1 　电梯简介

电梯由机械和电气两部分组成。机械部分主要由轿厢、门机系统、导向系统、曳引系统、对重系统和机械安全保护系统所组成；电气部分主要是指电气传动系统和电气控制系统。

本文研究中的智能建筑实验室电梯系统,由于受5F 电梯模型的限制,其结构仅由轿厢、门系统、曳引系统、传动系统和控制系统等组成。其中,门系统没有厅门,门电机由直流12V 减速电机驱动,开、关门可缓速运行,并减小关门时的撞击声;曳引系统采用交流380V 的电机拖动,通过减速齿轮+ 变频器,降低轿厢的运行速度；控制系统主要包括电梯楼层开关,内选外呼所需按钮等。

2 　电梯控制系统设计

2. 1 　电梯工作流程

尽管电梯种类很多,类型各异,用途不同,但其基本的控制原理及运行原理没有本质的区别。

系统以电梯模型模拟工程应用电梯。电梯在支架内,作垂直方向的往返运行,行驶在始发站与终端站之间。它的定向启动,稳速运行,开、关门或换向都可在得到主令信号后自动执行。

2. 2 　方案选择

电梯操控方式多样,因需而异。在智能建筑实验室电梯系统建设过程中,经多次分析、比较,确定方案为采用可编程计算机控制器( PCC ,Programmable Computer Controller) ,无司机操纵有基站,全集选控制电梯。

B&R PCC - 2003 控制系统具有体积小,结构紧凑,模块式硬件结构,集成化端子排技术,采用标准现场总线技术组网。使得智能建筑实验室设备自动化系统组网极为简单,并为今后本实验室的后续建设留有接口。

B&R PCC - 2003 提供了两个通信接口。一个是RS232 接口,主要用于设备控制的编程；另一个是CAN 接口,主要用于系统组网。

B&R PCC - 2003 硬件的模块式结构,不仅CPU 为独立模块,其输入、输出等也是独立模块。组成系统时,用户可按自己需要的I/ O 点数,选择不同型号的模块及功能部件,即可组成功能强大的控制系统。

B&R PCC - 2003 I/ O 模块,有模拟量AI/ AO 模块，并关量DI/ DO 模块以及数字量混合模块等多种类型。

根据B&R 产品特点,所有输出需要通过继电器的吸合/ 释放来控制设备的通断。

2. 3 　 I/ O点数估算

电梯系统I/ O 数量框图如图1 所示:

图1 　系统I/ O 数量框图

所需I/ O 点数估算如下。

输入点：1F 上召,2F 上召，3F 上召，4F 上召，2F下召，3F 下召，4F 下召，5F 下召，1F 内选，2F 内选，3F内选，4F 内选，5F 内选，1F 行程开关，2F 行程开关，3F行程开关，4F 行程开关，5F 行程开关，上限位开关，下限位开关约20 个。

输出点： 1F 上召显示, 2F 上召显示, 3F 上召显示,4F 上召显示,2F 下召显示,3F 下召显示,4F 下召显示,5F 下召显示,1F 内选显示,2F 内选显示,3F 内选显示,4F 内选显示,5F 内选显示,1F 楼层显示,2F楼层显示,3F 楼层显示,4F 楼层显示,5F 楼层显示,运行接触器,开门,关门约21 个。

为了使电梯模型的控制功能尽可能与工程应用电梯的控制功能保持一致,在设计中增加了手动开门,手动关门,慢上,慢下,检修/ 自动按钮,启动按钮,火警信号,上行显示,下行显示,轿箱上升,轿箱下降,照明,声报警等I/ O 点数。

电梯控制信号绝大多数为开关量信号,因此,电梯控制I/ O 模块均为数字量输入、输出模块。根据设计要求,电梯系统通过CAN 接口与其它设备系统连接,由中央控制台对其进行数据传输和实时监控。

在设计中,为与真实电梯的控制要求保持一致,电梯运行必须遵守如下要求:电梯必须在达到平层状态,且轿厢完全停止时才能开门；若电梯门未闭合,则轿厢不得运行；电梯在检修状态时,只能使用手动慢上慢下运行；遇到火警时,轿厢无论上行还是下行,所有的外召和内选信号全部解除,电梯直降一层,作消防电梯使用。

2. 4 　电路设计

根据I/ O 的数量,同时考虑到以后的扩展,系统硬件由B&R PCC - 2003,一个CP470 ,一个DI435 和两个DM465 组成。其中DM465 为16 点数字量输入、输出混合模块,DI435 为8 点输入模块,总点数为72 点,满足了电梯系统I/ O 点数需求。为了能直观的体现上、下外召及轿内选控制,将按钮安装在实验台面板上，并有相应的信号灯来显示它们的动作状态；电梯模型中的7 个行程开关信号接入PCC 输入端，也有相应的信号灯来显示;消防系统提供的火警信号，也接入输入模块,为能够控制电梯上、下运行的速度，防止出现故障,通过变频器改变曳引电机的速度，这样它的运行稳定性也得到了加强。

设计中,控制信号灯、蜂鸣器、门电机的可逆运行等输出选用小型继电器作执行电器;变频器输入为交流220V ,通过变频器控制电梯曳引电机的上下运行；必要的短路保护,过载保护及电气互锁。

2. 5 　编　程

PCC程序设计是指根据应用系统的硬件结构和工艺要求,在软件系统规格说明书的基础上,使用相应编程语言指令,对实际应用程序的编制和相应文件的形成过程。

PCC程序设计的基本内容一般包括:参数地址分配及定义；程序框图绘制；程序编制；程序调试；编制软件说明书等。

本设计采用PL2000 编程语言,这是一种以文本为基础的高级语言。结构简单,编程快速、有效。PL2000 的指令系统不仅使控制任务简单化,也便于程序阅读,编程工作需要在PG2000 环境中运行。程序编制完成后,应及时根据输入/ 输出器件的端子接线图进行I/ O 点的变量赋值,全部工作完成后,可随时进入程序调试。

2. 6 　程序调试

程序调试分为软件检测和程序试运行两部分。

确认硬件无误的情况下,开机上电,下载程序,由PCC 自检,主要检测程序有无语法问题。一旦发现程序有误, PCC将会随时发出警告,待通过PCC自检之后,可进行程序试运行。

程序试运行可按功能块分步进行,如:内选,外召,上行,下行,开关门等几步。对程序检测的同时也对硬件设备进行检测,如果缺少某个信号,或是某个动作未执行,则应首先检查电路连接线或电器件,其次再检查程序的逻辑关系。

程序试运行完成之后,可进行系统程序总测试,主要检查联动联锁是否满足控制要求,这个阶段的问题大多出在程序上,需要反复调试。电梯在运行时,观察面板上控制灯显示的运行状态是否与其状态同步,发现问题后应及时检查、修改程序,通过不断调试,电梯控制程序满足设计要求。

3 　与中央控制机通信

电梯与中央控制机之间的通信的目的,是保证对电梯设备运行实施监视,需做如下工作:将上传的电梯运行参数设为只读,并注明相应ID 标志;在中央控制机及现场控制器PG 2000 系统中分别建立通信模块,编写通信程序。

以上工作完成后即可实现与中央控制机的通信,并对电梯设备运行实施监视。