艾默生可編程電梯驅(qū)動(dòng)控制一體化系統(tǒng)的應(yīng)用

分類：技術(shù)教程日期：2009-07-08 08:19:20 來(lái)源：廠商

1 引言

　　當(dāng)前我國(guó)電梯行業(yè)主流的電氣控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案有兩大類：（1）專用微機(jī)控制板+變頻器;（2）通用PLC+變頻器。

　　專用微機(jī)控制板由若干生產(chǎn)廠家提供;其功能由各自廠家統(tǒng)一配置，客戶不可編程;不同客戶配置變頻器需要大量選型配置工作和長(zhǎng)期磨合過程，調(diào)試復(fù)雜;功能修改和調(diào)整（如通訊協(xié)議）都需要電腦控制板廠家開發(fā)和主導(dǎo)，客戶難以自主開發(fā)電梯功能;調(diào)度、控制上細(xì)節(jié)問題難以隨時(shí)調(diào)整;相應(yīng)電梯產(chǎn)品維保市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)較為復(fù)雜;安裝接線較多。

　　通用PLC+變頻器的系統(tǒng)雖然可編程，但通用PLC基本上沒有電梯專用的操作界面設(shè)計(jì)和調(diào)試工具;常見品牌的PLC程序防護(hù)強(qiáng)度低，極易被惡意破解和破壞;通用PLC編程開發(fā)平臺(tái)又沒有專門面向電梯行業(yè)，導(dǎo)致程序開發(fā)難度高和維護(hù)性較差;安裝接線很多，驅(qū)動(dòng)配套調(diào)試復(fù)雜。

　　艾默生ECS3100系統(tǒng)突破了上述兩種系統(tǒng)的局限：（1）最新驅(qū)動(dòng)-控制一體化設(shè)計(jì)，安裝調(diào)試方便;（2）具有可編程能力，可為客戶提供優(yōu)化開發(fā)的平臺(tái)，客戶從而可優(yōu)化產(chǎn)品功能、加強(qiáng)服務(wù)競(jìng)爭(zhēng)力。（3）提供合乎電梯行業(yè)慣例的操作界面調(diào)試工具。（4）系統(tǒng)加密、專用和可維護(hù)性確保了電梯維保的可持續(xù)性，保障了安全，客戶可牢牢掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。（5）專門配置的高性能電梯變頻驅(qū)動(dòng)單元，集成了艾默生在電梯行業(yè)應(yīng)用上的核心技術(shù)，完美地結(jié)合在一起，性能卓越。（6）整體系統(tǒng)經(jīng)過嚴(yán)格地開發(fā)測(cè)試，穩(wěn)定可靠。

2 ECS3100系統(tǒng)組成

　　ECS3100系統(tǒng)由控制器、PWM控制板、變頻器驅(qū)動(dòng)部分組成。控制器與PWM控制板通過配套的扁平電纜、普通雙絞線各1根連接，而PWM板與變頻器驅(qū)動(dòng)部分通過2根配套的扁平電纜連接。通常安裝時(shí)將2塊電路板置于上方，驅(qū)動(dòng)部分置于下方，并保證通風(fēng)。如圖1-2所示為安裝實(shí)例。其它方式的安裝也可以另行設(shè)計(jì)，相應(yīng)的配套連接電纜的長(zhǎng)度可調(diào)整。

圖1-2安裝實(shí)例示意圖

　　I/O和其它輸入輸出

　　ECS3100輸入輸出接線簡(jiǎn)便，具有高可靠、抗干擾的特性。具體體現(xiàn)在以下三點(diǎn)，如圖1-1所示：

　　Ø ECS3100系統(tǒng)的數(shù)字I/O點(diǎn)都控制器上。有30個(gè)普通數(shù)字輸入點(diǎn)（24VDC），4個(gè)220V高壓數(shù)字輸入點(diǎn)，6個(gè)晶體管數(shù)字輸出點(diǎn)，10個(gè)繼電器輸出點(diǎn)，可滿足直梯應(yīng)用的要求。

　　Ø PWM板上擁有2個(gè)模擬量輸入、1個(gè)模擬量輸出、編碼器接口等。

　　Ø ECS3100系統(tǒng)的PWM板（變頻器）與控制器之間有內(nèi)部輸入輸出總線，通過扁平電纜連接，無(wú)須接線。

　　由于有內(nèi)部輸入輸出總線，以往專用微機(jī)板或PLC與變頻器的接線都得到簡(jiǎn)化。通過編程軟件可以很方便地對(duì)內(nèi)部輸入輸出總線進(jìn)行端子功能定義。

　　如下圖1-3為I/O實(shí)例圖。

圖1-3 I/O實(shí)例圖

　　集成操作界面

　　操作界面如下圖1-4，分別為控制器板上的小鍵盤和手持操作器。

　　小鍵盤包括3個(gè)LED數(shù)碼管、3個(gè)指示燈及4個(gè)按鍵，如下表1所示。小鍵盤用于顯示樓層數(shù)據(jù)、運(yùn)行方向、故障代碼，也可進(jìn)行其它規(guī)定的調(diào)試操作。

　　小鍵盤的顯示和操作有三種模式：正常模式，人工控制模式0和人工控制模式1。

　　正常模式用于顯示電梯狀態(tài)數(shù)據(jù)，而人工控制模式0和人工控制模式1均用于調(diào)試。

　　表1 小鍵盤顯示操作部件

　　手持操作器包括4個(gè)LED數(shù)碼管、5個(gè)指示燈及9個(gè)按鍵，如下表2所示。

　　手持操作器主要用于在電梯調(diào)試時(shí)查詢和編輯參數(shù);調(diào)試時(shí)還能顯示樓層數(shù)據(jù)、運(yùn)行方向、故障信息，以及進(jìn)行呼梯、開關(guān)門等操作。手持操作器兼容小鍵盤的功能。

　　手持操作器的顯示和操作有五種模式：正常模式，編輯模式、人工控制模式0、人工控制模式1、電動(dòng)機(jī)調(diào)諧模式。正常模式用于查詢參數(shù)數(shù)據(jù)和顯示電梯狀態(tài)，而編輯模式和2種人工控制模式均用于調(diào)試。

　　表1-2表2 手持操作器顯示操作部件

　　這兩種操作界面是可編程和可配置的。其功能為：

　　Ø 通過手持操作器可以對(duì)全部控制器、變頻驅(qū)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

　　Ø 提供開放的控制器參數(shù)組，用戶可自行定義各組參數(shù)功能，并且均可用于編程。

　　Ø 故障顯示代碼、記錄時(shí)間、記錄內(nèi)容可編程、可配置。

　　Ø 樓層顯示符號(hào)可編程、可配置。

　　Ø 調(diào)試模式可用于開關(guān)門、呼梯操作。

　　Ø 操作密碼有3級(jí)（查詢密碼、調(diào)試密碼、最高密碼），為不同級(jí)別的工作人員配置;延時(shí)無(wú)操作，退出相應(yīng)狀態(tài)。

　　Ø 元件參數(shù)掉電后均永久保存。

　　通過上述功能，實(shí)現(xiàn)了電梯的調(diào)試操作、運(yùn)行顯示功能，界面簡(jiǎn)潔，使用方便。

3 系統(tǒng)外圍接口

　　ECS3100系統(tǒng)外圍連接CAN通訊的設(shè)備，包括外呼板、指令板、并聯(lián)梯、群控板。其它通訊聯(lián)接設(shè)備包括編程、調(diào)試時(shí)所連接的編程器、手持操作器等。變頻器（PWM板）與控制器通過COMM1口連接。

圖1-5 通訊連接示意圖

　　CAN通訊接口

　　共有2個(gè)CAN通訊接口。應(yīng)用方法：

　　Ø 采用CAN指令：CANXMT發(fā)送、CANRCV接收、CANMXMT多幀發(fā)送指令，用于對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送、確認(rèn)、響應(yīng)等操作。

　　Ø 采用CAN口幀接收中斷功能，及時(shí)處理外呼板等設(shè)備發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)幀通訊。

　　CAN0口用于外呼板、轎廂指令板、顯示板等外圍設(shè)備的通訊。由于是自由協(xié)議通訊口，可適用于不同廠家及客戶自定義協(xié)議的CAN總線外圍設(shè)備。

　　并梯、群控

　　并梯、群控通訊采用CAN1口，應(yīng)用協(xié)議可自行定義，是自由口通訊。通訊時(shí)控制器的元件地址均可選擇用于數(shù)據(jù)傳輸，完全適用于并梯、群控功能。群控功能可選擇艾默生群控設(shè)備。

　　遠(yuǎn)程監(jiān)控

　　標(biāo)準(zhǔn)的通訊口和協(xié)議，可用于對(duì)電梯的遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障報(bào)警。

4 應(yīng)用程序開發(fā)平臺(tái)

　　采用艾默生ControlStar電梯控制器專用編程軟件進(jìn)行電梯應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。如下圖1-6為軟件界面。

圖1-6 ControlStar電梯控制器專用編程軟件界面

　　ControlStar電梯控制器專用編程軟件的功能特點(diǎn)是：

　　Ø 全中文窗口圖形界面——該軟件具有友好的全中文窗口圖形界面，采用獨(dú)立圖形對(duì)象樹形目錄管理用戶工程，如主程序、子程序、中斷子程序、系統(tǒng)塊、數(shù)據(jù)塊等等，并擁有易用的快捷輸入、操作方式。

　　Ø 強(qiáng)大的3種標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言平臺(tái)——梯形圖、順序功能圖、語(yǔ)句表，3種語(yǔ)言程序可直接相互切換;

　　Ø 強(qiáng)大的指令系統(tǒng)和電梯專用功能——功能非常豐富，200多條指令;包括電梯專用指令組、軟元件和接口。

　　Ø 豐富的中斷、通訊、高速計(jì)數(shù)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等資源——直接幫助用戶解決此類應(yīng)用問題，可靠易用。

　　Ø 大量方便靈活的開發(fā)調(diào)試工具——為客戶提供開發(fā)和調(diào)試中需要的諸如加密、程序文件導(dǎo)入導(dǎo)出、監(jiān)控調(diào)試、在線修改、元件和文件注釋、時(shí)鐘設(shè)置等等操作。

　　Ø 方便有效的在線幫助系統(tǒng)——集成了在線幫助系統(tǒng)，直接輔助客戶的編程，通過1個(gè)F1鍵可以直接查詢當(dāng)前光標(biāo)所選任何對(duì)象的幫助信息。

　　Ø 遠(yuǎn)程通訊——具有遠(yuǎn)程通訊等功能。

5 變頻驅(qū)動(dòng)性能

　　電梯運(yùn)行主模式為給定停車請(qǐng)求的距離控制模式（簡(jiǎn)稱距離控制），還可以配置為多段速等其它模式。采用高性能的優(yōu)化的電梯專用變頻器，達(dá)到以下性能：

　　Ø 閉環(huán)矢量同步、異步驅(qū)動(dòng)，優(yōu)異的性能——可靠性、過載能力、環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容性、舒適性。

　　Ø 適應(yīng)多種編碼器。

　　Ø 距離控制直接停靠。

　　Ø 智能化生成加減速曲線和運(yùn)行。

　　Ø 電機(jī)自動(dòng)參數(shù)辨識(shí)，井道學(xué)習(xí)。

　　Ø 內(nèi)置抱閘控制、接觸器控制、可編程輸入輸出端子功能、反饋信號(hào)安全功能。

　　Ø 人性化交互式時(shí)序控制策略。

　　圖1-7為距離控制運(yùn)行速度曲線圖。由此可見距離控制運(yùn)行時(shí)，加減速曲線是自動(dòng)切換的，實(shí)現(xiàn)高效率的運(yùn)行，能夠動(dòng)態(tài)而充分地響應(yīng)內(nèi)外呼梯指令。

圖1-7 距離控制運(yùn)行速度曲線圖

6 程序防破解保護(hù)

　　ECS3100可通過3類手段對(duì)用戶程序、數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和保護(hù)，并提供2類防破解功能;

　　Ø 強(qiáng)大的程序密碼保護(hù)功能——程序有監(jiān)控、上下載密碼等多重保護(hù)，以及子程序文件加密保護(hù)功能。這些密碼可設(shè)置為高達(dá)8位ASCII字符的任意組合。

　　Ø 加密程序包直接下載功能——用戶程序可以編譯生成為加密用戶程序包，并提供加密用戶程序包直接下載安裝功能。向控制器下載加密用戶程序包、或替換升級(jí)程序時(shí)，調(diào)試人員只能進(jìn)行程序包下載操作而不能打開程序包查看程序內(nèi)容，因此既能完成電梯功能調(diào)試工作，又無(wú)須擔(dān)心沒有足夠授權(quán)的人員會(huì)接觸到程序內(nèi)容。

　　Ø 永久保存功能——程序、數(shù)據(jù)、故障記錄可永久保存于系統(tǒng)中，安全可靠，不受掉電影響。

　　Ø 防破解功能1——通過加密專用編程協(xié)議、錯(cuò)誤密碼鎖死機(jī)制、禁止格式化等功能來(lái)防止非授權(quán)人員惡意破解和破壞電梯功能。

　　Ø 防破解功能2——禁止上載程序功能，設(shè)置后可禁止一切非授權(quán)上載。

7 系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試方法

　　開發(fā)過程簡(jiǎn)介

　　電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作分為五個(gè)步驟。

　　Ø 第一步：根據(jù)客戶需求來(lái)選擇電梯運(yùn)行的模式，即變頻器的運(yùn)行模式。

　　電梯正常運(yùn)行可選距離控制運(yùn)行模式和多段速運(yùn)行模式。

　　Ø 第二步：根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)電梯內(nèi)外輸入輸出信號(hào)電路。

　　注意I/O的分配。控制器與變頻器通過內(nèi)部輸入輸出總線進(jìn)行信號(hào)交互。

　　Ø 第三步：設(shè)計(jì)電梯通訊系統(tǒng)，分配通訊口。

　　有三點(diǎn)設(shè)計(jì)要做：1）內(nèi)外召通訊，通常用CAN總線，確定通訊協(xié)議是關(guān)鍵;2）并聯(lián)或群控功能，通常也采用CAN總線，確定通訊協(xié)議;3）變頻器-控制器的內(nèi)部通訊接口，采用COMM1口。這是固定做法，只需要連線即可。

　　Ø 第四步：做好井道信號(hào)設(shè)計(jì)。

　　井道信號(hào)包括有：平層開關(guān)信號(hào)、強(qiáng)迫減速信號(hào)等、上下限位開關(guān)、上下極限開關(guān)、安全檢測(cè)信號(hào)、門回路檢測(cè)信號(hào)等等。必須參照國(guó)家和各企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　Ø 第五步：用戶程序設(shè)計(jì)和調(diào)試

　　按照上述步驟確定的輸入輸出設(shè)計(jì)、利用ECS3100提供的軟硬件編程資源、根據(jù)驅(qū)動(dòng)時(shí)序模型和控制模型來(lái)開發(fā)用戶程序;利用編程軟件的調(diào)試工具進(jìn)行用戶程序調(diào)試;開發(fā)調(diào)試好故障記錄功能;通過編程軟件設(shè)置全部缺省參數(shù)。

　　電梯電氣安裝調(diào)試過程簡(jiǎn)介

　　電梯電氣安裝調(diào)試過程分為六個(gè)步驟（供參考）。檢查轎廂、井道信號(hào)時(shí)，還需要做好相應(yīng)的操作和安全保障，參照電梯行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家法規(guī)的要求。

　　Ø 第一步：通電前檢查

　　根據(jù)作業(yè)流程，檢查所有的電氣元件、線路、設(shè)備和容量配置;檢查控制器電源、外部I/O，檢查驅(qū)動(dòng)輸入輸出接線。檢查完畢，要確保所有的安裝接線和配置完全正確。

　　Ø 第二步：通電檢查

　　確認(rèn)系統(tǒng)電源工作正常、所有的I/O動(dòng)作準(zhǔn)確無(wú)誤。

　　Ø 第三步：電動(dòng)機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)和其它參數(shù)調(diào)整。

　　有2方面工作要做：1）進(jìn)行電動(dòng)機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí);2）通過操作面板修改參數(shù)。

　　Ø 第四步：慢車試運(yùn)行。

　　進(jìn)行慢車試運(yùn)行。采用檢修運(yùn)行模式。可以適當(dāng)修改驅(qū)動(dòng)參數(shù)，以達(dá)到更低速度。通過慢車試運(yùn)行檢查各種信號(hào)和動(dòng)作是否正確。

　　Ø 第五步：井道自學(xué)習(xí)

　　電梯具有井道信號(hào)自學(xué)習(xí)功能。在自學(xué)習(xí)運(yùn)行中，電梯會(huì)根據(jù)實(shí)際的井道信號(hào)時(shí)序等記錄相關(guān)信號(hào)和井道距離數(shù)據(jù)，并保存在相應(yīng)的永久存儲(chǔ)器中。初次安裝電梯或維修井道信號(hào)裝置后必須進(jìn)行自學(xué)習(xí)。

　　Ø 第六步：快車調(diào)試

　　通過快車調(diào)試，進(jìn)一步調(diào)整稱重補(bǔ)償、運(yùn)行舒適感、外圍設(shè)備功能等。

8 優(yōu)化的SFC程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

　　艾默生ControlStar電梯控制器專用編程軟件提供優(yōu)化的SFC設(shè)計(jì)平臺(tái)，符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)。所提供的開發(fā)調(diào)試工具、元件十分豐富易用，還有電梯行業(yè)的特定需求解決方案支持。

　　采用SFC程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，用戶程序開發(fā)過程變成了一種規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化過程;也為系統(tǒng)維護(hù)、改進(jìn)提供了更為便利的工具。與普通梯型圖、語(yǔ)句表語(yǔ)言相比，采用SFC程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言設(shè)計(jì)系統(tǒng)，能夠大大提高用戶程序的可讀性、可描述性、可調(diào)試性、可維護(hù)性，從而極大地縮短開發(fā)周期。

　　如下圖1-8所示為采用SFC程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言開發(fā)的直梯用戶程序示例圖。