電梯是為高層建筑交通運(yùn)輸服務(wù)的比較復(fù)雜的機(jī)電一體化設(shè)備。隨著高層建筑的發(fā)展，對(duì)電梯的數(shù)量和運(yùn)行速度、控制性能的要求愈來愈高。同時(shí)，隨著功率電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，使微機(jī)控制的交流調(diào)速電梯得到迅速發(fā)展。但是在電梯控制中，僅僅采用一個(gè)CPU已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。本系統(tǒng)中就采用了五個(gè)CPU，它們分別為NB－CPU、BH－CPU、KZ－CPU、GL－CPU、CS－CPU。相應(yīng)的整個(gè)系統(tǒng)也分為五個(gè)部分：以NB－CPU為核心的變頻器逆變部分；以BH－CPU為核心的變頻器變換部分；以KZ－CPU為核心的控制部分；以GL－CPU為核心的管理部分，以CS－CPU為核心的串行傳輸部分。系統(tǒng)總的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。下面對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行詳述。

1 系統(tǒng)的電力拖動(dòng)部分
1.1 速度圖形
　　電梯是垂直方向運(yùn)行的交通工具，其運(yùn)行的平穩(wěn)性極為重要。為了使電梯運(yùn)行平穩(wěn)，必須對(duì)電梯電機(jī)進(jìn)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(gè)較理想的運(yùn)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(jì)，并通過實(shí)驗(yàn)而確定的，它能很好地與矢量變換控制的拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行配合，使高速VVVF電梯運(yùn)行平穩(wěn)性達(dá)到較高的水平。

　　高速VVVF電梯的速度圖形如圖2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(gè)狀態(tài)進(jìn)行處理，由KZ－CPU控制部分完成。控制部分的S/W每周期都計(jì)算出當(dāng)時(shí)的電梯運(yùn)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(gè)速度圖形曲線運(yùn)行。下面對(duì)各個(gè)狀態(tài)具體說明：
　　(1)停機(jī)狀態(tài)(狀態(tài)1)
　　在電梯停機(jī)時(shí)，速度圖形值為零。此時(shí)實(shí)際上并沒有對(duì)速度圖形進(jìn)行運(yùn)算，僅是在KZ－CPU的每個(gè)運(yùn)算周期中對(duì)速度圖形賦零，并設(shè)置加速狀態(tài)和平層狀態(tài)時(shí)間指針。
　　(2)加加速狀態(tài)(狀態(tài)2)
　　電梯在起動(dòng)開始時(shí)，首先作加加速運(yùn)行。這個(gè)過程中，速度圖形在每個(gè)運(yùn)算周期的增量不是常數(shù)，而是隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)。因此，在實(shí)際處理時(shí)，為了便于運(yùn)算，預(yù)先用數(shù)據(jù)表把不同運(yùn)算周期的速度增量設(shè)置在EPROM中，S/W在每個(gè)運(yùn)算周期中，根據(jù)數(shù)據(jù)表內(nèi)的速度增量進(jìn)行運(yùn)算。當(dāng)時(shí)間指針小于零時(shí)，加加速運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)算結(jié)束，S/W轉(zhuǎn)入狀態(tài)3運(yùn)算。
　　(3)勻加速狀態(tài)(狀態(tài)3)
　　電梯在加加速結(jié)束后，即進(jìn)行勻加速運(yùn)動(dòng)。在勻加速運(yùn)行過程中，速度圖形的增量是常數(shù)。實(shí)際運(yùn)算時(shí)，CPU進(jìn)行常數(shù)增量運(yùn)算。
　　(4)加速圓角運(yùn)行狀態(tài)(狀態(tài)4)
　　加速圓角是指電梯從勻加速轉(zhuǎn)換到勻速運(yùn)行的過渡過程。在這個(gè)過程中，每一運(yùn)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(gè)運(yùn)算周期中進(jìn)行查表運(yùn)算，直到運(yùn)算時(shí)間指針小于零時(shí)，加速圓角狀態(tài)運(yùn)算結(jié)束，S/W轉(zhuǎn)入狀態(tài)5運(yùn)算。
　　(5)勻速運(yùn)行狀態(tài)(狀態(tài)5)
　　在這個(gè)狀態(tài)中，電梯勻速運(yùn)行。速度圖形增量為零，即加速度為零。
　　(6)減速圓角運(yùn)行狀態(tài)(狀態(tài)6)
　　在這個(gè)狀態(tài)中，電梯從勻速運(yùn)行過渡到減速運(yùn)行。因此，每個(gè)S/W周期的電梯速度變化量比較復(fù)雜。為了精確、快速運(yùn)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(gè)運(yùn)算周期中進(jìn)行查表運(yùn)算。S/W一直運(yùn)算到當(dāng)速度圖形值小于剩距離速度圖形值時(shí)，即轉(zhuǎn)入狀態(tài)7運(yùn)算。
　　(7)剩距離減速運(yùn)行狀態(tài)(狀態(tài)7)
　　以上所述的6個(gè)狀態(tài)中，電梯的速度圖形都是時(shí)間的函數(shù)，從狀態(tài)7開始，即電梯進(jìn)行正常減速運(yùn)行時(shí)，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(jiǎn)單的計(jì)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(duì)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(jìn)行運(yùn)算，當(dāng)轎廂進(jìn)入平層開始位置時(shí)，即由狀態(tài)7轉(zhuǎn)入狀態(tài)8運(yùn)算。
　　(8)平層運(yùn)行狀態(tài)(狀態(tài)8)
　　在狀態(tài)8中的前一段時(shí)間里，速度隨時(shí)間而變化。每個(gè)運(yùn)算周期中的速度下降量是預(yù)先設(shè)置在EPROM中的隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)值。當(dāng)速度圖形值小于平層速度指令的規(guī)格化數(shù)據(jù)值時(shí)，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(gè)不大于零的值，它通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)、設(shè)定。
　　當(dāng)轎廂完全進(jìn)入平層區(qū)，上、下平層開關(guān)全都動(dòng)作時(shí)，電梯停車，平層狀態(tài)結(jié)束，狀態(tài)又回復(fù)到狀態(tài)1。
1.2 系統(tǒng)控制電路
　　中/高速電梯運(yùn)行時(shí)能提供一個(gè)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(shí)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(dòng)機(jī)電動(dòng)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(dòng)機(jī)再生狀態(tài)時(shí)，將電動(dòng)機(jī)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4為變頻器變換部分的控制電路簡(jiǎn)圖。電路以十六位微機(jī)(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(hào)、電壓反饋、電流(電網(wǎng)側(cè))反饋信號(hào)等進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。電路配置了鎖相環(huán)專用電路(PLL.IC)和混合集成電路(HIC)，用以產(chǎn)生觸發(fā)脈沖序列對(duì)主電路SCR進(jìn)行控制。

1.4 變頻器逆變部分的控制電路構(gòu)成
　　圖5是變頻器逆變部分控制電路簡(jiǎn)圖。電路由十六位微機(jī)(i8086)給出的給定速度指令和負(fù)載信號(hào)、速度反饋信號(hào)等進(jìn)行運(yùn)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(dòng)信號(hào)。

2 系統(tǒng)管理部分
　　管理部分的工作由GL－CPU執(zhí)行，其主要工作有：
　　·根據(jù)轎廂召喚信號(hào)和廳門召喚信號(hào)，確定電梯的運(yùn)行方向；
　　·在電梯停機(jī)時(shí)，提出高速自動(dòng)運(yùn)行的起動(dòng)請(qǐng)求；
　　·在高速自動(dòng)運(yùn)行的過程中，提出減速停機(jī)請(qǐng)求；
　　·各種電梯附加操作，如返回基站、自動(dòng)通過等動(dòng)作順序的控制；
　　·開關(guān)門的時(shí)間控制。
3 系統(tǒng)控制部分
　　控制部分的工作由KZ－CPU執(zhí)行。其主要工作如下：
　　·選層器運(yùn)算。計(jì)算轎廂位置信號(hào)、層站信號(hào)、剩距離等；
　　·速度圖形運(yùn)算。計(jì)算電梯運(yùn)行過程中的速度指令；
　　·安全電路。電梯的安全條件檢測(cè)和運(yùn)算。
4 拖動(dòng)系統(tǒng)多微機(jī)控制總線
　　高速VVVF電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)由多微機(jī)控制，圖6是拖動(dòng)系統(tǒng)多微機(jī)控制總線示意圖。NB－CPU和BH－CPU是十六位微機(jī)(i8086)，KZ－CPU和GL－CPU是八位微機(jī)(i8085)。

　　NB－CPU主要處理速度反饋和速度指令運(yùn)算、電壓指令運(yùn)算、電流指令運(yùn)算和矢量變換運(yùn)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(hào)、電壓指令運(yùn)算、電流反饋信號(hào)運(yùn)算和SCR觸發(fā)角大小運(yùn)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和I/O地址均相互獨(dú)立，基本軟件也相互獨(dú)立，共用數(shù)據(jù)存在指定的區(qū)域，運(yùn)行時(shí)可以相互調(diào)用。
　　KZ－CPU和GL－CPU分別為電梯電氣系統(tǒng)的控制部分和管理部分的微機(jī)，在拖動(dòng)系統(tǒng)中僅參與了一部分工作。KZ－CPU主要進(jìn)行速度圖形運(yùn)算，運(yùn)行時(shí)向NB－CPU發(fā)出給定速度指令。GL－CPU主要協(xié)調(diào)管理控制過程。由于KZ－CPU、GL－CPU和NB－CPU、BH－CPU的工作頻率和位數(shù)不同，故采用八位輸入/輸出接口8212連接，用中斷方式進(jìn)行通信。
5 串行傳輸部分
5.1 串行傳輸部分硬件設(shè)計(jì)
　　電梯呼叫信號(hào)的傳遞是十分復(fù)雜的，這是因?yàn)殡娞莸闹噶钆c召喚信號(hào)不僅數(shù)量多，線路長(zhǎng)，而且干擾大。為了減少機(jī)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(jī)化，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。
　　該系統(tǒng)僅需9根信號(hào)線就能實(shí)現(xiàn)上述全部功能。信號(hào)線的多少與層站數(shù)目無關(guān)，即電梯的層樓可無限制地?cái)U(kuò)展。9根線中有3根是電源線，即按鈕電源、顯示電源、地線。其它6根信號(hào)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(hào)DIR；
　　·輸入同步信號(hào)SYNCI控制和輸出同步信號(hào)控制SYNCO；
　　·時(shí)鐘信號(hào)CLOCK線；
　　·數(shù)據(jù)采樣信號(hào)DI線；
　　·顯示信號(hào)DO線。
　　串行傳輸原理為：控制板通過同步信號(hào)SYNCO對(duì)信號(hào)處理板按順序進(jìn)行逐個(gè)訪問。被訪問到的信號(hào)處理板可與控制板建立起“對(duì)話”關(guān)系，此時(shí)我們稱該信號(hào)處理板被“激活”。一方面，該信號(hào)處理板將采集到的召喚(指令)信號(hào)DI傳給控制板。另一方面，控制板又將控制信號(hào)(燈控信號(hào))DO傳給控制板。上述數(shù)據(jù)信號(hào)的交換是在統(tǒng)一的CLOCK時(shí)鐘信號(hào)下按節(jié)拍進(jìn)行的。數(shù)據(jù)信號(hào)交換完畢后，同步信號(hào)SYNCO由該信號(hào)處理板傳到下一個(gè)信號(hào)處理板的SYNCI，“激活”下一個(gè)信號(hào)處理板與控制板進(jìn)行數(shù)據(jù)交換工作?？刂瓢灞樵L全部信號(hào)處理板后將重新回到第一塊信號(hào)處理板，由此實(shí)現(xiàn)循環(huán)處理。
5.2 串行傳輸部分軟件設(shè)計(jì)
　　采用串行傳輸進(jìn)行按鈕信號(hào)采集后，省掉了大量的井道敷線，但是同時(shí)增加了軟件負(fù)擔(dān)，因而串行傳輸部分軟件設(shè)計(jì)顯得格外重要。
　　整個(gè)軟件的基本思想見圖8。

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