多联机型电梯驱动控制系统设计研究

多联机型电梯驱动控制系统设计研究

陈鹏程

临沂大学自动化与电气工程学院

摘要：我国建筑行业不断得到发展，对于高层建筑中群集线体的小型、无机房化的需求逐渐提高。本文主要针对多联机型电梯驱动控制系统的设计过程进行分析，通过对于其中的总体架构、硬件结构和软件结构进行思考，希望能提供给读者一些帮助。

关键词：多联机；矢量控制；电梯驱动控制系统

引言：在我国的高层建筑中，其主电梯厅通常采用电梯集群的方式。这样能够在很大程度上节省建筑空间，同时还可以提高对于建筑物的利用率。电梯集群的形式实际上就是将多架电梯集中在一个电梯井中。这种方式可以有利于电梯群控的实现，同时促进电梯调度的实施。从而能提高电梯的运营效率和服务质量。

多联机型电梯驱动控制系统的总体结构分析

就目前而言，虽然已经将电梯的布置形成了群集的方式，但对于配置的驱动控制器仍然运用的是传统的结构。在传统的模式中，一家电梯将配置一个相应的控制柜，并运用外加群控的装置对于电梯的群控进行实现。随着电子技术的发展，嵌入式技术的不断提高，电梯控制柜在使用中的体积也逐渐缩小，可靠性也得到了极大地改善。但是这种结构仍然存在着占用较大的建筑空间的问题，与目前所追求的电梯无机房化以及电梯小型化的需要不相符合。因此，对于群集电梯的架构进行有效的改造和创新行动迫在眉睫。

目前有提出基于直线电机中的一种多轿厢循环电梯和通过分段永磁直线电机进行多轿厢电梯的控制方式，这两种方式与传统的电梯在结构上有着很大的差别，但在应用和推广中仍然存在着一段距离。针对上述调查，文中研究了一种多联机的群控结构，通过设置一个控制器驱动对于多台电梯曳引机进行管理和控制，在这之中充分的起到了群体控制的作用，促进了对于电梯进行调度的实施，从而在一定程度上提高了电梯的运营质量，从根本上促使其服务质量得到了很大程度上的提高。下文中对于多联机电梯驱动控制系统的总体结构进行了分析^[1]。

多联机型电梯驱动控制系统设计流程分析

2.1DSP+FPGA异构多处理器

文中所研究的多联机电梯驱动控制系统主要通过一组核心控制板，对于两台曳引机和相关的组件进行连接，进而对于多联机的群体控制效果进行了完美的实现。为了能够在系统连接中，达到对于实时性等相关的性能指标的要求，可对于DSP+FPGA异构多处理器进行采用和架构，在进行过程中，DSP需要对于计算和信息进行主要的处理负责，而FPGA不仅仅要进行接口扩展的承担，同时也要进行部分信息的处理任务的承担，这样这一有效的对于DSP模块的负担进行减轻，从而使控制的效率更快，更具有实时性。IPM模块是驱动模块中所主要采用的，运用IPM模块将有效的促进多联机电梯驱动控制系统的集成度得到显著的提高，同时对于多联机电梯驱动控制系统的可靠性得到有效的加强。两路曳引机速度可通过编码器进行测量，并将测量的信号对于控制单元进行反馈。先通过FPGA进行相对应的预处理，然后再发送给DSP，同时，将井道随行电缆和呼梯装置的信号经由自身的通信结构进行发送到DSP之中，这样可以有利于DSP对于产生的曳引机控制信号进行处理。可以通过加强继电器信号的驱动能力对于电梯控制中需要用到的电磁阀等进行有效的控制。同时为了能够有效提高多联机电梯驱动控制系统的安全性和可靠性，每个通信的端口和信号的输入都要对光电隔离等相关电路进行加入。在多联机电梯驱动控制系统中，

2.2ARM微处理器使用

电梯群控模块中的群控控制器主要运用ARM微处理器进行有效的处理。对于从信号接口处和处理部分传输过来的呼梯请求的信号进行集中的收集，同时也要将各个轿厢的控制器中反馈出来的指令信号以及运行的方向进行有效的收集，结合实际具体的交通流状的情况，对于交通模式进行有效的确定，通过进行内置的电梯群控的算法确保决策具有准确性和综合性，同时，给出十分精准的派梯信息，这样的整体流程运行下来，可充分地对于电梯的群控进行有效的实现。

多联机型电梯驱动控制系统硬件设计

3.1DSP与FPGA进行选型

DPS是多联机电梯驱动控制系统的核心控制，DPS不仅仅要对于矢量控制、速度和闭环控制进行计算完成，同时还需要对于曳引机等附近的设备情况进行检测和分析，一旦相关设备出现故障问题时，DPS将能够对于故障进行相应的诊断，同时进行必要的紧急处理措施。这就在很大程度上要求DPS要具有非常强劲的计算处理的功能。多联机电梯驱动控制系统目前正在运用TI公司中的TMS320F2335处理器进行浮点运算的处理，该处理器的最高频次可达到200MHz，完全能够满足多联机电梯驱动控制系统中对于运算的要求。

FPGA主要进行端口的拓展和信息处理的工作，其中具体包括对于编码器的数据进出初步处理，对串行的通讯数据进行解析等等。除了对于引脚的需求以外，在系统中对于FPGA的门电路数量也有明确的要求。DSP和FPGA之间的数据交换十分频繁，可在FPGA中设置具有一定容量的双口RAM，使其获得高速通信的效果。

3.2多联机型电梯驱动控制系统软件设计350

多联机型电梯驱动控制系统软件主要分为系统初始化、矢量控制算法、速度闭环控制、速度生成曲线、状态监测和对故障进行处理等相关的功能。其中，矢量控制算法和速度闭环控制模块在实时的任务中都具有周期性，，执行周期也各不相同。为了能够有效的对于资源进行节约，在系统中可使用同一个定时器进行两个任务在执行时的时钟信息来源。在进行故障的监测和处理当中，可设计出GPIO的服务中断程序，如果GPIO的引脚发出中断的请求，CPU可以立即响应进行中断处理，同时对于故障进行维修处理。

3.2.1速度调节器算法介绍

在多联机型电梯驱动控制系统中，跟踪速度指令是进行曳引机控制的主要目标。为使跟踪的精度得到有效的提高，一般采用双闭环结构进行分曳引机的控制。为了使电梯运行中因乘客数量不同导致电梯参数的不稳定进行控制，可采用PID的控制算法，将PID的分区控制在不同的非工作区间之内，对于控制器的参数和结构进行调整，从而获得优于传统PID算法的效果^[2]。

结论：多联机型电梯驱动控制系统不仅可以针对电梯用永磁同步曳引机，同时对于其他的永磁同步电机也可以进行调速控制，目前，在空间较为狭小的区域，对于多联机型电梯驱动控制系统的应用前景十分广阔。

参考文献：

[1]樊卫华,王瑨,韩宇.一种多联机型电梯驱动控制系统设计[J].工业控制计算机,2019,32(03):78-80.

[2]张明利. 电梯用磁通切换永磁直线电机的驱动控制系统研究[D].东南大学,2018.