基于PLC的6层电梯模型控制系统的研究

区广焕

摘 要：电梯作为现代楼宇建筑中不可或缺的一种交通工具，其控制方法与组成结构经历了漫长的发展过程，怎样使电梯提供更优质的服务，一直是电梯控制领域的核心研究内容。西门子PLC为技术平台，利用西门子PLC编程的程序控制方式，提出了6层群控电梯的PLC系统的总体控制策略。该PLC 控制系统在对6层电梯模型的控制中取得了良好的效果，完全满足本系统提出的控制要求。

关键词：群控电梯；PLC控制系统；PPI协议；高层建筑

中图分类号：TP273 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.055

随着科学技术的不断进步，促进了高层建筑行业的快速崛起，而电梯作为高层建筑垂直运输设备，在这其中发挥着强大的作用。为了进一步缩短人们的侯梯时间，减少能源消耗，除了安装多台电梯外，更要采用优化的管理控制策略来提高电梯群的运行效率和服务质量。本文选用了三部6层电梯模型，它可以仿真单部电梯的运行，加上总线网络也可以完成3部电梯群控的仿真运行。该电梯系统采用西门子200PLC作为控制器，其型号为S7-226DC/DC/DC，数字量扩展模块是EM223CNDC/DC。

1 电梯系统总体控制思路

电梯群控系统是一个复杂的多目标控制系统，因此，用传统的控制方法很难达到高质量的性能指标。该群控电梯3部电梯模型及一部主控PLC构成，主控PLC主要完成群控决策任务，每部电梯各配备有1台分控PLC分别控制。3台PLC通过PPI网络与主控PLC连接在一起，从而构成控制网络。当门厅有呼梯请求，主控PLC接收到该信号后，按照一定的控制策略进行分析和决断，最终指定其中一部电梯去响应门厅的呼叫。根据以上需求，系统必须具有以下功能：①每台分控PLC能单

独完成对电梯的有效控制；②每台分控PLC必须对主控PLC实时报告自己的运行状态；③主控PLC接收到门厅的呼梯请求后，在实时掌握各分控电梯状态的基础上，依据一定的算法进行分析决策，指定一台电梯去响应门厅的呼梯。

2 电梯群控网络的构成

2.1 PPI网络简介

每一个西门子S7-200PLC都自带有1个或2个RS485通信口（PORTO或者PORT1）以及PPI通信协议，这是一种廉价的通信方式，不需额外付费购买网络扩展模块。PPI网络是西门子专有的一种通信网络，它不对任何第三方开放协议内容。因此，要想构成PPI网络，仅限于在西门子独家生产的自动化产品间通信。PPI网络是一种主-从协议，网络上的主站才有权在网络上主动发送信息，从站只能接收信息或者在主站的请求下，被动发送信息。该通信方式下，主站需要编写通信程序；从站不用编写，它只需将主站需要的信息事先准备到双方规划好的通信缓冲区即可。

2.2 电梯群控网络的规划

2.2.1 状态帧

各从站通过“网络读”的方式实时将本站的状态帧送给主站用于决策需要，该帧需要PLC在每个循环周期实时传送。依据上述所述控制决策的实现算法，电梯的状态帧可以定义如表1所示。

该状态桢一共占用8个字节长度，各字节字段的含义及取值规范如下：①C-DIR（当前运行方向字段）。“0”为空闲状态，“1”为上行，“2”为上行中途停靠，“3”为下行，“4”为下行中途停靠。②A-U-R-F。本部电梯承担的门厅上行服务的所有楼层。相应位置“1”，如果没有，该状态字节为“0”。完成一次呼梯响应，则相应位清零。③A-D-R-F。本部电梯承担的门厅下行服务的所有楼层，相应位置“1”，如果没有，该状态字节为“0”。完成一次呼梯响应，则相应位清零。④A-T-F。

轿厢内所有请求去往的楼层，相应位置“1”，如果没有轿厢按键请求时，该状态字段为“0”。完成一次服务，则相应位清零。

其余各字段的定义如表2所示。

各字节字段的含义及取值规范如下：①C-F。当前所在楼层字段，相应位置“1”。②U-R-F。门厅上行呼梯的楼层，相应位置“1”，如果没有门厅上行请求时，该状态字节为“0”。当主控机对该请求作出决策后，对应位立即被清零。③D-R-F。门厅下行呼梯的楼层，相应位置“1”，如果没有门厅下行请求时，该状态字节为“0”。当主控机对该请求作出决策后，对应位立即被清零。④T-F。轿厢内本次请求去往的楼层，相应位置“1”，如果没有轿厢按键请求时，该状态字段为“0”。

2.2.2 控制帧

主控PLC利用控制帧将决策信息通过“网络写”的方式实时送给3台分控电梯，实时更新它们的运行计划。该信息帧只在有门厅请求时才发送，不需要每个循环周期都进行。各字节字段的含义及取值规范如下：①U-D-F。决策出的上行需要响

应呼梯服务的楼层，相应位置“1”，如果没有服务楼层，则控制字节为“0”。②D-D-F。决策出的下行需要响应呼梯服务的楼层，相应位置“1”，如果没有服务楼层，则控制字节为“0”。

③U-R-F。门厅有上行按钮请求的楼层，相应位置“1”，如果没有门厅上行请求，该状态字节为“0”。该字节主要用于将呼梯层所有的门厅指示灯全部点亮。该字段定义同表2中U-R-F定义。④D-R-F。门厅有下行按钮请求的楼层，相应位置“1”，如果没有门厅下行请求，该状态字节为“0”。该字节主要用于

将呼梯层所有的门厅指示灯全部点亮。该字段定义同表2中D-R-F定义。

2.3 网络通信区的分配

基于上节的分析，主站与3个从站的网络读写缓冲区分配如表3所示。

为了本文后面叙述方便，将每一片连续的通信区域的第一个字节叫做基址，某一个具体字段地址等于基址加上偏移地址。

3 控制软件实现算法

系统的软件实现分为主控PLC的决策实现以及分控PLC的电梯控制两大部分。以下讨论均基于1号从站展开，由表3可知，状态帧的基址为VB0，控制帧的基址为VB50，实际字段地址應等于该基址加上特定字段的偏移地址。

3.1 主控PLC的决策实现

由于在计算资源耗费值时，需要用到上述10个参数，其中部分可实际测量得到，而部分参数需要利用总线通信获得相关数据，然后依据一定的算法才能获得。

3.2 分控PLC的电梯控制

分控PLC根据主控PLC的决策决定是否响应当前某个呼梯请求。当控制帧中U-D-F或者D-D-F字节不为0时，则本部电梯立即根据这两个字节的相关内容响应呼梯请求。

4 结束语

综上所述，电梯行业是一个不断发展的事业，电梯控制系统将随着科技的发展而日趋完善，电梯的性能也将进一步提高。本系统将西门子200PLC作为控制器，运用以上理论和算法进行了系统的编程开发，系统完全成功运行，在对六层电梯模型的控制中取得了良好的效果，完全满足本系统提出的控制要求。

参考文献

[1]修淑英.PLC在三层电梯呼梯控制中的应用[J].硅谷，2012（07）.

[2]张文军.基于PLC的电梯控制系统的设计与研究[J].现代电子技术，2012（23）.

〔编辑：张思楠〕