楼宇电梯监控系统实验实训装置

㈠ 电梯试验塔是什么

电梯实验塔是指电梯厂家研发出新型能源电梯的时候，会有很多不确定的因素，因此，回他们在地面上建造答一个钢铁框架的结构，类似于电梯井道部分，能在外面清楚的看到电梯运行的状态~！以便发现新产品的不足之处~！一般的试验塔有3~5层楼高！

㈡ 网络工程综合布线实训室的智能楼宇网络工程教学系统介绍

1、智能楼宇网络工程实践教学系统主要与以下几部分组成1）智能楼宇网络工程实践平台
2）智能楼宇网络工程实践视频教程
3）智能楼宇网络工程实践教材
4）综合布线端接与测试平台
5）智能楼宇网络工程教学软件
6）楼宇监控（自控）系统
2、智能楼宇网络工程教学系统所获得荣誉
智能楼宇网络工程实践平台2009年获得“国家实用新型专利”、2010年获得“国家发明专利”，智能楼宇网络工程实践平台2010年被确认为“江西省科学技术成果”，2010年被评为“江西省自主创新产品”。智能楼宇网络工程实训教材为21世纪规划教材，智能楼宇网络工程实训视频教学片荣获首届“十一五”全国教育影视“电视教材”一等奖。 1、产品研发背景
网络工程为应用型学科，它要求学生具有很强的实际操作能力。如何提高学生的实际操作能力，使学生在学校所学的网络技能能够直接服务于社会，提高学生的就业率与就业待遇，一直困扰各大院校。要解决以上问题就是“实习与实践”，即将智能楼宇网络工程“搬进”学校实训室。让学生在学校的实验、实习及实践与现场环境一致。
如何将实际应用中智能化楼宇网络工程的“规划、设计及安装”真正搬进学校实验室，让学生能够全面、直观、完整的理解并掌握实际应用中智能化楼宇网络工程的“规划、设计及安装”，使学校网络实验室变成教学与实践应用的“桥梁”，一直困扰学校网络教师和实验指导老师。
2、产品描述
本“实践平台”是以我公司专利产品“建筑物综合布线系统仿真实验平台”为基础，将网络设备、监控设备、广播设备、有线电视设备、程控电话设备与之集成，形成了网络工程实践平台。它将实际应用中智能楼宇的网络综合布线与系统集成、监控系统布线与集成、有线电视系统布线与集成及广播系统布线与集成“真实”再现在本“实践平台”上。学生在此实践平台上所做的实验或实习与实际智能楼宇网络工程现场环境一致。
3、产品特点
本“实践平台”最大特点是完全“再现”了现实中智能楼宇网络工程的真实现场和安装过程。因此，本“实践平台”就是网络工程教学与实践应用相结合的“桥梁” ；本“实践平台”全部采用积木式结构，学生可自己根据需要进行网络工程设计、安装、调试，并可模拟目前所有实际应用中的网络工程。
1）实践平台完全仿真建筑物
◆每套实践平台能形象直观的表现出三层楼、墙面、楼面、走廊、走廊吊顶、弱电井、设备间（主设备间、子设备间）；
◆走廊与工作区，在墙体的两侧；
◆支持弱电井中垂直桥架安装；
◆支持多设备间设置；
◆支持各种水平桥架安装方式；
◆支持PVC管/槽明装或暗装方式；
◆支持PVC管/槽与水平桥架各种连接方式；
◆支持水平桥架与垂直桥架多种连接方式；
◆支持门禁系统、烟感探测、红外探测、温湿度、视频监控的系统安装；
2）在本实践平台上的所有实训过程与实际应用完全一致，因此本实践平台不但是实训平台而且是实习与技能的培训平台。
3）完全满足智能楼宇网络工程教学、实验、实习需求。
4）将实际应用中一栋三层智能楼宇网络工程的设计、安装、调试、测试、安装规范安装技巧的过程与方法完全在本实践平台上实现。
5）实践平台包括数据/语音系统布线、广播系统布线、监控系统布线、有线电视系统布线、桥架及PVC管槽系统及楼宇自控系统布线。
6）数据/语音布线系统完全支持六大子系统（含出入口子系统）设计及安装。
7）用户根据需求可将网络设备、语音设备、监控设备、有线电视设备、广播设备及楼宇自控系统设备等安装在实践平台的主设备间和子设备间，从而形成一个完整的“智能楼宇网络工程”。
8）综合布线水平子系统支持类型：五类、超五类、六类、超六类、光纤到桌面及未来综合布线系统发展等；为了教学需要还可混合使用。
9）主干（垂直）子系统支持：双绞线主干、光纤主干及大对数主干等；
10）支持现实应用中智能楼宇自控系统中各种应用；
11）本平台实践平台上的所有布线系统或设备系统集成，学生均可自己设计、安装、调试及测试。
12）采用多套实践平台可实现建筑群或高层建筑网络工程的设计、安装、调试及测试。
13）理论教学与实际应用相结合展示平台
4、智能楼宇网络工程实践平台正/背面图

5、智能楼宇网络工程实践平台功能介绍
1）建筑物系统组成
本实践平台按照现实应用中建筑物特点构建了“三层建筑物”，将常用的建筑物结构“完全的仿真”到实践平台上，因此，通过仿真三层建筑物，学生完全可掌握“工程现场中”的智能建筑大厦的网络工程设计、安装、调试及测试实践，建筑物特点如下：
◆三层楼；
◆墙体：用于工作区管/槽安装、信息底盒和信息面板安装、工作区“门”安装、工作区“温湿度”安装等；
◆楼面：用于吊装桥架和吊顶安装；
◆走廊/工作区：走廊与工作区位于墙体两侧；◆走廊吊顶：用于烟感探测安装、红外监控探测安装等；
◆弱电井:用于垂直桥架安装；
◆设备间（主设备间、子设备间）。
2）管/槽、信息盒及桥架系统
在实践平台上可进行现实应用中“各种常用”的PVC管/槽、信息底盒、信息面板、桥架及桥架与PVC管/槽连接的安装方式, 从而使学生真正掌握“工程现场中”管、槽、信息底盒及桥架系统的设计与安装过程，并真正掌握综合布线系统中的管、槽、桥架及信息底盒等的设计与安装规范。
◆PVC明管与暗管敷设；
◆PVC明槽敷设；
◆信息明盒与暗盒；
◆信息面板安装；
◆吊装水平桥架安装；
◆托臂安装水平桥架安装；◆水平桥架通过桥架连接件（如三通、四通或湾头）与垂直桥架连接安装；
◆PVC管与桥架直接连接；
◆PVC管通过软管与桥架连接。
3）综合布线系统
各种现实中常用综合布线系统典型拓扑结构，学生均可在实践平台上实现设计、安装、调试及测试，从而使学生真正掌握“工程现场中”综合布线设计与安装过程，并真正掌握综合布线系统的设计与安装规范。
◆数据/语音布线系统：工作区子系统、水平子系统、干线子系统、管理子系统、设备间子系统及建筑群子系统（含出入口子系统）；
◆有线电视布线系统：有线电视分配网和接入网；
◆监控布线系统：视频线、通信线、电源线、拾音线、监控主干；
◆广播布线系统：定压式与定阻布线系统、广播主干；
◆门禁布线系统：读卡器与出门按钮布线、门禁控制器主干；
◆楼宇自控系统布线:
◆建筑设备运行管理：暖通空调系统监控（HVAC）、给排水系统监控、
供配电与照明系统监控；
◆火灾报警与消防联动控制、漏水检测、温湿度、新风机监测、烟感探测、红外监测、电梯运行管制◆公共安全技术防范：视频监控、防盗报警、出入口控制及门禁系统、巡更系统、安全广播系统）
4）综合布线系统测试
可按“工程现场方式”进行数据、语音及有线电视等布线系统测试，并真正掌握综合布线系统的测试方法与测试规范。◆数据/语音系统测试
◆有线电视分配网测试
5）系统集成
根据以上综合布线系统拓扑结构，学生均可按“真正现实应用”的需要在实践平台上进行系统集成的实现设计、安装、调试及测试，从而使学生真正掌握“工程现场中”系统集成设计与安装过程，并真正掌握综系统集成的设计、安装及调试规范。
◆数据网络系统集成
◆语音系统集成
◆监控系统集成
◆有线电视系统集成
◆广播系统集成
◆门禁系统集成
◆楼宇自控系统集成
6）整个网络系统调试可按“工程现场方式”进行整个网络系统的调试与测试，并真正掌握网络系统调试方法与规范。
6、智能楼宇网络工程实践平台技术参数
1）建筑物建构
◆三层楼、墙体、楼面、走廊、走廊吊顶、弱电井、设备间（主设备间、子设备间）；
◆走廊/工作区：走廊与工作区位于墙体两侧；
◆墙体：用于工作区管/槽安装、信息底盒和信息面板安装、工作区“门”安装、工作区“温湿度”安装等；
◆楼面：用于吊装桥架和吊顶安装；
◆走廊吊顶：用于烟感探测安装、红外监控探测安装等；
◆弱电井:用于垂直桥架安装；
◆设备间（主设备间、子设备间）。
2）水平子系统配置（信息点配置）
◆数据信息点最大支持136个；
◆语音信息点最大支持136个；
◆光纤到桌面点最大支持136个；
◆有线电视点最大支持34个；
◆广播点最大支持4个；
◆监控点最大支持6个；
◆强电点最大支持34个；
◆水平双绞线：支持五类、超五类、六类、超六类；
◆水平光纤：支持单、多模光纤。
3）设备间子系统配置
◆主设备间（MDF）1个；
◆子设备间（IDF）1个。
4）主干（垂直）子系统配置
◆支持多模光缆和单模光缆、双绞线、大对数双绞线、同轴电缆等。
5）管理子系统配置
◆数据配线架、语音水平配线架、语音主干配线架、光纤配线架、理线桇。
6） 工作区子系统配置
◆电话机及电话跳线二套。
7）建筑群子系统
◆采用二套以上设备即可实现，采用五套设备能更好实现。
8）高层建筑
◆采用四套以上设备即可实现。
9）桥架配置
◆水平桥架：一路吊装桥架、两路托臂安装桥架。
◆垂直桥架：采用分隔桥架。
10）楼板及吊顶配置
◆二楼楼板、二楼吊顶；
11） PVC管、槽配置
◆暗敷PVC管、明敷PVC管、明敷PVC线槽。
12）语音设备配置
◆可扩容8口语音程控交换机一台。
13）支持网络系统集成设备和其他系统集成设备
◆网络设备（如：交换机、路由器、防火墙、服务器等）、广播设备、监控设备、有线电视系统设备、无线网络设备。
14）支持楼宇自控布线系统和系统集成。
15）产品尺寸
2800(宽)mm*1270(深)mm*2250mm（高）。
7、产品特性
1）规范性：符合国家综合布线设计标准（GB/T 50311-2007）和安装标准 （GB/T50312-2007），符合最新设计标准 （GB/T 50311-2008）；智能建筑设计标准（ GBT5014-2006）、智能建筑工程质量验收规范（GB50339-2003）、建筑电气工程施工质量验收规范（GB50303-2002）。
2）真实性： 学生在实践平台上所有实训操作与现场环境一致。
3）可用性： 本实践平台实现了理论教学与实践相结合的统一。学生在实训平台上所进行的整个综合线系统设计和此同时安装过程与现实应用中的综合布线工程完全一致。
4）完整性： 在现实应用中的综合布线系统的设计、安装及测试的全过程均可通过本实践平台实现。由于本实践平台移动方便，因而可形象的实现建筑群和高层建筑综合布线系统工程设计与安装。
5）可靠性：本实践平台主体为免维护。
6）扩展性：由于本实践平台为一栋现实中的建筑物，无论今后网络技术如何发展，本平台均满足学生实训要求。
7）安全性：学生在实训过程中安全可靠。
8）经济性：本平台使学生在实训过程中消耗材料降低到最小成本，产品配件是不需要更换。
9）可设计性和实施性：学生根据自己所学习的理论和实践知识，可按现实中智能楼宇综合布线系统设计规范和安装规范，在实践平台进行设计和安装，从而使该实践平台作为学生毕业实习的设计和安装平台。 由我公司制作的并荣获首届“十一五”全国教育影视“电视教材”一等奖《智能楼宇网络工程视频教程》已全面出版上市。本视频教程将网络工程安装全过程通过视频方式展现出来,学生可通过视频教程并结合实践平台和实训教程完全掌握实际应用中网络工程现场的安装方法、安装规范及安装细节。
1、智能楼宇网络工程视频教程特点
1）本视频教程中示范操作完全符合国家、国际及行业标准及工程现场安装。
2）保持综合布线系统安装与测试与现场环境一致。
3）对现场安装的原理及方法进行讲解，并对施工过程中的注意事项进行说明。
4）安装与测试步骤详细、细致，学生一看便懂。
5）整个视频示范操作完整，涵盖了综合布线系统现场安装全过程。
6）整个视频按照工程施工顺序进行编排。
2、智能楼宇网络工程视频教程功能模块
1）智能楼宇网络工程实践平台功能模块介绍
2）基础安装
◆管、槽及信息盒底安装实训
◆桥架安装实训
3）线缆敷设与理线
◆综合布线系统线缆敷设实训
◆综合布线理线实训
4）接续安装
◆数据跳线制作实训
◆超五类信息模块安装实训
◆超五类数据配线架安装实训
◆语音水平配线架安装实训
◆语音主干配线架安装实训
◆光纤配线架安装及光纤接续实训
◆监控系统安装实训
◆广播系统安装
◆有线电视分配网系统安装实训
◆六类信息模块安装实训
◆六类数据配线架安装实训
5）综合布线系统测试
◆综合布线系统测试 由我公司总经理吴方国先生和具有一线教学实践的杨晓斌副教授主编的《智能楼宇网络工程实训》教材，被江西高校出版社列为21世纪高校规划教材，并已全面出版上市。本书在GBT/T-50311-2007、GBT/T-50312-2007、 GBT5014-2006、GB50339-2003、GB50303-2002标准基础上，紧密结合了教材编写人员多年从事本课程教学的需要和智能楼宇网络实际工程的施工经验，涵盖了智能楼宇网络工程的全过程，通俗易懂。本实训教材既可和我公司专利产品—“智能楼宇网络工程实践平台”配套使用，形成较强的实训指导功能，也可作为独立的实践性教材帮助网络工程专业学生进行专业实践，相信本教材的面市能够对社会应用型人才的培养产生巨大的促进作用。
1、智能楼宇网络工程实训教程特点
1）实训教程中根据国家、国际及行业标准和现场施工经验进行编写；
2）实训教程涵盖了综合布线系统现场施工全过程；
3）整个实训教程按照工程施工顺序进行编排；
4）实训教程是对视频教程的详细说明与补充；
5）对综合布线系统现场安装安装规范进行了详细的说明；
6）采用了大量的现场施工图片和文字说明，通俗易懂，使学生非常容易学习和理解综合布线系统现场施工过程；
7）对综合布线系统测试原理与测试方法进行了详细描述和说明；
8）对现场安装的原理及方法进行讲解，并对施工过程中的注意事项进行说明。
9）安装与测试步骤详细、细致，学生一看便懂。
2、智能楼宇网络工程实训教程内容
1）智能楼宇网络工程实践平台功能模块介绍
2）基础安装
◆管、槽及信息盒底安装
◆桥架安装
3）线缆敷设与理线
◆综合布线系统线缆敷设
◆综合布线理线
4）接续安装
◆数据跳线制作
◆超五类信息模块安装
◆超五类数据配线架安装
◆语音水平配线架安装
◆语音主干配线架安装
◆光纤配线架安装及光纤接续
◆监控系统安装
◆广播系统安装
◆有线电视分配网系统安装
◆六类信息模块安装
◆六类数据配线架安装
5）综合布线系统测试
◆综合布线系统测试 综合布线系统端接与测试平台是我公司最新自主研发生产的产品，该平台主要是针对学生在综合布线系统端接方面的专门练习以及向学生详细讲解测试的原理与测试方法。主要有以下功能特点：
1、支持EIA/TIA 568A、 568B端接与测试标准。
2、同时支持4～8人端接与测试实训。
3、支持数据、语音配线架端接与测试实训。
4、支持大对数双绞线端接与测试实训。
5、支持学生对数据、语音配线架简单打接实验。
6、支持数据跳线测试。
7、支持综合布线系统测试。 在一栋现代楼宇里，为了安全管理，楼宇监控显得越来越重要了，作为智能楼宇网络工程的一部分，现在网络人才要求懂得监控系统的原理和功能，本平台就为学生学习楼宇监控提供了一个完整的平台。本平台有以下和现实楼宇监控完全一致的功能：
1、综合集成：提供一体化集成平台,支持智能设备监控管理（如送配电、UPS、空调、温湿度及漏液检测、消防、保安等）、 网络设备监控管理、视频监控等，并且实现各种信息的无缝集成，可以定义各种设备的联动关系。
2、专家诊断功能：实时检测UPS、空调等智能设备的工作状态和运行参数诊断。
3、完全Web化的远程管理功能：用户可以在网络连接的任意位置， 通过浏览器浏览所有实时信息；远程站与当地监控站具有完全一致的图形界面。
4、强大的数据管理功能：存储一年的历史数据，在同一个集成环境下或在浏览器内查阅一年内任意一天的历史曲线。
5、完整的权限管理功能：系统具有完整的权限管理功能，可以规定每个用户容许浏览的内容以及该用户容许操作的设备，并且每一次连接、登录以及对设备的操作都有详细记录便于核查。
6、完整的报警功能：可以设置特定设备的报警通知特定管理人员，报警可以采用电话语音、短信息等多种方式 。
7、支持二次开发：提供亲切友好的集成开发环境、完成各种监控或仿真系统的组态工作，实现真正的客户化。提供丰富的内部函数接口及完整的编程界面，极大地扩展系统功能。
8、支持各种设备：内置上百种智能设备通讯协议，使用相同通讯协议的设备可以直接接入。

㈢ 楼宇自控的常用设备

传感器是自控系统中的首要设备，它直接与被测对象发生联系。它的作用使感受被测参数的变化，并发出与之相适应的信号。在选择传感器时一般有三个要求：高准确性、高稳定性、高灵敏度。
1. 温度传感器：
楼宇工程中应用的主要接触式温度传感器，如热电阻、热电偶、PTC硅感应器等，由于测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，测量常伴有时间上的滞后。如Pt1000其在0℃时电阻为1000Ω，随着温度的升高电阻减小，灵敏度一般在3~4Ω/K，响应速度一般在15~30秒。
2. 压力传感器：常用的有电气式压力传感器，将被测压力的变化转换为电阻、电感等各种电气量的变化，从而实现压力的间接测量。常用的有压差开关、表压传感器、静压传感器等。
3. 流量传感器：常用的是电磁流量计，由法拉第电磁感应定律知，在磁场中运动并切割磁力线的导体中会有感应电动势产生，此感应电动势与流体的体积流量呈线性关系。如果是改造还可以采用超声波流量计，方便安装和维护。
4. 湿度传感器：用于测量室内空气相对湿度。
5. 液位传感器：用于控制水箱、水池等的上限、下限液位。
在自动控制系统中，它接受控制器输出的控制信号，并转换成直线位移或角位移，来改变调节阀的流通截面积，以控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现过程参数的自动控制。
6. 风阀执行器：用于控制安装于新风、回风口的风阀，既可进行开关控制，也可进行开度控制。执行器设有万能夹具，可直接夹持在风阀的驱动轴上，设有手动复位钮，在故障时可手动调节。根据风管横截面的大小可选择不同钮矩的执行器。
7. 水管阀门执行器：与阀门配套使用，有开关式和调节式两种，开关式一般口径大，在冷热站中用于控制各系统工艺管道的开启和关闭、各种工况间的切换等；调节式主要用于控制流量，在空调机组中，根据控制器的温湿度设定值控制回水流量和蒸汽加湿的流量，使温湿度维持在设定值。 DDC是用于监视和控制系统中有关机电设备的控制器，它是一个完整的控制器，有应有的软硬件，能完成独立运行，不受到网络或其它控制器故障的影响。根据不同类型的监控点数提供符合控制要求和数量的控制器。每处DDC 具有10-15%点数的扩充或余量。
（1）控制器构成符合以下要求：
A) 以32位或16位微处理器的可编程DDC
B) 具有可脱离中央控制主机独立运行或联网运行能力
C) 具有电源模块
D) 具有通信模块
E) DDC 有在模板LED显示每个数字输入，输出点的实时变化状态。当外电断电时，DDC的后备电池可保证RAM中数据在60天不掉失。
F) 当外电重新供应时，在无需人工干预的情况下，DDC能自动恢复正常工作。
G) 当DDC存储的数据非正常丢失时，用户可通过现场标准串行数据接口和通过网络操作将数据重新写入DDC控制器。
H) DDC的操作程序与应用程序皆采用PPCL高级语言编写。
I) DDC程序的编写，修改既可在中央站上进行，也可通过便携机进行。
J) DDC在外电断时，同时后备电池丢失时，能存储其应有程序。
K) DDC的采集精度与传感器的精度相匹配。
L) 工作环境：温度0度到50度，相对湿度0-90%
M) 电源：AC220V, ±10%,50HZ。
2）DDC具备以下功能：
定时启停自适应启/停
自动幅度控制需求量预测控制
事件自动控制扫描程序控制与警报处理
趋势记录全面通信能力 最近几年，未来的楼宇被人们认为 将会是充满了各种各样的智能设备。楼宇控制网络中的传感器、执行器、阀门等都是智能的，楼宇 的基础设施能无缝隙的将数据网和控制网连接起来，形成整体的楼宇网络。 整体的楼宇网络将成为未来楼宇控制的典范。在九十年代中，人们逐渐对楼宇自控中信息的传 递形成了新的概念： 智能设备-传感器、执行器形成能自主的控制环境即智能的温度传感器、 电灯开关、窗帘、电梯按钮、读卡机等能混如一体的工作。 网络-新一代的智能设备能无缝隙的将各种网络如国际互联网、企业网 或楼宇的广域网、局域网等连接起来。 全球联网-随着网络、设备和系统的发展,用户能在世界上任何地方,任 何时间对智能楼宇网络上住何一点进行远程访问。 整体的楼宇网络概念已不再是一个对将来的期望,今天它正在发生中。提供智能设备、子系 统和系统的厂家正在如指数般的成长。这种推动力主要来自于业主们,他们对楼宇物业集成度的要 求越提越高,这也是合理的。因为在今天,楼宇自控子系统如门禁、闭路电视、电梯、空调暖通、保 安和消防中的智能产品都已问世了。 虽然这许许多多的智能产品正在导致楼宇子系统的逐渐更新,但真正的整体的楼宇网络系统 仍然少见。生产厂商们一方面表示他们全面向开放性系统靠拢,但另一方面又限制互操作性产品的 发展,因为他们惧怕一个标准网络通信协议和真正的开放性结构所带来的市场变化。大公司愿意维持现状是因为他们是既得利益者。许多大厂商们在他们的底层设备申采用了L0NWORKS技术,是因为 他们发现使用L0N WORKS平台这一经济有效的技术可以实现他们的封闭系统中的设备互通信息,但他们也只愿意做到这 个地步而已。在六十年代和七十年 代,计隽机行业中,的巨人们如：IBM，Burroughs，Control Data，Sperry，NCR，Honeywell垄断了计算机市场，他们的设备又大又封闭,价钱也非常昂贵。在七十和八十年代，出来了一批新的计算机公司如：DEC，Data Geheral，Tande和王安电脑,这些公司的电脑产品是比较分布的但他们仍然是昂贵的封闭式的主从系统。
在九十年代另一批计算机公司取代了行业的领导地位,他们是：Compaq，Dell，Gateway和 惠普。这些新公司能有如此成绩是因为他们的产品是全开放性的,性能价格比高,灵活性大。随着销 路的增加,厂家更能消减成本扩大市场从而获得更多的利润。 走向开发性 今天的楼宇自控行业与昨日的计算机行业有许多的相同之处。传统的楼宇控制系统也是封 闭式的,通常从一家公司购买并由他们安装。由于这种系统是主从式的控制结构,安装和维修成本都 较高且将来的增减、改造和维修都有一定的局限性。任何在子系统层上的集成都需要有昂贵的网 关硬件和专业人员专用的编辑程序来完成。 不幸的是不少的控制系统生产商并不愿意提供真正的开放平台。最终用户们要的是对等式的开放系统，不含那些昂贵的、独家的、封闭式的模板和中央控制器及相应的复杂布线、控制程序和维护。今天的控制设备厂商们希望用他们的昂贵的网关来做集成(达到互操作性),虽然这些网关可 以使子系统达到某一程度的互操作性,但网关限制了终端设备之间的通讯,并使整个系统复杂化了。 智能化的路由器可以解决上述弊病。路由器使通道之间透明，可从任何地方访问某通道上的某个终 端设备。路由器提高了系统的可靠性,为升级、改变和更换提供了足够的灵活性。这种路由器的工 作方式只是在网络中进行逻辑的隔离而非物理隔离。当我们这个控制行业采纳了真正的开放性系统时,业主和物业管理人员们才能享受到从不同 厂家产品中集成出一个楼宇管理系统的真正好处:自由选择最高性能价格比的产品、技术和服务;成 本也可以在产品的真正生命期中摊销完毕。开发、安装开放性的控制网络相关公司提供了开放性LONWORKS控制网络的系统级基本组成模块,这些系统模块主要是面 向OEM厂家的。产品是：开发工具、Lon Talk(通信协议) 、神经元芯片 、收发器 、网络接口 、网络操作系统 、网络管理软件 ，这些系列产品可以使OEM厂商直接获得LONWORKS网络的利益而无需重新开发开放性控制网络的技术核心,他们可以将他们宝贵的人力物力资源集中在开发控制设备和系统上,提高他们产品的附加值从而减低开发和生产的成本。提供给系统集成商的产品在完成一项高度分布、互操作性的控制方案时,系统集成商起了关键性的作用。为此,Eche 公司相应的对系统集成商们提供了一套Lon Point系统产品。这些产品使系统集成商们可以将不同生产商提供的L0NMARK产品集成在一起,完成 一个完整的控制解决方案。这种解决方案可以取代上面所说的中央控制器,将控制算法直接分布到 I/O设备上。
Echelon的Lon Point接口模块不但可以取代这些中央控制器，系统集成商们也可以用Lon Point将不具备神经元芯片和收发器的传统老设备连接到Lon Works网络上。LonPoint模块中的神 经元芯片可对传感器、执行器的信号进行直接处理。这些安装容易、编程简单的LonPoint模块与复 杂的中央控制器相比起来，无论在价格上或是接线工作和维修过程中都有很大的价格优势。Echelon的预见相关公司在楼宇自控领域的总之就是将市场推向基于LONMARK互才做性，开放式的全分 布网络控制系统。要做到这一步,就要求生产商们取缔那些独家性的中央控制器和网关,降低设备、 安装及生命周期的成本从而降低系统成本。有不少的生产商对“开放系统仍抱着怀疑态度。他们关心开放后,市场是否真能快速 成长。其实,他们多虑了。控制领域开放后,市场肯定会迅速扩张，那时生产者们才能真正达到薄利 多销的程度。LONWORK互操作协会和他的240多名成员们正致力于推广真正开放的楼宇自控市场。协会的成员们来自生产商、集成商和业主及最终用户们。协会的工作包括制定互操作性标准,对产品进行 认证，同时对市场做宣传和推广工作。企业的全面连网在建筑业中,随着企业的数据网和国际互联网的迅速发展,把企业的控制网连接上TCP/IP已 越来越迫切了。用路由器取代网关而将不同的通道连接起来,这种“隧道”路由器的工作原理将L0N WORKS信息打包在TCP/IP信息包内,送上TCP/IP网络。由于此类结构的系统是一个集成的网络,所有 的点都是透明连接的,使系统在安装、监测、诊断、维修都非常方便。也就是说:一个网络工具可以 在网上任何地点对网上的其他节点进行工作。
新一代的路由器可将四NW0RKS网络上的通道透明的、无缝隙的连接到以太网主干线的网络 上,也可直接连到有以太网插卡的计算机上。其结果是一个强有力而连贯如一的LONWORKS的楼宇自控系统，将楼宇物业管理软件系统与所有的智能节点连接起来。这种一体的网络结构大大减低系 统生命周期成本,更可以完成许多现在认为不可能的解决方案。为了实现这种IP(因特网协议)相连 方式的应用,相关公司正与CISCO公司紧密合作着,开发并推出适应这类市场需要的产品。 现在新一代的楼宇自控产品已经问市了，SIEMENS、Honeywell、Johnson、Hysine等公司也是在不断寻求技术的创新和突破。楼宇系统是真正开放的,需要业主、 设计师、集成商们共同向厂家们要求真正的开放又带互操作性的新产品。如果没有这种推动力的话 ,生产控制器的厂家们仍然会继续提供老产品。行业需要树立新的规范,制定 LONMARK互操作性,设计对等式平面的系统结构,使用不含网关和基于LNS平台的网络工具。

㈣ plc电梯实训小结

基于DSP&IPM的电梯用变频调速电机优化控制

摘 要: 在分析考虑铁损时电梯用异步电机在同步旋转坐标系统下数学模型的基础上，通过研究不同运行条件下电机损耗与转子磁通的关系，实现矢量控制变频调速异步电机的优化控制。为了进一步提高电机的调速性能，根据电机矢量控制的基本原理，利用数字信号处理器和智能功率模块，给出了矢量控制硬件实现，并阐述了系统的软件实现方法。实验表明，电梯用异步电机矢量控制变频调速系统能平稳运行，具有较好的静、动态特性，可以广泛地应用于电梯用电机拖动的电气传动系统中。

关键词: 电梯用异步电机;矢量控制;铁损;优化控制

Optimal Control of VVVF Speed Regulation Motor for Elevator
based on DSP&IPM

0 引言

随着城市建筑业的发展，对高层建筑电梯的电机调速系统要求越来越高。由于受到数位分析方法和工具的限制，现在建立电梯用异步电机电动机动态数学模型和仿真模型时通常忽略铁损。而电梯用异步电机电机中的铁损是确实存在的，这就会使得输出转矩发生偏差，影响控制精度[1]。同时因矢量控制的实现需要实时地完成坐标变换、电流及转速检测、磁链估计、PWM信号产生及故障保护等多种功能，因此控制算法涉及大量的实时计算。过去这种高性能的交流电梯用异步电机电机控制系统的实现结构相当复杂[2]。近年来，由于微电子和计算机技术的进步，尤其是具有较强计算能力的数字信号处理器（DSP）和智能功率模块（1PM）的出现，使得设计出结构简单的矢量系统成为可能。本文详细阐述了矢量控制系统的硬件组成和优化算法的软件设计方法。实验结果表明，该矢量控制系统的实现具有优良的动、静态调速性能，是目前实时性较强、性能较为优异的一种调速系统，变频调速电梯具有节能、提升速度快、平层准确、舒适感好等优点提供了动力保障。

1 控制原理

1.1考虑铁损时电梯用异步电机电动机在同步旋转坐标系dq轴的数学模型

根据交流电机理论，电梯用异步电动机可通过坐标变换等效成同步旋转坐标系dq轴下的两相电机模型，相比常规采用的dq轴电机模型，定子上增加了两个铁损等效绕组，由此可以得到如图1所示的考虑铁损时同步旋转坐标系下异步电机在dq轴等效电路[3]。

图1 考虑铁损时同步旋转坐标系下异步电动机在dq轴等效电路

取dq轴的旋转速度等于定子的同步角速度ω1，转子的角转速为ωr,dq轴相对于转子的角速度为ωs=ω1-ωr，即转差。则根据上述等效电路，推导出异步电机在任意两相同步旋转坐标系下的数学模型:

式（a）～（e） 构成了考虑铁损时异步电机在任意同步旋转坐标系下的动态数学模型。

1.2磁链优化模块

因电机的总损耗等于输入功率与输出功率的差值，即

由上式可以知，假设电动机参数不变，在一定的转子角频率和一定的负载转矩Te条件下，异步电动机的可控损耗与转子磁链的大小有关。忽略机械损耗和杂散损耗，异步电动机在输出功率一定的情况下，异步电动机在损耗最小时其效率最高[4]。

损耗的凸函数，因此对上式求导令其等于零，即可得到损耗最小时的最优磁通;其中

2 基于DSP&IPM的系统硬件设计

电梯用异步电机矢量控制系统硬件结构如图2。整个系统主要由三大模块组成：以智能功率模块PS21867为核心的主电路功率变换模块;以DSP为主要元件的运算控制模块;以增量式光电编码器、霍尔传感器等组成的信号检测模块。

图2电梯用异步电机矢控制系统硬件结构图

2.1功率变换模块

系统主电路采用交-直-交电压源变频变压电路。选用的逆变功率器件是三菱公司的小型双列直插封装格式的IPM（PS21867）。其这种新型DIP-IPM利用了最新的第5代IGBT技术，使其静态性能和动态性能较过去都有了很大提高。并且由于采用了最先进的亚微米电源芯片设计技术和优化的模块设计技术及封装工艺，使其不仅可以直接与控制MCU端子相连及采用单一电源自举供电，还使其输入逻辑由低电平有效转变成了高电平有效。从而大大简化了接口电路设计，提高了逆变系统的性价比。

2.2运算控制单元

控制系统由数字信号处理器TMS320F2407A实现对电梯用异步电机的控制。TMS320F240是专为电机控制设计而推出的新一代微控制器，其具有高性能的C2xLP内核，最高运算能力达40MIPS，采用改进的哈佛结构，四级流水线操作;片内集成的事件管理器包括3个独立的双向定时器，每一个都有单独的比较寄存器，支持产生可编程死区的PWM输出;4个捕获口中的两个可直接连接来自光电编码器的正交编码脉冲;两个独立的10位16路A/ D转换器可同时并行地完成两个模拟输入的转换;片内集成的串行通讯接口（SCI）及串行外设接口（SPI）可用于与上位机、外设及多处理器之间的通讯。TMS320F240的这些卓越特性为高性能的电机控制提供了理想的解决方案[2]。

2.3信号检测模块

因为被控制的电机采用星形接法，所以只需对两相电流进行检测（）[2]。考虑到转换速度和精确度，系统采用霍尔传感器来测量电机的定子电流ia和ib ，将ia和ib 转换成电压信号，再送入电平偏移电路，把双极性的电流信号转换成0—3.3 V单极性电平送入TMS320LF2407A的A/D转换口ADCIN2、ADCIN3进行采样，把模拟量转换成数字量，再进行数据处理。检测电路采用两级运算放大器LM358。速度采样系统中采用精确度为1024p/r增量码盘来检测转子位置，光电编码器输出的两路正交脉冲信号经差动放大后直接接到DSP的QEP1,QEP2上。

3 系统的软件实现

系统的主电路采用智能功率模块以后显得比较简单，所有控制算法可在TMS320LF2407A DSP中实时完成的。本系统LF2407A DSP控制部分的软件采用汇编语言在DSP集成开发环境CCS下编写，整个软件主要包括初始化程序与下溢中断服务子程序部分。其软件结构如图5、6所示。其中初始化程序完成DSP硬件及软件变量的初始化及使能中断的功能。中断服务程序由电流及转速检测信号处理、转速和磁链调节、磁链估计、坐标变换、PWM信号产生等多个功能模块构成。各功能模块依照一定的顺序关系，在固定的时间周期内执行，由T1CNT的下溢中断来启动程序的运行。

图3 初始化程序流程图

图4 下溢中断服务子程序流程图

3.1 PI调节器设计

PI调节是电机控制系统中最常用的一种控制器。调节器的目的是消除输出与输入的偏差，其数字实现离散化后算法为：

式中KP为比例增益，KI为积分增益， T为采样时间。其原理如图5所示。

图5 防积分饱和PI调节器

3.2 优化控制器设计

优化控制器的输出为，由于涉及到除法、开方等运算，为了提高程序效率，采用了C和汇编混合编程，除法及开方子程序用汇编语言编写。首先由得到最优磁通，然后根据稳态时得到最优励磁电流。

3.3 转子磁链位置计算

矢量控制系统的控制性能很大程度上决定于磁场定向的精度。系统中采用转子磁链坐标系下的电流转速模型来估计转子磁链位置角，从而实现正确的磁场定向。磁链观测模型方程为：式中为转子时间常数，Fs为转子磁链角频率与额定角频率之比，ωn为电额定角频率，n为转子实际转速与额定转速之比。

3.4 SVPWM模块

TMS320LF2407A的每个事件管理器都有3个全比较单元输出6路带有可编程死区的PWM波形。当定子相电压矢量的分量和所在的扇区数已知，就可通过电压空间矢量SVPWM技术，产生PWM控制信号来控制逆变器。

4 实验结果与分析

该实验样机为一台2.2KW的矢量控制变频驱动电梯用异步电动机调速系统，并在其上采用效率优化控制策略进行了稳态运行实验研究。

该实验中，电机空载运行，初始转速设定为1600 r/min，稳定运行后1.4s设定为1400 r/min。图6和图7分别为输出线电流和输出线电压的实验波形。

图6 输出线电流

图7 输出线电压

从图6和图7实验结果可以看出，输出电流为良好的正弦波形，输出电压为经过脉宽调制的正弦波，基波占绝对主要成分，谐波成分较少。证明了本文中提出的控制方法的有效性和可行性。

5 结论

在分析考虑铁损时异步电机数学模型与磁链优化算法的基础上，以DSP和IPM为核心组成的矢量控制变频调速系统，可以有效地解决实际矢量控制实现时运算量太大而引起的实时性问题。控制系统的硬件结构简单、稳定可靠，且具有动态响应快，控制精确度高的优点，是一种理想的矢量控制实现方案，可广泛应用于以电梯电机为驱动装置的电气传动中，从而获得高精确度的调速控制性能，为电梯节能、提升速度快、平层准确、舒适感好等提供了动力保障。

参考文献

[1]Kouki Matsuse，Taniguchi S，Yoshizumi T. A speed-sensorless vector control of inction motor operating at high efficiency taking core loss into account. IEEE Trans.on Ind. Appl, 2001 37（2）：548-557.

[2]王晓明，王玲.电动机的DSP控制[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.

[3]黎英，时维国.变频调速电机的运行效率及节能控制研究[J].电气传动自动化，1999，21（1） ：21-25.

[4]崔纳新.变频驱动异步电动机最小损耗快速响应控制研究[D].[博士论文].山东：山东大学控制科学与工程学院，2005.