摘 要：艾默生可編程電梯驅(qū)動控制一體化系統(tǒng)（ECS3100）將高性能驅(qū)動和控制功能完美整合在一起，可實(shí)現(xiàn)電梯的客戶化功能定制，集成操作界面完善，調(diào)試方便，參數(shù)學(xué)習(xí)和配置簡便，運(yùn)行時(shí)自動生成和切換速度曲線，實(shí)現(xiàn)直接?？浚瑥亩岣哌\(yùn)行效率。本文介紹了ECS3100在直梯產(chǎn)品中的成功應(yīng)用實(shí)例。 關(guān)鍵詞：電梯驅(qū)動控制一體化系統(tǒng)，ECS3100，電梯控制器，變頻器，給定停車請求的距離控制模式，CAN，集成操作界面，加密，SFC程序設(shè)計(jì)，并梯，群控。 Abstract：Emerson programmable elevator drive and control system, ECS3100, integrates high performance drive and control functions seamlessly together. With a special integrated HMI panel, System programming, commissioning and parameter configuring are easy. With ECS3100 inside, Elevator is highly efficient, running to floors and fluently ramping down, stopping just at arriving precisely, due to the help of advanced drive functions that generating and shifting velocity curves fluently,. This article introduce example application of ECS3100 in elevator. Key words：Programmable elevator drive and control system, ECS3100, elevator controller, Variable speed drive, Stop-request distance control running, CAN, Integrated HMI panel, encryption, Sequential functional chart programming, parallel control, group control. 1 引言 　　當(dāng)前我國電梯行業(yè)主流的電氣控制、驅(qū)動系統(tǒng)方案有兩大類：（1）專用微機(jī)控制板+變頻器;（2）通用PLC+變頻器。 　　專用微機(jī)控制板由若干生產(chǎn)廠家提供;其功能由各自廠家統(tǒng)一配置，客戶不可編程;不同客戶配置變頻器需要大量選型配置工作和長期磨合過程，調(diào)試復(fù)雜;功能修改和調(diào)整（如通訊協(xié)議）都需要電腦控制板廠家開發(fā)和主導(dǎo)，客戶難以自主開發(fā)電梯功能;調(diào)度、控制上細(xì)節(jié)問題難以隨時(shí)調(diào)整;相應(yīng)電梯產(chǎn)品維保市場的競爭較為復(fù)雜;安裝接線較多。 　　通用PLC+變頻器的系統(tǒng)雖然可編程，但通用PLC基本上沒有電梯專用的操作界面設(shè)計(jì)和調(diào)試工具;常見品牌的PLC程序防護(hù)強(qiáng)度低，極易被惡意破解和破壞;通用PLC編程開發(fā)平臺又沒有專門面向電梯行業(yè)，導(dǎo)致程序開發(fā)難度高和維護(hù)性較差;安裝接線很多，驅(qū)動配套調(diào)試復(fù)雜。 　　艾默生ECS3100系統(tǒng)突破了上述兩種系統(tǒng)的局限：（1）最新驅(qū)動-控制一體化設(shè)計(jì)，安裝調(diào)試方便;（2）具有可編程能力，可為客戶提供優(yōu)化開發(fā)的平臺，客戶從而可優(yōu)化產(chǎn)品功能、加強(qiáng)服務(wù)競爭力。（3）提供合乎電梯行業(yè)慣例的操作界面調(diào)試工具。（4）系統(tǒng)加密、專用和可維護(hù)性確保了電梯維保的可持續(xù)性，保障了安全，客戶可牢牢掌握自主知識產(chǎn)權(quán)。（5）專門配置的高性能電梯變頻驅(qū)動單元，集成了艾默生在電梯行業(yè)應(yīng)用上的核心技術(shù)，完美地結(jié)合在一起，性能卓越。（6）整體系統(tǒng)經(jīng)過嚴(yán)格地開發(fā)測試，穩(wěn)定可靠。 2 ECS3100系統(tǒng)組成 [align=center] 圖1-1 控制器、PWM控制板和變頻器驅(qū)動部分的連接[/align] 　　如圖1-1所示，ECS3100系統(tǒng)由控制器、PWM控制板、變頻器驅(qū)動部分組成。控制器與PWM控制板通過配套的扁平電纜、普通雙絞線各1根連接，而PWM板與變頻器驅(qū)動部分通過2根配套的扁平電纜連接。通常安裝時(shí)將2塊電路板置于上方，驅(qū)動部分置于下方，并保證通風(fēng)。如圖1-2所示為安裝實(shí)例。其它方式的安裝也可以另行設(shè)計(jì)，相應(yīng)的配套連接電纜的長度可調(diào)整。 [align=center] 圖1-2安裝實(shí)例示意圖[/align] 　　I/O和其它輸入輸出 　　ECS3100輸入輸出接線簡便，具有高可靠、抗干擾的特性。具體體現(xiàn)在以下三點(diǎn)，如圖1-1所示： 　　Ø ECS3100系統(tǒng)的數(shù)字I/O點(diǎn)都控制器上。有30個普通數(shù)字輸入點(diǎn)（24VDC），4個220V高壓數(shù)字輸入點(diǎn)，6個晶體管數(shù)字輸出點(diǎn)，10個繼電器輸出點(diǎn)，可滿足直梯應(yīng)用的要求。 　　Ø PWM板上擁有2個模擬量輸入、1個模擬量輸出、編碼器接口等。 　　Ø ECS3100系統(tǒng)的PWM板（變頻器）與控制器之間有內(nèi)部輸入輸出總線，通過扁平電纜連接，無須接線。 　　由于有內(nèi)部輸入輸出總線，以往專用微機(jī)板或PLC與變頻器的接線都得到簡化。通過編程軟件可以很方便地對內(nèi)部輸入輸出總線進(jìn)行端子功能定義。 　　如下圖1-3為I/O實(shí)例圖。 [align=center] 圖1-3 I/O實(shí)例圖[/align] 　　集成操作界面 　　操作界面如下圖1-4，分別為控制器板上的小鍵盤和手持操作器。 [align=center] 圖1-4 小鍵盤和手持操作器[/align] 　　小鍵盤包括3個LED數(shù)碼管、3個指示燈及4個按鍵，如下表1所示。小鍵盤用于顯示樓層數(shù)據(jù)、運(yùn)行方向、故障代碼，也可進(jìn)行其它規(guī)定的調(diào)試操作。 　　小鍵盤的顯示和操作有三種模式：正常模式，人工控制模式0和人工控制模式1。 　　正常模式用于顯示電梯狀態(tài)數(shù)據(jù)，而人工控制模式0和人工控制模式1均用于調(diào)試。 　　表1 小鍵盤顯示操作部件 　　手持操作器包括4個LED數(shù)碼管、5個指示燈及9個按鍵，如下表2所示。 　　手持操作器主要用于在電梯調(diào)試時(shí)查詢和編輯參數(shù);調(diào)試時(shí)還能顯示樓層數(shù)據(jù)、運(yùn)行方向、故障信息，以及進(jìn)行呼梯、開關(guān)門等操作。手持操作器兼容小鍵盤的功能。 　　手持操作器的顯示和操作有五種模式：正常模式，編輯模式、人工控制模式0、人工控制模式1、電動機(jī)調(diào)諧模式。正常模式用于查詢參數(shù)數(shù)據(jù)和顯示電梯狀態(tài)，而編輯模式和2種人工控制模式均用于調(diào)試。 　　表1-2表2 手持操作器顯示操作部件 　　這兩種操作界面是可編程和可配置的。其功能為： 　　Ø 通過手持操作器可以對全部控制器、變頻驅(qū)動參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 　　Ø 提供開放的控制器參數(shù)組，用戶可自行定義各組參數(shù)功能，并且均可用于編程。 　　Ø 故障顯示代碼、記錄時(shí)間、記錄內(nèi)容可編程、可配置。 　　Ø 樓層顯示符號可編程、可配置。 　　Ø 調(diào)試模式可用于開關(guān)門、呼梯操作。 　　Ø 操作密碼有3級（查詢密碼、調(diào)試密碼、最高密碼），為不同級別的工作人員配置;延時(shí)無操作，退出相應(yīng)狀態(tài)。 　　Ø 元件參數(shù)掉電后均永久保存。 　　通過上述功能，實(shí)現(xiàn)了電梯的調(diào)試操作、運(yùn)行顯示功能，界面簡潔，使用方便。 3 系統(tǒng)外圍接口 　　ECS3100系統(tǒng)外圍連接CAN通訊的設(shè)備，包括外呼板、指令板、并聯(lián)梯、群控板。其它通訊聯(lián)接設(shè)備包括編程、調(diào)試時(shí)所連接的編程器、手持操作器等。變頻器（PWM板）與控制器通過COMM1口連接。 [align=center] 圖1-5 通訊連接示意圖[/align] 　　CAN通訊接口 　　共有2個CAN通訊接口。應(yīng)用方法： 　　Ø 采用CAN指令：CANXMT發(fā)送、CANRCV接收、CANMXMT多幀發(fā)送指令，用于對外圍設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送、確認(rèn)、響應(yīng)等操作。 　　Ø 采用CAN口幀接收中斷功能，及時(shí)處理外呼板等設(shè)備發(fā)來的數(shù)據(jù)幀通訊。 　　CAN0口用于外呼板、轎廂指令板、顯示板等外圍設(shè)備的通訊。由于是自由協(xié)議通訊口，可適用于不同廠家及客戶自定義協(xié)議的CAN總線外圍設(shè)備。 　　并梯、群控 　　并梯、群控通訊采用CAN1口，應(yīng)用協(xié)議可自行定義，是自由口通訊。通訊時(shí)控制器的元件地址均可選擇用于數(shù)據(jù)傳輸，完全適用于并梯、群控功能。群控功能可選擇艾默生群控設(shè)備。 　　遠(yuǎn)程監(jiān)控 　　標(biāo)準(zhǔn)的通訊口和協(xié)議，可用于對電梯的遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障報(bào)警。 4 應(yīng)用程序開發(fā)平臺 　　采用艾默生ControlStar電梯控制器專用編程軟件進(jìn)行電梯應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。如下圖1-6為軟件界面。 [align=center] 圖1-6 ControlStar電梯控制器專用編程軟件界面[/align] 　　ControlStar電梯控制器專用編程軟件的功能特點(diǎn)是： 　　Ø 全中文窗口圖形界面——該軟件具有友好的全中文窗口圖形界面，采用獨(dú)立圖形對象樹形目錄管理用戶工程，如主程序、子程序、中斷子程序、系統(tǒng)塊、數(shù)據(jù)塊等等，并擁有易用的快捷輸入、操作方式。 　　Ø 強(qiáng)大的3種標(biāo)準(zhǔn)編程語言平臺——梯形圖、順序功能圖、語句表，3種語言程序可直接相互切換; 　　Ø 強(qiáng)大的指令系統(tǒng)和電梯專用功能——功能非常豐富，200多條指令;包括電梯專用指令組、軟元件和接口。 　　Ø 豐富的中斷、通訊、高速計(jì)數(shù)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等資源——直接幫助用戶解決此類應(yīng)用問題，可靠易用。 　　Ø 大量方便靈活的開發(fā)調(diào)試工具——為客戶提供開發(fā)和調(diào)試中需要的諸如加密、程序文件導(dǎo)入導(dǎo)出、監(jiān)控調(diào)試、在線修改、元件和文件注釋、時(shí)鐘設(shè)置等等操作。 　　Ø 方便有效的在線幫助系統(tǒng)——集成了在線幫助系統(tǒng)，直接輔助客戶的編程，通過1個F1鍵可以直接查詢當(dāng)前光標(biāo)所選任何對象的幫助信息。 　　Ø 遠(yuǎn)程通訊——具有遠(yuǎn)程通訊等功能。 5 變頻驅(qū)動性能 　　電梯運(yùn)行主模式為給定停車請求的距離控制模式（簡稱距離控制），還可以配置為多段速等其它模式。采用高性能的優(yōu)化的電梯專用變頻器，達(dá)到以下性能： 　　Ø 閉環(huán)矢量同步、異步驅(qū)動，優(yōu)異的性能——可靠性、過載能力、環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容性、舒適性。 　　Ø 適應(yīng)多種編碼器。 　　Ø 距離控制直接停靠。 　　Ø 智能化生成加減速曲線和運(yùn)行。 　　Ø 電機(jī)自動參數(shù)辨識，井道學(xué)習(xí)。 　　Ø 內(nèi)置抱閘控制、接觸器控制、可編程輸入輸出端子功能、反饋信號安全功能。 　　Ø 人性化交互式時(shí)序控制策略。 　　圖1-7為距離控制運(yùn)行速度曲線圖。由此可見距離控制運(yùn)行時(shí)，加減速曲線是自動切換的，實(shí)現(xiàn)高效率的運(yùn)行，能夠動態(tài)而充分地響應(yīng)內(nèi)外呼梯指令。 [align=center] 圖1-7 距離控制運(yùn)行速度曲線圖[/align] 6 程序防破解保護(hù) 　　ECS3100可通過3類手段對用戶程序、數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和保護(hù)，并提供2類防破解功能; 　　Ø 強(qiáng)大的程序密碼保護(hù)功能——程序有監(jiān)控、上下載密碼等多重保護(hù)，以及子程序文件加密保護(hù)功能。這些密碼可設(shè)置為高達(dá)8位ASCII字符的任意組合。 　　Ø 加密程序包直接下載功能——用戶程序可以編譯生成為加密用戶程序包，并提供加密用戶程序包直接下載安裝功能。向控制器下載加密用戶程序包、或替換升級程序時(shí)，調(diào)試人員只能進(jìn)行程序包下載操作而不能打開程序包查看程序內(nèi)容，因此既能完成電梯功能調(diào)試工作，又無須擔(dān)心沒有足夠授權(quán)的人員會接觸到程序內(nèi)容。 　　Ø 永久保存功能——程序、數(shù)據(jù)、故障記錄可永久保存于系統(tǒng)中，安全可靠，不受掉電影響。 　　Ø 防破解功能1——通過加密專用編程協(xié)議、錯誤密碼鎖死機(jī)制、禁止格式化等功能來防止非授權(quán)人員惡意破解和破壞電梯功能。 　　Ø 防破解功能2——禁止上載程序功能，設(shè)置后可禁止一切非授權(quán)上載。 7 系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試方法 　　開發(fā)過程簡介 　　電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作分為五個步驟。 　　Ø 第一步：根據(jù)客戶需求來選擇電梯運(yùn)行的模式，即變頻器的運(yùn)行模式。 　　電梯正常運(yùn)行可選距離控制運(yùn)行模式和多段速運(yùn)行模式。 　　Ø 第二步：根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)電梯內(nèi)外輸入輸出信號電路。 　　注意I/O的分配?？刂破髋c變頻器通過內(nèi)部輸入輸出總線進(jìn)行信號交互。 　　Ø 第三步：設(shè)計(jì)電梯通訊系統(tǒng)，分配通訊口。 　　有三點(diǎn)設(shè)計(jì)要做：1）內(nèi)外召通訊，通常用CAN總線，確定通訊協(xié)議是關(guān)鍵;2）并聯(lián)或群控功能，通常也采用CAN總線，確定通訊協(xié)議;3）變頻器-控制器的內(nèi)部通訊接口，采用COMM1口。這是固定做法，只需要連線即可。 　　Ø 第四步：做好井道信號設(shè)計(jì)。 　　井道信號包括有：平層開關(guān)信號、強(qiáng)迫減速信號等、上下限位開關(guān)、上下極限開關(guān)、安全檢測信號、門回路檢測信號等等。必須參照國家和各企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 　　Ø 第五步：用戶程序設(shè)計(jì)和調(diào)試 　　按照上述步驟確定的輸入輸出設(shè)計(jì)、利用ECS3100提供的軟硬件編程資源、根據(jù)驅(qū)動時(shí)序模型和控制模型來開發(fā)用戶程序;利用編程軟件的調(diào)試工具進(jìn)行用戶程序調(diào)試;開發(fā)調(diào)試好故障記錄功能;通過編程軟件設(shè)置全部缺省參數(shù)。 　　電梯電氣安裝調(diào)試過程簡介 　　電梯電氣安裝調(diào)試過程分為六個步驟（供參考）。檢查轎廂、井道信號時(shí)，還需要做好相應(yīng)的操作和安全保障，參照電梯行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和國家法規(guī)的要求。 　　Ø 第一步：通電前檢查 　　根據(jù)作業(yè)流程，檢查所有的電氣元件、線路、設(shè)備和容量配置;檢查控制器電源、外部I/O，檢查驅(qū)動輸入輸出接線。檢查完畢，要確保所有的安裝接線和配置完全正確。 　　Ø 第二步：通電檢查 　　確認(rèn)系統(tǒng)電源工作正常、所有的I/O動作準(zhǔn)確無誤。 　　Ø 第三步：電動機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)和其它參數(shù)調(diào)整。 　　有2方面工作要做：1）進(jìn)行電動機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí);2）通過操作面板修改參數(shù)。 　　Ø 第四步：慢車試運(yùn)行。 　　進(jìn)行慢車試運(yùn)行。采用檢修運(yùn)行模式?？梢赃m當(dāng)修改驅(qū)動參數(shù)，以達(dá)到更低速度。通過慢車試運(yùn)行檢查各種信號和動作是否正確。 　　Ø 第五步：井道自學(xué)習(xí) 　　電梯具有井道信號自學(xué)習(xí)功能。在自學(xué)習(xí)運(yùn)行中，電梯會根據(jù)實(shí)際的井道信號時(shí)序等記錄相關(guān)信號和井道距離數(shù)據(jù)，并保存在相應(yīng)的永久存儲器中。初次安裝電梯或維修井道信號裝置后必須進(jìn)行自學(xué)習(xí)。 　　Ø 第六步：快車調(diào)試 　　通過快車調(diào)試，進(jìn)一步調(diào)整稱重補(bǔ)償、運(yùn)行舒適感、外圍設(shè)備功能等。 8 優(yōu)化的SFC程序設(shè)計(jì)語言 　　艾默生ControlStar電梯控制器專用編程軟件提供優(yōu)化的SFC設(shè)計(jì)平臺，符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)。所提供的開發(fā)調(diào)試工具、元件十分豐富易用，還有電梯行業(yè)的特定需求解決方案支持。 　　采用SFC程序設(shè)計(jì)語言，用戶程序開發(fā)過程變成了一種規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化過程;也為系統(tǒng)維護(hù)、改進(jìn)提供了更為便利的工具。與普通梯型圖、語句表語言相比，采用SFC程序設(shè)計(jì)語言設(shè)計(jì)系統(tǒng)，能夠大大提高用戶程序的可讀性、可描述性、可調(diào)試性、可維護(hù)性，從而極大地縮短開發(fā)周期。 　　如下圖1-8所示為采用SFC程序設(shè)計(jì)語言開發(fā)的直梯用戶程序示例圖。 [align=center] 圖1-8 SFC語言設(shè)計(jì)的直梯用戶程序示例圖[/align] 9 采用ECS3100一體化系統(tǒng)所帶來的效果 　　n 控制器-變頻器一體化無縫連接 　　簡化系統(tǒng)的輸入輸出，一體化的操作界面，安裝接線方便，系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。 　　n 系統(tǒng)構(gòu)成配置方便 　　具有自由口協(xié)議的CAN通訊等接口，大大方便外圍設(shè)備的選擇配置，以及實(shí)現(xiàn)并梯、群控功能。遠(yuǎn)程監(jiān)控更為便利。 　　n 高性能電梯專用開發(fā)平臺 　　采用友好的全中文可編程軟件界面，三種編程語言、子程序管理、在線幫助、現(xiàn)場和遠(yuǎn)程調(diào)試診斷功能，面向電梯用戶的工具和接口，方便了用戶使用。 　　SFC編程語言提高了開發(fā)和維護(hù)工作的規(guī)范性，極大地縮短了開發(fā)周期。 　　n 用戶程序保護(hù)功能完善 　　通過三種密碼（設(shè)置高達(dá)8位的密碼），加密包功能和加強(qiáng)的防破解功能，既方便使用，又能完全確?？蛻舻暮诵睦?。 　　n 優(yōu)異的驅(qū)動性能 　　實(shí)用證明采用ECS3100可得到高效率的距離控制模式、舒適地運(yùn)行過程、易于使用的參數(shù)調(diào)試功能。 10 總結(jié) 　　由于采用了ECS3100系統(tǒng)作為控制核心，達(dá)到了工藝要求，可靠性高，編程簡便，密碼保護(hù)功能完善，通訊功能開發(fā)而且易用，客戶十分滿意。ECS3100已經(jīng)在電梯行業(yè)得到了規(guī)模應(yīng)用。