45C-68 RELIANCE
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摘要：以臺(tái)達(dá)電梯一體機(jī)IED電梯一體化控制系統(tǒng)為例，介紹控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。結(jié)合電梯的基本原理，進(jìn)行了一體化控制系統(tǒng)的功能規(guī)劃和硬件電路設(shè)計(jì)。
1引言
中國(guó)房地產(chǎn)行業(yè)的高速發(fā)展，包括普通住宅在內(nèi)的各類(lèi)樓宇普遍都安裝了電梯，這也促使中國(guó)電梯行業(yè)在近幾年得到了快速發(fā)展壯大。隨著人們生活水平和生活質(zhì)量的提高，大家對(duì)電梯的安全性和舒適性也有了更高的要求，以往的電梯都是以主控制器為核心采集周邊元件的狀態(tài)信號(hào)，再控制驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)曳引機(jī)拖動(dòng)電梯，配線復(fù)雜，出現(xiàn)問(wèn)題后排查困難，后續(xù)服務(wù)的技術(shù)支持和需求量也大。人們?cè)谧⒅厣钇焚|(zhì)提高的同時(shí)，也渴望得到更加便捷、安全的垂直交通設(shè)施服務(wù)，使得一體化控制系統(tǒng)的電梯越來(lái)越走俏。
2一體化控制系統(tǒng)的基本特點(diǎn)
一體化控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：控制和驅(qū)動(dòng)一體化的技術(shù)，不僅從根本上提高了電梯的運(yùn)行性能和可靠性，更在占地空間、外圍配置、安裝調(diào)試和制造成本上給客戶帶來(lái)無(wú)可比擬的實(shí)惠。N條曲線、直接?？?、樓宇智能、遠(yuǎn)程監(jiān)控、短消息報(bào)修、PDA調(diào)試、蓄電池運(yùn)行等全套最新技術(shù)的應(yīng)用，給電梯控制提供了新的發(fā)展方向。
3控制系統(tǒng)規(guī)劃
3.1一體化控制系統(tǒng)的概念
傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)大多采用微機(jī)板(或PLC)與變頻器的模式；而電梯一體化控制系統(tǒng)是將電梯的邏輯控制與變頻驅(qū)動(dòng)控制的有機(jī)結(jié)合和高度集成。將電梯專(zhuān)有微機(jī)控制板的功能集成到變頻器控制功能當(dāng)中，在此基礎(chǔ)上，將變頻器驅(qū)動(dòng)電梯的功能充分優(yōu)化。
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電梯一體化控制系統(tǒng)主要由主控制器、層站召喚、樓層顯示等組成。主控制器高度集成了電梯的邏輯控制與驅(qū)動(dòng)控制功能，接收并處理平層、減速等井道信息以及其它外部信號(hào)，輸出控制運(yùn)行接觸器、抱閘接觸器。系統(tǒng)各部件之間的組成框圖如圖1所示。
3.2 IED系列電梯一體化的規(guī)劃
臺(tái)達(dá)電梯一體機(jī)IED系列電梯一體機(jī)是通過(guò)單一MCU高度整合，真正實(shí)現(xiàn)了一體化主控制器和驅(qū)動(dòng)控制器，而不是以往很多一體機(jī)采用兩顆MCU分別實(shí)現(xiàn)邏輯控制和驅(qū)動(dòng)控制。采用單一MCU進(jìn)行邏輯控制和驅(qū)動(dòng)控制有許多的優(yōu)勢(shì)：?jiǎn)我籑CU可實(shí)現(xiàn)直接?？?；所有數(shù)字信號(hào)一起處理，速度快；一顆MCU單獨(dú)運(yùn)算，故障率低，由于不存在MCU之間的通訊問(wèn)題，運(yùn)算無(wú)延遲；沒(méi)有MCU之間互相傳遞數(shù)據(jù)，不存在干擾問(wèn)題；一顆芯，不占空間，體積小。另外IED系列電梯一體機(jī)規(guī)劃了免脫負(fù)載直接調(diào)試，無(wú)需稱重補(bǔ)償即可實(shí)現(xiàn)完美啟動(dòng)與停車(chē)等技術(shù)。3.3主控板輸入輸出口規(guī)劃
主控板輸入口采用光耦隔離的方案，考慮輸出口的不同功用，采用繼電器輸出。對(duì)應(yīng)的通訊信號(hào)采用了Canbus、Modus的通訊方式。附表示出主控板輸入、輸出口的定義。
附表 主控板輸入、輸出口的定義
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3.4顯示板的規(guī)劃
通訊信號(hào)采用了Modus的通訊方式。顯示板上采用4位的XH-4接口進(jìn)行上召喚、下召喚、鎖梯、消防按鈕的輸入，如圖2所示。
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3.5指令板的規(guī)劃
通訊信號(hào)采用了Canbus的通訊方式。單塊指令板上采用4位的XH-4接口進(jìn)行轎內(nèi)1~16樓層按鈕的輸入，通過(guò)指令板級(jí)聯(lián)的方式，可相應(yīng)的擴(kuò)展為64層。同時(shí)還集成了轎內(nèi)的開(kāi)、關(guān)門(mén)按鈕的輸入，消防員、司機(jī)、換向、直達(dá)等開(kāi)關(guān)的接口，如圖3所示。
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3.6轎頂板的規(guī)劃
轎頂板上集成了系統(tǒng)開(kāi)、關(guān)門(mén)信號(hào)輸出給門(mén)機(jī)控制器，門(mén)機(jī)控制器輸出開(kāi)、關(guān)門(mén)到位信號(hào)反饋給系統(tǒng)。同時(shí)還集成了模擬量的稱重信號(hào)，轎廂到站鐘信號(hào)，轎內(nèi)通訊信號(hào)、轎廂風(fēng)扇照明節(jié)能控制信號(hào)，如圖4所示。另外，其端子設(shè)計(jì)成多功能輸入功能，可通過(guò)參數(shù)靈活的定義，調(diào)整各端子的功能。
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4控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1主電路
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圖5的主回路主要由一體化控制器、安全接觸器KAD、運(yùn)行接觸器KMY、曳引電動(dòng)機(jī)MO等組成。
4.2輸入口設(shè)計(jì)
低壓輸入端口的回路(如圖6所示)完全借鑒一般PLC的光耦輸入回路，有效的控制信號(hào)的干擾
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4.3啟動(dòng)時(shí)無(wú)稱重自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)的變頻驅(qū)動(dòng)器為了解決啟動(dòng)時(shí)的舒適感，往往需要啟動(dòng)補(bǔ)償功能。其目的應(yīng)該是在未知電梯載荷大小的情況下，根據(jù)電梯將要運(yùn)行的方向，給電機(jī)施加以合適的轉(zhuǎn)矩，使其平滑啟動(dòng)，使啟動(dòng)瞬間溜車(chē)降低到最小，增加電梯的啟動(dòng)舒適感。IED系列一體機(jī)在程序設(shè)計(jì)中，預(yù)先產(chǎn)生一個(gè)基本的補(bǔ)償控制量，變頻器輸出之后，通過(guò)在啟動(dòng)瞬間連續(xù)檢測(cè)編碼器輸出的變化情況，快速判斷電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀況，在此預(yù)先產(chǎn)生的基本補(bǔ)償控制量基礎(chǔ)之上，連續(xù)對(duì)變頻器輸出進(jìn)行快速的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，從而使啟動(dòng)過(guò)程更平穩(wěn)。
5應(yīng)用
IED系列一體機(jī)，在江蘇常熟某公司辦公樓進(jìn)行了完整的測(cè)試。現(xiàn)場(chǎng)為一臺(tái)3層3站的玻璃轎廂的無(wú)機(jī)房，使用通潤(rùn)GTW2-81P0主機(jī)，載重800kg，額定梯速1.0m/s，曳引機(jī)額定功率5.5kW，額定電壓380V，額定電流12.8A，額定頻率16Hz，額定轉(zhuǎn)速96r/min，曳引機(jī)標(biāo)配海德漢1387(sin/cos型)編碼器。在測(cè)試過(guò)程中，IED系列一體機(jī)成功實(shí)現(xiàn)永磁同步無(wú)機(jī)房電梯的控制，如圖7所示。
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與油壓式注塑機(jī)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
⑴ 速度控制范圍寬、力矩響應(yīng)極快
⑵ 控制精度高、重復(fù)性高
⑶ 節(jié)約能源
⑷ 清潔、噪音低
⑸ 成型效率高和使用成本低
多軸套色印刷系統(tǒng)
該項(xiàng)目配置25套（5色滾、20工件）伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使用了SDB系列內(nèi)部位置段插補(bǔ)功能，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)同步控制，以一種非常實(shí)用且低成本的方案，實(shí)現(xiàn)了圓桶類(lèi)包裝材料的五色真彩套印，免卻了昂貴的常規(guī)套色印刷系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備以下特點(diǎn)：
⑴ 插補(bǔ)功能下放至伺服自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需昂貴的套色印刷系統(tǒng)
⑵ 所有軸網(wǎng)絡(luò)同步啟動(dòng)保證了插補(bǔ)時(shí)序誤差小于20μs
⑶ 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中斷方式檢測(cè)主軸位置，自動(dòng)產(chǎn)生重復(fù)的印刷動(dòng)作
⑷ 開(kāi)機(jī)自動(dòng)循跡色滾軸原點(diǎn)位置，保證了印刷精度
機(jī)械手臂系統(tǒng)
該項(xiàng)目屬于典型的多軸定位系統(tǒng)，加工工序和軌跡可預(yù)先編程設(shè)定，對(duì)重復(fù)定位精度要求高，系統(tǒng)使用了5套伺服驅(qū)動(dòng)，采用網(wǎng)絡(luò)同步控制，高效靈活實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手臂的位置控制和狀態(tài)采集。它具備以下特點(diǎn)：
⑴ 每個(gè)軸采用網(wǎng)絡(luò)控制，無(wú)需為每個(gè)軸產(chǎn)生時(shí)序脈沖
⑵ 可以雙向進(jìn)行控制指令、運(yùn)行狀態(tài)的交互
⑶ 系統(tǒng)安裝布線、擴(kuò)充都非常簡(jiǎn)便
太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)
該項(xiàng)目采用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制太陽(yáng)光能反射鏡的角度，發(fā)電系統(tǒng)需要不間斷的調(diào)節(jié)多達(dá)上百個(gè)發(fā)射鏡面的位置，最大限度的保證太陽(yáng)能接收效率，該項(xiàng)目具備以下特點(diǎn)：
⑴ 系統(tǒng)控制軸數(shù)多，必須采用組網(wǎng)控制
⑵ 每個(gè)軸因季節(jié)、地理、安裝位置而具有不同的運(yùn)行軌跡
⑶ 需要實(shí)時(shí)查詢每個(gè)軸的運(yùn)行狀態(tài)
⑷ 采用了工控標(biāo)準(zhǔn)OPC控制，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)集成難度
⑸ 安全防護(hù)等級(jí)很高
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