1.概述
隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展,高層建筑不斷增多,電梯在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實(shí)際上電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的,而呼叫是隨機(jī)的,電梯實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng),單純用順序控制或邏輯控制是不能滿(mǎn)足控制要求的,因此,電梯控制系統(tǒng)采用隨機(jī)邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式,一是采用微機(jī)作為信號(hào)控制單元,完成電梯信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定,實(shí)現(xiàn)電梯的自動(dòng)調(diào)度和集選運(yùn)行功能,拖動(dòng)控制則由變頻器來(lái)完成;第二種控制方式用可編程控制器(plc)取代微機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)集選控制。從控制方式和性能上來(lái)說(shuō),這兩種方法并沒(méi)有太大的區(qū)別。國(guó)內(nèi)廠家大多選擇第二種方式,其原因在于生產(chǎn)規(guī)模較小,自己設(shè)計(jì)和制造微機(jī)控制裝置成本較高;而plc可靠性高,程序設(shè)計(jì)方便靈活,抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等特點(diǎn),所以現(xiàn)在的電梯控制系統(tǒng)廣泛采用可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.電梯理想運(yùn)行曲線
根據(jù)大量的研究和實(shí)驗(yàn)表明,人可接受的 大加速度為am≤1.5m/s2, 加速度變化率ρm≤3m/s3,電梯的理想運(yùn)行曲線按加速度可劃分為三角形、梯形和正弦波形,由于正弦波形加速度曲線實(shí)現(xiàn)較為困難,而三角形曲線 大加速度和在啟動(dòng)及制動(dòng)段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的加速度變化率均大于梯形曲線,即+ρm跳變到-ρm或由-ρm跳變到+ρm的加速度變化率,故很少采用,因梯形曲線容易實(shí)現(xiàn)并且有良好加速度變化率頻繁指標(biāo),故被廣泛采用,采用梯形加速度曲線電梯的理想運(yùn)行曲線如圖1所示:
智能變頻器是為電梯的靈活調(diào)速、控制及高精度平層等要求而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的電梯專(zhuān)用變頻器,可配用通用的三相異步電動(dòng)機(jī),并具有智能化軟件、標(biāo)準(zhǔn)接口、菜單提示、輸入電梯曲線及其它關(guān)鍵參數(shù)等功能。其具有調(diào)試方便快捷,而且能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)單多層功能,并具有自動(dòng)優(yōu)化減速曲線的功能,由其組成的調(diào)速系統(tǒng)的爬行時(shí)間少,平層距離短,不論是雙繞組電動(dòng)機(jī),還是單繞組電動(dòng)機(jī)均可適用,其 高設(shè)計(jì)速度可達(dá)4m/s,其獨(dú)特的電腦監(jiān)控軟件,可選擇串行接口實(shí)現(xiàn)輸入/輸出信號(hào)的無(wú)觸點(diǎn)控制。
變頻器構(gòu)成的電梯系統(tǒng),當(dāng)變頻器接收到控制器發(fā)出的呼梯方向信號(hào),變頻器依據(jù)設(shè)定的速度及加速度值,啟動(dòng)電動(dòng)機(jī),達(dá)到 大速度后,勻速運(yùn)行,在到達(dá)目的層的減速點(diǎn)時(shí),控制器發(fā)出切斷高速度信號(hào),變頻器以設(shè)定的減速度將 大速度減至爬行速度,在減速運(yùn)行過(guò)程中,變頻器的能夠自動(dòng)計(jì)算出減速點(diǎn)到平層點(diǎn)之間的距離,并計(jì)算出優(yōu)化曲線,從而能夠按優(yōu)化曲線運(yùn)行,使低速爬行時(shí)間縮短至0.3s,在電梯的平層過(guò)程中變頻器通過(guò)調(diào)整平層速度或制動(dòng)斜坡來(lái)調(diào)整平層精度。即當(dāng)電梯停得太早時(shí),變頻器增大低速度值或減少制動(dòng)斜坡值,反之則減少低速度值或增大制動(dòng)斜坡值,在電梯到距平層位置4—10cm時(shí),有平層開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)低速信號(hào),系統(tǒng)按優(yōu)化曲線實(shí)現(xiàn)高精度的平層,從而達(dá)到平層的準(zhǔn)確可靠。
3.電梯速度曲線
電梯運(yùn)行的舒適性取決于其運(yùn)行過(guò)程中加速度a和加速度變化率p的大小,過(guò)大的加速度或加速度變化率會(huì)造成乘客的不適感。同時(shí),為保證電梯的運(yùn)行效率,a、p的值不宜過(guò)小。能保證a、p 佳取值的電梯運(yùn)行曲線稱(chēng)為電梯的理想運(yùn)行曲線。電梯運(yùn)行的理想曲線應(yīng)是拋物線-直線綜合速度曲線,即電梯的加、減過(guò)程由拋物線和直線構(gòu)成。電梯給定曲線是否理想,直接影響實(shí)際的運(yùn)行曲線。
3.1速度曲線產(chǎn)生方法
采用的fx2-64mr plc,并考慮輸入輸出點(diǎn)要求增加了fx-8eyt、fx-16eyr、fx-8eyr三個(gè)擴(kuò)展模塊和fx2-40aw雙絞線通信適配器,fx2-40aw用于系統(tǒng)串行通信。利用plc擴(kuò)展功能模塊d/a模塊實(shí)現(xiàn)速度理想曲線輸出,事先將數(shù)字化的理想速度曲線存入plc寄存器,程序運(yùn)行時(shí),通過(guò)查表方式寫(xiě)入d/a,由d/a轉(zhuǎn)換成模擬量后將速度理想曲線輸出。
3.2加速給定曲線的產(chǎn)生
8位d/a輸出0~5v/0~10v,對(duì)應(yīng)數(shù)字值為16進(jìn)制數(shù)00~ff,共255級(jí)。若電梯加速時(shí)間在2.5~3秒之間。按保守值計(jì)算,電梯加速過(guò)程中每次查表的時(shí)間間隔不宜超過(guò)10ms。
由于電梯邏輯控制部分程序 大,而plc運(yùn)行采用周期掃描機(jī)制,因而采用通常的查表方法,每次查表的指令時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng),不能滿(mǎn)足給定曲線的精度要求。在plc運(yùn)行過(guò)程中,其cpu與各設(shè)備之間的信息交換、用戶(hù)程序的執(zhí)行、信號(hào)采集、控制量的輸出等操作都是按照固定的順序以循環(huán)掃描的方式進(jìn)行的,每個(gè)循環(huán)都要對(duì)所有功能進(jìn)行查詢(xún)、判斷和操作。這種順序和格式不能人為改變。通常一個(gè)掃描周期,基本要完成六個(gè)步驟的工作,包括運(yùn)行監(jiān)視、與編程器交換信息、與數(shù)字處理器交換信息、與通訊處理器交換信息、執(zhí)行用戶(hù)程序和輸入輸出接口服務(wù)等。在一個(gè)周期內(nèi),cpu對(duì)整個(gè)用戶(hù)程序只執(zhí)行一遍。這種機(jī)制有其方便的一面,但實(shí)時(shí)性差。過(guò)長(zhǎng)的掃描時(shí)間,直接影響系統(tǒng)對(duì)信號(hào)響應(yīng)的效果,在保證控制功能的前提下, 大限度地縮短cpu的周期掃描時(shí)間是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題。一般只能從用戶(hù)程序執(zhí)行時(shí)間 短采取方法。電梯邏輯控制部分的程序掃描時(shí)間已超過(guò)10ms,盡管采取了一些減少程序掃描時(shí)間的辦法,但仍無(wú)法將掃描時(shí)間降到10ms以下。同時(shí),制動(dòng)段曲線采用按距離原則,每段距離到的響應(yīng)時(shí)間也不宜超過(guò)10ms。為滿(mǎn)足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求,在速度曲線的產(chǎn)生方式中,采用中斷方法,從而有效地克服了plc掃描機(jī)制的限制。
起動(dòng)加速運(yùn)行由定周期中斷服務(wù)程序完成。這種中斷不能由程序進(jìn)行開(kāi)關(guān),一旦設(shè)定,就一直按設(shè)定時(shí)間間隔循環(huán)中斷,所以,起動(dòng)運(yùn)行條件需放在中斷服務(wù)程序中,在不滿(mǎn)足運(yùn)行條件時(shí),中斷即返回。