1、引言
目前,电梯控制普遍采用了两种方式:第一种方式是采用微机作为信号控制单元,完成电梯信号采集、运行状态和功能设定,实现电梯自动调度和集选运行功能,拖动控制则由变频器来完成;第二种控制方式用可编程控制器(PLC)取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说,这两种方法并没有太大区别。国内厂家大多选择第二种方式,其原因生产规模较小,自己设计和制造微机控制装置成本较高;而PLC可靠性高,程序设计方便灵活。
曳引驱动系统作为电梯核心部分,对电梯起动、加速、稳速运行和制动减速起着控制作用www.cechina.cn,其性能直接影响电梯起动、制动、加减速度、平层精度和乘坐舒适性等指标。对曳引电动机有如下技术性能要求:
a、电动极为短时重复工作制,应能频繁起动、制动及正反转运行;
b、能适应一定电源电压波动,有足够启动力矩,能满足轿厢满负荷启动、加速要求;
c、起动电流小;
d、要有较硬机械特性,不会因电梯载重变化而引起电梯运行速度过大变化;
e、要有良好调速性能,尤其低速时,转矩不能下降太大,避免造成电机步进;
f、应运行平稳、工作可靠、噪声小且维护简单。
2、项目情况
电梯控制系统应具有技术要求,我公司与台湾某公司基于IMS系列伺服控制器合作开发了新型电梯控制系统,用PLC控制交流伺服控制器调速实现电流、速度双闭环基础上,不增加硬件设备条件下,实现了电流、速度、位移三环控制。台湾公司负责PLC部分研制开发,我公司负责驱动单元研制开发。
(1)PLC部分
PLC作为逻辑控制部件,与驱动部分通讯采用开关量而不用模拟量。曳引电动机转速控制是闭环,其转速检测由和电动机同轴旋转光电编码器完成CONTROL ENGINEERING China版权所有,这样保证了平层精度以及运行可靠性。系统启动时自学习过程,PLC编码器记忆各点位置,实际使用时PLC运行距离,决定运行速度。
PLC处理逻辑信号有:
a、楼层计数信号,该信号用来识别电梯所楼层位置以及位置变化情况,是控制电梯运行重要依据。
b、呼梯、选层信号,登记呼梯和选层情况,确定电梯启动和运行。
c、定向信号,它电梯当前所位置以及呼梯、选层情况决定电梯运行反向。
d、换速信号,用于停车前换速控制。
e、主控制信号,用来控制电梯启动、运行和停靠。
f、其他信号:开、关门控制,楼层显示,呼梯,选层显示,单、双控制,安全条件自动检测,自动平层,消防等各种控制信号。
(2)驱动单元部分
基于时光IMS系列通用型伺服控制器,我公司设计研发了电梯专用交流伺服控制器,外形如图1所示。此控制器厚度仅为一块砖厚度www.cechina.cn,便于安装,适配功率为11kW,载重800kG,最大电梯速度2m/s。
①控制器硬件电路原理图
图1 硬件电路原理图
②电梯专用伺服控制系统特点
a、正反向运行灵活控制工程网版权所有,能够频繁起停,且启动停止曲线可调。
b、输入电压范围为380V~440V,允许波动范围+10%-15%,基本满足一般电源要求。
c、从0Hz到基频能够以最大三倍额定转矩恒转矩输出,保证了启动时从0速时有足够力矩,且启动段输出电流小。
d、具有多种保护功能:过电流、过电压、功率模块过热、欠电压、过载保护www.cechina.cn,QMCL语言编程错误保护。
e、内部电流环保证了电梯载重不同情况下电梯运行速度平稳性。
f、与控制交流同步电动机相比,省去了励磁电源永磁装置,结构简单,电机寿命长。
g、具有一个机电式制动器,当主电路断电或控制电路断电时,制动器必须动作。切断制动器电流,至少应由两个独立电气装置来实现。
h、采用了零速抱闸制动技术,使机械摩擦制动过程减少到极限状态。
i、具有先进速度图形生成器:人体工程学原理,做到运行曲线起停平稳。并能真正做到直接停靠,提高了电梯使用效率。
③ 速度运行曲线
图2 速度运行曲线
提高乘客乘坐舒适性,加减速曲线采用S曲线方式,使电机运行曲线平滑,把对转动惯量瞬时扰动降到最低,还可提高机器运转速度和控制精度,使各种构件磨损率显著降低,同时也增加人舒适性。