Автоматическая система управления процессом передвижения пассажирского лифта

На рисунке 2 представлена схема размещения оборудования лифта. Лебёдка и шкаф управления располагаются  в лифтовом помещении, закрытом от проникновения  посторонних лиц.

 

Рисунок 2 – Технологическая  схема оборудования

 

Основная плата управления установлена в шкафу контроллера. Последовательная линия передачи данных подразделяется на каналы кабины и  шахты. Канал кабины, к которому подключена клеммная коробка кабины, представляет собой подвесной кабель. На рисунке 2 приняты следующие обозначения: 1 – шкаф контроллера, 2 – позиционный  индикатор, 3 – этажные кнопки, 4 –  датчик положения кабины.

 

1.3 Классификация  и перечень технологических переменных  анализ взаимодействия между  технологическими процессами

 

При управлении пассажирским лифтом система управления отслеживает  и контролирует скорость передвижения кабины, положении кабины в шахте, загрузку кабины. В данном случаем  технологическими переменными можно  назвать изменяющуюся загрузку лифта  и положение кабины. Так как  кабина подвешена на металлических  тросах обладающих конечной жесткостью, меняющейся в зависимости от положения  кабины (чем ближе кабина к машинному  помещению, тем больше жёсткость  и наоборот), а также механическая система лифта является трёхмассовой. Из перечисленного следует, что взаимодействие технологических переменных и технологическим  процессом передвижение кабины носит  сложный характер и требует подробного изучения.

В зависимости от поступивших  вызовов и приказов происходит управления оборудованием лифта по заданной программе.

Основными параметрами  технической характеристики лифта  являются: грузоподъёмность, скорость движения и высота подъема кабины. Они регламентируются Государственными Стандартами ГОСТ 22011-95 Лифты пассажирские и грузовые[1].

 

1.4 Классификация  и перечень измеряемых переменных  состояния, определение требуемой  точности измерения переменных  технологического процесса. Определение  условий работы измерительных  устройств

 

Практически все переменные состояния связаны с электроприводом  лебёдки, перечислим основные из них:

меняющийся вес кабины в зависимости от количества пассажиров, следовательно меняющийся момент нагрузки на электроприводе лебёдки.

Положение кабины в шахте  лифта, следовательно угол поворота шкива.

Изменяющиеся токи и  напряжения на двигателе, которые поступают  в систему управления преобразованными с помощью координатных преобразователей, для выработки управляющих воздействий  на двигатель.

Скорость передвижения кабины – скорость вращения привода  лифта.

Следовательно можно  сделать вывод – для управления передвижением лифта необходимо управлять описанными выше переменными  состояниями.

Основными требованиями к технологическому процессу передвижения лифта является движение с требуемой  скоростью (1 м/с), ограничение ускорения ( ), и остановка кабины на уровне этажа ( ). По ГОСТ 22011-95 точность измерения ускорения и скорости должна укладываться в пределы . За измерение положения кабины отвечают датчики расположенные в шахте лифта, необходимо согласовать их расположение с требуемой точностью останова кабины.

Условия работы измерительных  устройств определяются ограничением температуры эксплуатации оборудования.

 

 

1.5 Классификация  и перечень управляющих воздействий  определение требуемой точности  управления ТП. Определение условий  работы силовых регулирующих  устройств

 

Основные управляющие  воздействия вырабатывает микропроцессорная  система управления. Это задающие воздействия на используемые регуляторы. Но в конечном счёте управляющие  воздействия направлены на управление двигателем с помощью изменения  частоты питающего напряжения и самого напряжения .

Преобразователем управляет  логический контроллер обрабатывающий поступающие сигналы с постов вызовов и приказов на передвижение кабины лифта.

Также логическим контроллером выдаются сигналы на закрытие-открытие дверей кабины. Сигналы об случившейся  аварии и сигнализация случившегося на пульте диспетчера.

Условия работы силовых  регулирующих устройств: температура  от 0 до +40 градусов.

 

1.6 Определение  основных требований к ведению  технологического процесса, формулирование  критерия качества и цели управления

 

Основными задачами управления является обеспечение безопасного  и комфортного передвижения в  кабине лифта и произведение останова на требуемом уровне.

Критерии качества:

Плавность движения. По нормам ПУБЭЛ максимальная величина ускорения (замедления) кабины в нормальных эксплуатационных режимах для пассажирских лифтов не должна превышать  .

При посадке кабины на ловители или буфер в аварийных  ситуациях допускается ускорение  до .

Эффект физиологического воздействия ускорений существенно  зависит от времени их действия. Так, при времени действия ускорений  менее  , человеческий организм удовлетворительно переносит ускорения около . Поэтому ПУБЭЛ допускает кратковременное превышение ускорений замедления кабины.

Комфортабельность условий  перевозки пассажиров определяется минимальной величиной времени  ожидания лифта на посадочной площадке, плавностью и точностью остановки, отсутствием шума и вибраций в  кабине, наличием хорошей вентиляции салона и достаточной освещённости.

Улучшение комфортабельности  способствует красивая отделка кабины с хорошо продуманной гаммой цветов, создающей эффект увеличения объёма салона кабины.

Снижение уровня электромагнитных помех может быть гарантировано  хорошим качеством экранировки  источников помех электрооборудования  лифта и установкой высокочастотных  фильтров во вводном устройстве электрической  силовой цепи лифта.

Также необходимо сформулировать основные требования к электроприводу лифтов:

надежность в работе, обеспечение безопасности при пользовании  лифтовой установкой;

малошумность

удобство и простота в эксплуатации и обслуживании;

ограничение ускорений  кабины (по условиям комфортности для  пассажирских лифтов и отсутствия проскальзывания  каната относительно канатоведущего шкива  для грузовых лифтов);

обеспечение плавных  переходных процессов пуска и  торможения при широких пределах изменения момента сопротивления;

наличие ревезионной  пониженной скорости

обеспечение точности остановки  кабины относительно уровня этажной  площадки

оборудование лифтовой лебедки автоматически действующим  тормозом нормально замкнутого типа.

 

 

2. Разработка  и выбор элементов АСУ ТП

 

2.1 Разработка  общих алгоритмов функционирования  АСУ технологическим процессом.  Блок схемы алгоритмов и их  описания

 

Центральной частью блока  управления является микропроцессор TMS320F2812 фирмы Texas Instruments «USA». В основу принципа работы электронного селектора положен  метод тактового опроса всех устройств (датчиков), контролирующих положение  кабины лифта в шахте, а также  всех кнопок вызывных и приказных  постов. К устройствам, контролирующим положение кабины в шахте, относятся  датчики верхнего и нижнего этажей (ДВЭ и ДНЭ) датчик точной остановки  ДТО, датчики замедления вверх ДчЗВв  и вниз – ДчЗВн. Датчики ДТО, ДчЗВв  и ДчЗВн установлены на кабине лифта. Они взаимодействуют с  шунтами расположенными в шахте  лифта в зонах замедления и  точной остановки у каждой остановочной площадки (реализуется счётный принцип  определения положения кабины в  шахте).

Микропроцессор с помощью  программы, записанной в запоминающем устройстве организует цикл из определенного  количества тактовых импульсов, достаточного для опроса всех датчиков и кнопок вызова и приказа.

Счет этажей осуществляется микропроцессором при движении кабины вниз по сигналам от датчика замедления вниз, а при движении кабины снизу  вверх – по сигналам от датчика  замедления вверх.

Последовательность опроса устройств – строго определена. Микропроцессор чётко фиксирует  номер импульса, который он посылает. За каждым номером импульса закреплено одно определенное устройство, вследствие чего микропроцессор «знает, какое  устройство в данный момент опрашивает. Для выделения при действии тактового  импульса опроса сигнала от соответствующего ему опрашиваемого устройства используются мультиплексоры (в блоке управления их несколько для обслуживания нужного количества опрашиваемых устройств). При этом на информационные выходы подключены выходы опрашиваемых устройств, а появление на его выходе одного из этих сигналов определяется подаваемым на адресные входы трёхразрядным двоичным кодом.

Двоичный код, управляющий  работой мультиплексора, формируется  на выходах двоичного счётчика. Тактовые импульсы поступают на счётчик с  передающего выхода микропроцессора  ТХД, т.е. на счётный вход счётчика последовательно  подаются опросные импульсы. По окончании  цикла опроса счётчик (в блоке 1 их два для подсчёта всего количества импульсов в цикле опроса) сбрасывается в исходное состояние.

Рассмотрим последовательность действия блока в момент включения  лифта. После включения прежде всего  в микропроцессор вводится число, определяющее этажность здания. Код этажности  набирается на отдельном мультиплексоре на выводах которого при установке  лифта набирается нужный двоичный код. Микропроцессор поочередно подключает выводы этого мультиплексора к своему входу INTO, который используется в  данной схеме не как вход внешних  прерываний, а как вход, предназначенный  только для опроса количества этажей в здании.

После определения количества этажей лифт совершает калибровочный  рейс на первый этаж при первом нажатии  на любую кнопку вызова или приказа (если лифт не находится на первом этаже).

Если, например, при стоящей  на первом этаже свободной кабине поступает вызов с первого  этажа, то этот сигнал через мультиплексор 2 поступает на вход микропроцессора RXD – стандартный вход приемника  сигналов. Микропроцессор составляет события, а именно то, что на запрос о состоянии вызывной кнопки первого  этажа пришел импульс от этой кнопки, свидетельствующий о наличии  вызова, и формирует на порте PO адрес, по которому из запоминающего устройства 4 поступают команды о дальнейших действиях, выявляется совпадение этажа  вызова с этажом положения кабины, и на выходе RD микропроцессора формируется сигнал (в данной схеме выходы WR и RD используются как одиночные разряды порта, служащие для включения реле управления вверх и вниз, а также реле открывания дверей), который после усиления поступает на выход «откр.дверей».

Предположим, что пассажир вошел в кабину и нажал кнопку приказа пятого этажа. В цикле  опроса за кнопки вызова и приказа  пятого этажа отвечает в данном случае 13-й импульс. При появлении на выходе TXL микропроцессора 13-го по счету  импульса он попадает на счётный вход счётчика 1, двоичный код на выходе которого включает канал мультиплексора 2, на входе которого подключен сигнал от кнопки приказа пятого этажа, и  с выхода мультиплексора этот сигнал поступает на вход RXD приемника сигналов микропроцессора. Далее, как описано  выше, микропроцессор обрабатывает этот сигнал и формирует сигнал на выходе WR, который после усиления поступает  на выход «вверх» и обеспечивает включение реле управления вверх  в релейной части схемы. При движении вверх счёт этажей осуществляется по датчикам замедления вверх. По прибытии на этаж назначения и выходе всех пассажиров из кабины в блок электронного селектора  подается сигнал «Сброс», по которому снимаются сформированные ранее  сигналы управления, и лифт готов  к движению по вызову или приказу. При движении кабины лифта микропроцессор при помощи мультиплексоров непрерывно опрашивает датчики замедления вверх  и вниз, датчик точной остановки, датчики  крайних этажей, кнопки вызовов и  приказов. Информация, поступающая  от этих устройств, обрабатывается микропроцессором, который в соответствии с записанной в запоминающем устройстве программой формирует требуемые сигналы  управления.

 

Рисунок 3 – Общий алгоритм функционирования системы управления пассажирским лифтом в режиме «Нормальная  работа»

 

На рисунке 3 приведена  блок-схема программы управления лифтом в режиме «Нормальная работа». При закрытых дверях с помощью  программы, записанной в запоминающем устройстве, осуществляется опрос постов вызова, и при появлении вызова, проверяется условие нахождения кабины лифты на том же этаже вызова. Если это условие не выполняется, то осуществляется переход к программному блоку «Выбор направления», а при  его выполнении формируется сигнал «Открыть дверь». После открывания дверей по завершении выдержки времени или при поступлении сигнала приказа обеспечивается закрывание дверей, решается задача выбора направления движения с учётом взаимного положения этажа назначения и этажа исходного положения кабины. В соответствии с результатами этого выбора включается привод для движения кабины в нужном направлении. В процессе движения кабины осуществляется проверка условия совпадения положения кабины с этажом назначения. При выполнении этого условия формируется сигнал замедления и остановки кабины, открываются двери, дальше управление осуществляется аналогично описанному.

Аналогичные программы  формируются для обеспечения  работы лифта в других режимах (с  учётом особенностей работы в этих режимах). Правда, управление в «Режиме  ревизии» обычно выполняют без участия  микропроцессорной системы для  обеспечения большей безопасности (алгоритм управления в этом режиме достаточно прост а возможность  управления в крыши кабины не должна зависеть от работоспособности микропроцессорной  системы). При использовании режима группового управления вводят дополнительные программные блоки, выполнение которых  зависит от принятого при этом алгоритма управления.

 

2.2 Функциональная  структура системы управления  ТП описание функциональных блоков  системы

 

Схема системы управления в режиме нормальной работы представлена на рисунке 4.

В схеме приняты следующие  обозначения: ПЛ – привод лифта, ПД – привод дверей, ПВП – посты  вызовов и приказов, УРПВ – узел регистрации приказов и вызовов, УВНД – узел выбора направления  движения, УОПК – узел определения  положения кабины, УЗО – узел замедления и остановки, ДПД –  датчики положения дверей, ДСЛ  – датчики состояния лифта, УБЗ  – узел блокировок и защиты, УВВ  – узел выдержки времени, УОЗД –  узел открывания и закрывания дверей, ПСУ – позиционно-согласующие  устройство, СВ – сигнал движения вверх, СН – сигнал движения вниз, СБ – сигнал большой скорости, СМ – сигнал малой скорости, СЗД – сигнал закрывания дверей, СОД – сигнал открывания дверей, СВВ – сигнал выдержки времени, СВП – сигналы о вызовах и приказах, СНПК – сигнал о наличии пассажира в кабине, СПЗК – сигнал о полной загрузке кабины, СПГЛ – сигнал о прегрузке кабины; СРРЛ –сигнал регулирования разгона лифта; УОЗК – узел определения загрузки кабины, СПК – сигнал положения кабины.