摘 要 針對(duì)電梯的安全運(yùn)行及高效調(diào)度需求，本文以西門子S7-1200PLC為控制器，對(duì)多臺(tái)電梯群控調(diào)度系統(tǒng)算法進(jìn)行研究。以乘客等待時(shí)間最短，乘梯時(shí)間最短為前提;電梯運(yùn)行距離最短，能耗最低為基礎(chǔ);電梯在早中晚高峰時(shí)，接送乘客數(shù)最多為目標(biāo);完成電梯群控調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過電梯模型仿真，證明算法有效。

關(guān)鍵詞 電梯群控;調(diào)度算法;最小等待時(shí)間;PLC

隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，電梯在人們生活中隨處可見，人們對(duì)于電梯的依賴程度也越來越大。特別是在賓館、商場(chǎng)、醫(yī)院、高層住宅等建筑中，電梯已經(jīng)成為其重要的組成部分。如何使電梯高效服務(wù)于人類，多臺(tái)電梯群控調(diào)度研究很有必要。

本文以六部十層電梯群控調(diào)度算法為載體進(jìn)行研究，以乘客的候梯時(shí)間與乘梯時(shí)間最短，提升乘客乘梯舒適度，電梯運(yùn)行距離最短，降低能耗，在乘梯高峰時(shí)間，接送乘客最多，從而提高電梯的運(yùn)輸效率，提升電梯群的服務(wù)質(zhì)量。

1系統(tǒng)分析

1.1 電梯模型

電梯三維模型主要包括：電梯整體（包括轎廂、電機(jī)、限位開關(guān)等）、各個(gè)樓層按鈕（上下行呼梯按鈕及指示燈等）、電梯內(nèi)部設(shè)備（轎廂開關(guān)門按鈕、轎廂選層按鈕及指示燈等）。電梯模型采用6部十層結(jié)構(gòu)。

1.2 設(shè)備選型

本系統(tǒng)選用西門子S7-1200 DC/DC/DC系列PLC 作為控制器， 被控對(duì)象為電梯仿真模型。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，工控機(jī)與PLC，電腦直接通過以太網(wǎng)連接，通過以太網(wǎng)相連，實(shí)施自動(dòng)控制。

1.3 用戶模型

用戶模型指軟件系統(tǒng)將模擬各樓層出現(xiàn)的用戶數(shù)量以及每位用戶對(duì)電梯的操作行為，如每一名用戶按下期望到達(dá)的目標(biāo)樓層按鈕。用戶行為模型可以模擬現(xiàn)實(shí)情況下大量用戶使用電梯時(shí)的具體用例，從而觀察PLC所控制的電梯的行為是否符合要求[1]。

2乘梯最小等待時(shí)間算法

本文研究的群控調(diào)度方法為乘梯最小等待時(shí)間調(diào)度方法。即當(dāng)有外呼梯信號(hào)時(shí)，在考慮先按定向，同向響應(yīng)，順向截梯，最遠(yuǎn)端反向截梯后，通過預(yù)估計(jì)算電梯當(dāng)前所在樓層至電梯到達(dá)外呼目標(biāo)樓層所需的時(shí)間，時(shí)間最短的電梯去響應(yīng)召喚。

2.1 呼梯距離算法

（1）電梯運(yùn)行方向與呼叫方向相同，且呼叫樓層在電梯運(yùn)行前方時(shí)，呼梯距離=ABS（IN2-IN3）。

（2）電梯運(yùn)行方向與呼叫方向相同，且呼叫樓層在電梯運(yùn)行后方，呼梯距離= ABS（IN2-IN4）+ABS（IN1-IN4）+ABS（IN1-IN3）。

（3）電梯運(yùn)行方向與呼叫方向相反，呼梯距離=ABS（IN2-IN1（或IN4））+ABS（IN1（或IN4）-IN3）。

（4） 電梯沒有運(yùn)行方向時(shí)，呼梯距離=ABS（IN2-IN3）。

其中變量：IN1電梯向上樓層最大值，IN2電梯當(dāng)前所在樓層，IN3外呼樓層，IN4電梯向下樓層最小值。

2.2 呼梯中間?？看螖?shù)算法

（1） 電梯運(yùn)行方向與呼叫方向相同，且呼叫樓層在電梯運(yùn)行前方時(shí)，則電梯所在樓層和呼梯樓層 之間有停梯需求時(shí)，則通過累加器累計(jì)中間停靠次數(shù)。

（2）電梯運(yùn)行方向與呼叫方向相同，且呼叫樓層在電梯運(yùn)行后方時(shí)，則電梯所在樓層和向上最大樓層間有停梯需求，和向上最大樓層與向下最小樓層間有停梯需求，外呼樓層和向下最小樓層間有停梯需求進(jìn)行累加，得出中間?？看螖?shù)。

（3）電梯運(yùn)行方向與呼叫方向相反時(shí)，則電梯所在樓層和向上最大樓層（或向下最小樓層）間有停梯需求，外呼樓層和向上最大樓層（或向下最小樓層）間有停梯需求進(jìn)行累加，得出中間停靠次數(shù)。

（4）電梯沒有運(yùn)行方向時(shí)，則中間停靠次數(shù)為0。

2.3 等待時(shí)間算法

通過預(yù)估電梯每行駛一層所花的時(shí)間，每停靠一層，包括開關(guān)門所花的時(shí)間，可以預(yù)估得出電梯到達(dá)乘客呼梯樓層所需時(shí)間值，即乘客等待時(shí)間值。

等待時(shí)間值=呼梯距離*5S+中間?？看螖?shù)*14S

最小等待時(shí)間即取各梯到達(dá)呼梯樓層預(yù)估時(shí)間的最小值。

在該群控系統(tǒng)中，每臺(tái)電梯均采用優(yōu)先響應(yīng)同一運(yùn)行方向上的呼梯信號(hào)的運(yùn)行策略，即電梯在運(yùn)行過程中可以應(yīng)答同一方向所有層站呼梯信號(hào)和轎廂內(nèi)的選層指令信號(hào)，并自動(dòng)在這些信號(hào)指定的層站平層?？?。外呼信號(hào)則由調(diào)度模塊進(jìn)行電梯分配[2]。

3電梯調(diào)度

3.1 外呼信號(hào)登記

當(dāng)有外呼信號(hào)或者外呼信號(hào)指示燈顯亮?xí)r，說明該樓層有乘梯需求，將該需求進(jìn)行登記。

3.2 電梯派發(fā)

對(duì)每梯到達(dá)登記的外呼請(qǐng)求樓層時(shí)間估算，最小等待時(shí)間且不滿載情況下最優(yōu)派發(fā)。并將該外呼信號(hào)存儲(chǔ)在最優(yōu)派發(fā)電梯下，然后本掃描周期內(nèi)需求登記取消。

最小等待時(shí)間=T（min）（1梯到達(dá)外呼時(shí)間t1，2梯到達(dá)外呼時(shí)間t2，3梯到達(dá)外呼時(shí)間t3，4梯到達(dá)外呼時(shí)間t4，5梯到達(dá)外呼時(shí)間t5，6梯到達(dá)外呼時(shí)間t6）。

3.3 外呼信號(hào)消除

當(dāng)電梯到停靠請(qǐng)求樓層，并且運(yùn)行方向與外呼方向一致時(shí)，轎廂門鎖打開，外呼信號(hào)消除，外呼指示燈熄滅[3]。

4系統(tǒng)仿真運(yùn)行分析

依托電梯仿真平臺(tái)，進(jìn)行了六部十層電梯群控系統(tǒng)最小等待時(shí)間調(diào)度算法仿真運(yùn)行。由于客流的隨機(jī)性，得到的指標(biāo)值會(huì)有所不同，平均候梯時(shí)間約為25.01S;運(yùn)行乘客數(shù)與總乘客數(shù)比值為215/220。

5結(jié)束語

從仿真數(shù)據(jù)可以得出如下結(jié)論： 該算法綜合考慮了乘客候梯時(shí)間、運(yùn)行效率以及安全運(yùn)行等指標(biāo)，較好地兼顧了電梯的服務(wù)質(zhì)量和系統(tǒng)能耗，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成了接送乘客數(shù)量目標(biāo)。運(yùn)用FC塊的調(diào)用使程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了，對(duì)于電梯群控的全局性問題具有重要的參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 于欣韻.電梯群的優(yōu)化控制研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2010.

[2] 薛旭璐，張莉，高晴，等.基于最短距離的電梯群控改進(jìn)算法研究[J].測(cè)控技術(shù)，2018，37（11）：138-143.

[3] 楊禎山，邵誠(chéng).電梯群控技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].控制與決策，2005，20（12）：132-133.

作者簡(jiǎn)介

任琪（1975-），女，湖南衡陽人;學(xué)歷：碩士，職稱：副教授，現(xiàn)就職單位：長(zhǎng)沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程學(xué)院，研究方向：自動(dòng)控制理論、PLC技術(shù)。