当门被关闭后，一定时间内升降机没有接收到按键输入信号后，会自动运行到底层。

5系统测试

根据监测节点所上传的数据类型，在矿井处布设系统测试节点，将设计的升降机控制系统应用于井下各个位置并进行测试，升降设备上下行、开关门、所停位置选择和声音提示等功能都可以正常运行，上下行运动时间均小于5秒。

结束语

基于STC89C52单片机的施工升降机控制系统具有结构简单、经济实惠、反应速度快的优点。设计实现了升降机上下行、开关门和声音报警等基本功能，具有一定的使用价值。

参考文献：

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