基于PLC的楼宇群控电梯系统研究

钟建文

（江门市新会建筑设计院有限公司 广东 江门 529100）

基于PLC的楼宇群控电梯系统研究

钟建文

（江门市新会建筑设计院有限公司 广东 江门 529100）

本文首先概括性介绍了PLC与电梯群控技术，并在此基础上对基于PLC的楼宇电梯群控系统设计与实现进行论述。期望通过本文的研究能够对楼宇电梯的有效控制提供一定帮助。

PLC；楼宇电梯；群控系统

1 PLC与电梯群控技术概述

1.1 PLC的基本原理及特点

PLC是可编程控制器的缩写形式，它是以微处理器为核心的数字式电子装置，PLC集成了计算机与自动化两大技术，成为当前比较先进的工业控制装置。

（1）PLC的基本原理。PLC是以一定的顺序进行扫描，以不间断地循环方式进行工作，其运行步骤如下：根据使用者的控制要求编制好相应的程序，并将该程序保存到存储器当中，当PLC运行时，CPU会执行有关命令，根据指令信号顺序地进行周期性循环扫描，若是程序内未设置跳转指令，则PLC会从预先设置好的首条指令开始，逐条、顺序地执行程序，直至整个程序结束，随后会重新返回到首条指令，开始新一轮的运行。每次扫描时，PLC还会同时完成对输入信号的采集以及对输出状态的刷新，只要PLC不出现故障或是人为终止，便会一直周而复始地进行下去。

（2）特点。目前，在工业领域当中，PLC获得了广泛应用，这与其自身的高可靠性和较强的抗干扰能力有着密切的关系。PLC在软硬件的设计上均采取了大量的技术措施，所以PLC控制系统十分可靠。大体上可将PLC的特点归纳为以下几个方面：抗干扰能力强、可靠性高、系统安装调试工作量小、便于维护、操作简单、易学易用、体积小、能耗低等等。

1.2 电梯群控技术

电梯群控系统具有如下基本功能：

（1）能够实时监控并采集运行数据。群控系统会对系统内部每一台电梯的运行状态进行实时检测，如电梯所处的位置、运行方向、载荷、速度、候梯呼叫信号等等，同时，会将这些信号传输给上层软件，完成对数据的实时处理。

（2）控制功能。这是群控系统的核心功能，其特点是集中控制，不但能够使系统内的某一台电梯去响应某个呼叫，而且还能使某台电梯不响应外界呼叫。

（3）通信功能。想要实现对电梯运行的优化及合理分配，调度软件与硬件控制间的配合必不可少，其关键在于相关数据与控制命令的顺利传输，换言之，单台电梯在群控系统中具备良好的通信能力。

2 基于PLC的楼宇电梯群控系统设计与实现

现阶段，国产的电梯主要有两种控制方式，一种继电器，另一种是PLC。由于PLC集“三电”于一体，使其具备了较高的稳定性和可靠性，从而被广泛应用于自动控制领域的多个方面。随着PLC的更新换代，其现已非常成熟，功能也日渐强大，如逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理等等。鉴于此，下面本文采用西门子公司研发的S7-200PLC对楼宇电梯群控系统的主从站设计与实现进行论述。

2.1 电梯群控系统的硬件配置

（1）PLC的硬件主要由以下几个部分组成：主机、I/O接口、电源扩展器接口及外部设备接口。其中主机由CPU、系统程序及用户应用程序存储器组成，CPU是整个PLC的核心，它具有如下作用：运行用户程序、监控I/O接口状态、处理数据、判断逻辑等等；I/O接口是PLC与输入/输出设备相连接的主要部件，其一方面能够接受输入设备的控制信号，另一方面能够驱动输出设备。为避免电磁干扰，I/O接口多以光电耦合电路为主。

（2）变频器。本次设计中选用的变频器为MM420，这是一款多功能的标准标准变频器，其采用的是当前较为流行的模块化设计，本身的界面非常友好，便于用户操作。在由变频器构成的电梯系统中，当变频器接收到控制器发出的电梯呼叫请求信号时，变频器会按照预先设定好速度及加速度值，启动电动机运行，并在速度达到最大值以后，进入匀速状态，抵达目的层的减速点之后，控制器会发出切断高速度信号的指令，变频器将会以预先设定好的减速度将速度降低至爬行速度，整个过程中，变频器会自行计算出从减速点至平层点间的实际距离，并拟合出优化曲线，同时按照该曲线完成运行。

（3）旋转编码器。在电梯控制过程中，借助编码器产生出来的脉冲，可将电梯在电梯井当中的位移情况转换为编码器的脉冲输出。为便于体现电梯的运行状态，一般都是将编码器装设在曳引机齿轮减速箱输出轴的轴端上，通过PLC计数器输入端点，便可将脉冲数存储到PLC的存储单元当中。采用旋转编码器能够有效减少电梯井道内的机械安装，便于电梯调试。需要特别注意的是，为防止外界电磁干扰，旋转编码器的硬件接线应当全部采用屏蔽线。在本次设计中，为进一步增强计数器的脉冲精度，选用了欧姆龙公司研发的6C-CWSC型可逆旋转编码器，该装置的特点是脉冲精度高且在低速运行时不丢导致脉冲丢失。

2.2 群控电梯从站设计

（1）控制程序设计。楼宇内的电梯运行主要是按照各个楼层及轿厢的呼叫和行程信号进行控制，由于各个楼层及轿厢的呼叫全部都是随机的，故此，群控系统采用随机逻辑控制。本文所设计的群控系统共有32个输入点，这些输入点能够满足电梯的基本运行需要，其分布位置如下：楼层中、外选择信号、轿厢运行时楼层检测信号、极限限位保护信号等。

（2）楼层的计数。在本系统中，楼层的计数主要是由旋转编码器负责完成的，计数方式为相对计数，计数器采用的双向计数器。为避免其在计数脉冲高电平期间发生重复计数的现象，采用了楼层计数信号上沿触发楼层计数器。

（3）减速控制。频繁启停是电梯运行的基本特性，为进一步提升工作效率，并显著改善电梯的舒适感，应当确保电梯能够在运行时平滑减速至速度为零，即无速度停车抱闸。在本次设计中，采用旋转编码器对轿厢的位置进行检测，当电梯启动后，计数器会精确地确定出电梯行走过的距离，当达到与减速点相应的预置数时，便会发出减速指令，电梯接收到指令后，便会平滑减速，直至速度降为零后停车。

2.3 群控电梯主站设计

（1）群控算法。群控电梯一般都是建立在对单台电梯的控制逻辑基础上实现的，故此在设计电梯群控算法时，也应当以单台控制逻辑为基础。而群控算法的选择应当充分考虑系统的要求，能够对电梯的呼叫信号进行合理分配。

（2）主站与从站的通信。双座电梯联机运行时，2台PLC主机可采用PPI通讯。为确保数据传输的高速性，设计中采用了187.5K的通信波特率，由于PLC仅能默认9.6K的波特率，故此需要对系统参数进行调整。在PPI网络当中，PLC间的通讯由网络读写指令完成，系统从站无需进行专门的通讯编程，但需要对其通讯数据进行映射。

3 结论

综上所述，在计算机、数字仪表、网络通信、现场总线等技术不断发展的带动下，电梯群控技术也随之获得了长足进步，国内出现了大批的电梯群控系统，借助该系统能够实现对电梯的统一调度，不但可以提升电梯的服务效率，而且还降低能耗。本文基于PLC对楼宇电梯群控系统的主从站设计进行了论述，期望能够对电梯高效运行目标的实现有所帮助。

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TU857

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1673-0038（2015）33-0272-02

2015-7-15