基于組態軟件監控的智能電梯群控系統設計

李智光

(廣州港日電梯有限公司，廣州 511450)

1 引言

設計了一種智能電梯群控系統，并利用kingview6.5組態軟件設計了上位機監控軟件。在電梯群控系統中，分析了電梯系統的各功能模塊，提出了一種電梯群控系統的優化算法，經過模擬實驗，驗證了該系統能夠縮短人們的候梯時間，減少電梯啟停次數，也提升了電梯運行效率和服務質量，減小了能源消耗。在上位機軟件設計中，充分利用組態王監控軟件模塊化的特點，設計出能夠模擬電梯運行狀態的軟件界面，這樣只需工作人員在控制室計算機前便可對整個智能電梯群控系統進行全方位的監控。

2 智能群控電梯系統設計

電梯控制技術的發展經歷了繼電器接觸控制、交流雙速控制、直流變壓調速控制、交流變壓變頻控制和計算機控制諸階段。目前較為流行的是PLC和變頻器組合的電梯調速控制系統。

2.1 系統總體架構

本文所提出的電梯控制系統由系統輸入、中央處理器、系統輸出以及組態軟件監控組成。其中，系統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和相應的通訊模塊，系統輸出則控制電梯的升降起落以及樓層界面的顯示等，組態軟件則負責監控電梯的運行狀況和故障報警。整個系統的主要硬件包括PLC主機及擴展、機械系統、轎廂操縱盤、調速裝置與主拖動系統等。電梯控制系統的基本結構圖如圖1所示。

2.2 智能群控電梯系統的各功能模塊

根據對群控電梯各模塊的功能進行拆分，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)轎內指令功能:由乘客在轎內控制電梯的運行方向以及到達任意層;

(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)保護功能:當電梯出現異常情況如超速、斷繩、越限、運行中開門、過載等現象時，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指示電梯當前所處位置，能在某按鈕信號被響應時消去其記憶，同時這些樓層信號還要在其他的邏輯控制環節中起某些控制作用，以保證電梯的可靠運行;

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

在實際設計中，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行運算處理，根據乘客所處的樓層，合理調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，更省時，也降低能耗。

2.3 智能群控電梯的優化

智能群控電梯系統的優化主要體現在呼梯產生的時間與方式、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，然后電梯管理系統將所有的選層信息進行采集、存儲和處理，通過電梯群控算法模塊進行統一派梯計算。本文采用的系統將箱內按鍵轉移到樓道外，底層往上層乘梯時是通過候梯廳的呼梯界面來選擇到達的樓層。這樣電梯的群控算法模塊就能提前知道到達樓層的信息，然后將所采集到的信息預先做處理，進行派梯。人們根據顯示的結果到達派送電梯的編號候梯，這樣就不用電梯自行判斷自身運行狀態，也就節省了乘客的候梯時間。

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

3 組態監控設計

系統監控軟件采用北京亞控公司的kingview6.5組態王軟件，它是一套能夠在Windows平臺上運行的用于快速構造和生成計算機監控系統的組態軟件。通過對現場設備數據的采集和處理，檢驗電梯控制系統的運行情況。利用組態軟件可完成對畫面的設計、動畫的連接等工作。用于顯示畫面開發系統中建立的動畫圖形畫面，并負責數據庫與I/O服務程序的數據交換，通過實時數據庫管理從一組現場控制對象采集到的各種數據，并把數據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、趨勢曲線等監視功能，并可生成歷史數據文件。

3.1 監控軟件的主要任務

在本設計的電梯監控系統中，上位機軟件的主要任務有:

(1)數據采集:實時采集各臺PLC中存儲的電梯運行狀態參數;

(2)狀態監控:實時顯示各部電梯的工作狀態并用動畫顯示電梯的動作過程;

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

(4)數據分析:可根據采集來的現場數據，對PLC發出相應控制指令，合理調度電梯。

3.2 上位機軟件的設計步驟

利用組態王設計電梯監控系統的主要步驟有:設備配置，構造數據庫變量，圖形界面設計，建立動態連接，運行調試等。

(1)設備配置

要用組態軟件進行實時監控首先要完成通訊連接，由于本系統采用的PLC與上位機間進行串口通訊，采用的通訊協議為RS232，因此將PLC的生產廠家、設備名稱、通訊方式等填入相應的對話框即可。與組態王連接的I/O設備的通訊設置如下:連接端口為PLC連接計算機的COM1串口;通訊參數如下，波特率:9600;數據位:8位;停止位:1位;校驗位:偶校驗。

(2)構造數據庫變量

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

(3)設計圖形界面

圖形界面用來模擬現場工況，本系統設計的界面用來仿真電梯運行的畫面。組態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。在本設計中，針對電梯系統制作了進入畫面、監控畫面、操作幫助畫面、查看程序畫面等，使整個系統操作人性化，內容豐富化。

(4)建立動畫連接

圖形界面只是一副靜態畫面，要想用它來動態仿真電梯的運行狀況，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系，當變量的值改變時，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據變量的值，以實現圖形界面與對象間的雙向控制，即PLC控制程序和組態監控程序共同參與對電梯的控制。為了實現電梯的上下移動，將電梯的行程和平層傳感器分別組成數值編碼，每到一個樓層進行一次數值比較，當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)運行和調試

主要是檢查系統是否可以實現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，檢查電梯運行到指定層站，開門等。電梯按鈕的狀態和電梯運行的狀態(PLC的I/O狀態)，在組態監控畫面上是否有動態顯示。反之，在組態監控畫面上，操作控制按鈕，電梯運行的狀態與按動電梯上的控制按鈕時是否相同，并且動態顯示在組態監控畫面上。

最后，監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 束 語

采用的智能群控電梯系統利用工業上己經成熟的PLC和變頻器組合的電梯調速控制系統，并且利用kingview6.5組態軟件編制上位機實時監控軟件。通過PC端的上位機軟件就可以清楚看到電梯群當前的運行狀態和位置并且可以在PC機上直接對電梯進行遠程控制，從而實現電梯的遠程監控，有效提高群控電梯的綜合服務水平。

［1］何斌.電梯交通分析［J］.中國電梯，2003，14(20):26－27.

［2］王志敏，顧文業.考慮乘客混雜度的電梯群控智能調度算法［J］.物理測試，2004，14(3):9 －11.

［3］劉嶼，鄔依林，李中華，等.基于模糊控制的全數字鍵盤電梯群控系統［J］.計算機測量與控制，2006，14(8):1023－1026.

［4］陳懷忠.西門子PLC在商場貨運電梯控制中的應用［J］.商場現代化，2006(05S):54.

［5］陽憲惠.現場總線技術及其應用［M］.北京:清華大學出版社，1999.

［6］嚴法高，陳虹，許慧.基于現場總線的電梯監控系統的設計［J］.微計算機信息，2005，21(6):85 －87.

［7］北京亞控科技發展有限公司，組態王6.0使用手冊［Z］.北京亞控科技發展有限公司，2002.

［8］月華，汪仁煌.組態王在電梯監控系統中的應用［J］.微計算機信息，2003(10):27－55.