基于S7-1200PLC電梯集群控制系統的設計

王曉東 劉昱斌 萬鵬

摘?要：本文在電梯行業工藝和控制要求的基礎上，開發了一種以當前工程項目的實施流程為模型的電梯集群控制系統。系統的控制器選取的是SIMATIC S7-1200系列PLC，系統的控制對象選取的是電梯仿真模型。在SIMATIC S7-1200PLC上完成控制算法并在WINCC上完成監控環境組態，其中上位機與電梯仿真模型之間是通過以太網通訊的方式進行信息交換，并對電梯系統做出測試。測試結果表明，電梯群控系統不僅可以大幅度縮短乘客候梯時間和乘梯的時間，還降低了電能損耗，提升了電梯的安全性、穩定性和可靠性。

關鍵詞：PLC;電梯;群控;SIMATIC S7-1200;WINCC

隨著現代城市的發展，越來越多的高層建筑不斷上升。隨著樓層越來越高，電梯也需要配備智能化系統。當然電梯需要在保證安全的前提下滿足最基本的客貨功能外，還需要使電梯具有高效節能、運行穩定、反應時間短等特點。本文在傳統電梯的控制邏輯基礎上，選擇采用模塊化、結構緊湊、功能全面的SIMATIC S7-1200PLC來實現二部十層電梯的順序選擇控制。還采用WINCC組態界面，方便維修，提高電梯安全性。

1 系統的硬件系統部分

電梯仿真模型是由控制器與被控對象兩大部分組成。其中控制器選取的是SIMATIC S7-1200PLC，被控對象選取的是電梯仿真模型。通過工業智能網關建立服務器與現場層的數據通訊連接需要在工控機中運行，控制程序需要在上位機中執行。由于其需要傳輸的信息量太大，用DP通訊的傳輸量有限還可能有丟失數據的情況，所以三者通過以太網通訊的方式進行信息交換。電梯運行方式是按照轎廂內部呼梯按鈕信號和轎廂外外部呼按鈕信號進行識別，然后通過控制程序，使電梯達到目標樓層。電梯轎廂的向上向下動作是通過電機的正反轉來實現，而電梯轎廂的運行速度是通過高低速接觸器來控制，電梯的開關門操作是通過繼電器來完成，還設有三級減速對電梯剎車進行控制。電梯內部和各樓層分別設有用來顯示電梯運行方向和電梯所在樓層的顯示器和七段數碼管。

2 系統的整體邏輯部分

當電源接通，電梯開始啟動進行初始化，初始化完成后在起始層等待呼叫。若此時有呼叫，先將其進行本層與目的層的判斷。如果本層與目的層相同，則執行開關門程序，再判斷是否需要停止運行，然后進入等待模式;如果目的層與本層不同，則判斷電梯運行方向然后執行轎廂啟停程序，并同時進行樓層檢測，等轎廂到達目的層再次執行轎廂啟停程序。等待轎廂平層停穩后，進行開關門，然后進入等待模式。

3 系統的集群控系統部分

從高效的角度考慮，兩部電梯的集群控制應遵循待機電梯優先響應呼叫，當無待機電梯時，合適的同向電梯優先響應該呼叫。當電梯完成初始化操作后，電梯都在底層處于停止狀態，這時按照電梯當前所在樓層與目標呼梯信號所在樓層的距離來判斷，將得到的目標呼梯信號分配給與其同向且距離最短的電梯，當距離相同時優先選擇橋廂內選樓層有效指令少的電梯。當電梯處于上行過程中：距離X=目標呼梯層-電梯當前層（目標層>當前層）;距離X=10-電梯當前層+目標呼梯層（目標層<當前層）。當電梯處于下行過程中：距離X=電梯當前層-目標呼梯層（目標層<當前層）;距離X=電梯當前層+目標呼梯層（目標層<當前層）。當一部電梯的指令信號超過五個時，群控系統將不會給這部電梯派發指令信號，直到該電梯將指令信號完成后，系統才會繼續給其派發指令信號。當電梯出現超重和異常時會發出故障信號，整個電梯將停止運行直到故障信號解除，這時系統不會給該電梯派發指令信號。

4 人機交互模式

人機交互界面是基于SIMATIC WinCC組態來實現的。該界面可以實時顯示當前電梯的運行狀態，通過以太網通訊協議，使該界面能在任何一個客戶端上顯示。該界面方便監控電梯運行情況的同時也有利于后期對電梯的調試等工作。

5 結語

根據文中所訴內容，對仿真模型進行了15分鐘300人的測試。測試所得結果如下表所示。通過對乘客乘坐電梯的平均時間、乘客等候電梯的平均時間、乘客長時間等候電梯的速率、電梯所運行的總距離、系統啟動停止總次數等性能指標的測試，所得結果各性能都得到了大幅度的優化。因此，該系統即保證電梯運行可靠、靈活程度高的同時，又保證其在最短的時間內將乘客安全送達目標樓層。即將耗能大幅度減少，還使經濟效益大幅增加，更加符合綠色環保要求。

參考文獻：

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[2]劉明澤.S7-1200PLC的電梯群控系統的設計與仿真.湖北：湖北文理學院，2019.

[3]趙賽.于西門子S7-1200電梯控制系統設計與實現.遼寧：沈陽工學院信息與控制學院，2019.

[4]胡艷麗.基于S7-1200的三部電梯群控系統設計.數字與應用，2018.

作者簡介：王曉東（1997-），男，漢族，山東科技大學泰山科技學院機電工程系，電氣工程及其自動化專業;劉昱斌（1996-），男，漢族，山東科技大學泰山科技學院機電工程系，電氣工程及其自動化專業;萬鵬（1997-），男，漢族，山東科技大學泰山科技學院機電工程系，電氣工程及其自動化專業。