多台电梯的控制与实现

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1、多台电梯的控制与实现目录第一章绪论31. 1电梯的产生及其特点31. 2系统设计背景41. 3本文的目的及工作意义4第二章电梯控制技术52. 1电梯控制技术概述52. 2电梯控制方式的转变62. 3电梯集选控制方式62. 4电梯的群控及其实现7第三章电梯的硬件部分83. 1电梯的模型概述83. 2网络的组建11第四章双梯并联控制及其实现124. 1并联控制原则124. 2电梯逻辑控制的程序设计134. 2. 1指层环节134. 2. 2轿内指令和厅外呼叫控制环节144. 2. 3定向、换速与选层控制环节144. 3并联调度的实现164. 3. 1厅外召唤的分配164. 3. 2电梯主从关系的交

2、换18第五章多梯的群控及其实现225. 1多台电梯的群控原则225. 2多梯控制的实现245. 2. 1 RSView32 软件简介245. 2. 2标记数据库的建立255. 2. 3 VBA程序的编制26第六章总结33致 谢参考文献第一章绪论1. 1电梯的产生及其特点现今世界，电梯已是人们离不开的极其重要的交通(代步)工具。高层建筑的拔地而起，令人瞩目的智能大厦(IB)的出现，显示了建筑业 的飞速发展。作为现代信息高速公路首批受益者的智能大厦，是计算机技术、 自动控制技术、网络及通讯技术的综合产物，是未来信息社会的典型缩影。楼宇自动化(BA)、通讯自动化(CA)、办公自动化(OA)及安全保卫

3、自动 化(SA)是智能大厦的四个功能块。其中楼宇自动化系统的核心实际上是一个 分部式的控制系统，也称之为集散控制或分散控制系统，即集中管理、分散控 制，由多台微机完成。楼宇中的电气设备多种多样，可产生各种不同形式的电 气信号，因此提供了系统自动控制的可能性。而电梯作为大厦控制系统的重要 成员，有着举足轻重的地位。随着城镇建设的发展，地价的昂贵，迫使高层建筑只有向空中发展。因此 在高层建筑中的井道及在井道中的电梯的结构、控制性能等方面表现出高层建 筑电梯的特点。(1) 电梯结构紧凑、体积小，因此占地面积小，且美观实用。(2) 电梯在频繁的起动、稳速及制动的过程中，安全可靠、舒适、快速、 平稳。(

4、3) 电梯平层精度高，平层误差要在国家规定标准范围内。(4) 高层建筑电梯的高效运行，必须使电梯具有最短的乘客候梯时间，才能 有效避免由于高层人员集中、候梯时间过长而造成的拥挤现象。(5) 为满足电梯高效运行的需要，高层建筑电梯大都采用了高速及超高速电 梯。(6) 高层建筑电梯必须具有极其灵活的控制方式，高层建筑中大量采用的微 机控制或可编程控制器电梯可以满足人们对电梯的多种服务要求。(7) 消防电梯是高层建筑电梯的特有的运行方式，由于高层建筑火灾因素 多、人员密集、一旦发生火灾，电梯可作为消防人员的专用交通工具。(8) 高层建筑电梯的供电都采用双路电源方式(一用一备)，确保电梯的安 全可靠。

5、(9) 作为主要为乘客服务的高层建筑电梯，都具有十分完善的安全保护装 置。(10) 为满足多功能大厦的服务需求，高层建筑电梯型式多种多样。电梯的发展趋势：(1)电梯结构采用先进的制造工艺及控制技术，使电梯的结构越来越紧凑、精巧、坚固、美观及实用。双层电梯、微机控制电梯等都在结构上有显著的改进。(2)电梯运行性能采用先进的自动控制理论、先进的传动与控制技术，是电梯在运行过程中 具有安全可靠、快速、准确、平稳的特性，也即使电梯具有良好的乘坐舒适感 及享受感。现代电梯采用先进的微机技术，对电梯实行并联控制，群体控制以及人工 智能控制，保证了电梯的高效率运行。全微机化电梯的开发与使用，反映了电梯的发展

6、趋势。所谓全微机化电梯 是指电梯的传动系统及操纵控制系统全面实现微机化控制的电梯。毫无疑问， 随着现代微机技术的进一步发展与完善，全微机化电梯(包括单微机控制电梯、 多微机控制电梯及人工智能控制电梯)必将全面满足人们对电梯的高质量、高 水平、高标准要求。1. 2系统设计背景罗克韦尔自动化公司(Rockwell Automation)是世界上最大的可编程控制器 生产厂商，其生产的可编程序控制器及组态软件非常具有代表性并具有相当的 先进性。1999年9月，罗克韦尔自动化公司在我校出资建立了东北大学一罗克韦尔 自动化实验室，首批捐赠了 30万美元的设备，并不断补充最新的设备，使实验 室的自动化设备在

7、世界自动控制领域处于领先的地位。在此基础之上，实验室还购进了两套电梯模型作为控制对象。本文将要进 行讨论的就是以这两套电梯为控制对象，应用罗克韦尔自动化公司提供的可编 程控制器SLC500，变频器1305，FLEX I/O等自动化设备及RSView32组态软 件来实现多梯控制。1. 3本文的目的及工作意义以实验室的电梯控制对象，应用罗克韦尔自动化公司提供的可编程控制器 等自动化设备及其组态软件实现多梯控制算法。做了以下工作：1. 应用罗克韦尔自动化公司的可编程控制器、组态软件及其现场总线控制 技术的三层网(以态网、控制网、设备网)技术实现网络化控制。2. 对可编程控制器及组态软件进行程序编制，

8、以实现对电梯的并联控制及 对多梯控制算法的仿真实验。3. 通过对控制算法的程序的编制及实验，对两台电梯模型应用不同的控制 算法，并在不同的算法间进行比较，得出各个控制方式的优、缺点。第二章电梯控制技术2. 1电梯控制技术概述所谓电梯控制技术是指电梯的传动系统及操纵系统的电气自动控制。在高层建筑中，人们曾设计并制造出许多具有良好的传动及操纵性能的电 梯。现代电梯主要以高层建筑为服务对象，为了更好地满足高层建筑对电梯的 需要，电梯控制技术同样也经历了由简单到复杂，由低级向高级的发展阶段。当代电梯采用的都是曳引传动式电梯，曳引传动式是于20世纪初在美国诞 生。曳引传动电梯废除了鼓轮，轿厢的牵引是靠钢

9、丝绳与曳引轮槽之间的摩擦 力，对重用以平衡轿厢负载。曳引传动电梯的结构及其运行性能与鼓轮式电梯 相比，都有了很大的改进，而且具有鼓轮式电梯无法比拟的优点，所以在电梯 发展的近一百年时间里，曳引传动作为电梯的基本传动方式始终没有改变。作为我国70年代电梯主要标志的交流双速电梯，其调速方法是采用改变电 梯牵引电动机的极对数。两种或两种不同极对数的绕组，其中极数少的绕组 称为高速绕组，极数多的绕组称为低速绕组。高速绕组用于电梯的起动及稳 速运行，低速绕组用于制动及电梯的维修。这种电梯的结构简单、价格较低、 使用与维护都较方便，但牵引电动机调速不够平滑，舒适感较差。 80年代盛行的交流调压调速电梯，其

10、性能优越于交流双速电梯。调压调速 方法是改变三相异步电动机的定子供电电压实现电动机的调速。由于电梯制 动减速性能要求较高，所以采用的制动方法也有所不同，通常多为能耗制动。 在能耗制动中，将电机定子绕组接至直流电源，再加上采用闭环控制方式， 从而有效地控制了能耗制动转矩，使制动减速过程快速平稳，且制动精度高。 调压调速电梯在起动、稳速运行时也可以采用闭环控制技术，将速度给定曲 线以模拟量或数字量的形式送入电梯传动系统，在反馈控制的作用下，使电 机转速跟踪给定速度曲线变化。调压调速电梯在起动、稳速及制动的全过程 中实现了闭环控制。 90年代，调压调频调速电梯开始占据世界电梯市场。调压调频调速电梯（

11、简称VVVF电梯）的调速方法是调节电机定于绕组供电电 压的幅值及频率。在VVVF电梯的传动系统中，大量采用了微机控制技术及脉冲 宽度调制技术。脉冲宽度调制器（简称PWM控制器）保证了由逆变器输送至三相 异步电机定于电压波形为等效正弦波形。调压调频调速电梯传动系统中还广泛地采用了矢量变换技术，使交流电机 转速的控制类似于直流电机。VVVF电梯由于其体积小、重量轻、运行效率高、又节省能源，几乎包括了 以往所有电梯的优点，再加上极为完善的调速性能，因此它的应用几乎完全可 以和直流电梯相媲美。VVVF电梯是电梯发展的必然结果，它的许多优点已经被世人所瞩目。VVVF电梯已遍布世界各国，如日本的三菱公司、

12、东芝公司、日立公司，美国的奥的 斯公司以及我国的广州电梯工业公司等较大电梯生产厂家都在研制或进一步开 发VVVF电梯，并取得了可喜成果。本文中的模型电梯就采用了变频调速技术，使用了罗克韦尔公司的1305 （C 系列）变频器。2. 2电梯控制方式的转变随着智能化楼宇大厦的出现，人们对电梯的控制要求越来越高，不但要使 电梯在运行过程中具有安全可靠、快速、准确、平稳的特性，也即要使电梯具 有良好的乘坐舒适感及享受感。同时也对电梯运行的高效、节能等提出的严格 要求。而良好的电梯控制技术是电梯高质量运行的重要保证。传统的电梯都是采用继电器控制的方式，也常被称为经典控制方式。但继 电器控制有许多缺陷，如因

13、为要依靠机械装置动作而使电梯控制系统的可靠性 较差，并且存在接线复杂，故障率高，检修维护困难等问题。由于继电器控制的局限性，可编程控制器被广泛的应用于电梯控制中。可 编序程控制器应用于电梯控制之中与传统电梯控制系统相比具有许多优势。由 于可编序程控制器是采用程序控制，可以有效避免繁杂的接线，并且由于采用 高性能的精密元器件，故能使电梯控制系统的可靠性大大提高。虽然与继电器控制相比，可编序程控制器的成本较高，但可编序程控制器 的可编程特性和其具有的高级运算功能可以实现电梯控制的高度自动化和人工 智能化，这是继电器控制所无法比拟的，并且成本问题可以通过节省输入点、 使用中间继电器的办法来得到一定程

14、度上的解决。2. 3电梯集选控制方式提到电梯的逻辑控制，就有一个控制策略的问题。例如电梯同时接受到不同层站的召唤信号，其中有上行也有下行，那么应 当按尽量减少电梯起动次数，缩短乘客候时间的原则，使电梯先响应一部分召 唤，而把另一部分暂时记忆下来，待电梯响应完前一批召唤后再自动地响应所 记忆的那部分召唤信号。又如当电梯在使用中，任何一个安全部位出现了异常， 应发出相应的控制信号使电梯立即自动停止或无法起动运行。这些就是控制策 略所要考虑的问题。因此电梯在控制上分有按钮控制、信号控制、集选控制、并联控制和梯群 控制等不同的控制策略。其中自动化程度最高、功能较完善、使用最广泛的就是集选控制方式。集选

15、控制方式的定义：集选控制是指电梯的逻辑控制系统能实现将各楼层厅外的上召唤及下召唤 信号与轿箱内的指令信号综合在一起进行集中控制，从而使电梯能够自动地选择运行方向和目的层站的控制方式。在此方式中，中间层站设有上、下两个方 向的呼梯按钮以供选择，电梯能够同时记住数个轿内选层和层站呼梯信号。轿 厢能够自动应答启动运行。在顺向运动中，依次应答顺向的呼梯，在呼梯层站 停靠。如果运行前方不再有呼梯，轿厢就自动反向运行，依次回答反相呼梯， 最后回到基站。在实际使用中，根据建筑物性质和使用要求的不同，集选控制还可分为全 集选和下集选控制两种类型。全集选控制是将各层厅外上召唤和下召唤信号全部收集起来进行控 制，常用于宾馆、办公楼等场合。下集选控制仅仅将各层站的厅外下召唤信号进行集中控制，因此各个 层站的厅外仅设置一个向下召唤按钮，这种控制方式常用于某些住宅 楼。但不论那种集选方式，其逻辑控制原理基本上都是一样的。本文选用了上 述的全集选控制的方式。2. 4电梯的群控及其实现随着建筑向大型和高层发展，往往在建筑物内安装许多台电梯，如果数台 电梯各自独立运行，则不能提高运行效率，造成浪费，因此必须根据电梯台数 和高峰客流量大小，对电梯的运行进行综合调配和管理，以提高运送能力，提 供最佳服务。早期的群控系统利用继电器线路实现，称为“自动模式选择