李智光

(廣州港日電梯有限公司，廣州 511450)

1 引言

設(shè)計了一種智能電梯群控系統(tǒng)，并利用kingview6.5組態(tài)軟件設(shè)計了上位機(jī)監(jiān)控軟件。在電梯群控系統(tǒng)中，分析了電梯系統(tǒng)的各功能模塊，提出了一種電梯群控系統(tǒng)的優(yōu)化算法，經(jīng)過模擬實驗，驗證了該系統(tǒng)能夠縮短人們的候梯時間，減少電梯啟停次數(shù)，也提升了電梯運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量，減小了能源消耗。在上位機(jī)軟件設(shè)計中，充分利用組態(tài)王監(jiān)控軟件模塊化的特點，設(shè)計出能夠模擬電梯運(yùn)行狀態(tài)的軟件界面，這樣只需工作人員在控制室計算機(jī)前便可對整個智能電梯群控系統(tǒng)進(jìn)行全方位的監(jiān)控。

2 智能群控電梯系統(tǒng)設(shè)計

電梯控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了繼電器接觸控制、交流雙速控制、直流變壓調(diào)速控制、交流變壓變頻控制和計算機(jī)控制諸階段。目前較為流行的是PLC和變頻器組合的電梯調(diào)速控制系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本文所提出的電梯控制系統(tǒng)由系統(tǒng)輸入、中央處理器、系統(tǒng)輸出以及組態(tài)軟件監(jiān)控組成。其中，系統(tǒng)輸入主要是電梯轎廂控制信號和廳外控制信號，中央處理器主要有PLC和相應(yīng)的通訊模塊，系統(tǒng)輸出則控制電梯的升降起落以及樓層界面的顯示等，組態(tài)軟件則負(fù)責(zé)監(jiān)控電梯的運(yùn)行狀況和故障報警。整個系統(tǒng)的主要硬件包括PLC主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤、調(diào)速裝置與主拖動系統(tǒng)等。電梯控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2.2 智能群控電梯系統(tǒng)的各功能模塊

根據(jù)對群控電梯各模塊的功能進(jìn)行拆分，可以得到群控電梯的各模塊功能如圖2所示。

具體功能描述如下:

(1)轎內(nèi)指令功能:由乘客在轎內(nèi)控制電梯的運(yùn)行方向以及到達(dá)任意層;

(2)廳外呼梯功能:由乘客在廳外呼喚電梯前往該層，最低層和最高層分別只有上呼和下呼功能，中間層同時具有上呼下呼功能;

(3)保護(hù)功能:當(dāng)電梯出現(xiàn)異常情況如超速、斷繩、越限、運(yùn)行中開門、過載等現(xiàn)象時，控制電梯停車，同時將信息傳到控制室并有聲光報警;

(4)指示功能:能在各層廳站及轎箱內(nèi)指示電梯當(dāng)前所處位置，能在某按鈕信號被響應(yīng)時消去其記憶，同時這些樓層信號還要在其他的邏輯控制環(huán)節(jié)中起某些控制作用，以保證電梯的可靠運(yùn)行;

(5)選層、定向功能:當(dāng)電梯接受若干個轎內(nèi)、廳外指令時，能根據(jù)電梯的目前狀態(tài)選擇最合理的運(yùn)行方向及停靠層站。

在實際設(shè)計中，由于高層建筑所需要的電梯多，電梯群控制器在實際信息采集過程中信息量很大，對每一次信息的采集只能先存儲然后再快速進(jìn)行運(yùn)算處理，根據(jù)乘客所處的樓層，合理調(diào)離距乘客最近的電梯，最大可能滿足所有乘客的呼梯請求。這樣可以均勻梯箱的乘客量，減少電梯的啟停次數(shù)，更省時，也降低能耗。

2.3 智能群控電梯的優(yōu)化

智能群控電梯系統(tǒng)的優(yōu)化主要體現(xiàn)在呼梯產(chǎn)生的時間與方式、群控算法以及派梯方式上。乘客通過梯廳的呼梯界面選擇自己要前往的樓層，然后電梯管理系統(tǒng)將所有的選層信息進(jìn)行采集、存儲和處理，通過電梯群控算法模塊進(jìn)行統(tǒng)一派梯計算。本文采用的系統(tǒng)將箱內(nèi)按鍵轉(zhuǎn)移到樓道外，底層往上層乘梯時是通過候梯廳的呼梯界面來選擇到達(dá)的樓層。這樣電梯的群控算法模塊就能提前知道到達(dá)樓層的信息，然后將所采集到的信息預(yù)先做處理，進(jìn)行派梯。人們根據(jù)顯示的結(jié)果到達(dá)派送電梯的編號候梯，這樣就不用電梯自行判斷自身運(yùn)行狀態(tài)，也就節(jié)省了乘客的候梯時間。

然后，中央處理器將計算結(jié)果放入到相應(yīng)電梯的派梯命令隊列，乘客通過顯示器顯示的結(jié)果到相應(yīng)電梯編號候梯。當(dāng)乘客從高層回到低層時，通過同樣的運(yùn)算進(jìn)行派梯。這樣中央處理器能夠提前知道到達(dá)樓層的派送方式，使得派送方式更加優(yōu)化，效率更加有效，提高了電梯群控綜合調(diào)度性能水平。

3 組態(tài)監(jiān)控設(shè)計

系統(tǒng)監(jiān)控軟件采用北京亞控公司的kingview6.5組態(tài)王軟件，它是一套能夠在Windows平臺上運(yùn)行的用于快速構(gòu)造和生成計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。通過對現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)的采集和處理，檢驗電梯控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況。利用組態(tài)軟件可完成對畫面的設(shè)計、動畫的連接等工作。用于顯示畫面開發(fā)系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫與I/O服務(wù)程序的數(shù)據(jù)交換，通過實時數(shù)據(jù)庫管理從一組現(xiàn)場控制對象采集到的各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成報警、歷史記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。

3.1 監(jiān)控軟件的主要任務(wù)

在本設(shè)計的電梯監(jiān)控系統(tǒng)中，上位機(jī)軟件的主要任務(wù)有:

(1)數(shù)據(jù)采集:實時采集各臺PLC中存儲的電梯運(yùn)行狀態(tài)參數(shù);

(2)狀態(tài)監(jiān)控:實時顯示各部電梯的工作狀態(tài)并用動畫顯示電梯的動作過程;

(3)故障記錄與報警:發(fā)生故障時，上位機(jī)可以控制電梯運(yùn)行，并及時報警以便盡快修復(fù)故障，登記電梯中發(fā)生的故障，并提供查詢功能，為電梯維修提供幫助;

(4)數(shù)據(jù)分析:可根據(jù)采集來的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對PLC發(fā)出相應(yīng)控制指令，合理調(diào)度電梯。

3.2 上位機(jī)軟件的設(shè)計步驟

利用組態(tài)王設(shè)計電梯監(jiān)控系統(tǒng)的主要步驟有:設(shè)備配置，構(gòu)造數(shù)據(jù)庫變量，圖形界面設(shè)計，建立動態(tài)連接，運(yùn)行調(diào)試等。

(1)設(shè)備配置

要用組態(tài)軟件進(jìn)行實時監(jiān)控首先要完成通訊連接，由于本系統(tǒng)采用的PLC與上位機(jī)間進(jìn)行串口通訊，采用的通訊協(xié)議為RS232，因此將PLC的生產(chǎn)廠家、設(shè)備名稱、通訊方式等填入相應(yīng)的對話框即可。與組態(tài)王連接的I/O設(shè)備的通訊設(shè)置如下:連接端口為PLC連接計算機(jī)的COM1串口;通訊參數(shù)如下，波特率:9600;數(shù)據(jù)位:8位;停止位:1位;校驗位:偶校驗。

(2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫變量

在程序編寫之前首先要定義程序中用到的變量，在組態(tài)王中定義I/O變量和中間變量，數(shù)據(jù)是用來描述工控對象的屬性，組態(tài)王定義的各種變量組成數(shù)據(jù)庫。在組態(tài)王運(yùn)行過程中，I/O變量的值改變時，該值自動寫入遠(yuǎn)程應(yīng)用程序;而遠(yuǎn)程應(yīng)用程序中的值改變時，組態(tài)王中的I/O變量自動更新。

(3)設(shè)計圖形界面

圖形界面用來模擬現(xiàn)場工況，本系統(tǒng)設(shè)計的界面用來仿真電梯運(yùn)行的畫面。組態(tài)王提供了豐富的圖形制作工具，而且還有豐富的圖庫供選擇。在本設(shè)計中，針對電梯系統(tǒng)制作了進(jìn)入畫面、監(jiān)控畫面、操作幫助畫面、查看程序畫面等，使整個系統(tǒng)操作人性化，內(nèi)容豐富化。

(4)建立動畫連接

圖形界面只是一副靜態(tài)畫面，要想用它來動態(tài)仿真電梯的運(yùn)行狀況，還要定義動畫連接。動畫連接是指在畫面的圖形對象與庫變量之間建立的一種關(guān)系，當(dāng)變量的值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表示出來;或者由軟件使用者通過圖形對象改變數(shù)據(jù)變量的值，以實現(xiàn)圖形界面與對象間的雙向控制，即PLC控制程序和組態(tài)監(jiān)控程序共同參與對電梯的控制。為了實現(xiàn)電梯的上下移動，將電梯的行程和平層傳感器分別組成數(shù)值編碼，每到一個樓層進(jìn)行一次數(shù)值比較，當(dāng)電梯值不等于平層傳感器值時，將平層傳感器值賦給電梯。

(5)運(yùn)行和調(diào)試

主要是檢查系統(tǒng)是否可以實現(xiàn)電梯仿真圖形界面與電梯間的雙向控制。按動電梯上的控制按鈕，檢查電梯運(yùn)行到指定層站，開門等。電梯按鈕的狀態(tài)和電梯運(yùn)行的狀態(tài)(PLC的I/O狀態(tài))，在組態(tài)監(jiān)控畫面上是否有動態(tài)顯示。反之，在組態(tài)監(jiān)控畫面上，操作控制按鈕，電梯運(yùn)行的狀態(tài)與按動電梯上的控制按鈕時是否相同，并且動態(tài)顯示在組態(tài)監(jiān)控畫面上。

最后，監(jiān)控軟件還配置了一個可視化故障顯示和智能判斷功能模塊，自動巡檢電梯可能存在的安全隱患、實時顯示電梯故障信息、并利用聲光報警裝置完成實時報警提示等功能。

4 結(jié) 束 語

采用的智能群控電梯系統(tǒng)利用工業(yè)上己經(jīng)成熟的PLC和變頻器組合的電梯調(diào)速控制系統(tǒng)，并且利用kingview6.5組態(tài)軟件編制上位機(jī)實時監(jiān)控軟件。通過PC端的上位機(jī)軟件就可以清楚看到電梯群當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)和位置并且可以在PC機(jī)上直接對電梯進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，從而實現(xiàn)電梯的遠(yuǎn)程監(jiān)控，有效提高群控電梯的綜合服務(wù)水平。

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