基于S7-1200PLC和專家函數的群控電梯系統設計

位星劍 袁毓聰 汪龍

摘 ?要：當今世界，電梯已然成為樓宇建筑必備的交通工具，隨著電梯控制技術的發展和人們對乘梯質量要求的提高，如何能夠全面提高電梯的服務質量一直是群控電梯領域的研究熱點。該文以西門子S7-1200PLC為主控制器，設計了一款基于專家函數的S7-1200群控電梯控制系統，針對群控電梯的3個評價指標——乘客候梯時間、乘客乘梯時間、能源消耗量對系統進行評價，結果驗證了該系統設計具有一定的實際應用價值。

關鍵詞：群控電梯 ?S7-1200 ?專家函數

中圖分類號：TU976 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）06（a）-0034-02

隨著我國改革開放事業的日趨進步、社會經濟的高速發展，高效節能成為工業及其應用市場所共同追求的目標。電梯作為建筑的必備產品，在這個過程中也逐漸朝著機電一體化和智能自動化方向發展。SIMATIC S7-1200是西門子公司推出的一款緊湊型、模塊化的PLC。該文以6部10層群控電梯對象作為出發點，應用TIA PORTAL、S7-1214 PLC和EET電梯嵌入式仿真系統進行半實物群控電梯控制系統的研究與設計。

1 ?群控電梯控制系統

群控電梯的控制系統原理如圖1，系統主要由PLC控制器、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等組成。

該文所述的電梯群控以專家函數算法為基礎，乘梯時間、候梯時間、能量損耗為關鍵參數，最優控制為依據，完成電梯運行過程啟動、停止和變速的工作，以實現電梯安全、高效、穩定的工作運行。

2 ?PROFI-NET通信

博途是西門子全集成自動化系列用于工程、編程和調試自動化設備以及驅動系統的基礎。S71200可支持PROFI-NET、PROFI-BUS等多種通信方式。

在該課題中選用的控制器是S7-1214 DCDCDC，采用PROFI-NET通信，通過使用博圖軟件來組態群控電梯控制系統各個組成模塊[1]，通過使用PROFI-NET連接PC站。

3 ?基于專家函數進行電梯群控算法設計

令候梯時間為Th、乘梯時間為Tc、當前樓層為Fd、呼梯產生樓層為Fh、停靠次數為Sn、最高呼梯樓層為Fmax、最低呼梯樓層為Fmin、開關門次數為Sk。根據程序設計及電梯模型實際速度測量的平均值，令高速通過一層的時間為2s、完成一次停靠及其開關門動作時間為5s。

乘梯時間及候梯時間在不同實際情況下的算法如圖2上呼按鈕分配，下呼按鈕與上呼按鈕分配相同。

其中在運作時能耗主要消耗在啟停的過程中，而完成一次啟停所消耗的能量相等，于是我們可以用單部電梯在執行一次任務時停靠次數來等比例模擬為能量損耗的多少。優化策略算法作為評價函數F（j），用候梯時間Th評價轎廂外乘客滿意度，用乘梯時間Tc評價轎廂內乘客滿意度，用電梯的起停次數Sk評價能量損耗[3]。

4 ?群控電梯控制系統程序設計

對于某一樓層外呼信號進行群控算法分析處理，根據得到的最優解將信號分配給最優解電梯來執行。其中對于同方向的所有呼梯信號須給予響應，反方向不予響應，交由另一部可執行電梯或者執行完本次同方向任務的電梯進行響應[4]。對于優先級更高的電梯保護信號：光幕信號、故障信號、超重信號等，為了電梯運行的安全應給予更高優先級的執行，程序流程為：呼梯按鈕輸出-群控算法分配-是否出現保護信號-最優電梯執行-結束待機。

5 ?結語

綜上所述，采用西門子S7-1200PLC作為控制器，在TIA博途平臺下進行硬件組態，軟件編程，經過實踐測試，該電梯控制系統可以根據不同樓層客戶需求及時響應，設計的電梯可靠性高，在顧客的安全使用和人生安全方面有很大的優越性。具有一定的工程應用價值。

參考文獻

[1] 路明，吉順平，王長博，等.基于 S7-1200 的電梯群控系統設計[J].科技創新與應用.2016，6（23）：23-24.

[2] 張健，王笑竹.改進GA優化BP神經網絡的電梯群控策略[J].陜西理工學院學報.2015，35（4）：36-39.

[3] 余濤，王偉，孫藝峻，等.西門子S7-1200PLC在電梯運行控制系統中的應用設計[J].自動化技術與應用2016.35（11）：58-61.