基于ADCM绝对剩余距离原则的电梯速度控制

　引言 　　目前，国内大多数电梯都是采用以时间方式或者基于增量编码器的相对距离方式来控制电梯运行的。这种传统的速度控制方式不可避免的存在以相对极低爬行速度运行的过程，这就极大的影响了电梯运行的性能。为了提高电梯运行的舒适性和快速性，应该尽量消除电梯平层时的爬行停靠。本文介绍了基于绝对剩余距离原则的速度控制方法,该方法以正弦曲线作为理想速度曲线,消除了电梯制停时的爬行停靠，较好地解决了快速性与舒适性问题。 　　传统的电梯速度控制方式 　　以时间为原则的电梯速度运行方式 　　以时间为原则的运行方式依据理想给定曲线利用多段速指令对变频器控制。给定速度曲线是由存储在E2PROM中的速度控制点和存储在变频器中的速度频率值及加减速时间和S字特性时间构成。以时间为原则的运行方式，其实并不能算是一个闭环控制，它根据电梯的特点控制的输入来确定电梯的运行阶段， 并在确定运行阶段之后对照存储在E2PROM中的速度曲线以一种开环的方式运行。因此，它的运行时间是一个估计值，这导致了该运行方式的平层精度不高，舒适性也不好。而且，为了找到适当的控制点位置，电梯调试人员要做大量的工作。 　　基于旋转编码器的以相对距离为原则运行方式 　　这种方式的理想曲线是按照时间原则设计的，但电梯运行的速度曲线与位移曲线是相互对应的。由于电梯需要停靠的位置已经知道了，并且可以通过增量编码器较为精确地测量出轿厢的位置，所以可以按照相对距离为原则对电梯进行较为精确的控制。相对以时间为原则的运行方式来说，该方式有了很大的改进，有较高的平层精度和较好的乘坐舒适性。 　　图1为此种速度控制方式的原理图。这种方式是通过安装在电动机上的旋转编码器计算转速间接获得轿厢位置，由于实际必然存在的曳引轮槽与钢丝绳之间的打滑，控制器极易失去轿厢当前的准确位置，因此它不得不通过井道磁开关给出电梯减速点位置，以此来不断校正电梯轿厢的位置。所以此种方式的减速距离是固定的，由于旋转编码器获得实时位置是有误差的，造成了电梯在进入减速点时，系统计算的速度不尽相同，从而产生了平层时的爬行停靠。如果钢丝绳打滑严重的话，还会形成严重的电梯事故。同时，由于干扰的存在，增量编码器的丢失脉冲也可使电梯失去自身正确的位置。另一方面，从图1 中可以了解，这种控制方式其实只是单闭环系统，它的绝对位置反馈只有减速、门区位置等几个点，系统速度控制的实时性和精确性有待提高。

　　以绝对剩余距离为原则的电梯运行方式 　　ADCM绝对剩余距离的速度控制基本原理 　　ADCM绝对剩余距离控制原则，是以绝对值编码器作为电梯轿厢绝对位置反馈的控制方法。绝对位置就是轿厢的位置是连续实时测得的实际位置，绝对剩余距离是实时的电梯轿厢至欲平层位置的距离。这是一种较为理想的电梯的速度给定方式，它根据测得的绝对剩余距离实时计算电梯运行速度， 给变频器发出速度控制指令，控制电梯的运行。图2是绝对剩余距离ADCM绝对剩余距离控制原则，是以绝对值编码器作为电梯轿厢绝对位置反馈的控制方法。绝对位置就是轿厢的位置是连续实时测得的实际位置，绝对剩余距离是实时的电梯轿厢至欲平层位置的距离。这是一种较为理想的电梯的速度给定方式，它根据测得的绝对剩余距离实时计算电梯运行速度， 给变频器发出速度控制指令，控制电梯的运行。图2是绝对剩余距离为原则的电梯系统原理图。在电梯平层时，系统根据电梯的实时位置值计算出剩余距离，在足够短的距离内给出减速信号，并给出相应的速度，达到减速点到平层位置速度的平滑过渡。系统依据绝对值编码器直接获得的轿厢位置反馈给电梯主控制器的同时，又把电梯速度反馈给变频器，以便系统依据电梯的实时速度来调节系统的给出速度，提高电梯速度控制的实时性。通过以上措施，系统形成了电梯速度双闭环控制，实现依据电梯的准确位置控制电梯的运行速度，消除电梯的制停停靠时的爬行停靠。它较好的解决了电梯平层停靠时的爬行停靠问题，同时实现了电梯的直接平层，提高了平层精度。

　　基于ADCM的电梯直接平层控制过程 　　* 加速段 　　微机控制电梯起动时，由增量编码器产生的轿厢位置脉冲反馈至微机，微机内部的位移计数器对脉冲数累加，形成电梯已运行的距离S。在微机内的E2PROM中存储了不同额定速度的2条电梯运行曲线，即多层运行和单层运行时的曲线。微处理器先判别电梯是否单层运行，选择一条速度曲线，再以已运行的距离S作为E2PROM中运行的地址，查表得到相应的曲线值，再转化成频率值送给变频器。 　　* 匀速段 　　在电梯的匀速段，微处理器始终发送恒定速度ν对应的频率值给变频器，并始终监控轿厢的位置，看是否达到减速点。 　　* 减速段 　　当轿厢运行到减速点时，微处理器以电梯轿厢距运行终点的脉冲数为基准，形成电梯距运行终点的距离L。微处理器以待运行的距离L作为E2PROM中运行曲线的地址，再查表得到相应的曲线值，再转化成频率值送给变频器。 　　* 平层结束段 　　当L=0时，制动器及时动作抱闸吸合，以实现减速无爬行段准确停靠。电梯单层运行和多层运行时的控制模式 　　* 电梯单层运行控制模式 　　当控制板收到呼梯信号时，将收到的绝对值编码器的位置值与下一楼层的绝对位置值相减，得到电梯轿厢与目标楼层的距离值。随着电梯的运行，电梯轿厢与目标楼层的距离在不断地接近。同时，主控制器也不断地通过绝对值编码器不断地采样电梯轿厢的实时位置，并计算出电梯运行所需的“剩余距离”值。 　　* 电梯多层运行控制模式 　　电梯运行多层时，“剩余距离”分段给出。首先，控制器给出到下一楼层的“剩余距离”，随着电梯的运行，“剩余距离”的值不断减小，如“剩余距离”值减至“减速距离”值时，还没有该层的外召出现，则“剩余距离”为该层的“减速距离”与下一楼层的“楼层间距”之和：“剩余距离”在此时有一个阶跃。但是“剩余距离”的递减随电梯的运行是连续的。如上图3所示。 　　实验仿真 　　实验设备包括：电梯主控制器－德国Infineon公司仿真器C167CS，THPLC-3型电梯模型，嵌入式绝对剩余距离速度控制模块，绝对值编码器一个，旋转编码器一个及其它设备。测得在实验环境下电梯的速度运行曲线如图4。由图4可以看出，实际曲线与理想曲线较为吻合，改善了电梯的速度控制特性。

　　结语 　　本文在对现有电梯速度控制系统的研究分析的基础上，引入绝对值编码器作为新的位置反馈装置，提出了一种全新的ADCM电梯速度控制系统构架。该构架采用双闭环结构，提高了系统的稳定性，较好的满足了舒适性与快速性要求。 　　参考文献： 　　1. 李秧耕、何乔治、何峰峰，电梯基本原理及安装维修全书，机械工业出版社 。