基于S7—1200PLC的三部電梯群控系統設計

胡艷麗 劉團結 戴文俊 徐小軍

摘要：根據電梯基本功能與電梯系統安全保護功能，以德普（DPRO）公司研發的三維電梯模型為控制對象，采用西門子全集成自動化軟件TIA portal進行模塊化的編程，完成三部電梯的PLC群控系統總體設計。三部電梯用同一個外部呼叫信號，合理的去響應乘客的乘坐需求。通過PLC編程及仿真調試，系統不僅從本質上明顯的縮短了乘客乘坐電梯的時間，還降低了電梯能耗，同時減少了使用成本，延長了電梯的使用周期。

關鍵詞：電梯；S7-1200 PLC；梯形圖；群控

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）06-0014-02

1 引言

隨著城市現代化進程的突飛猛進的發展，越來越多的高層建筑涌現，電梯作為一種高效、迅捷的垂直運輸設備，在高層住宅、賓館、倉庫、醫院、碼頭等場所都成為了人們不可缺少的運載工具。而隨著人們生活的節奏加快，在很多場合普通的單部電梯已經遠遠不能夠滿足人們的要求，電梯性的工作效率對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統的性能及效率，保證電梯的運行即高效節能又安全可靠。區別于單部電梯，群控電梯具有響應速度快，高效，節能等特點。

本文在全面了解三部電梯群控技術的基礎上，選擇功能強大、抗干擾能力強、可靠性高的的西門子S7-1200 PLC進行設計。設計時要考慮如下運行指標：乘客平均乘梯時間、乘客平均候梯時間、乘客長時間候梯率、電梯運行總距離、系統啟?？偞螖档?，這些指標均為越小越好。其中以上指標的優先級為：乘客的平均候梯時間 > 乘客長時間的候梯率 > 乘客平均的乘梯時間 > 電梯運行總距離 > 系統啟停的總次數。

2 控制系統硬件設計

基于PLC的電梯控制系統，主要由PLC主機、PM125、電梯整體模型（包括轎廂、開關門繼電器、牽引電機、上下平層傳感器、上端站和下端站限位繼電器等）、廳外樓層按鈕、轎廂內部按鈕等部分組成，如圖1所示。電梯由外呼和內呼按鈕進行操作，通過程序控制，使電梯到達目標層。電梯上行、下行由一臺曳引電機來驅動，電動機的正轉和反轉分別控制電梯的上升和下降，并可以實現電梯的啟動加速、制動減速、穩定運行等調速環節。電梯轎廂門由另一臺電動機驅動，該電動機正轉和反轉分別控制轎廂門的開啟和關閉。電梯的廳門外和轎廂內每層都有樓層位置的數碼管顯示及電梯運行方向指示燈等裝置。

3 控制系統軟件設計

3.1 控制算法流程圖

本設計三部電梯群控系統在滿足單部電梯的基本邏輯要求下，按照計算距離的原則進行判斷，流程圖如圖2所示。電梯剛開始的狀態為初始化，初始化完成后，三部電梯按照所給的信號進行距離計算，然后將三者的距離輸入到存儲器中進行比較，距離較近的優先去響應。算法舉例如下：如電梯為10層，現在在5層的位置進行上行，那么按下六上按鈕，因為是同一方向，那么距離就是+1；如果按下的是六下按鈕時，那么將默認電梯到達最遠端后，返回到六下的位置，距離為+9。按照這種算法，三部電梯分別將實時距離存儲到PLC寄存器中，然后通過程序執行進行控制。

3.2 電梯部分環節梯形圖設計

3.2.1 初始化環節

電梯開始運行之前，轎廂可能會處于任意樓層，這是就需要初始化程序，初始化程序的作用是讓最初處于任意樓層時的三部電梯得電之后自動運行至下端站第一限位，即同時回到1層，開啟風扇與照明，讓電梯處于待載休眠狀態，等待運行命令。初始化之后就按照距離原則，和順向原則運行。所謂的順向原則就是指電梯一旦上行，就要一直上行，直到消除了現有的所有上行指令才可以反向；同理，電梯一旦下行就要一直下行，直到消除了現有的下行指令才可以反向。初始化部分程序如圖3所示。

3.2.2 開關門控制環節

電梯到達指定的目標樓層后，平層信號得電，關門繼電器不得電，開門繼電器得電，電梯轎廂門自動打開，在系統預先設置的開門時間內，轎廂門一直處于開啟狀態。在到達預設時間，電梯門開啟過程中，有紅外光幕信號輸入，電梯門停止關閉，轎廂門再次開啟。

乘客進入電梯，人員過多有超重信號輸入，電梯門無法關閉，轎廂門再次開啟，直到不再有超重信號輸入時，電梯門關閉。開關門部分程序如圖4所示。

4 結語

本設計從節能，環保，高效等方面對三部電梯群控系統進行了設計，并通過EES仿真軟件進行調試。通過調試，本文設計的系統使乘客平均乘梯時間、乘客平均候梯時間、乘客長時間候梯率、電梯運行總距離、系統啟?？偞螖档刃阅苤笜说玫絻灮ａ槍蛱輹r間，本文在程序設計中以就近響應來體現，電梯運行距離短了，運行時間也相應的就減少了，這樣就可以大大降低電梯能耗、降低電梯運行成本。在安全性方面，本文在程序設計中加入了保護措施，比如在關門的過程中，有光幕信號或者超重信號就會使電梯開門；當電梯出現異常狀況時，電梯會發出故障信號，并且使電梯停止運行。因此，該系統在保證電梯運行可靠、自動化程度高的同時，又可以保證其在最短的時間內將乘客運抵至目標樓層耗能最少，即大大提高了其經濟效益。

參考文獻

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Abstract：According to the basic function and the safety function of the elevator system， using the three-dimensional elevator model developed by DPRO，and using Siemens fully integrated automation software TIA portal for modular programming，this article complete overall design of the three elevator group control system based on PLC control system .Three elevators with the same external call signal， a reasonable response to the passengers riding demand.Through the PLC programming and simulation debugging， the system not only significantly shortens the passengers take the elevator time， but also reduces the elevator energy consumption， while reducing the use of cost and extend the use of the elevator cycle.

Key words：elevator；S7-1200 PLC；ladder diagram；group control