1 電梯簡介
電梯由機械和電氣兩部分組成。機械部分主要由轎廂、門機系統、導向系統、曳引系統、對重系統和機械安全保護系統所組成;電氣部分主要是指電氣傳動系統和電氣控制系統。
本文研究中的智能建筑實驗室電梯系統,由于受5F 電梯模型的限制,其結構僅由轎廂、門系統、曳引系統、傳動系統和控制系統等組成。其中,門系統沒有廳門,門電機由直流12V 減速電機驅動,開、關門可緩速運行,并減小關門時的撞擊聲;曳引系統采用交流380V 的電機拖動,通過減速齒輪+ 變頻器,降低轎廂的運行速度；控制系統主要包括電梯樓層開關,內選外呼所需按鈕等。
2 電梯控制系統設計
2. 1 電梯工作流程
盡管電梯種類很多,類型各異,用途不同,但其基本的控制原理及運行原理沒有本質的區別。
系統以電梯模型模擬工程應用電梯。電梯在支架內,作垂直方向的往返運行,行駛在始發站與終端站之間。它的定向啟動,穩速運行,開、關門或換向都可在得到主令信號后自動執行。
2. 2 方案選擇
電梯操控方式多樣,因需而異。在智能建筑實驗室電梯系統建設過程中,經多次分析、比較,確定方案為采用可編程計算機控制器( PCC ,Programmable Computer Controller) ,無司機操縱有基站,全集選控制電梯。
B&R PCC - 2003 控制系統具有體積小,結構緊湊,模塊式硬件結構,集成化端子排技術,采用標準現場總線技術組網。使得智能建筑實驗室設備自動化系統組網極為簡單,并為今后本實驗室的后續建設留有接口。
B&R PCC - 2003 提供了兩個通信接口。一個是RS232 接口,主要用于設備控制的編程；另一個是CAN 接口,主要用于系統組網。
B&R PCC - 2003 硬件的模塊式結構,不僅CPU 為獨立模塊,其輸入、輸出等也是獨立模塊。組成系統時,用戶可按自己需要的I/ O 點數,選擇不同型號的模塊及功能部件,即可組成功能強大的控制系統。
B&R PCC - 2003 I/ O 模塊,有模擬量AI/ AO 模塊，并關量DI/ DO 模塊以及數字量混合模塊等多種類型。
根據B&R 產品特點,所有輸出需要通過繼電器的吸合/ 釋放來控制設備的通斷。
2. 3 I/ O點數估算
電梯系統I/ O 數量框圖如圖1 所示:
所需I/ O 點數估算如下。
輸入點：1F 上召,2F 上召，3F 上召，4F 上召，2F下召，3F 下召，4F 下召，5F 下召，1F 內選，2F 內選，3F內選，4F 內選，5F 內選，1F 行程開關，2F 行程開關，3F行程開關，4F 行程開關，5F 行程開關，上限位開關，下限位開關約20 個。
輸出點： 1F 上召顯示, 2F 上召顯示, 3F 上召顯示,4F 上召顯示,2F 下召顯示,3F 下召顯示,4F 下召顯示,5F 下召顯示,1F 內選顯示,2F 內選顯示,3F 內選顯示,4F 內選顯示,5F 內選顯示,1F 樓層顯示,2F樓層顯示,3F 樓層顯示,4F 樓層顯示,5F 樓層顯示,運行接觸器,開門,關門約21 個。
為了使電梯模型的控制功能盡可能與工程應用電梯的控制功能保持一致,在設計中增加了手動開門,手動關門,慢上,慢下,檢修/ 自動按鈕,啟動按鈕,火警信號,上行顯示,下行顯示,轎箱上升,轎箱下降,照明,聲報警等I/ O 點數。
電梯控制信號絕大多數為開關量信號,因此,電梯控制I/ O 模塊均為數字量輸入、輸出模塊。根據設計要求,電梯系統通過CAN 接口與其它設備系統連接,由中央控制臺對其進行數據傳輸和實時監控。
在設計中,為與真實電梯的控制要求保持一致,電梯運行必須遵守如下要求:電梯必須在達到平層狀態,且轎廂完全停止時才能開門；若電梯門未閉合,則轎廂不得運行；電梯在檢修狀態時,只能使用手動慢上慢下運行；遇到火警時,轎廂無論上行還是下行,所有的外召和內選信號全部解除,電梯直降一層,作消防電梯使用。
2. 4 電路設計
根據I/ O 的數量,同時考慮到以后的擴展,系統硬件由B&R PCC - 2003,一個CP470 ,一個DI435 和兩個DM465 組成。其中DM465 為16 點數字量輸入、輸出混合模塊,DI435 為8 點輸入模塊,總點數為72 點,滿足了電梯系統I/ O 點數需求。為了能直觀的體現上、下外召及轎內選控制,將按鈕安裝在實驗臺面板上，并有相應的信號燈來顯示它們的動作狀態；電梯模型中的7 個行程開關信號接入PCC 輸入端，也有相應的信號燈來顯示;消防系統提供的火警信號，也接入輸入模塊,為能夠控制電梯上、下運行的速度，防止出現故障,通過變頻器改變曳引電機的速度，這樣它的運行穩定性也得到了加強。
設計中,控制信號燈、蜂鳴器、門電機的可逆運行等輸出選用小型繼電器作執行電器;變頻器輸入為交流220V ,通過變頻器控制電梯曳引電機的上下運行；必要的短路保護,過載保護及電氣互鎖。
2. 5 編 程
PCC程序設計是指根據應用系統的硬件結構和工藝要求,在軟件系統規格說明書的基礎上,使用相應編程語言指令,對實際應用程序的編制和相應文件的形成過程。
PCC程序設計的基本內容一般包括:參數地址分配及定義；程序框圖繪制；程序編制；程序調試；編制軟件說明書等。
本設計采用PL2000 編程語言,這是一種以文本為基礎的高級語言。結構簡單,編程快速、有效。PL2000 的指令系統不僅使控制任務簡單化,也便于程序閱讀,編程工作需要在PG2000 環境中運行。程序編制完成后,應及時根據輸入/ 輸出器件的端子接線圖進行I/ O 點的變量賦值,全部工作完成后,可隨時進入程序調試。
2. 6 程序調試
程序調試分為軟件檢測和程序試運行兩部分。
確認硬件無誤的情況下,開機上電,下載程序,由PCC 自檢,主要檢測程序有無語法問題。一旦發現程序有誤, PCC將會隨時發出警告,待通過PCC自檢之后,可進行程序試運行。
程序試運行可按功能塊分步進行,如:內選,外召,上行,下行,開關門等幾步。對程序檢測的同時也對硬件設備進行檢測,如果缺少某個信號,或是某個動作未執行,則應首先檢查電路連接線或電器件,其次再檢查程序的邏輯關系。
程序試運行完成之后,可進行系統程序總測試,主要檢查聯動聯鎖是否滿足控制要求,這個階段的問題大多出在程序上,需要反復調試。電梯在運行時,觀察面板上控制燈顯示的運行狀態是否與其狀態同步,發現問題后應及時檢查、修改程序,通過不斷調試,電梯控制程序滿足設計要求。
3 與中央控制機通信
電梯與中央控制機之間的通信的目的,是保證對電梯設備運行實施監視,需做如下工作:將上傳的電梯運行參數設為只讀,并注明相應ID 標志;在中央控制機及現場控制器PG 2000 系統中分別建立通信模塊,編寫通信程序。
以上工作完成后即可實現與中央控制機的通信,并對電梯設備運行實施監視。
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