0 引言
电梯的全集选控制,是在信号控制基础上发展起来的、实现无司机操纵的高度自动控制方式。 其控制系统目前主要有继电器控制系统、PLC 控制系统和微机控制系统[1 - 2] 。 其中,继电器控制系统已经逐渐被后2 种控制系统所取代。可编程计算机控制器是一种集PLC 和微机于一体的新一代控制器[ 3 ] ,既具有PLC 的强大控制功能,又具有微机的强大数据处理功能. 因此将它应用于电梯控制是一种较佳的方案,因为PCC 采用了分时多任务操作系统,这样可以将控制程序模块化,可以十分灵活地利用操作系统调度管理整个系统,摆脱了PLC 中单个程序对硬件的依赖,这对电梯的运行和维护都有重要的意义。
1 控制系统的结构组成
PCC 电梯控制系统的结构组成如图1 所示,它采集轿厢外上/ 下呼梯信号、轿厢内选层信号、轿厢位置信号和电梯门状态信号,通过对这些信号的综合分析处理和判断,决定轿厢的运动方式,并将控制指令发送给主回路接触器、变频器、轿厢开关门电路、运行状态显示电路和抱闸电路,使之处于最优工作状态。
2 系统的硬件和软件设计
2. 1 PCC 选型
输入信号包括:内选、外召唤信号,层楼信号,输入控制信号。 12 层电梯共59 个数字量输入信号。
输出信号包括:内选、外召唤指示信号,层楼指示信号,输出控制信号。 12 层电梯共有51 个数字量输出信号。 PCC 选用B&R 2005 型,底板模块选用12 槽的BP151 ,电源模块选用PS465 ,其输入直流电压为24 V ,输出功率为50 W ,最大电流为3. 5 A.模块类型为双宽(占2 个槽位) 。 CPU 模块选用CP260 CPU 、2MB DRAM、850kB SRAM、512 kB Flash PROM、1个PCMCIA 槽和1个RS232 接口,输入模块选用4个DI475 , 输出模块选用4 个DO650。各模块的槽号和地址号如图2 所示。
在PCC 控制程序中,每个触点都被定义成符号名,因此要使用变量声明在符号名与硬件之间建立连接。 变量声明包括变量的名称、变量的数据类型、硬件的连接或内部变量等[4]。变量的名称只能包含10 个字符,其中第1 个字符必须为字母,包含大小写字母A 至Z、数字0 至9 、特殊字符“_" ,名称中的大、小写字母为不同的字符。变量的硬件连接是指变量的输入点(或输出点) 的地址,如变量KA _CS 的地址为QP5. 0. 6. 3 ,表示KA _CS 是2005 PCC 中槽地址号为6 的输出模块上的第3 个输出点；内部变量指控制程序中的辅助变量。系统输入、输出信号的变量名和地址号及其功能说明如表1 所示。
2. 2 控制程序
PCC 的应用程序由多任务模块构成,各种模块既互相独立运行,又在数据间保持一定的相互关联。在多任务操作系统的管理调度下,各个任务模块并行运行[4] 。 由于PCC 具有以上特点,所以将电梯的控制程序模块化,包括以下各程序模块。
a. 电梯的关门控制程序模块。 电梯平层后自动开门,关门及延时等待。在接到厅内命令及厅外呼叫或在关门过程中碰到行人时重新开门,防止夹人事故发生。
b. 厅外层站召唤与轿厢内选层程序模块。 控制系统自动保存各层站的厅外召唤信号,到达该信号的平层时,自动消除与现存运行状态相同的召唤信号,仍保存反向召唤信号。
c. 层站到达与平层程序模块。 显示轿箱的即时运行状态及正平层的楼层数。
d. 选向和选层换速控制模块。 控制系统根据厅外召唤,轿内选层及目前电梯所处的位置,按照顺向截停及内选信号无条件响应,最远反向截梯的原则决定轿箱的选向和选层换速控制。
e. 失电后启动应急电源就近平层程序模块。
f . 故障检测及报警显示程序模块。
2. 3 驱动电路
2.3.1 门电机驱动电路
轿箱的自动门采用11SZ56 直流伺服电机驱动,其门电机驱动电路如图3 所示。当开门继电器KA开吸合后,开门速度最快。门即将开至最大时,压合开关SQ开,R开的阻值很小,其分流加大,M 在较小的电流下减速。同时,SQ开被压合后KA开断开,门电机M 借助电阻R开和R关进入能耗制动状态。
关门状态与开门状态相类似,不同的是,当门关至门宽的三分之二时,第1 个关门限位开关SQ关1 动作,使关门速度减慢。当门关至尚有100～150 mm时,即门将关闭时,第2 个限位开关SQ关2 动作,将电阻R关又短接了一部分,关门速度再次降低。这时,门电机处于能耗制动状态,最后电梯门平稳关闭。
2.3.2 层站显示电路
层站显示采用层灯指示,层站数是12 ,且层楼信号是唯一的,在任意时候只有一个层楼位置显示,因此采用矩阵显示控制层灯指示。一方面可以节省PCC 输出点,12 层站电梯只需要7 个PCC 输出点来控制层灯显示；另一方面可以使控制系统的线路尽量简单、编程容易。层灯矩阵显示层站线路如图4所示。
2.3.3 调速驱动电路
如图5 所示,PCC 通过FR-A240 变频器对轿箱曳引主电机采用变压变频调速(VVVF) 方式调速 驱动。 PCC 产生的方向和速度控制信号通过其输出模块送入,由变频器直接控制和驱动主电动机. 三相交流电源经交流接触器QS 接入变频器的交流电源输入端R ,S , T ,变频器的输出端U ,V ,W 直接与电梯的主电动机IM 连接。 图中的制动电阻R 用于提高减速制动的可靠性。 PCC 的控制程序通过变频器使主电机按照一定的减速曲线减速和制动,达到良好的运行性能。
3 系统调试
系统调试分为程序调试和安装现场调试2 个阶段。由于PCC 的编程环境具有仿真运行的功能,因此可以在计算机上完成第1 阶段的各模块程序调试,从而可以节省开发的成本和缩短开发周期；第2阶段是在安装现场调试并设定上下平层感应器的位置,光电编码器和变频器的各相关参数。
运行结果表明,PCC 控制电梯能获得良好的乘坐舒适性和运行安全性,而且利用其扩展功能可以完成电梯的远程监控和群控。
4 结束语
电梯是一种高利润、可多次收益的产品,而且随着经济发展,电梯市场已越来越大[5] ,采用PCC 作为电梯的控制系统。 一方面因为其不仅具有PLC 的所有控制功能,而且具有微机的网络通讯功能,可以进行网络通信,适应了电梯的群控,远程监控及远程故障诊断的发展要求；另一方面PCC 控制系统开发周期短、应用见效快。因此,把PCC 引入电梯控制对电梯控制技术的发展具有十分积极的意义。
