多微機控制的中／高速VVVF電梯

1、多微機控制的中高速VVVF電梯        摘 要： 系統(tǒng)地介紹了多微機控制VVVF電梯的各個部分的原理及其相關(guān)的硬件回路，敘述了各CPU間的協(xié)調(diào)控制。實踐證明這種電梯具有速度快、效率高、舒適性好、可靠性高、節(jié)約電能的顯著特點。     關(guān)鍵詞： 多微機控制VVVF電梯    系統(tǒng)的電力拖動部分    1.1 速度圖形    電梯是垂直方向運行的交通工具，其運行的平穩(wěn)性極為重要。為了使電梯運行平

2、穩(wěn)，必須對電梯電機進行精確的調(diào)節(jié)控制，而精確調(diào)節(jié)控制的必要條件之一就是要有一個較理想的運行速度圖形。高速VVVF電梯的速度圖形是根據(jù)人體生理適應(yīng)要求設(shè)計，并通過實驗而確定的，它能很好地與矢量變換控制的拖動系統(tǒng)進行配合，使高速VVVF電梯運行平穩(wěn)性達到較高的水平。    高速VVVF電梯的速度圖形如圖所示。從速度圖形形式上看，高速VVVF電梯將速度圖形劃分為8個狀態(tài)進行處理，由KZ-CPU控制部分完成?？刂撇糠值腟/W每周期都計算出當(dāng)時的電梯運行速度指令數(shù)據(jù)，并傳輸給速度電流控制NB-CPU，使其控制電梯按照這個速度圖形曲線運行。下面對各個狀態(tài)具體說明： 

3、   （）停機狀態(tài)（狀態(tài)）    在電梯停機時，速度圖形值為零。此時實際上并沒有對速度圖形進行運算，僅是在KZ-CPU的每個運算周期中對速度圖形賦零，并設(shè)置加速狀態(tài)和平層狀態(tài)時間指針。    （）加加速狀態(tài)（狀態(tài)）    電梯在起動開始時，首先作加加速運行。這個過程中，速度圖形在每個運算周期的增量不是常數(shù)，而是隨時間變化的數(shù)據(jù)。因此，在實際處理時，為了便于運算，預(yù)先用數(shù)據(jù)表把不同運算周期的速度增量設(shè)置在EPROM中，S/W在每個運算周期中，根據(jù)數(shù)據(jù)表內(nèi)的速度增量進行運算。當(dāng)時間指針小于

4、零時，加加速運行狀態(tài)運算結(jié)束，S/W轉(zhuǎn)入狀態(tài)3運算。    （）勻加速狀態(tài)（狀態(tài)）    電梯在加加速結(jié)束后，即進行勻加速運動。在勻加速運行過程中，速度圖形的增量是常數(shù)。實際運算時，CPU進行常數(shù)增量運算。    （）加速圓角運行狀態(tài)（狀態(tài)）    加速圓角是指電梯從勻加速轉(zhuǎn)換到勻速運行的過渡過程。在這個過程中，每一運算周期的速度增量不是常數(shù)，所以也采用了數(shù)據(jù)表的方式。S/W在每個運算周期中進行查表運算，直到運算時間指針小于零時，加速圓角狀態(tài)運算結(jié)束，S/W轉(zhuǎn)入狀態(tài)運算。&#

5、160;   （）勻速運行狀態(tài)（狀態(tài)）    在這個狀態(tài)中，電梯勻速運行。速度圖形增量為零，即加速度為零。    （）減速圓角運行狀態(tài)（狀態(tài)）    在這個狀態(tài)中，電梯從勻速運行過渡到減速運行。因此，每個S/W周期的電梯速度變化量比較復(fù)雜。為了精確、快速運算，處理方法與狀態(tài)4一樣，在EPROM中預(yù)先設(shè)置各周期中速度變化量數(shù)據(jù)表。S/W在每個運算周期中進行查表運算。S/W一直運算到當(dāng)速度圖形值小于剩距離速度圖形值時，即轉(zhuǎn)入狀態(tài)7運算。    （）剩距離減速運

6、行狀態(tài)（狀態(tài)）    以上所述的個狀態(tài)中，電梯的速度圖形都是時間的函數(shù)，從狀態(tài)開始，即電梯進行正常減速運行時，速度圖形是剩距離的函數(shù)，其函數(shù)關(guān)系比較復(fù)雜，不能用簡單的計算式來表示。所以，又采用了數(shù)據(jù)表的方法，即預(yù)先在EPROM中設(shè)置一對應(yīng)剩距離的速度圖形數(shù)據(jù)表。S/W根據(jù)此數(shù)據(jù)表中的值進行運算，當(dāng)轎廂進入平層開始位置時，即由狀態(tài)7轉(zhuǎn)入狀態(tài)8運算。    （）平層運行狀態(tài)（狀態(tài)）    在狀態(tài)8中的前一段時間里，速度隨時間而變化。每個運算周期中的速度下降量是預(yù)先設(shè)置在EPROM中的隨時間變化的數(shù)據(jù)值。當(dāng)速度

7、圖形值小于平層速度指令的規(guī)格化數(shù)據(jù)值時，速度圖形值被指定為平層速度指令的規(guī)格數(shù)據(jù)值。平層速度的規(guī)格化數(shù)據(jù)值是一個不大于零的值，它通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)進行調(diào)節(jié)、設(shè)定。    當(dāng)轎廂完全進入平層區(qū)，上、下平層開關(guān)全都動作時，電梯停車，平層狀態(tài)結(jié)束，狀態(tài)又回復(fù)到狀態(tài)。   1.2 系統(tǒng)控制電路    中高速電梯運行時能提供一個大的再生能量，這就需要提供再生能量的通道，將再生能量反饋至電網(wǎng)，實現(xiàn)節(jié)約電能。中高速電遞控制系統(tǒng)是在低速電梯控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將原來電網(wǎng)側(cè)的一組硅二極管組成的三相橋式整流電路（變換器）改為二組三相

8、晶閘管電路。即其中一組晶閘管三相橋式整流電路，用于將三相交流電源變成直流電源，且直流電源的電壓幅值是可控的，供給變頻器的逆變器，它在電動機電動狀態(tài)下工作；另一組是晶閘管組成的三相逆變電路，用于電動機再生狀態(tài)時，將電動機再生能量變成50Hz的交流電能饋入電網(wǎng)。圖3為系統(tǒng)的主回路。    1.3 變頻器變換部分的控制電路構(gòu)成    圖為變頻器變換部分的控制電路簡圖。電路以十六位微機（i8086）為主控元件，根據(jù)速度控制電路給出的電壓指令（Vc）和系統(tǒng)負(fù)載信號、電壓反饋、電流（電網(wǎng)側(cè)）反饋信號等進行運算，產(chǎn)生觸發(fā)信號。電路配置了鎖相環(huán)專用電

9、路（PLL.IC）和混合集成電路（HIC），用以產(chǎn)生觸發(fā)脈沖序列對主電路SCR進行控制。    1.4 變頻器逆變部分的控制電路構(gòu)成    圖是變頻器逆變部分控制電路簡圖。電路由十六位微機（i8086）給出的給定速度指令和負(fù)載信號、速度反饋信號等進行運算，產(chǎn)生電流指令。電路中配置了PWM電路和混合集成電路（HIC），用以產(chǎn)生基極驅(qū)動信號。   ·        根據(jù)轎廂召喚信號和廳門召喚信號，確定電梯的運行方向； &

10、#160;      ·在電梯停機時，提出高速自動運行的起動請求；        ·在高速自動運行的過程中，提出減速停機請求；        ·各種電梯附加操作，如返回基站、自動通過等動作順序的控制；        ·開關(guān)門的時間控制。    系統(tǒng)控制部分 &

11、#160;  控制部分的工作由KZ-CPU執(zhí)行。其主要工作如下：·        選層器運算。計算轎廂位置信號、層站信號、剩距離等；        ·速度圖形運算。計算電梯運行過程中的速度指令；        ·安全電路。電梯的安全條件檢測和運算。    拖動系統(tǒng)總線    高速VVVF電

12、梯的電力拖動系統(tǒng)由多微機控制，圖是拖動系統(tǒng)多微機控制總線示意圖。NB-CPU和BH-CPU是十六位微機（i8086),KZ-CPU和GL-CPU是八位微機（i8085）。    NB-CPU主要處理速度反饋和速度指令運算、電壓指令運算、電流指令運算和矢量變換運算，主要控制變頻器逆變部分。    BH-CPU主要處理電壓反饋和負(fù)載反饋信號、電壓指令運算、電流反饋信號運算和SCR觸發(fā)角大小運算，主要控制變頻器變換部分。    NB-CPU和BH-CPU之間采用八位輸入輸出接口8212連接，各自的ROM、RAM

13、和I/O地址均相互獨立，基本軟件也相互獨立，共用數(shù)據(jù)存在指定的區(qū)域，運行時可以相互調(diào)用。    串行傳輸部分    5.1 串行傳輸部分硬件設(shè)計    電梯呼叫信號的傳遞是十分復(fù)雜的，這是因為電梯的指令與召喚信號不僅數(shù)量多，線路長，而且干擾大。為了減少機房、井道走線，便于安裝、調(diào)試和維修，而引入了串聯(lián)傳遞系統(tǒng)，并使電梯控制全微機化，提高了整個系統(tǒng)的可靠性。    該系統(tǒng)僅需9根信號線就能實現(xiàn)上述全部功能。信號線的多少與層站數(shù)目無關(guān)，即電梯的層樓可無限制地擴展。9根線中有3根是

14、電源線，即按鈕電源、顯示電源、地線。其它6根信號通過軟件控制。從圖7中可以看出，這6根線分別為：        ·方向選擇控制信號DIR；        ·輸入同步信號SYNCI控制和輸出同步信號控制SYNCO；        ·時鐘信號CLOCK線；        ·數(shù)據(jù)采樣信

15、號DI線；        ·顯示信號DO線。    串行傳輸原理為：控制板通過同步信號SYNCO對信號處理板按順序進行逐個訪問。被訪問到的信號處理板可與控制板建立起“對話”關(guān)系，此時我們稱該信號處理板被“激活”。一方面，該信號處理板將采集到的召喚（指令）信號DI傳給控制板。另一方面，控制板又將控制信號（燈控信號）DO傳給控制板。上述數(shù)據(jù)信號的交換是在統(tǒng)一的CLOCK時鐘信號下按節(jié)拍進行的。數(shù)據(jù)信號交換完畢后，同步信號SYNCO由該信號處理板傳到下一個信號處理板的SYNCI，“激活”下一

16、個信號處理板與控制板進行數(shù)據(jù)交換工作?？刂瓢灞樵L全部信號處理板后將重新回到第一塊信號處理板，由此實現(xiàn)循環(huán)處理。    5.2 串行傳輸部分軟件設(shè)計    采用串行傳輸進行按鈕信號采集后，省掉了大量的井道敷線，但是同時增加了軟件負(fù)擔(dān)，因而串行傳輸部分軟件設(shè)計顯得格外重要。    整個軟件的基本思想見圖。    從圖中可以看出一次掃描周期內(nèi)CLOCK被不停地置為1、0從而產(chǎn)生連續(xù)的方波，SYNC是脈寬為一個CLOCK周期的高電平，它被連續(xù)地傳遞給各樓層。從而使信號處理板與主控機房建立聯(lián)系?？v觀整個程序，其最大特點是增加了抗干擾設(shè)計，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：    （）在每次掃描結(jié)束后都要對同步信號進行處理。硬件上的結(jié)構(gòu)使得在一次掃描結(jié)束時，同步信號SYNC要返回控制器，即此時控制器應(yīng)該能收到一個高電平的同步信號，否則就認(rèn)為同步信號傳輸不正常，并能自動地進行反方向的掃描。如果原來掃描是從底層到頂層的話，現(xiàn)在則從頂層掃描到底層，反之亦然。    （）8155對軟件C