(閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 龍巖 364000)

隨著現(xiàn)代高層建筑中樓層規(guī)模的擴大和單元數(shù)目的增加，樓宇內(nèi)部運送人員和貨物的電梯在人們的日常生活中顯得越來越重要。在龐大的樓宇中，一部電梯肯定是滿足不了人員上下樓或貨物運送需求的，所以一般高大建筑中都會安裝多部電梯，而建筑內(nèi)部安裝的多部電梯的運行如何做到高效、節(jié)能、智能化，給人們的生活提供安全可靠、高效、舒適的服務(wù)，依賴于合理的電梯群控調(diào)度設(shè)計。電梯群控技術(shù)就是利用先進的計算機技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)動態(tài)地對樓宇多部電梯進行實時統(tǒng)一調(diào)度管理[1]。本文以2013年全國高職院校職業(yè)技能大賽指定的THJDDT-5型電梯控制技術(shù)綜合實訓(xùn)裝置為平臺進行電梯群控系統(tǒng)的設(shè)計。本設(shè)計由二臺四層電梯構(gòu)成，采用三菱公司的FX3U系列PLC進行電梯的單梯控制和群控控制，兩臺電梯PLC之間的群控調(diào)度通信采用RS-485通信，系統(tǒng)還采用MCGS的TPC7062K型觸摸屏對電梯實行部分控制并將電梯的運行狀況實時顯示出來。

1 THJDDT-5型電梯綜合實訓(xùn)裝置結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)是按照實際電梯一定比例縮小設(shè)計的高仿產(chǎn)品，跟實際電梯一樣具有機械和電氣兩大系統(tǒng)。它的機械系統(tǒng)由驅(qū)動系統(tǒng)、轎廂及對重裝置、導(dǎo)向系統(tǒng)、層門、轎門及開關(guān)門系統(tǒng)、機械安全保護系統(tǒng)組成；電氣控制系統(tǒng)主要由拖動控制、使用操縱、井道信息采集、安全防護等部分組成(見THJDDT-5型電梯控制技術(shù)綜合實訓(xùn)裝置使用說明書2-3)。兩臺電梯內(nèi)部各自配有獨立的觸摸屏，可以為乘客提供內(nèi)選按鈕、對本梯的轎廂位置信息進行動態(tài)顯示，也可以通過PLC對電梯實現(xiàn)控制。

2 觸摸屏工程設(shè)計

本系統(tǒng)采用低功耗嵌入式的MCGS的TPC7062K觸摸屏，它通過程序與PLC聯(lián)機并同步顯示。PLC及變頻器和觸摸屏之間的通信結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 PLC及變頻器和觸摸屏之間的通信結(jié)構(gòu)圖

2.1 單梯轎廂內(nèi)的觸摸屏控制設(shè)計

本設(shè)計中，轎廂內(nèi)的觸摸屏只針對本梯，并設(shè)有3種功能：一是為乘客提供選層的內(nèi)選按鈕：二是顯示電梯的實時運行狀態(tài)(即電梯上行、下行或停止?fàn)顟B(tài))；三是顯示電梯轎廂所在樓層位置。因此在觸摸屏上要設(shè)置相對應(yīng)的三種圖形。為了能在PLC和觸摸屏之間正確傳送信號并在觸摸屏上顯示結(jié)果，在對每個圖形進行屬性設(shè)置時，要將它們的關(guān)聯(lián)軟繼電器編號和PLC程序中的軟繼電器編號相對應(yīng)。例如，將一層到四層的內(nèi)選按鈕信號分別對應(yīng)程序中的繼電器M200～M203。在進行觸摸屏圖形按鈕屬性設(shè)置時，將其關(guān)聯(lián)軟繼電器編號也設(shè)置成M200～M203。觸摸屏選層工作過程是：當(dāng)乘客在觸摸屏選層按鈕中選中目的樓層后，產(chǎn)生的選層信號通過RS232發(fā)送到PLC，PLC程序中與所選按鈕對應(yīng)的繼電器M200～M203觸點閉合接通，這樣電梯就朝著目的樓層定向運行。根據(jù)類似的設(shè)置，觸摸屏上將顯示電梯上行和下行狀態(tài)以及電梯所在樓層位置。

2.2 群控電梯觸摸屏控制設(shè)計

群控觸摸屏設(shè)置在樓層電梯入口處，用來顯示各臺電梯的位置、運行狀態(tài)及門禁情況，以使在各個樓層候梯的乘客了解電梯運行狀態(tài)。

將兩臺電梯設(shè)定為A梯和B梯，假定在電梯群控時A梯的PLC為主站，B梯的PLC為從站。群控時在觸摸屏上需要設(shè)置1號和2號兩個窗口。1號窗口為常態(tài)窗口，該窗口實時顯示兩部電梯轎廂的位置、運行方向等實際運行狀態(tài)，并顯示轎廂內(nèi)選燈和外呼燈。2號窗口為隱藏窗口，由設(shè)在1號窗口上“進入2號窗口”按鈕進入，主要顯示兩臺電梯的開、關(guān)門狀態(tài)及轎廂所在樓層的高度。在2號窗口設(shè)置“返回1號窗口”按鈕以返回常態(tài)窗口。在兩窗口中都配以必要的文字說明。

3 電梯群控控制

本系統(tǒng)的群控設(shè)計中，每臺電梯的內(nèi)呼按單梯控制，而外呼則統(tǒng)一管理，兩臺PLC通過通信模塊RS485以主從站的形式交換樓層呼叫、轎廂位置等數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)兩臺電梯的統(tǒng)一調(diào)度。

3.1 兩臺電梯PLC之間的通信

在群控系統(tǒng)中，A梯與B梯PLC之間的數(shù)據(jù)互訪是基于編程軟件通過串口連接實現(xiàn)的，基于PLC的電梯群控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。PLC主站和從站間的通信程序如圖3所示，圖3(a)為主站通信設(shè)定程序，在該站程序中通過D8176將主站站點號設(shè)為0，通過D8177將從站站點數(shù)目設(shè)為1個，通過D8178將數(shù)據(jù)刷新范圍設(shè)為1；圖3(b)為從站通信設(shè)定程序，在該程序中通過D8176將從站地址設(shè)為1。

圖2 基于PLC的電梯群控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3 PLC主站和從站間的通信程序

3.2 電梯群控調(diào)度控制算法

電梯是否能將乘客安全、舒適、快捷地送往目的樓層是評價電梯系統(tǒng)性能好壞的出發(fā)點。目前,就主流用戶而言，針對電梯群(組)控制系統(tǒng)，主要采用心理學(xué)時間和綜合成本等幾個指標(biāo)來評價其性能的優(yōu)劣[2]。電梯群控調(diào)度控制算法設(shè)計的目的是對電梯外呼信號進行統(tǒng)一管理和合理分配，它是以單梯控制為基礎(chǔ)的[3]。

電梯都有3種狀態(tài)，分別是停止?fàn)顟B(tài)、運行狀態(tài)及上、下客狀態(tài)。在本設(shè)計中，把兩臺電梯分別定為主梯A梯和副梯B梯，將A梯的PLC定為主站，B梯的PLC定為從站。兩臺電梯在不同情況下根據(jù)算法規(guī)則分別響應(yīng)不同樓層外呼，但在相同情況下由主梯響應(yīng)呼叫。在進行群控設(shè)計時，轎廂內(nèi)的內(nèi)呼信號仍按單梯程序管理，群控設(shè)計主要考慮的是如何統(tǒng)一管理所有的外呼信號。也就是說，兩臺電梯的外呼信號對乘客而言是沒區(qū)別的，只要乘客按下外呼信號，那么在主站PLC的統(tǒng)一管理下，A梯或B梯將以合理的方式響應(yīng)并到達呼叫樓層。

本案中電梯群控算法共有4種響應(yīng)原則，分別是路程最短、時間最短、順向截梯和綜合工況。

3.2.1 路程最短原則

(1)A梯和B梯都停止，依據(jù)路程最短原則，哪梯離呼叫信號近哪梯響應(yīng)，路程相同時主梯響應(yīng)；

(2)A梯和B梯都上行，有下呼信號時，依據(jù)路程最短原則，最大反向距離短的梯響應(yīng)呼叫，路程相同時主梯響應(yīng)；

(3)A梯和B梯都下行，有上呼信號時，依據(jù)路程最短原則，最大反向距離短的梯響應(yīng)呼叫，路程相同時主梯響應(yīng)。

3.2.2 時間最短原則

(1)A梯停，B梯上、下客，或B梯停，A梯上、下客，依據(jù)時間最短原則，哪梯離呼叫信號近哪梯響應(yīng)；

(2)A梯和B梯都上行，或A梯和B梯都下行，有呼叫信號時，依據(jù)時間最短原則，上、下客次數(shù)少的梯響應(yīng)。

3.2.3 順向截梯

(1)A梯上行、B梯下行，有上呼信號且上呼樓層比A梯當(dāng)前位置高時，A梯響應(yīng)；有下呼信號且下呼樓層比B梯當(dāng)前位置低時，B梯響應(yīng)；

(2)A梯下行、B梯上行，有下呼信號且下呼樓層比A梯當(dāng)前位置低時，A梯呼應(yīng)；有上呼信號且上呼樓層比A梯當(dāng)前位置高時，B梯響應(yīng)。

3.2.4 綜合情況

(1)兩臺電梯中一臺運行、一臺停止，一般由停止電梯響應(yīng)外呼，只有當(dāng)外呼信號滿足運行電梯的“順向截梯”并且運行電梯與外呼樓層間之間的距離比停止電梯與外呼樓層之間的距離更近，運行電梯與呼叫樓層之間不需要上、下客時，才由運行電梯響應(yīng)。

(2)A梯上行、B梯下行，有上呼信號且上呼樓層比A梯當(dāng)前位置低時，考慮A梯上行至最高響應(yīng)樓層再返回至呼叫樓層的距離與B梯下行至最小響應(yīng)樓層再返回至呼叫樓層的距離，哪梯距離小，則哪梯響應(yīng)。

(3)A梯下行、B梯上行，有下呼信號且下呼樓層比A梯當(dāng)前位置高時，考慮A梯下行至最低響應(yīng)樓層再返回至呼叫樓層的距離與B梯上行至最大響應(yīng)樓層再返回至呼叫樓層的距離，哪梯距離小，則哪梯響應(yīng)。

3.3 電梯群控相關(guān)程序

電梯群控部分相關(guān)程序如圖4所示。

(a)從站目前所處樓層信息傳遞給主站的通信程序

(b)主站轎廂所在樓層與外呼信號樓層及主站內(nèi)選樓層之間的差值計算程序

(c)電梯主梯上行中的部分邏輯程序

圖4(a)中，軟元件M1100～M1102存儲從站一層至三層的位置信息；存儲器D54存儲從站轎廂所在樓層信息。

圖4(b)中，存儲器D52存儲主站轎廂所在樓層信息；存儲器D56存儲外呼所在樓層信息；存儲器D64存儲主站轎廂所在位置與外呼所在樓層的差值信息；存儲器D352存儲主站最大響應(yīng)樓層信息；存儲器D360存儲主站最大響應(yīng)樓層與主站轎廂所在樓層的差值信息。

圖4(c)中，存儲器M182存儲主站上行，主站外呼樓層大于主站轎廂所在樓層而不大于主站最大響應(yīng)樓層時的信息；存儲器M184存儲主站上行，主站外呼樓層大于主站最大響應(yīng)樓層時的信息；存儲器M186存儲主站上行，主站外呼樓層不大于主站轎廂所在樓層時的信息。

4 結(jié) 語

本文以THJDT-5型電梯控制技術(shù)綜合實訓(xùn)裝置為平臺，研究了PLC與觸摸屏在電梯群控控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并設(shè)計了雙電梯群控的實現(xiàn)方式。經(jīng)過不斷的調(diào)試優(yōu)化，該雙梯電梯的控制參數(shù)得到了良好匹配。

參考文獻：

[1] 張煒煒.基于PLC技術(shù)的群控電梯主從站設(shè)計[D].南京理工大學(xué),2012.

[2] 國萍,朱明富.多目標(biāo)的電梯群控系統(tǒng)算法分析[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2005 (3):6-8.

[3] 張梅,何福貴,張力展.基于PLC和觸摸屏的電梯群控系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2013,22(22):112-114.