УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЛИФТОМ

Полезная модель относится к лифтостроению, в частности - к устройствам управления лифтами.
Известно устройство управления литом по патенту России на полезную модель В66В 1/00 №63342 U1, содержащее плату микропроцессорного управления и релейно-контакторную аппаратуру, включающую пускатели двигателя привода движения кабины лифта и блоки защиты. Известное устройство имеет недостаточные функциональные возможности, поскольку не обеспечивает возможности контроля за состоянием пускателей, а также не позволяет контролировать исправность силовой сети
Известно также устройство управления лифтом по патенту России на полезную модель В66В 1/06 №67563 U1, содержащее первую микропроцессорную плату управления, первый и второй логические блоки управления, блок пускателей, блок включения - выключения энергии для двигателя привода движения кабины лифта, главный выключатель энергии. Входы главного выключателя энергии соединены с входом устройства для подключения к источнику энергии для питания лифта, а выходы подключены к входу блока выключения - выключения энергии для двигателя привода движения кабины лифта. Выходы блока включения - выключения энергии для двигателя привода движения кабины лифта соединены с силовыми входами блока пускателей. Соответствующие входы - выходы первой микропроцессорной платы управления являются входами - выходами устройства для соединения с аппаратурой шахты лифта, соответствующие, соответствующие выходы управления первой микропроцессорной платы управления соединены с входами соответственно первого и второго логических блоков, выходы первого логического блока соединены с управляющими входами блока пускателей силовые выходы которого подключены к выходам устройства, предназначенным для соединения с двигателем привода движения кабины лифта. Известное устройство также не позволяет контролировать состояние пускателей и не в полном объеме контролирует исправность силовой цепи.
Для расширения функциональных возможностей устройства управления лифтом в него введена вторая плата микропроцессорного управления, первые входы которой соединены с выходами главного выключателя энергии, а вторые входы соединены с дополнительным входом устройства, предназначенным для подключения к шахте лифта, выходы второго логического блока управления соединены с входами блока включения - выключения энергии для двигателя привода движения кабины лифта, а выходы второй микропроцессорной платы управления соединены с соответствующими входами первой платы микропроцессорного управления. Дополнительные выходы соответственно блока включения - выключения энергии для двигателя привода движения кабины лифта и блока пускателей соединены с соответствующими дополнительными входами первой платы микропроцессорного управления.
На прилагаемых к заявке чертежах представлено:
Фиг.1 - схема устройства управления лифтом в соответствии с формулой
Фиг.2 - структурная схема первой микропроцессорной платы управления
Фиг.3 - структурная схема первого варианта исполнения второй микропроцессорной платы управления
Фиг.4 - структурная схема второго варианта исполнения второй микропроцессорной плты управления
Фиг.5 - структурная схема первого варианта исполнения логического блока
Фиг.6 - структурная схема второго варианта исполнения логического блока
Фиг.7 - схема исполнения блока включения - выключения энергии для двигателя привода движения кабины лифта и блока магнитных пускателей для регулируемого привода лифта
Фиг.8 - схема исполнения блока включения - выключения энергии для двигателя привода движения кабины лифта и блока магнитных пускателей для нерегулируемого привода.
Схема устройства управления лифтом представлена на Фиг.1.
Устройство управления лифтом содержит первую микропроцессорную плату 1 управления, первый 2 и второй 3 логические блоки управления, блок 4 пускателей, блок 5 включения - выключения энергии для двигателя привода движения кабины лифта, главный выключатель 6 энергии, входы которого соединены с входом 7 устройства, предназначенным для подключения источника энергии для питания лифта, а выходы подключены к силовому входу блока 5 включения - выключения энергии для двигателя привода движения кабины лифта. Выходы блока 5 включения - выключения энергии для двигателя привода движения кабины лифта соединены с силовыми входами блока 4 пускателей. Соответствующие входы - выходы 8 первой микропроцессорной платы управления являются входами - выходами 9 устройства, предназначенными для соединения с аппаратурой шахты лифта. Соответствующие выходы управления первой микропроцессорной платы управления соединены с входами соответственно первого 2 и второго 3 логических блоков, выходы первого логического блока 2 соединены с управляющими входами блока 4 пускателей силовые выходы которого подключены к выходам 10 устройства, предназначенным для соединения с двигателем привода движения кабины лифта. Устройство также содержит вторую плату 11 микропроцессорного управления, первые входы 12 которой соединены с выходами главного выключателя 6 энергии, а вторые входы 13 соединены с дополнительным входом 14 устройства, предназначенным для подключения к шахте лифта, выходы второго логического блока 3 управления соединены с управляющими входами блока 5 включения - выключения энергии для двигателя привода движения кабины лифта, а выходы второй микропроцессорной платы 11 управления соединены с соответствующими входами первой платы микропроцессорного управления. Дополнительные выходы 15 и 16 соответственно блока 4 пускателей и блока включения - выключения энергии для двигателя привода движения кабины лифта пускателей соединены с соответствующими дополнительными входами первой платы 1 микропроцессорного управления.
В зависимости от того, используется ли устройство управления для работы с лифтом с регулируемым главным приводом или с нерегулируемым главным приводом, блок включения - выключения энергии для двигателя главного привода может быть выполнен либо в виде реверсивного пускателя, либо в виде частотного регулятора скорости вращения двигателя. При выполнении блока включения - выключения энергии для привода движения кабины лифта в виде реверсивного пускателя, входы катушек управления пускателя являются входами управления блока включения - выключения энергии, подвижные и неподвижные контакты пускателей являются соответственно силовыми входами и выходами блока включения - выключения энергии. При выполнении блока включения - выключения энергии в виде частотного регулятора силовые входы м выходы частотного регулятора являются соответственно силовыми входами и выходами блока включения - выключения энергии, а входы управления частотного регулятора являются управляющими входами блока включения - выключения энергии.
Устройство управления лифтом работает следующим образом.
После включения питания устройства главным выключателем 6, трехфазное напряжение питания поступает на силовые входы блока 5 включения - выключения энергии для двигателя привода движения кабины лифта и на первые входы 12 второй микропроцессорной платы 11 управления. Первая микропроцессорная плата 1 управления при включении питания главным выключателем 6 энергии на своих выходах формирует сигналы на первый 2 и второй 3 логические блоки управления таким образом, что их выходы поддерживают блок 5 включения - выключения энергии и блок 4 пускателей в
выключенном состоянии. С дополнительного выхода 15 блока 4 пускателей сигнал поступает на дополнительный вход первой платы 1 микропроцессорного управления, что позволяет проконтролировать состояние пускателей блока 4. Вторая плата 11 микропроцессорного управления, анализируя сигналы трехфазной сети на своем первом входе 12, определяет, правильна ли последовательность фаз и достаточен ли уровень напряжения трехфазной сети для нормального функционирования лифта. С дополнительного входа 14 устройства на второй вход 13 второй платы 11 микропроцессорного управления из шахты лифта поступает сигнал, уровень которого определяет количество открытых дверей шахты лифта. В том случае, если трехфазная сеть в норме, т.е. напряжение фаз достаточно и чередование фаз правильно, а также все двери шахты закрыты, вторая плата 11 микропроцессорного управления формирует на своих выходах сигналы, разрешающие первой плате 1 микропроцессорного управления формировать команды на включение через логические блоки 2 и 3 соответственно блока 4 пускателей и блока 5 включения - выключения энергии для двигателя. Первая плата 1 микропроцессорного управления по своим входам - выходам 8 получает сигналы с входов - выходов 9 устройства, подключенным к аппаратуре шахты и кабины лифта. Если полученные сигналы свидетельствуют о необходимости начать движение кабины лифта, например, получен приказ из кабины или зарегистрирован вызов на какой - либо этаж, то на выходах управления первой микропроцессорной платы 1 управления формируются сигналы на входы управления соответственно первого 2 и второго 3 логических блоков, включающих блок 4 пускателей и блок 5 включения - выключения энергии для двигателя привода движения кабины лифта. Первый 2 и второй 3 логические блоки помимо формирования сигналов на включение передачи энергии на выход 10 устройства, контролируют потребляемый пускателями ток по цепям управления, выключая пускатели при превышении заданного порога по току. Сигнал с выхода 15 блока 4 пускателей поступает на вход первой микропроцессорной платы 1 управления, позволяя сопоставлять состояние пускателей блока 4 с формируемой в настоящее время командой управления, т.е. судить о правильности функционирования устройства.
Входящие в состав Устройства управления лифтом функциональные узлы могут быть выполнены следующим образом:
Укрупненная структурная схема одного из возможных вариантов выполнения первой платы микропроцессорного управления представлена на Фиг.2. В состав первой платы микропроцессорного управления входит центральный контроллер 17 (ЦК), выполненный, например, в виде контроллера фирмы ATMEL AT89C51AC3, шина данных «D» которого соединена с входами данных регистра 18 (РГ), выходами первых согласующих усилителей 19 (СУ1) и с соответствующими входами - выходами блока 20 связи с аппаратурой шахты (БСШ). Выходы второго согласующего усилителя 21 (СУ2) соединены с входами центрального контроллера (с портами ввода - вывода ЦК). Шина адреса «А» ЦК соединена с соответствующими входами дешифратора 22 (ДШ), входы которого подключены к входу разрешения записи регистра 18, входу разрешения подключения сигнала к шине данных первых согласующих усилителей 19, к соответствующим входам управления блока 20 связи с аппаратурой шахты. Выходы регистра 18 соединены с соответствующими входами третьих согласующих усилителей 23 (СУЗ). Входы - выходы блока 20 связи с аппаратурой шахты являются входами - выходами 8 первой платы микропроцессорного управления для подключения к входам - выходам 9 устройства. Входы первых 19 (СУ1) согласующих усилителей являются входами первой платы микропроцессорного управления для подключения выходов второй платы микропроцессорного управления, входы вторых 21 (СУ2) согласующих усилителей являются дополнительными входами первой платы микропроцессорного управления, а входы третьих согласующих усилителей 23 (СУЗ) являются выходами первой микропроцессорной платы управления. Как следует из Фиг2, структурная схема первой
платы микропроцессорного управления фактически является типовой схемой микропроцессорного контроллера, взаимодействующего с периферийными устройствами. Принципы построения подобных устройств известны, см. в частности, Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Энергоатомиздат 1988. глава 7. рис.7.4, рис.7.7. В качестве первой платы микропроцессорного управления может быть, например, использована плата управления ПУ-1 (ФАИД.469135.005) или ПУ-3 (ФАИД.469135.035) серийно выпускаемого устройства управления лифтом УЛ (АЕИГ.656353.036), либо может быть использована центральная плата управления (УИРФ.469135.055) готовящегося к серийному выпуску устройства управления лифтом УЭЛ (УИРФ.656363.001).
Примеры выполнения второй платы 11 микропроцессорного управления представлены на Фиг.3 и Фиг.4. Вторая плата микропроцессорного управления может быть выполнена несколькими способами исходя из возложенных на вторую плату микропроцессорного управления задач. Так, на Фиг 3 представлено исполнение второй платы микропроцессорного управления с использованием трех микроконтроллеров. В состав второй платы микропроцессорного управления в соответствии с Фиг.3 входят первый 24 (ДН1) и второй 25 (ДН2) делители напряжения, первый 26 (ПЭ1) и второй 27 (ПЭ2) процессорные элементы, первый 28, второй 29 и третий 30 формирователи, первый 31 и второй 32 оптроны, первый 33 и второй 34 блоки питания (БП1 и БП2 соответственно), и центральный контроллер 35. Выходы 36 центрального контроллера являются выходами второй микропроцессорной платы управления для подключения к входам первой платы микропроцессорного управления. Вход 37 второго делителя напряжения 25 являются входом второй микропроцессорной платы управления для подключения к шахте лифта, а входы первого 28, второго 29 и третьего формирователей являются входами второй платы микропроцессорного управления для подключения к выходу главного выключателя 6 энергии устройства. Вход 38 первого делителя 24 напряжения предназначен для подачи опорного напряжения, пропорционального напряжению, используемому для питания контактов контроля дверей шахты. Опорное напряжение, подаваемое на вход первого 24 делителя напряжения и напряжение одной из фаз, подаваемой на вход формирователя 28, также поступают на входы соответственно первого 33 и второго 34 блоков питания, выходы которых соединены с входами питания первого 26 и второго 27 процессорных элементов. Выходы первого 26 и второго 27 процессорных элементов через соответствующие оптроны подключены ко входам центрального контроллера. В качестве первого 26 и второго 27 процессорного элементов могут быть использованы микроконтроллеры со встроенными аналоге - цифровыми преобразователями (АЦП), например, PIC16F628A фирмы Microchip.Центральный контроллер может быть любого типа, например, АТ89С2051 фирмы ATMEL. Вторая плата микропроцессорного управления в исполнении согласно Фиг.3 работает следующим образом. При подаче опорного напряжения на вход 38 первого делителя 24 напряжения одновременно включается первый блок питания 33 (БП1), формируя напряжение питания для работы первого 26 процессорного элемента. Первый процессорный элемент с помощью встроенного АЦП измеряет напряжение с выходов первого 24 и второго 25 делителей напряжения. Напряжение на входе второго 25 делителя напряжения пропорционально количеству одновременно открытых дверей шахты лифта (такая зависимость используется, например, в серийно выпускаемой станции управления лифтами серии УЛ). Вычисляя отношение величины опорного и измеренного напряжений, можно определить, количество одновременно открытых дверей шахты лифта. Информация о количестве одновременно открытых дверей шахты лифта в последовательном коде через оптрон передается на соответствующий вход центрального контроллера 35. В случае отсутствия напряжения на входе 38 опорного напряжения, первый процессорный элемент не включается, т.к. у него отсутствует напряжение питания и соответственно через оптрон 31 информация на центральный контроллер не поступает,
что свидетельствует о неисправности. Узел контроля напряжения и порядка чередования фаз, выполненный на формирователях 28, 29, 30 и втором 27 процессорном элементе работает следующим образом. Формирователи 28, 29, 30 представляют собой ограничители напряжения. Порог ограничения выбирается на уровне от 0,7 до 0,8 от амплитуды фазного напряжения при нормальном напряжении. Тогда, выходной сигнал формирователей представляет собой последовательность прямоугольных импульсов, центры которых соответствуют фазе 90 градусов входного сигнала, а длительность зависит от амплитуды входного сигнала. Тогда, второй процессорный элемент 27, принимая на свои входы выходные сигналы формирователей и вычисляя расстояние между центрами импульсов, а также длину импульсов, определяет правильность чередования фаз во входном сигнале и амплитуду фазных напряжений. Одно из фазных напряжений используется для формирования напряжения питания второго процессорного элемента через блок 34 питания. Информация о нахождении фазных напряжений в норме передается в последовательном коде через оптрон на вход центрального контроллера. Центральный контроллер, получив сигнала с выходов первого 26 и второго 27 процессорных блоков, вырабатывает сигналы на выходе 36 для информирования первой платы микропроцессорного управления о состоянии дверей шахты и фазного напряжения.
Необходимо отметить, что вышеописанный алгоритм определения амплитуды и порядка чередования фазных напряжений является одним из многих известных. Так, например, при выполнении формирователей 28, 29, 30 в виде однополупериодного выпрямителя с делителем напряжения, возможно прямое измерение амплитуды и фазы фазных напряжений с помощью встроенного АЦП.
Выполнение второй платы микропроцессорного управления возможно также с использованием только одного центрального контроллера 35, как это представлено на Фиг.4. При этом, первый 24 и второй 25 делители напряжения, а также формирователи 28, 29, 30 фазных напряжений подключаются к соответствующим входам центрального контроллера через элементы опторазвязки 39, позволяющие производить передачу амплитуды сигналов. В качестве таких элементов опторазвязки могут быть использованы линейные оптроны, например, К294ПП3АР3 фирмы СИНТЕК. В этом случае центральный контроллер, гальванически развязанный от входных цепей, должен иметь более высокую производительность по сравнению с центральным контроллером по Фиг.3. В данном случае в качестве центрального контроллера может быть использован контроллер PIC18F242 фирмы Microchip.
В качестве второй платы микропроцессорного управления может быть применена Плата контроля УИРФ.469135.041, входящая в состав серийно выпускаемой станции управления лифтом УЛ.
В соответствии с описанием работы устройства управления лифтом, первый 2 и второй 3 логические блоки выполняют функцию защиты, предотвращая прохождение пусковых токов через ключи управления пускателями более разрешенного времени. Исходя из решаемой задачи, логические блоки могут быть выполнены различными способами. На Фиг.5 и Фиг.6 показаны два из множества возможных вариантов выполнения логических блоков. В состав логического блока в соответствии с Фиг.5 входит выходной ключ 40, датчик тока 41, пороговое устройство 42, счетчик 43, дешифратор 44, R-S триггер 45, первый 46 и второй 47 элементы «И», генератор 48 тактовых импульсов. Вход 49 является входом логического блока, а выход 50 является выходом логического блока. Фактически описанная совокупность элементов предназначена для управления одним из пускателей и в состав первого 2 и второго 3 логических блоков может входить один или два набора элементов.
Логический блок работает следующим образом. При отсутствии сигнала на входе 49 логического блока, на выходе второго 47 элемента «И» формируется нулевой сигнал, соответствующий запертому состоянию выходного ключа 41, т.е. на выход напряжение не передается. Отсутствующий на входе сигнал также удерживает счетчик 43 в
обнуленном состоянии по инверсному входу R и удерживает R-S триггер 45 в сброшенном состоянии, т.е. в состоянии, когда на его инверсном выходе установлен высокий потенциал. Датчик тока 41 при отсутствии тока формирует на своем выходе, подключенном к входу порогового устройства 42 нулевой сигнал, т.е. на выходе порогового устройства 42 также нулевой сигнал, удерживающий первый элемент 46 «И» в закрытом состоянии, при котором тактовые импульсы с выхода генератора 48 тактовых импульсов не поступают на вход счетчика 43. При поступлении на вход 49 сигнала включения пускателя, выход второго элемента 47 «И» устанавливается в состояние, соответствующее открытому состоянию ключа 40, т.е. через ключ 40 начинает идти ток. Датчик тока, измеряя его величину, формирует на своем выходе напряжение, пропорциональное величине тока. Если это напряжение превышает порог настройки порогового устройства 42, на его выходе начинает формироваться единичный сигнал, разрешающий прохождение тактовых импульсов через первый элемент «И» на вход счетчика. Поскольку при подаче входного сигнала на вход 49 обнуление со счетчика снимается, счетчик начинает считать импульсы генератора 48 тактовых импульсов. Счет импульсов продолжается все время, пока превышен порог в пороговом устройстве 42. Если интервал времени, пока превышен порог в пороговом устройстве 42, превышает интервал времени, требуемый для того, чтобы счетчик 43 досчитал до состояния, на которое настроен дешифратор 44, на выходе дешифратора 44 формируется сигнал, устанавливающий R-S триггер в единичное состояние. При установке R-S триггера в единичное состояние элемент 47 «И» закрывается и выходной ключ выключается. Исходное состояние устанавливается при выключении входного сигнала на входе 49.
Таким образом, регулируя порог порогового устройства 42, частоту генератора 48 тактовых импульсов и настройку дешифратора 44, можно установить пороги защиты на любом требуемом уровне.
Второй вариант выполнения логического блока, решающего те же задачи, показан на Фиг.6. В этом случае в состав логического блока входят выходные ключи по числу выходов, датчики тока по числу выходов, процессорный элемент 51 (микроконтроллер), первые входы которого являются входами 49 логического блока, а выходы подключены к входам управления выходных ключей 40. При реализации логического блока в соответствии с Фиг.6, уровни порогов и интервалов времени устанавливаются программой, записываемой в память микроконтроллера, осуществляющего аналого-цифровое преобразование выходных сигналов датчиков тока.
Схема исполнения блока включения - выключения энергии для привода движения кабины лифта и блока пускателей для регулируемого привода представлена на Фиг.7. Блок 5 включения - выключения энергии для случая регулируемого привода состоит из частотного регулятора скорости, например, OMRON, используемого в соответствии с его техническим описанием. Силовые входы и выходы частотного регулятора скорости являются соответственно силовыми входами и выходами блока 5 включения - выключения энергии. Входы управления регулятора скорости подключены ко входам блока 5 и согласно Фиг.1 соединяются с выходами второго логического блока 3. Контрольные выходы регулятора скорости являются выходами 16 блока 5 и служат для контроля за состоянием частотного регулятора скорости.
Силовые входы блока 5 включения - выключения энергии для привода кабины лифта соединены с подвижными контактами пускателя, установленного в блоке 4 пускателей. Управляющий вход катушки пускателя соединен с входом блока 4 и подключается к выходу первого логического блока 2 (см. Фиг.1). Неподвижные контакты пускателя являются выходом 10 устройства и подключаются к двигателю привода движения кабины лифта. Вспомогательный контакт пускателя передает сигнал на выход 15 блока 4 и служит для контроля за состоянием пускателя.
Схема исполнения блока включения - выключения энергии для привода движения кабины лифта и блока пускателей для нерегулируемого привода представлена на Фиг.8. В
случае нерегулируемого привода блок 5 включения - выключения энергии выполнен в виде реверсивного пускателя. Включение первого или второго пускателя из блока реверсивного пускателя определяет направление движения кабины лифта. Подвижные контакты пускателей являются силовыми входами блока 5, а неподвижные контакты - силовыми выходами. Входы катушек пускателей соединены с входами блока 5 и согласно Фиг.1 подключаются к выходам второго логического блока 3. Вспомогательные контакты пускателей являются выходами контроля состояния пускателей 16 и соединяются с соответствующими входами первой микропроцессорной платы управления. Блок 4 пускателей для нерегулируемого привода также представляет собой блок реверсивных пускателей. Подвижные контакты пускателей являются силовыми входами блока 4 пускателей, а неподвижные - силовыми выходами, которые являются выходами устройства и подключаются соответственно к обмоткам большой или малой скорости двигателя лифта. Входы катушек пускателей являются входами блока 4, подключаемыми к выходам первого логического блока 2, а вспомогательные контакты пускателей являются выходами контроля состояния пускателей и соединяются с входами первой платы микропроцессорного управления.