鐘建文

（江門市新會建筑設(shè)計院有限公司 廣東 江門 529100）

基于PLC的樓宇群控電梯系統(tǒng)研究

鐘建文

（江門市新會建筑設(shè)計院有限公司 廣東 江門 529100）

本文首先概括性介紹了PLC與電梯群控技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上對基于PLC的樓宇電梯群控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)進行論述。期望通過本文的研究能夠?qū)怯铍娞莸挠行Э刂铺峁┮欢◣椭?/p>

PLC；樓宇電梯；群控系統(tǒng)

1 PLC與電梯群控技術(shù)概述

1.1 PLC的基本原理及特點

PLC是可編程控制器的縮寫形式，它是以微處理器為核心的數(shù)字式電子裝置，PLC集成了計算機與自動化兩大技術(shù)，成為當前比較先進的工業(yè)控制裝置。

（1）PLC的基本原理。PLC是以一定的順序進行掃描，以不間斷地循環(huán)方式進行工作，其運行步驟如下：根據(jù)使用者的控制要求編制好相應(yīng)的程序，并將該程序保存到存儲器當中，當PLC運行時，CPU會執(zhí)行有關(guān)命令，根據(jù)指令信號順序地進行周期性循環(huán)掃描，若是程序內(nèi)未設(shè)置跳轉(zhuǎn)指令，則PLC會從預先設(shè)置好的首條指令開始，逐條、順序地執(zhí)行程序，直至整個程序結(jié)束，隨后會重新返回到首條指令，開始新一輪的運行。每次掃描時，PLC還會同時完成對輸入信號的采集以及對輸出狀態(tài)的刷新，只要PLC不出現(xiàn)故障或是人為終止，便會一直周而復始地進行下去。

（2）特點。目前，在工業(yè)領(lǐng)域當中，PLC獲得了廣泛應(yīng)用，這與其自身的高可靠性和較強的抗干擾能力有著密切的關(guān)系。PLC在軟硬件的設(shè)計上均采取了大量的技術(shù)措施，所以PLC控制系統(tǒng)十分可靠。大體上可將PLC的特點歸納為以下幾個方面：抗干擾能力強、可靠性高、系統(tǒng)安裝調(diào)試工作量小、便于維護、操作簡單、易學易用、體積小、能耗低等等。

1.2 電梯群控技術(shù)

電梯群控系統(tǒng)具有如下基本功能：

（1）能夠?qū)崟r監(jiān)控并采集運行數(shù)據(jù)。群控系統(tǒng)會對系統(tǒng)內(nèi)部每一臺電梯的運行狀態(tài)進行實時檢測，如電梯所處的位置、運行方向、載荷、速度、候梯呼叫信號等等，同時，會將這些信號傳輸給上層軟件，完成對數(shù)據(jù)的實時處理。

（2）控制功能。這是群控系統(tǒng)的核心功能，其特點是集中控制，不但能夠使系統(tǒng)內(nèi)的某一臺電梯去響應(yīng)某個呼叫，而且還能使某臺電梯不響應(yīng)外界呼叫。

（3）通信功能。想要實現(xiàn)對電梯運行的優(yōu)化及合理分配，調(diào)度軟件與硬件控制間的配合必不可少，其關(guān)鍵在于相關(guān)數(shù)據(jù)與控制命令的順利傳輸，換言之，單臺電梯在群控系統(tǒng)中具備良好的通信能力。

2 基于PLC的樓宇電梯群控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

現(xiàn)階段，國產(chǎn)的電梯主要有兩種控制方式，一種繼電器，另一種是PLC。由于PLC集“三電”于一體，使其具備了較高的穩(wěn)定性和可靠性，從而被廣泛應(yīng)用于自動控制領(lǐng)域的多個方面。隨著PLC的更新?lián)Q代，其現(xiàn)已非常成熟，功能也日漸強大，如邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理等等。鑒于此，下面本文采用西門子公司研發(fā)的S7-200PLC對樓宇電梯群控系統(tǒng)的主從站設(shè)計與實現(xiàn)進行論述。

2.1 電梯群控系統(tǒng)的硬件配置

（1）PLC的硬件主要由以下幾個部分組成：主機、I/O接口、電源擴展器接口及外部設(shè)備接口。其中主機由CPU、系統(tǒng)程序及用戶應(yīng)用程序存儲器組成，CPU是整個PLC的核心，它具有如下作用：運行用戶程序、監(jiān)控I/O接口狀態(tài)、處理數(shù)據(jù)、判斷邏輯等等；I/O接口是PLC與輸入/輸出設(shè)備相連接的主要部件，其一方面能夠接受輸入設(shè)備的控制信號，另一方面能夠驅(qū)動輸出設(shè)備。為避免電磁干擾，I/O接口多以光電耦合電路為主。

（2）變頻器。本次設(shè)計中選用的變頻器為MM420，這是一款多功能的標準標準變頻器，其采用的是當前較為流行的模塊化設(shè)計，本身的界面非常友好，便于用戶操作。在由變頻器構(gòu)成的電梯系統(tǒng)中，當變頻器接收到控制器發(fā)出的電梯呼叫請求信號時，變頻器會按照預先設(shè)定好速度及加速度值，啟動電動機運行，并在速度達到最大值以后，進入勻速狀態(tài)，抵達目的層的減速點之后，控制器會發(fā)出切斷高速度信號的指令，變頻器將會以預先設(shè)定好的減速度將速度降低至爬行速度，整個過程中，變頻器會自行計算出從減速點至平層點間的實際距離，并擬合出優(yōu)化曲線，同時按照該曲線完成運行。

（3）旋轉(zhuǎn)編碼器。在電梯控制過程中，借助編碼器產(chǎn)生出來的脈沖，可將電梯在電梯井當中的位移情況轉(zhuǎn)換為編碼器的脈沖輸出。為便于體現(xiàn)電梯的運行狀態(tài)，一般都是將編碼器裝設(shè)在曳引機齒輪減速箱輸出軸的軸端上，通過PLC計數(shù)器輸入端點，便可將脈沖數(shù)存儲到PLC的存儲單元當中。采用旋轉(zhuǎn)編碼器能夠有效減少電梯井道內(nèi)的機械安裝，便于電梯調(diào)試。需要特別注意的是，為防止外界電磁干擾，旋轉(zhuǎn)編碼器的硬件接線應(yīng)當全部采用屏蔽線。在本次設(shè)計中，為進一步增強計數(shù)器的脈沖精度，選用了歐姆龍公司研發(fā)的6C-CWSC型可逆旋轉(zhuǎn)編碼器，該裝置的特點是脈沖精度高且在低速運行時不丟導致脈沖丟失。

2.2 群控電梯從站設(shè)計

（1）控制程序設(shè)計。樓宇內(nèi)的電梯運行主要是按照各個樓層及轎廂的呼叫和行程信號進行控制，由于各個樓層及轎廂的呼叫全部都是隨機的，故此，群控系統(tǒng)采用隨機邏輯控制。本文所設(shè)計的群控系統(tǒng)共有32個輸入點，這些輸入點能夠滿足電梯的基本運行需要，其分布位置如下：樓層中、外選擇信號、轎廂運行時樓層檢測信號、極限限位保護信號等。

（2）樓層的計數(shù)。在本系統(tǒng)中，樓層的計數(shù)主要是由旋轉(zhuǎn)編碼器負責完成的，計數(shù)方式為相對計數(shù)，計數(shù)器采用的雙向計數(shù)器。為避免其在計數(shù)脈沖高電平期間發(fā)生重復計數(shù)的現(xiàn)象，采用了樓層計數(shù)信號上沿觸發(fā)樓層計數(shù)器。

（3）減速控制。頻繁啟停是電梯運行的基本特性，為進一步提升工作效率，并顯著改善電梯的舒適感，應(yīng)當確保電梯能夠在運行時平滑減速至速度為零，即無速度停車抱閘。在本次設(shè)計中，采用旋轉(zhuǎn)編碼器對轎廂的位置進行檢測，當電梯啟動后，計數(shù)器會精確地確定出電梯行走過的距離，當達到與減速點相應(yīng)的預置數(shù)時，便會發(fā)出減速指令，電梯接收到指令后，便會平滑減速，直至速度降為零后停車。

2.3 群控電梯主站設(shè)計

（1）群控算法。群控電梯一般都是建立在對單臺電梯的控制邏輯基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，故此在設(shè)計電梯群控算法時，也應(yīng)當以單臺控制邏輯為基礎(chǔ)。而群控算法的選擇應(yīng)當充分考慮系統(tǒng)的要求，能夠?qū)﹄娞莸暮艚行盘栠M行合理分配。

（2）主站與從站的通信。雙座電梯聯(lián)機運行時，2臺PLC主機可采用PPI通訊。為確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚傩?，設(shè)計中采用了187.5K的通信波特率，由于PLC僅能默認9.6K的波特率，故此需要對系統(tǒng)參數(shù)進行調(diào)整。在PPI網(wǎng)絡(luò)當中，PLC間的通訊由網(wǎng)絡(luò)讀寫指令完成，系統(tǒng)從站無需進行專門的通訊編程，但需要對其通訊數(shù)據(jù)進行映射。

3 結(jié)論

綜上所述，在計算機、數(shù)字儀表、網(wǎng)絡(luò)通信、現(xiàn)場總線等技術(shù)不斷發(fā)展的帶動下，電梯群控技術(shù)也隨之獲得了長足進步，國內(nèi)出現(xiàn)了大批的電梯群控系統(tǒng)，借助該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對電梯的統(tǒng)一調(diào)度，不但可以提升電梯的服務(wù)效率，而且還降低能耗。本文基于PLC對樓宇電梯群控系統(tǒng)的主從站設(shè)計進行了論述，期望能夠?qū)﹄娞莞咝н\行目標的實現(xiàn)有所幫助。

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TU857

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2015-7-15