區廣煥



摘 要:電梯作為現代樓宇建筑中不可或缺的一種交通工具,其控制方法與組成結構經歷了漫長的發展過程,怎樣使電梯提供更優質的服務,一直是電梯控制領域的核心研究內容。西門子PLC為技術平臺,利用西門子PLC編程的程序控制方式,提出了6層群控電梯的PLC系統的總體控制策略。該PLC 控制系統在對6層電梯模型的控制中取得了良好的效果,完全滿足本系統提出的控制要求。
關鍵詞:群控電梯;PLC控制系統;PPI協議;高層建筑
中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.055
隨著科學技術的不斷進步,促進了高層建筑行業的快速崛起,而電梯作為高層建筑垂直運輸設備,在這其中發揮著強大的作用。為了進一步縮短人們的侯梯時間,減少能源消耗,除了安裝多臺電梯外,更要采用優化的管理控制策略來提高電梯群的運行效率和服務質量。本文選用了三部6層電梯模型,它可以仿真單部電梯的運行,加上總線網絡也可以完成3部電梯群控的仿真運行。該電梯系統采用西門子200PLC作為控制器,其型號為S7-226DC/DC/DC,數字量擴展模塊是EM223CNDC/DC。
1 電梯系統總體控制思路
電梯群控系統是一個復雜的多目標控制系統,因此,用傳統的控制方法很難達到高質量的性能指標。該群控電梯3部電梯模型及一部主控PLC構成,主控PLC主要完成群控決策任務,每部電梯各配備有1臺分控PLC分別控制。3臺PLC通過PPI網絡與主控PLC連接在一起,從而構成控制網絡。當門廳有呼梯請求,主控PLC接收到該信號后,按照一定的控制策略進行分析和決斷,最終指定其中一部電梯去響應門廳的呼叫。根據以上需求,系統必須具有以下功能:①每臺分控PLC能單
獨完成對電梯的有效控制;②每臺分控PLC必須對主控PLC實時報告自己的運行狀態;③主控PLC接收到門廳的呼梯請求后,在實時掌握各分控電梯狀態的基礎上,依據一定的算法進行分析決策,指定一臺電梯去響應門廳的呼梯。
2 電梯群控網絡的構成
2.1 PPI網絡簡介
每一個西門子S7-200PLC都自帶有1個或2個RS485通信口(PORTO或者PORT1)以及PPI通信協議,這是一種廉價的通信方式,不需額外付費購買網絡擴展模塊。PPI網絡是西門子專有的一種通信網絡,它不對任何第三方開放協議內容。因此,要想構成PPI網絡,僅限于在西門子獨家生產的自動化產品間通信。PPI網絡是一種主-從協議,網絡上的主站才有權在網絡上主動發送信息,從站只能接收信息或者在主站的請求下,被動發送信息。該通信方式下,主站需要編寫通信程序;從站不用編寫,它只需將主站需要的信息事先準備到雙方規劃好的通信緩沖區即可。
2.2 電梯群控網絡的規劃
2.2.1 狀態幀
各從站通過“網絡讀”的方式實時將本站的狀態幀送給主站用于決策需要,該幀需要PLC在每個循環周期實時傳送。依據上述所述控制決策的實現算法,電梯的狀態幀可以定義如表1所示。
該狀態楨一共占用8個字節長度,各字節字段的含義及取值規范如下:①C-DIR(當前運行方向字段)。“0”為空閑狀態,“1”為上行,“2”為上行中途??浚?”為下行,“4”為下行中途停靠。②A-U-R-F。本部電梯承擔的門廳上行服務的所有樓層。相應位置“1”,如果沒有,該狀態字節為“0”。完成一次呼梯響應,則相應位清零。③A-D-R-F。本部電梯承擔的門廳下行服務的所有樓層,相應位置“1”,如果沒有,該狀態字節為“0”。完成一次呼梯響應,則相應位清零。④A-T-F。
轎廂內所有請求去往的樓層,相應位置“1”,如果沒有轎廂按鍵請求時,該狀態字段為“0”。完成一次服務,則相應位清零。
其余各字段的定義如表2所示。
各字節字段的含義及取值規范如下:①C-F。當前所在樓層字段,相應位置“1”。②U-R-F。門廳上行呼梯的樓層,相應位置“1”,如果沒有門廳上行請求時,該狀態字節為“0”。當主控機對該請求作出決策后,對應位立即被清零。③D-R-F。門廳下行呼梯的樓層,相應位置“1”,如果沒有門廳下行請求時,該狀態字節為“0”。當主控機對該請求作出決策后,對應位立即被清零。④T-F。轎廂內本次請求去往的樓層,相應位置“1”,如果沒有轎廂按鍵請求時,該狀態字段為“0”。
2.2.2 控制幀
主控PLC利用控制幀將決策信息通過“網絡寫”的方式實時送給3臺分控電梯,實時更新它們的運行計劃。該信息幀只在有門廳請求時才發送,不需要每個循環周期都進行。各字節字段的含義及取值規范如下:①U-D-F。決策出的上行需要響
應呼梯服務的樓層,相應位置“1”,如果沒有服務樓層,則控制字節為“0”。②D-D-F。決策出的下行需要響應呼梯服務的樓層,相應位置“1”,如果沒有服務樓層,則控制字節為“0”。
③U-R-F。門廳有上行按鈕請求的樓層,相應位置“1”,如果沒有門廳上行請求,該狀態字節為“0”。該字節主要用于將呼梯層所有的門廳指示燈全部點亮。該字段定義同表2中U-R-F定義。④D-R-F。門廳有下行按鈕請求的樓層,相應位置“1”,如果沒有門廳下行請求,該狀態字節為“0”。該字節主要用于
將呼梯層所有的門廳指示燈全部點亮。該字段定義同表2中D-R-F定義。
2.3 網絡通信區的分配
基于上節的分析,主站與3個從站的網絡讀寫緩沖區分配如表3所示。
為了本文后面敘述方便,將每一片連續的通信區域的第一個字節叫做基址,某一個具體字段地址等于基址加上偏移地址。
3 控制軟件實現算法
系統的軟件實現分為主控PLC的決策實現以及分控PLC的電梯控制兩大部分。以下討論均基于1號從站展開,由表3可知,狀態幀的基址為VB0,控制幀的基址為VB50,實際字段地址應等于該基址加上特定字段的偏移地址。
3.1 主控PLC的決策實現
由于在計算資源耗費值時,需要用到上述10個參數,其中部分可實際測量得到,而部分參數需要利用總線通信獲得相關數據,然后依據一定的算法才能獲得。
3.2 分控PLC的電梯控制
分控PLC根據主控PLC的決策決定是否響應當前某個呼梯請求。當控制幀中U-D-F或者D-D-F字節不為0時,則本部電梯立即根據這兩個字節的相關內容響應呼梯請求。
4 結束語
綜上所述,電梯行業是一個不斷發展的事業,電梯控制系統將隨著科技的發展而日趨完善,電梯的性能也將進一步提高。本系統將西門子200PLC作為控制器,運用以上理論和算法進行了系統的編程開發,系統完全成功運行,在對六層電梯模型的控制中取得了良好的效果,完全滿足本系統提出的控制要求。
參考文獻
[1]修淑英.PLC在三層電梯呼梯控制中的應用[J].硅谷,2012(07).
[2]張文軍.基于PLC的電梯控制系統的設計與研究[J].現代電子技術,2012(23).
〔編輯:張思楠〕