0 引言
電梯的全集選控制,是在信號控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的、實現(xiàn)無司機操縱的高度自動控制方式。 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。可編程計算機控制器是一種集PLC 和微機于一體的新一代控制器[ 3 ] ,既具有PLC 的強大控制功能,又具有微機的強大數(shù)據(jù)處理功能. 因此將它應用于電梯控制是一種較佳的方案,因為PCC 采用了分時多任務操作系統(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)度管理整個系統(tǒng),擺脫了PLC 中單個程序?qū)τ布囊蕾?這對電梯的運行和維護都有重要的意義。
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、轎廂內(nèi)選層信號、轎廂位置信號和電梯門狀態(tài)信號,通過對這些信號的綜合分析處理和判斷,決定轎廂的運動方式,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
2. 1 PCC 選型
輸入信號包括:內(nèi)選、外召喚信號,層樓信號,輸入控制信號。 12 層電梯共59 個數(shù)字量輸入信號。
輸出信號包括:內(nèi)選、外召喚指示信號,層樓指示信號,輸出控制信號。 12 層電梯共有51 個數(shù)字量輸出信號。 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 個槽位) 。 CPU 模塊選用CP260 CPU 、2MB DRAM、850kB SRAM、512 kB Flash PROM、1個PCMCIA 槽和1個RS232 接口,輸入模塊選用4個DI475 , 輸出模塊選用4 個DO650。各模塊的槽號和地址號如圖2 所示。
在PCC 控制程序中,每個觸點都被定義成符號名,因此要使用變量聲明在符號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 個字符,其中第1 個字符必須為字母,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(或輸出點) 的地址,如變量KA _CS 的地址為QP5. 0. 6. 3 ,表示KA _CS 是2005 PCC 中槽地址號為6 的輸出模塊上的第3 個輸出點；內(nèi)部變量指控制程序中的輔助變量。系統(tǒng)輸入、輸出信號的變量名和地址號及其功能說明如表1 所示。
2. 2 控制程序
PCC 的應用程序由多任務模塊構(gòu)成,各種模塊既互相獨立運行,又在數(shù)據(jù)間保持一定的相互關(guān)聯(lián)。在多任務操作系統(tǒng)的管理調(diào)度下,各個任務模塊并行運行[4] 。 由于PCC 具有以上特點,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。 電梯平層后自動開門,關(guān)門及延時等待。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)自動保存各層站的廳外召喚信號,到達該信號的平層時,自動消除與現(xiàn)存運行狀態(tài)相同的召喚信號,仍保存反向召喚信號。
c. 層站到達與平層程序模塊。 顯示轎箱的即時運行狀態(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)選信號無條件響應,最遠反向截梯的原則決定轎箱的選向和選層換速控制。
e. 失電后啟動應急電源就近平層程序模塊。
f . 故障檢測及報警顯示程序模塊。
2. 3 驅(qū)動電路
2.3.1 門電機驅(qū)動電路
轎箱的自動門采用11SZ56 直流伺服電機驅(qū)動,其門電機驅(qū)動電路如圖3 所示。當開門繼電器KA開吸合后,開門速度最快。門即將開至最大時,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,SQ開被壓合后KA開斷開,門電機M 借助電阻R開和R關(guān)進入能耗制動狀態(tài)。
關(guān)門狀態(tài)與開門狀態(tài)相類似,不同的是,當門關(guān)至門寬的三分之二時,第1 個關(guān)門限位開關(guān)SQ關(guān)1 動作,使關(guān)門速度減慢。當門關(guān)至尚有100～150 mm時,即門將關(guān)閉時,第2 個限位開關(guān)SQ關(guān)2 動作,將電阻R關(guān)又短接了一部分,關(guān)門速度再次降低。這時,門電機處于能耗制動狀態(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 ,且層樓信號是唯一的,在任意時候只有一個層樓位置顯示,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,12 層站電梯只需要7 個PCC 輸出點來控制層燈顯示；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)動電路
如圖5 所示,PCC 通過FR-A240 變頻器對轎箱曳引主電機采用變壓變頻調(diào)速(VVVF) 方式調(diào)速 驅(qū)動。 PCC 產(chǎn)生的方向和速度控制信號通過其輸出模塊送入,由變頻器直接控制和驅(qū)動主電動機. 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機IM 連接。 圖中的制動電阻R 用于提高減速制動的可靠性。 PCC 的控制程序通過變頻器使主電機按照一定的減速曲線減速和制動,達到良好的運行性能。
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)場調(diào)試2 個階段。由于PCC 的編程環(huán)境具有仿真運行的功能,因此可以在計算機上完成第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)場調(diào)試并設(shè)定上下平層感應器的位置,光電編碼器和變頻器的各相關(guān)參數(shù)。
運行結(jié)果表明,PCC 控制電梯能獲得良好的乘坐舒適性和運行安全性,而且利用其擴展功能可以完成電梯的遠程監(jiān)控和群控。
4 結(jié)束語
電梯是一種高利潤、可多次收益的產(chǎn)品,而且隨著經(jīng)濟發(fā)展,電梯市場已越來越大[5] ,采用PCC 作為電梯的控制系統(tǒng)。 一方面因為其不僅具有PLC 的所有控制功能,而且具有微機的網(wǎng)絡(luò)通訊功能,可以進行網(wǎng)絡(luò)通信,適應了電梯的群控,遠程監(jiān)控及遠程故障診斷的發(fā)展要求；另一方面PCC 控制系統(tǒng)開發(fā)周期短、應用見效快。因此,把PCC 引入電梯控制對電梯控制技術(shù)的發(fā)展具有十分積極的意義。
