邊震坤

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第三院后勤保障部，黑龍江省哈爾濱市150081)

0 引言

文中在分析電梯集選控制功能的基礎(chǔ)上，著重研究并聯(lián)電梯的控制算法。文中對(duì)傳統(tǒng)并聯(lián)電梯調(diào)度算法進(jìn)行研究，并對(duì)其不完善部分作出補(bǔ)充和修改，給出了較合理的調(diào)度原則與數(shù)學(xué)算法，使電梯的運(yùn)行效率得到了提高。采用PLC 1:1鏈接方式，通過串行通訊方法實(shí)現(xiàn)交換信息，共享廳外召喚信號(hào)、層樓信號(hào)和運(yùn)行方向信號(hào)，實(shí)現(xiàn)兩部電梯的并聯(lián)調(diào)度控制。提高了電梯的運(yùn)行效率，同時(shí)，也節(jié)省了硬件資源，簡化了電梯控制的線路，降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)工作的可靠性。

1 并聯(lián)控制算法的研究

1.1 并聯(lián)電梯調(diào)度原則

電梯并聯(lián)控制從本質(zhì)上講就是按照預(yù)先設(shè)定的調(diào)配原則，自動(dòng)調(diào)配某臺(tái)電梯去應(yīng)答某層的廳外召喚信號(hào)。下面以兩臺(tái)電梯并聯(lián)控制為例來介紹電梯并聯(lián)調(diào)度原理。

(1)基站與自由站原則:正常情況下，一臺(tái)電梯在基站待命，作為基梯。另一臺(tái)停留在最后?？康臉菍?。此梯稱為自由梯或忙梯。某層有招喚信號(hào)，則自由梯立即定向運(yùn)行去接乘客。

(2)先到先行原則:兩臺(tái)電梯因轎內(nèi)指令而先后到達(dá)基站后關(guān)門待命時(shí)，應(yīng)執(zhí)行“先到先行”的原則。即如果上方出現(xiàn)召喚信號(hào)，則基梯響應(yīng)運(yùn)行。

(3)當(dāng)A梯正在上行時(shí)，如果其上方出現(xiàn)任何方向的召喚信號(hào)，則由A梯的一周行程中去完成，而在基站的B梯留在基站不予應(yīng)答。如果在A梯的下方出現(xiàn)任何方向的召喚信號(hào)，則基梯B應(yīng)答該信號(hào)而發(fā)車。

(4)當(dāng)A梯正在下行時(shí)，其上方出現(xiàn)任何方向的召喚信號(hào)，則在基站的B梯應(yīng)答信號(hào)而發(fā)車上行。但如果A梯的下方出現(xiàn)向上的召喚信號(hào)，則B梯應(yīng)答。

(5)如果A梯正在運(yùn)行，其他各樓層的廳外召喚信號(hào)又很多，但在基站的B梯又不具備發(fā)車條件，而經(jīng)過30～60秒后，召喚信號(hào)仍存在，尚未消除，則通過延誤時(shí)間繼電器而令B梯出車。如由于電梯門鎖等故障而不能運(yùn)行時(shí)，則經(jīng)過30～60秒的時(shí)間延誤后，而令B梯發(fā)車運(yùn)行。

(6)其中一臺(tái)電梯故障或者兩臺(tái)控制器之間通信故障時(shí)，進(jìn)入單梯獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)。

1.2 并聯(lián)調(diào)度原則的分析

為了更好地控制并聯(lián)電梯的運(yùn)行，本文對(duì)傳統(tǒng)的并聯(lián)調(diào)度原則的詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)以前的并聯(lián)電梯調(diào)度原則存在以下幾個(gè)問題:

(1)基站(基梯)的設(shè)置很重要。整個(gè)傳統(tǒng)調(diào)度原則基本上是圍繞著基梯發(fā)車與否展開。相對(duì)于自由站，基梯的設(shè)置應(yīng)以先到達(dá)基站的電梯為基站。即使另一臺(tái)電梯也停在一層，但是必須當(dāng)作自由梯使用，即基梯只有一臺(tái)，而且當(dāng)樓層較高時(shí)，若無基站時(shí)調(diào)度問題不能解決。

(2)“先到現(xiàn)行”的原則保證基梯不會(huì)太閑，自由梯不會(huì)太忙。但第2條原則中只用于基站，有部分局限性。應(yīng)推廣到每層。

(3)傳統(tǒng)調(diào)度原則的局限性主要集中于第3和第4條原則。這兩條調(diào)度原則都存在一些不太合理的地方。按照這兩條，電梯在運(yùn)行過程中很可能出現(xiàn)一臺(tái)電梯空閑，另一臺(tái)電梯過忙的情況。這一情況雖可通過第5條和第6條調(diào)度原則來解決，但要等待較長的一段時(shí)間，故電梯對(duì)廳外呼梯信號(hào)的響應(yīng)快速性較差。不能很好地解決快速服務(wù)的問題。

(4)此外，傳統(tǒng)并聯(lián)調(diào)度原則主要圍繞基站所展開，若兩梯均處在運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)如果有呼叫信號(hào)，則無響應(yīng)只能靠第5，6條調(diào)度原則在一定時(shí)間后給與響應(yīng)。

1.3 并聯(lián)調(diào)度原則的改進(jìn)

在傳統(tǒng)并聯(lián)調(diào)度原則的基礎(chǔ)上，結(jié)合了最快響應(yīng)原則與最短侯梯時(shí)間原則。細(xì)化了傳統(tǒng)并聯(lián)原則中第3條調(diào)度原則，并增加幾條原則。增強(qiáng)了電梯組對(duì)外呼信號(hào)響應(yīng)的快速性，并提出了兩臺(tái)控制器之間產(chǎn)生通信故障時(shí)的處理方法。改進(jìn)后的電梯并聯(lián)調(diào)度原理分析如下:

(1)基站與自由站原則:正常情況下，一臺(tái)電梯在基站待命，作為基梯。另一臺(tái)停留在最后?？康臉菍印４颂莘Q為自由梯或忙梯。某層有召喚信號(hào)，則自由梯立即定向運(yùn)行去接乘客。若無基站則由較近梯完成召喚信號(hào)。

(2)先到先行原則:兩臺(tái)電梯因轎內(nèi)指令而先后到達(dá)指定站后關(guān)門待命時(shí)，應(yīng)執(zhí)行“先到先行”的原則。即如果出現(xiàn)召喚信號(hào)，則先關(guān)門的電梯響應(yīng)運(yùn)行。同時(shí)若兩電梯不在同一層待命，呼叫信號(hào)距兩梯距離相等，則也由先關(guān)門的電梯響應(yīng)。

(3)當(dāng)A梯正在上行時(shí)，如果其上方出現(xiàn)任何方向的召喚信號(hào)，則由A梯去完成，而在基站的B梯留在基站不予應(yīng)答。如果在A梯的下方出現(xiàn)任何方向的召喚信號(hào)，則基梯B應(yīng)答該信號(hào)而發(fā)車。

(4)當(dāng)A梯正在下行時(shí)，其上方出現(xiàn)任何方向的召喚信號(hào)，則在基站的B梯應(yīng)答信號(hào)而發(fā)車上行。A梯的下方出現(xiàn)向上的召喚信號(hào)，則B梯應(yīng)答。A梯下方出現(xiàn)向下的召喚信號(hào)，則A梯應(yīng)答。

(5)如果A梯正在運(yùn)行，其他各樓層的廳外召喚信號(hào)又很多，但在基站的B梯又不具備發(fā)車條件，而經(jīng)過30～60秒后，召喚信號(hào)仍存在，尚未消除，則通過延誤時(shí)間繼電器而令B梯出車。如由于電梯門鎖等故障而不能運(yùn)行時(shí)，則經(jīng)過30～60秒的時(shí)間延誤后，而令B梯發(fā)車運(yùn)行。

(6)其中一臺(tái)電梯故障或者兩臺(tái)控制器之間通信故障時(shí)，進(jìn)入單梯獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)。

(7)如果兩臺(tái)電梯皆在運(yùn)行。且兩梯運(yùn)行方向一致，若有呼叫則由較近梯響應(yīng)。

(8)如果兩臺(tái)電梯皆在運(yùn)行。且兩梯運(yùn)行方向不一致。A梯向上運(yùn)行B梯向下運(yùn)行。如果A梯上方出現(xiàn)向上召喚信號(hào)，則A梯應(yīng)答信號(hào)。A梯下方出現(xiàn)上召喚信號(hào)，則B梯應(yīng)答信號(hào)。如果B梯上方出現(xiàn)下召喚信號(hào)，則A梯應(yīng)答信號(hào)。B梯下方出現(xiàn)下召喚，信號(hào)，則B梯應(yīng)答信號(hào)。

2 并聯(lián)電梯的算法設(shè)計(jì)

根據(jù)改進(jìn)后的并聯(lián)電梯調(diào)度原則，設(shè)計(jì)出了電梯的并聯(lián)調(diào)度算法如下:

設(shè):LB為電梯轎廂所在層數(shù)，AS為廳外上呼叫，AX為廳外下呼叫，AJ為轎廂內(nèi)呼叫，M=1為出車應(yīng)答。

(1)B為基梯，A為自由梯?？繒r(shí)(不在基站)，有外呼信號(hào)時(shí)自由梯響應(yīng)廳外召喚。

假設(shè)電梯滿足先決條件［LBB=1］AND［LBA≠1］，如果呼梯指令滿足［AS＞LB］OR［AX ＞LB］，則由A梯響應(yīng)上行，即［MA=1］，而B梯停在基站不動(dòng)。

(2)B先到，A后到，有外呼信號(hào)時(shí)基梯響應(yīng)廳外召喚(先行)。

假設(shè)電梯滿足先決條件［LBB=n］AND［LBA=AJA=n］，如果有呼梯指令，則由B梯出車，即［MB］=1。

(3)B為基梯，A為自由梯正在上行時(shí)，外呼信號(hào)小于A梯所在層數(shù)時(shí)基梯響應(yīng)廳外召喚的情況。其他情況由A梯響應(yīng)。

假設(shè)電梯滿足先決條件［LBB=n］AND［MA=1］，如果呼梯指令滿足條件［LBA＞AS］OR［LBA＞AX］，由基梯出車上行，，即［MB=1］。

(4)B為基梯，A為自由梯下行時(shí)，外呼信號(hào)大于A梯所在層數(shù)時(shí)基梯響應(yīng)廳外召喚的情況。其他情況由A梯響應(yīng)。

即電梯滿足先決條件［LBB=1］AND［MA=0］，如果呼梯指令滿足條件［LBA ＞AS］OR［AX ＞LBA］OR［AS＞LBA］基梯出車上行，即［MA=1］。

(5)B為基梯，A為自由梯時(shí)，有外呼信號(hào)時(shí)基梯延時(shí)響應(yīng)廳外召喚的情況。

即電梯滿足先決條件［LBB=1］，如果有呼梯指令時(shí)，延時(shí)繼電器閉合后，則由基梯出車上行，即［MB=1］。

(6)通信故障標(biāo)志為ON時(shí)，清空數(shù)據(jù)鏈接區(qū)，兩臺(tái)電梯進(jìn)入單梯運(yùn)行模式。

(7)A，B兩梯同向運(yùn)行時(shí)，有呼叫則由較近梯響應(yīng)。

即電梯滿足先決條件兩梯同向運(yùn)行，如果呼梯指令滿足條件［(AS-LBA)＞(AS-LBB)］OR［(AX-LBA) ＞(AX-LBB)］，即［MA=1］，反之［MB=1］。

(8)A，B兩梯異向運(yùn)行。A梯向上運(yùn)行B梯向下運(yùn)行。如果A梯上方出現(xiàn)向上召喚信號(hào)，則A梯應(yīng)答信號(hào)。A梯下方出現(xiàn)上召喚信號(hào)，則B梯應(yīng)答信號(hào)。如果B梯上方出現(xiàn)下召喚信號(hào)，則A梯應(yīng)答信號(hào)。B梯下方出現(xiàn)下召喚信號(hào)，則B梯應(yīng)答信號(hào)。

即電梯滿足先決條件兩梯異向運(yùn)行，如果呼梯指令滿足條件［AS＞LBA］OR［AX＞LBB］A梯出車應(yīng)答，即［MA=1］;［AS＜LBA］OR［AX ＜LBB］B 梯出車應(yīng)答，即［MB=1］。

3 電梯并聯(lián)控制程序設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)給出了符合上述算法的并聯(lián)電梯控制程序，該程序可實(shí)現(xiàn)最多64層的并聯(lián)電梯的控制。其實(shí)現(xiàn)方法如下:

(1)通訊參數(shù)設(shè)定

CJ1M使用CPU單元內(nèi)置RS232C口建立1:1PLC-LINK對(duì)兩臺(tái) PLC進(jìn)行鏈接。但應(yīng)注意，通訊時(shí)應(yīng)將CPU模塊DIP開關(guān)的5腳置為OFF，方能進(jìn)行通訊。

(2)電梯并聯(lián)時(shí)數(shù)據(jù)的傳遞

CJ1M通訊地址為CIO3100-CIO3199。先將主站的數(shù)據(jù)傳送到CIO3100-CIO3109通道，同時(shí)將從站的數(shù)據(jù)傳送到CIO3110-CIO3119通道。然后主站從CIO3110-CIO3119通道內(nèi)調(diào)用從站數(shù)據(jù)，從站從CIO3100-CIO3109通道內(nèi)調(diào)用主站數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了相互之間的數(shù)據(jù)交換。

兩電梯并聯(lián)控制是，首先考慮兩臺(tái)電梯間的信號(hào)傳遞。如圖1所示，HR暫存寄存區(qū)，不會(huì)因掉電而引起數(shù)據(jù)丟失，主站將HR0通道內(nèi)的層位置信號(hào)傳送到CIO3100通道，從站從CIO3100通道內(nèi)讀取數(shù)據(jù)并發(fā)送到從站的HR1通道內(nèi)進(jìn)行存儲(chǔ)，以達(dá)到數(shù)據(jù)呼喚的目的，從站同理。

圖1 PLC通訊信號(hào)互相傳遞程序

(3)電梯并聯(lián)時(shí)位置信號(hào)的比較

兩電梯并聯(lián)控制時(shí)，首先考慮兩臺(tái)電梯間的比較，由較近梯去執(zhí)行呼叫相應(yīng)，如圖2所示，DM1通道存放A梯位置數(shù)據(jù)，DM2通道存放B梯位置數(shù)據(jù)，DM3通道存放呼叫信號(hào)數(shù)據(jù)，運(yùn)算將A梯到呼叫的距離存放到DM4通道，B梯到呼叫的距離存放到DM5通道。最后對(duì)DM4和DM5內(nèi)10制數(shù)進(jìn)行比較，這里要確保DM4、DM5通道內(nèi)數(shù)據(jù)為正數(shù)，避免負(fù)數(shù)給其他運(yùn)算造成錯(cuò)誤。

(4)單梯運(yùn)行狀況的處理

當(dāng)電梯需要獨(dú)立運(yùn)行或通訊故障時(shí)，退出并聯(lián)控制狀態(tài)，進(jìn)入單梯運(yùn)行狀態(tài)，電梯將只能處理本梯的指令，即有呼梯信號(hào)時(shí)，兩臺(tái)電梯都將其作為本梯的指令予以相應(yīng)。

圖2 位置信號(hào)的比較程序

4 結(jié)論

在兩臺(tái)PLC組成的并聯(lián)電梯控制系統(tǒng)中，以1:1鏈接方式，通過串行通訊方式實(shí)現(xiàn)信息的交換，實(shí)現(xiàn)兩部電梯的并聯(lián)調(diào)度控制。兩臺(tái)電梯在運(yùn)行時(shí)，PLC共享廳外召喚信號(hào)，并將電梯運(yùn)行狀態(tài)、電梯所在層位置等信息進(jìn)行互換，通過程序的運(yùn)算，來確定由哪臺(tái)電梯出車動(dòng)作。本文對(duì)控制算法進(jìn)行了改進(jìn)，提高了電梯的運(yùn)行效率的同時(shí)，降低電梯能耗，從而使電梯運(yùn)行的可靠性也得到了進(jìn)一步地提高。

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