0 引言
電梯的全集選控制,是在信號(hào)控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的、實(shí)現(xiàn)無司機(jī)操縱的高度自動(dòng)控制方式。 其控制系統(tǒng)目前主要有繼電器控制系統(tǒng)、PLC 控制系統(tǒng)和微機(jī)控制系統(tǒng)[1 - 2] 。 其中,繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸被后2 種控制系統(tǒng)所取代?？删幊逃?jì)算機(jī)控制器是一種集PLC 和微機(jī)于一體的新一代控制器[ 3 ] ,既具有PLC 的強(qiáng)大控制功能,又具有微機(jī)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理功能. 因此將它應(yīng)用于電梯控制是一種較佳的方案,因?yàn)镻CC 采用了分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng),這樣可以將控制程序模塊化,可以十分靈活地利用操作系統(tǒng)調(diào)度管理整個(gè)系統(tǒng),擺脫了PLC 中單個(gè)程序?qū)τ布囊蕾?這對(duì)電梯的運(yùn)行和維護(hù)都有重要的意義。
1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成
PCC 電梯控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如圖1 所示,它采集轎廂外上/ 下呼梯信號(hào)、轎廂內(nèi)選層信號(hào)、轎廂位置信號(hào)和電梯門狀態(tài)信號(hào),通過對(duì)這些信號(hào)的綜合分析處理和判斷,決定轎廂的運(yùn)動(dòng)方式,并將控制指令發(fā)送給主回路接觸器、變頻器、轎廂開關(guān)門電路、運(yùn)行狀態(tài)顯示電路和抱閘電路,使之處于最優(yōu)工作狀態(tài)。
2 系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)
2. 1 PCC 選型
輸入信號(hào)包括:內(nèi)選、外召喚信號(hào),層樓信號(hào),輸入控制信號(hào)。 12 層電梯共59 個(gè)數(shù)字量輸入信號(hào)。
輸出信號(hào)包括:內(nèi)選、外召喚指示信號(hào),層樓指示信號(hào),輸出控制信號(hào)。 12 層電梯共有51 個(gè)數(shù)字量輸出信號(hào)。 PCC 選用B&R 2005 型,底板模塊選用12 槽的BP151 ,電源模塊選用PS465 ,其輸入直流電壓為24 V ,輸出功率為50 W ,最大電流為3. 5 A.模塊類型為雙寬(占2 個(gè)槽位) 。 CPU 模塊選用CP260 CPU 、2MB DRAM、850kB SRAM、512 kB Flash PROM、1個(gè)PCMCIA 槽和1個(gè)RS232 接口,輸入模塊選用4個(gè)DI475 , 輸出模塊選用4 個(gè)DO650。各模塊的槽號(hào)和地址號(hào)如圖2 所示。
在PCC 控制程序中,每個(gè)觸點(diǎn)都被定義成符號(hào)名,因此要使用變量聲明在符號(hào)名與硬件之間建立連接。 變量聲明包括變量的名稱、變量的數(shù)據(jù)類型、硬件的連接或內(nèi)部變量等[4]。變量的名稱只能包含10 個(gè)字符,其中第1 個(gè)字符必須為字母,包含大小寫字母A 至Z、數(shù)字0 至9 、特殊字符“_" ,名稱中的大、小寫字母為不同的字符。變量的硬件連接是指變量的輸入點(diǎn)(或輸出點(diǎn)) 的地址,如變量KA _CS 的地址為QP5. 0. 6. 3 ,表示KA _CS 是2005 PCC 中槽地址號(hào)為6 的輸出模塊上的第3 個(gè)輸出點(diǎn)；內(nèi)部變量指控制程序中的輔助變量。系統(tǒng)輸入、輸出信號(hào)的變量名和地址號(hào)及其功能說明如表1 所示。
2. 2 控制程序
PCC 的應(yīng)用程序由多任務(wù)模塊構(gòu)成,各種模塊既互相獨(dú)立運(yùn)行,又在數(shù)據(jù)間保持一定的相互關(guān)聯(lián)。在多任務(wù)操作系統(tǒng)的管理調(diào)度下,各個(gè)任務(wù)模塊并行運(yùn)行[4] 。 由于PCC 具有以上特點(diǎn),所以將電梯的控制程序模塊化,包括以下各程序模塊。
a. 電梯的關(guān)門控制程序模塊。 電梯平層后自動(dòng)開門,關(guān)門及延時(shí)等待。在接到廳內(nèi)命令及廳外呼叫或在關(guān)門過程中碰到行人時(shí)重新開門,防止夾人事故發(fā)生。
b. 廳外層站召喚與轎廂內(nèi)選層程序模塊。 控制系統(tǒng)自動(dòng)保存各層站的廳外召喚信號(hào),到達(dá)該信號(hào)的平層時(shí),自動(dòng)消除與現(xiàn)存運(yùn)行狀態(tài)相同的召喚信號(hào),仍保存反向召喚信號(hào)。
c. 層站到達(dá)與平層程序模塊。 顯示轎箱的即時(shí)運(yùn)行狀態(tài)及正平層的樓層數(shù)。
d. 選向和選層換速控制模塊。 控制系統(tǒng)根據(jù)廳外召喚,轎內(nèi)選層及目前電梯所處的位置,按照順向截停及內(nèi)選信號(hào)無條件響應(yīng),最遠(yuǎn)反向截梯的原則決定轎箱的選向和選層換速控制。
e. 失電后啟動(dòng)應(yīng)急電源就近平層程序模塊。
f . 故障檢測(cè)及報(bào)警顯示程序模塊。
2. 3 驅(qū)動(dòng)電路
2.3.1 門電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
轎箱的自動(dòng)門采用11SZ56 直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),其門電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖3 所示。當(dāng)開門繼電器KA開吸合后,開門速度最快。門即將開至最大時(shí),壓合開關(guān)SQ開,R開的阻值很小,其分流加大,M 在較小的電流下減速。同時(shí),SQ開被壓合后KA開斷開,門電機(jī)M 借助電阻R開和R關(guān)進(jìn)入能耗制動(dòng)狀態(tài)。
關(guān)門狀態(tài)與開門狀態(tài)相類似,不同的是,當(dāng)門關(guān)至門寬的三分之二時(shí),第1 個(gè)關(guān)門限位開關(guān)SQ關(guān)1 動(dòng)作,使關(guān)門速度減慢。當(dāng)門關(guān)至尚有100～150 mm時(shí),即門將關(guān)閉時(shí),第2 個(gè)限位開關(guān)SQ關(guān)2 動(dòng)作,將電阻R關(guān)又短接了一部分,關(guān)門速度再次降低。這時(shí),門電機(jī)處于能耗制動(dòng)狀態(tài),最后電梯門平穩(wěn)關(guān)閉。
2.3.2 層站顯示電路
層站顯示采用層燈指示,層站數(shù)是12 ,且層樓信號(hào)是唯一的,在任意時(shí)候只有一個(gè)層樓位置顯示,因此采用矩陣顯示控制層燈指示。一方面可以節(jié)省PCC 輸出點(diǎn),12 層站電梯只需要7 個(gè)PCC 輸出點(diǎn)來控制層燈顯示；另一方面可以使控制系統(tǒng)的線路盡量簡(jiǎn)單、編程容易。層燈矩陣顯示層站線路如圖4所示。
2.3.3 調(diào)速驅(qū)動(dòng)電路
如圖5 所示,PCC 通過FR-A240 變頻器對(duì)轎箱曳引主電機(jī)采用變壓變頻調(diào)速(VVVF) 方式調(diào)速 驅(qū)動(dòng)。 PCC 產(chǎn)生的方向和速度控制信號(hào)通過其輸出模塊送入,由變頻器直接控制和驅(qū)動(dòng)主電動(dòng)機(jī). 三相交流電源經(jīng)交流接觸器QS 接入變頻器的交流電源輸入端R ,S , T ,變頻器的輸出端U ,V ,W 直接與電梯的主電動(dòng)機(jī)IM 連接。 圖中的制動(dòng)電阻R 用于提高減速制動(dòng)的可靠性。 PCC 的控制程序通過變頻器使主電機(jī)按照一定的減速曲線減速和制動(dòng),達(dá)到良好的運(yùn)行性能。
3 系統(tǒng)調(diào)試
系統(tǒng)調(diào)試分為程序調(diào)試和安裝現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試2 個(gè)階段。由于PCC 的編程環(huán)境具有仿真運(yùn)行的功能,因此可以在計(jì)算機(jī)上完成第1 階段的各模塊程序調(diào)試,從而可以節(jié)省開發(fā)的成本和縮短開發(fā)周期；第2階段是在安裝現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試并設(shè)定上下平層感應(yīng)器的位置,光電編碼器和變頻器的各相關(guān)參數(shù)。
運(yùn)行結(jié)果表明,PCC 控制電梯能獲得良好的乘坐舒適性和運(yùn)行安全性,而且利用其擴(kuò)展功能可以完成電梯的遠(yuǎn)程監(jiān)控和群控。
4 結(jié)束語
電梯是一種高利潤(rùn)、可多次收益的產(chǎn)品,而且隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,電梯市場(chǎng)已越來越大[5] ,采用PCC 作為電梯的控制系統(tǒng)。 一方面因?yàn)槠洳粌H具有PLC 的所有控制功能,而且具有微機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊功能,可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信,適應(yīng)了電梯的群控,遠(yuǎn)程監(jiān)控及遠(yuǎn)程故障診斷的發(fā)展要求；另一方面PCC 控制系統(tǒng)開發(fā)周期短、應(yīng)用見效快。因此,把PCC 引入電梯控制對(duì)電梯控制技術(shù)的發(fā)展具有十分積極的意義。
