智能技術在電梯控制系統中的應用

（天津市濱海新區檢驗檢測中心，天津 300451）

0.引言

近年來，隨著我國的經濟發展，國人的生活水平逐漸提升，人們對生活質量的需求越來越高，不再滿足于走路上下樓，房地產行業領域為了滿足人們的需求絞盡腦汁，最終電梯成為了人們生活必不可少的設備之一，但傳統電梯易發生故障，安全性能不高，而智能技術的成功加入，解決了傳統電梯的弊端，成為后起之秀，本文將針對智能電梯進行開發與運用。

1.PLC智能電梯運行的基本原理

傳統的電梯運行原理是通過曳引繩將對重與轎廂進行連接，使曳引繩分別纏繞于導向輪與曳引輪上，連接成功后，將電動機安裝于電梯系統中，電動機在其中充當減速器起到變速的作用，帶動曳引輪進行轉動，隨著曳引輪轉動后，將與曳引繩產生摩擦力，在摩擦力的作用下帶動對重以及轎廂進行升降運動，實現電梯的運行，但是傳統的電梯有許多弊端，極容易出現故障而引發事故，并且易出現到達指定樓層后電梯不開門現象。現如今，PLC控制器的迅速發展，避免了許多不應該發生的事故，很大程度地減少了工作人員的工作量。而PLC控制器最主要的技術為掃描技術，該技術的加入使工作過程分為3個階段，分別是輸入采樣階段、用戶程序執行階段和輸出刷新階段，其中輸入采樣階段主要是PLC通過掃描的方式讀入輸入的數據以及狀態，并將其存入系統內部存儲器中，采樣結束后進入下一階段；用戶程序執行階段，在該階段的PLC采用由上而下地順序依次掃描用戶程序，并進行邏輯運算；輸出刷新階段是在系統掃描結束后，PLC自動進入輸出刷新階段，這一階段屬于PLC的真正輸出[1]。

2.智能技術在電梯控制系統中的應用

2.1 基于目的樓層預約呼梯的電梯模糊控制群控調度技術

在目前的技術水平下，電梯的穩定性和運載能力在數量足夠多的前提下可以滿足乘梯的需求。但考慮到購買電梯成本以及電梯井道所占用的建筑面積，此種方式弊端明顯。當建筑竣工后，電梯的配置、數量已經成了該建筑的固有特性，所以通過改進控制方式滿足乘客需求才是王道。傳統的基于最小等待時間的群控方式，因其評價指標單一，不能滿足乘梯的整體需求。隨著人工智能（AI）技術的不斷成熟，電梯群控領域也注入了許多先進控制方式，基于多個評價函數指標的控制模型被應用于群控系統當中。模糊控制因其不需要建立精確地控制模型，且符合群控系統的模糊特性，所以非常適合用于電梯群控的研究。利用最前沿的先進控制技術對群控系統進行更深層次的分析和研究有著重要的現實意義：首先有助于提升電梯運行效率，使乘梯更加高效便捷，提升乘客的乘梯質量，增強乘梯的舒適性，更好地為乘客提供服務；其次可以節約電能，減少資源浪費；再者可以加快國內電梯企業創新性發展，打破外企的技術壟斷。

2.2 穩定操作系統的應用

進一步提升操作系統的可靠性，通過智能技術來滿足系統處理要求，借助于PC指針可以確保系統處理效果，能夠做好任務之間的高速切換。在工業生產方面，操作技術主要以Windows嵌入式機制以及UCOS系統為主。Windows系統當中體積相對較高，穩定性較強，可以試營業電梯控制系統當中，嵌入式系統則選擇播放器設備，數控系統等類型的機械，可以很好地滿足操作系統的控制要求。現階段，多數的電梯控制系統都選擇簡單邏輯控制模式，這種控制模式不具備智能特質。大多數電梯集成選擇簡單操作系統，選擇UCOS系統的類型后，在滿足操作系統控制要求的情況下，做好開發者設計，提升人機界面的友好度，進一步提高處理器性能。隨著智能技術的進步與發展，操作系統能夠應用于電梯系統，這也是確保電梯智能化發展的需求。智能技術在操作系統當中進行應用，能夠很好地解決電梯操作的多元化問題，可以根據要求進行妥善設計，同樣也能夠解決故障率偏高的問題，這些都是促進社會發展的必要條件。

2.3 基于電梯進水、積水、滲水報警系統的技術應用

報警系統是由一條或多條感應線纜和一個帶報警的控制器連接電梯控制系統構成。感應線由2條輕質的高密度聚乙烯導線圍繞螺旋中軸壓制而成，具有強韌的機械性能與耐腐蝕、耐磨損性能，感應線靈敏度高，可以檢測到線纜上沿線任何位置水的出現。當感應線纜檢測到進水時，感應線纜將信號送往控制器，經微處理器處理后，將泄漏信息上傳至電梯控制系統，電梯控制系統控制電梯向上運行到最高層站開門停靠并同時報警。感應線纜由2根或4根不同類型的導線組成，其中兩根由導電聚合物加工而成，其單位長度電阻被精密加工并為定值。無進水時，其中兩根導線間電流值為正常，當感應線檢測有水時，兩根導電聚合物之間被短接，所測電流值發生變化，促使控制器向電梯控制系統發出信號，從而完成“保護狀態”。“保護狀態”是指當感應線檢測到水后電梯所作出的一系列控制指令，具體為：當感應線纜檢測到進水時，感應線纜將信號送往漏水控制器，漏水控制器觸發繼電器信號并傳送至電梯控制柜。電梯控制系統實時采集記錄當前電梯轎廂所在的樓層位置，發出轎廂往上運行至頂層的命令，同時轎廂內發出聲光報警信號，提示乘客電梯進水并引導乘客有序撤離轎廂。電梯轎廂運行到頂層后轎門打開并一直維持開啟狀態，聲光報警也一直持續。電梯控制系統控制信息發送模塊發送故障信息給電梯保養單位及使用單位的管理人員。

2.4 電梯控制系統的軟件設計

以西門子S7-300PLC電梯系統的軟件設計為例分析，該系統主要從6個模塊考慮，分別是電梯識別模塊、定向回路模塊、運行方向模塊、顯示模塊、開關控制模塊和召喚信號模塊。其中電梯識別模塊主要負責根據指令識別電梯位置，從而執行指令，實現對電梯進行拖拽過程；定向回路模塊在系統中起決定性作用，負責控制電梯上下運行狀態；運行方向模塊與顯示模塊部分主要負責電梯運行的速度快慢問題，該部分對電梯進行控制，才可以實現各樓層之間相互運轉問題；開關控制模塊以及召喚信號模塊部分主要負責對電梯門的開關狀態以及運行情況進行控制，開關控制模塊負責電梯到達指定樓層后，對電梯門進行開關指令，召喚信號模塊主要負責接收指令，對其他模塊進行分配，指令結束后對其記憶進行消除[2]。

2.5 基于S7-1200與WinCC的電梯控制系統仿真設計

隨著科學技術的進步和城市的發展，高樓大廈如群峰林立，電梯成為高樓大廈的重要設備。而高樓大廈中，特別是辦公大樓，乘梯人員眾多，單部、雙部電梯顯然不能滿足人們上下班高峰時期的需求，使用三部及以上電梯成為必然，因此對電梯的運行性能提出更高要求。電梯的安全性、舒適性和高效性成為電梯控制系統主要考量的問題。而電梯的仿真設計可為實際安裝運行做好充分的準備。該控制系統的設計主要是PLC程序設計和WINCC監控畫面制作。其程序設計的優劣，體現了控制系統的優劣，所以程序設計極為重要。設計時首先要確定控制系統的總體設計規劃，做好流程圖，做到心中有數。然后確定I/O分配表，該系統的輸入/輸出點眾多，在添加變量表時要極為細心慎重。根據各樓層開關量選定的輸入、輸出點，建立兩個DB數據塊：一個為與電梯各樓層內、外呼按鈕、門鎖及光幕信號傳感器等連接的輸入量DB數據塊；一個為與電梯各樓層指示燈、LED顯示器、接觸器等連接的輸出量DB數據塊。注意要嚴格按照電梯仿真軟件中變量表給定的順序添加變量。DB數據塊中的變量是間接尋址，所以要在DB塊“屬性”中，勾掉“優化地塊訪問”前的復選框，才能正常尋址。博圖編程軟件一般默認勾選，所以要去掉。還要在PLC設備組態常規“屬性”中設置“允許來自遠程對象的PUT/GET通信訪問”。否則數據塊不能與WINCC正常通信。通過這樣的設置，PLC才能與WINCC和電梯仿真模型正常通信。正確地設置配置和通信方式后，然后再根據要求編寫程序。電梯輸入輸出點有1000多個，所以編寫程序時要非常細心，各部電梯采用模塊化編程，選取FC塊編程會優于FB塊編程，因為FB塊編程含有背景數據塊，會增加內存容量，在比較繁雜的程序中減少程序內存可增加運行速度。

3.結語

為了進一步完善智能技術的應用管理，需要加強故障診斷技術、電力系統仿真技術、智能化處理單元以及操控系統的結合，提升技術應用標準，更好地服務于電梯智能化目標。