王曉東 劉昱斌 萬(wàn)鵬

摘?要：本文在電梯行業(yè)工藝和控制要求的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一種以當(dāng)前工程項(xiàng)目的實(shí)施流程為模型的電梯集群控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的控制器選取的是SIMATIC S7-1200系列PLC，系統(tǒng)的控制對(duì)象選取的是電梯仿真模型。在SIMATIC S7-1200PLC上完成控制算法并在WINCC上完成監(jiān)控環(huán)境組態(tài)，其中上位機(jī)與電梯仿真模型之間是通過(guò)以太網(wǎng)通訊的方式進(jìn)行信息交換，并對(duì)電梯系統(tǒng)做出測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，電梯群控系統(tǒng)不僅可以大幅度縮短乘客候梯時(shí)間和乘梯的時(shí)間，還降低了電能損耗，提升了電梯的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。

關(guān)鍵詞：PLC;電梯;群控;SIMATIC S7-1200;WINCC

隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，越來(lái)越多的高層建筑不斷上升。隨著樓層越來(lái)越高，電梯也需要配備智能化系統(tǒng)。當(dāng)然電梯需要在保證安全的前提下滿(mǎn)足最基本的客貨功能外，還需要使電梯具有高效節(jié)能、運(yùn)行穩(wěn)定、反應(yīng)時(shí)間短等特點(diǎn)。本文在傳統(tǒng)電梯的控制邏輯基礎(chǔ)上，選擇采用模塊化、結(jié)構(gòu)緊湊、功能全面的SIMATIC S7-1200PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)二部十層電梯的順序選擇控制。還采用WINCC組態(tài)界面，方便維修，提高電梯安全性。

1 系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)部分

電梯仿真模型是由控制器與被控對(duì)象兩大部分組成。其中控制器選取的是SIMATIC S7-1200PLC，被控對(duì)象選取的是電梯仿真模型。通過(guò)工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)建立服務(wù)器與現(xiàn)場(chǎng)層的數(shù)據(jù)通訊連接需要在工控機(jī)中運(yùn)行，控制程序需要在上位機(jī)中執(zhí)行。由于其需要傳輸?shù)男畔⒘刻?，用DP通訊的傳輸量有限還可能有丟失數(shù)據(jù)的情況，所以三者通過(guò)以太網(wǎng)通訊的方式進(jìn)行信息交換。電梯運(yùn)行方式是按照轎廂內(nèi)部呼梯按鈕信號(hào)和轎廂外外部呼按鈕信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，然后通過(guò)控制程序，使電梯達(dá)到目標(biāo)樓層。電梯轎廂的向上向下動(dòng)作是通過(guò)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而電梯轎廂的運(yùn)行速度是通過(guò)高低速接觸器來(lái)控制，電梯的開(kāi)關(guān)門(mén)操作是通過(guò)繼電器來(lái)完成，還設(shè)有三級(jí)減速對(duì)電梯剎車(chē)進(jìn)行控制。電梯內(nèi)部和各樓層分別設(shè)有用來(lái)顯示電梯運(yùn)行方向和電梯所在樓層的顯示器和七段數(shù)碼管。

2 系統(tǒng)的整體邏輯部分

當(dāng)電源接通，電梯開(kāi)始啟動(dòng)進(jìn)行初始化，初始化完成后在起始層等待呼叫。若此時(shí)有呼叫，先將其進(jìn)行本層與目的層的判斷。如果本層與目的層相同，則執(zhí)行開(kāi)關(guān)門(mén)程序，再判斷是否需要停止運(yùn)行，然后進(jìn)入等待模式;如果目的層與本層不同，則判斷電梯運(yùn)行方向然后執(zhí)行轎廂啟停程序，并同時(shí)進(jìn)行樓層檢測(cè)，等轎廂到達(dá)目的層再次執(zhí)行轎廂啟停程序。等待轎廂平層停穩(wěn)后，進(jìn)行開(kāi)關(guān)門(mén)，然后進(jìn)入等待模式。

3 系統(tǒng)的集群控系統(tǒng)部分

從高效的角度考慮，兩部電梯的集群控制應(yīng)遵循待機(jī)電梯優(yōu)先響應(yīng)呼叫，當(dāng)無(wú)待機(jī)電梯時(shí)，合適的同向電梯優(yōu)先響應(yīng)該呼叫。當(dāng)電梯完成初始化操作后，電梯都在底層處于停止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)按照電梯當(dāng)前所在樓層與目標(biāo)呼梯信號(hào)所在樓層的距離來(lái)判斷，將得到的目標(biāo)呼梯信號(hào)分配給與其同向且距離最短的電梯，當(dāng)距離相同時(shí)優(yōu)先選擇橋廂內(nèi)選樓層有效指令少的電梯。當(dāng)電梯處于上行過(guò)程中：距離X=目標(biāo)呼梯層-電梯當(dāng)前層（目標(biāo)層>當(dāng)前層）;距離X=10-電梯當(dāng)前層+目標(biāo)呼梯層（目標(biāo)層<當(dāng)前層）。當(dāng)電梯處于下行過(guò)程中：距離X=電梯當(dāng)前層-目標(biāo)呼梯層（目標(biāo)層<當(dāng)前層）;距離X=電梯當(dāng)前層+目標(biāo)呼梯層（目標(biāo)層<當(dāng)前層）。當(dāng)一部電梯的指令信號(hào)超過(guò)五個(gè)時(shí)，群控系統(tǒng)將不會(huì)給這部電梯派發(fā)指令信號(hào)，直到該電梯將指令信號(hào)完成后，系統(tǒng)才會(huì)繼續(xù)給其派發(fā)指令信號(hào)。當(dāng)電梯出現(xiàn)超重和異常時(shí)會(huì)發(fā)出故障信號(hào)，整個(gè)電梯將停止運(yùn)行直到故障信號(hào)解除，這時(shí)系統(tǒng)不會(huì)給該電梯派發(fā)指令信號(hào)。

4 人機(jī)交互模式

人機(jī)交互界面是基于SIMATIC WinCC組態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該界面可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前電梯的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)以太網(wǎng)通訊協(xié)議，使該界面能在任何一個(gè)客戶(hù)端上顯示。該界面方便監(jiān)控電梯運(yùn)行情況的同時(shí)也有利于后期對(duì)電梯的調(diào)試等工作。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)文中所訴內(nèi)容，對(duì)仿真模型進(jìn)行了15分鐘300人的測(cè)試。測(cè)試所得結(jié)果如下表所示。通過(guò)對(duì)乘客乘坐電梯的平均時(shí)間、乘客等候電梯的平均時(shí)間、乘客長(zhǎng)時(shí)間等候電梯的速率、電梯所運(yùn)行的總距離、系統(tǒng)啟動(dòng)停止總次數(shù)等性能指標(biāo)的測(cè)試，所得結(jié)果各性能都得到了大幅度的優(yōu)化。因此，該系統(tǒng)即保證電梯運(yùn)行可靠、靈活程度高的同時(shí)，又保證其在最短的時(shí)間內(nèi)將乘客安全送達(dá)目標(biāo)樓層。即將耗能大幅度減少，還使經(jīng)濟(jì)效益大幅增加，更加符合綠色環(huán)保要求。

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作者簡(jiǎn)介：王曉東（1997-），男，漢族，山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院機(jī)電工程系，電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè);劉昱斌（1996-），男，漢族，山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院機(jī)電工程系，電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè);萬(wàn)鵬（1997-），男，漢族，山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院機(jī)電工程系，電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)。