基于PLC的樓宇群控電梯系統研究

鐘建文

（江門市新會建筑設計院有限公司 廣東 江門 529100）

基于PLC的樓宇群控電梯系統研究

鐘建文

（江門市新會建筑設計院有限公司 廣東 江門 529100）

本文首先概括性介紹了PLC與電梯群控技術，并在此基礎上對基于PLC的樓宇電梯群控系統設計與實現進行論述。期望通過本文的研究能夠對樓宇電梯的有效控制提供一定幫助。

PLC；樓宇電梯；群控系統

1 PLC與電梯群控技術概述

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字式電子裝置，PLC集成了計算機與自動化兩大技術，成為當前比較先進的工業控制裝置。

（1）PLC的基本原理。PLC是以一定的順序進行掃描，以不間斷地循環方式進行工作，其運行步驟如下：根據使用者的控制要求編制好相應的程序，并將該程序保存到存儲器當中，當PLC運行時，CPU會執行有關命令，根據指令信號順序地進行周期性循環掃描，若是程序內未設置跳轉指令，則PLC會從預先設置好的首條指令開始，逐條、順序地執行程序，直至整個程序結束，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的刷新，只要PLC不出現故障或是人為終止，便會一直周而復始地進行下去。

（2）特點。目前，在工業領域當中，PLC獲得了廣泛應用，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系。PLC在軟硬件的設計上均采取了大量的技術措施，所以PLC控制系統十分可靠。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、系統安裝調試工作量小、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

電梯群控系統具有如下基本功能：

（1）能夠實時監控并采集運行數據。群控系統會對系統內部每一臺電梯的運行狀態進行實時檢測，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，完成對數據的實時處理。

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

（3）通信功能。想要實現對電梯運行的優化及合理分配，調度軟件與硬件控制間的配合必不可少，其關鍵在于相關數據與控制命令的順利傳輸，換言之，單臺電梯在群控系統中具備良好的通信能力。

2 基于PLC的樓宇電梯群控系統設計與實現

現階段，國產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定性和可靠性，從而被廣泛應用于自動控制領域的多個方面。隨著PLC的更新換代，其現已非常成熟，功能也日漸強大，如邏輯控制、過程控制、運動控制、數據處理等等。鑒于此，下面本文采用西門子公司研發的S7-200PLC對樓宇電梯群控系統的主從站設計與實現進行論述。

2.1 電梯群控系統的硬件配置

（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備接口。其中主機由CPU、系統程序及用戶應用程序存儲器組成，CPU是整個PLC的核心，它具有如下作用：運行用戶程序、監控I/O接口狀態、處理數據、判斷邏輯等等；I/O接口是PLC與輸入/輸出設備相連接的主要部件，其一方面能夠接受輸入設備的控制信號，另一方面能夠驅動輸出設備。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計，本身的界面非常友好，便于用戶操作。在由變頻器構成的電梯系統中，當變頻器接收到控制器發出的電梯呼叫請求信號時，變頻器會按照預先設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，抵達目的層的減速點之后，控制器會發出切斷高速度信號的指令，變頻器將會以預先設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，并擬合出優化曲線，同時按照該曲線完成運行。

（3）旋轉編碼器。在電梯控制過程中，借助編碼器產生出來的脈沖，可將電梯在電梯井當中的位移情況轉換為編碼器的脈沖輸出。為便于體現電梯的運行狀態，一般都是將編碼器裝設在曳引機齒輪減速箱輸出軸的軸端上，通過PLC計數器輸入端點，便可將脈沖數存儲到PLC的存儲單元當中。采用旋轉編碼器能夠有效減少電梯井道內的機械安裝，便于電梯調試。需要特別注意的是，為防止外界電磁干擾，旋轉編碼器的硬件接線應當全部采用屏蔽線。在本次設計中，為進一步增強計數器的脈沖精度，選用了歐姆龍公司研發的6C-CWSC型可逆旋轉編碼器，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 群控電梯從站設計

（1）控制程序設計。樓宇內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，群控系統采用隨機邏輯控制。本文所設計的群控系統共有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。在本系統中，樓層的計數主要是由旋轉編碼器負責完成的，計數方式為相對計數，計數器采用的雙向計數器。為避免其在計數脈沖高電平期間發生重復計數的現象，采用了樓層計數信號上沿觸發樓層計數器。

（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。在本次設計中，采用旋轉編碼器對轎廂的位置進行檢測，當電梯啟動后，計數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的預置數時，便會發出減速指令，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上實現的，故此在設計電梯群控算法時，也應當以單臺控制邏輯為基礎。而群控算法的選擇應當充分考慮系統的要求，能夠對電梯的呼叫信號進行合理分配。

（2）主站與從站的通信。雙座電梯聯機運行時，2臺PLC主機可采用PPI通訊。為確保數據傳輸的高速性，設計中采用了187.5K的通信波特率，由于PLC僅能默認9.6K的波特率，故此需要對系統參數進行調整。在PPI網絡當中，PLC間的通訊由網絡讀寫指令完成，系統從站無需進行專門的通訊編程，但需要對其通訊數據進行映射。

3 結論

綜上所述，在計算機、數字儀表、網絡通信、現場總線等技術不斷發展的帶動下，電梯群控技術也隨之獲得了長足進步，國內出現了大批的電梯群控系統，借助該系統能夠實現對電梯的統一調度，不但可以提升電梯的服務效率，而且還降低能耗。本文基于PLC對樓宇電梯群控系統的主從站設計進行了論述，期望能夠對電梯高效運行目標的實現有所幫助。

[1]唐勇奇.電梯變頻調速PLC控制的設計與實現[J].電機電器技術，2011（11）.

[2]梁春燕，謝劍英.智能大廈中的電梯群控系統研究[J].測控技術，2012（9）.

[3]張苗苗，張學軍，謝劍英.基于模糊推理的電梯群控系統的研究與仿真實現[J].控制與決策，2013（10）.

[4]宗群，王朝陽，岳有軍.電梯群控系統多目標模糊控制算法的設計[J].制造業自動化，2012（7）.

[5]賈青，謝劍英.離散隨機事件優化控制在電梯群控系統中的研究與應用[J].信息與控制，2010（8）.

TU857

A

1673-0038（2015）33-0272-02

2015-7-15