虛擬電梯系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

田晶

摘 要：隨著高層建筑的不斷涌現(xiàn)，電梯已經(jīng)成為當(dāng)天人們每天生活工作都要乘坐的設(shè)備，我國電梯產(chǎn)業(yè)近些年也取得了不小的進(jìn)步，但是電梯的維修培訓(xùn)是目前我國電梯業(yè)存在問題相對較多的環(huán)節(jié)，虛擬電梯的開發(fā)和應(yīng)用讓我國在電梯專業(yè)人員培訓(xùn)方面取得了不錯(cuò)的成績，本章主要介紹了虛擬電梯系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：虛擬電梯；模擬系統(tǒng)；開發(fā)應(yīng)用

我國電梯行業(yè)的進(jìn)步得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)技術(shù)極大的促進(jìn)了電梯行業(yè)的整體進(jìn)步，尤其是通過計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)來實(shí)現(xiàn)相關(guān)人員的操作和維修技術(shù)方面表現(xiàn)突出，虛擬電梯系統(tǒng)主要是通過計(jì)算機(jī)以及數(shù)字接口技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對電梯的全真模擬。

對于開發(fā)電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)而言，如果直接對大樓的電梯進(jìn)行監(jiān)控，雖然可以測試系統(tǒng)的性能，但這樣做顯然代價(jià)太高，有可能會(huì)影響到大樓的電梯系統(tǒng)，對于電梯的操控和維修培訓(xùn)如果采用實(shí)際操作，不僅經(jīng)濟(jì)效益收到影響，有些基礎(chǔ)理論也很難形象的表現(xiàn)，而且也會(huì)對大樓的運(yùn)行造成影響，但是如果利用虛擬電梯系統(tǒng)就可以通過計(jì)算機(jī)技術(shù)來虛擬一臺電梯，對其實(shí)際運(yùn)行狀況可以一目了然，并能通過虛擬電梯進(jìn)行全方面的操控，在計(jì)算機(jī)的屏幕上仿真顯示，讓培訓(xùn)變得簡潔有效。

傳統(tǒng)的物理模型電梯有兩種：一種是指將電梯運(yùn)行所需的呼梯信號、內(nèi)選信號、井道信號和控制信號集中在一個(gè)物理的控制面板上，通過人為地按動(dòng)呼梯信號、內(nèi)選信號以及撥動(dòng)控制信號、井道信號的開關(guān)，從而模擬電梯正常運(yùn)行的信號，將所有的呼梯信號、內(nèi)選信號、井道信號和控制信號連在 P L C 的并行輸入和輸出端口，并通過PLC 的返回信號模擬電梯的正常運(yùn)行。另一種是按真正電梯的運(yùn)行規(guī)律，做成縮小的模型，完全與正常電梯的運(yùn)行規(guī)律一致，并且也是PLC作為控制器，發(fā)出各種控制信號。

1 虛擬電梯系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)的物理模型電梯都是自成系統(tǒng)的，功能單一，體積龐大，儀器繁多，而虛擬電梯只需要一臺計(jì)算機(jī)和 P L C 控制器，其它必須的硬件如 R S -485 串口通訊、并行信號的輸入輸出均可固定在計(jì)算機(jī)插槽上，體積小，使用方便。傳統(tǒng)的物理模型由于其各個(gè)信號都是物理實(shí)現(xiàn)，操作次數(shù)多了可能會(huì)出現(xiàn)機(jī)械、電氣設(shè)備接觸不良、線路故障，不利于電梯的模擬運(yùn)行。而虛擬電梯的操作鍵是由軟件生成的，用鼠標(biāo)對其進(jìn)行操作，不可能出現(xiàn)機(jī)械故障和電氣故障。

而虛擬電梯是自動(dòng)運(yùn)行的，如有呼梯則電梯自動(dòng)運(yùn)行，開關(guān)門。而物理模型電梯的各個(gè)信號都是人工實(shí)現(xiàn)的，如平層信號、減速信號和開關(guān)門控制等，并且不能保證電梯的速度。虛擬電梯可以省去人工操作這一繁瑣而費(fèi)時(shí)的過程，正常運(yùn)行時(shí)，只需點(diǎn)擊所需的呼梯、內(nèi)選，則電梯按規(guī)律自動(dòng)運(yùn)行。虛擬電梯的樓層可以任意選擇，最底層可為 -3，-2，-1，1。最高可到 32 層。而實(shí)際物理模型一旦做成，樓層便已經(jīng)固定，不可更改。同時(shí)虛擬電梯的梯速和樓層高度也可以任意改變，而實(shí)際物理模型都是不可更改的。

2 虛擬電梯系統(tǒng)的開發(fā)

對于虛擬電梯界面程序，是一個(gè)通用的軟件，可以模擬任何小于等于 32 層的電梯。對于 PLC 控制器，對應(yīng)不同樓層程序不同，運(yùn)行時(shí)，只須將所需樓層的 PLC 程序傳入即可。

虛擬電梯可以模擬實(shí)際電梯的運(yùn)行，其運(yùn)行的原則和功能介紹如下。

（1）自動(dòng)定項(xiàng)原則 電梯首先響應(yīng)內(nèi)選信號，按內(nèi)選的順序進(jìn)行自動(dòng)定向，如果只有呼梯信號，則將采集的所有呼梯信號按先來先到的原則自動(dòng)定向。

（2）順向截車原則 電梯按確定的方向運(yùn)行，只響應(yīng)同向呼梯信號，對于反向呼梯信號，換向后再響應(yīng) 。

（3）最遠(yuǎn)程反向截車原則 電梯如果向上運(yùn)行，對于有向下方向的呼梯信號，電梯先響應(yīng)最遠(yuǎn)的呼梯，換向后再按順向截車原則響應(yīng)向下方向的其它呼梯。

（4）自動(dòng)開關(guān)門原則 電梯到達(dá)某層后自動(dòng)開門，延時(shí) 10s后，自動(dòng)關(guān)門。

（5）本層呼叫重開門原則 電梯在關(guān)門過程中，如果本層有同方向呼梯信號，電梯重新將門打開。

（6）有司機(jī)/無司機(jī)運(yùn)行控制功能 有司機(jī)運(yùn)行時(shí)，由司機(jī)來確定運(yùn)行方向，手動(dòng)開關(guān)門。無司機(jī)運(yùn)行時(shí)，靠全自動(dòng)定向，自動(dòng)開關(guān)門。

（7）負(fù)載處理功能 電梯超載時(shí)不能關(guān)門。滿載時(shí)電梯直駛不響應(yīng)外呼信號，只響應(yīng)內(nèi)選信號。輕載時(shí)，最多讓選 4 個(gè)內(nèi)選，如超過，則前 4 個(gè)內(nèi)選消失，只響應(yīng)第 5 個(gè)內(nèi)選。

（8）檢修功能 電梯進(jìn)入檢修后，以檢修速度向上、向下運(yùn)行。且可在任何地方開、關(guān)門，以便于檢修電梯。

（9）消防運(yùn)行功能 一旦消防用梯，電梯無論在何位置均直達(dá)到基站供消防專用。消防專用時(shí)電梯不響應(yīng)廳外呼梯信號。

（10）故障模擬功能 可以模擬急停、沖頂、撞底、運(yùn)行中掉門鎖等故障，以便于電梯監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試。如果發(fā)生故障，則 PLC停止運(yùn)行，并置對應(yīng)的故障繼電器為 1，使上位機(jī)可以監(jiān)測到故障的發(fā)生。如果故障消失，則 PLC 繼續(xù)運(yùn)行。

3虛擬電梯系統(tǒng)的應(yīng)用

對于電梯控制器而言，有微機(jī)控制和 PLC 控制兩種，本系統(tǒng)采用 PLC 作為電梯的控制器。PLC 控制器的程序與實(shí)際電梯 PLC 控制器的程序完全一致，但由于本軟件可以動(dòng)態(tài)模擬樓層，故對于每一種樓層情況均需要編寫對應(yīng)的 PLC程序。并且由于模擬實(shí)際電梯的運(yùn)行，采用 RS-485 作為傳輸?shù)拇行盘枀f(xié)議，另外購置 RS-485 模塊插入 PLC 中，使 PLC 能夠以 RS-485 協(xié)議進(jìn)行傳輸。

運(yùn)行狀態(tài)部分則包括虛擬電梯的各種運(yùn)行信息，包括有無司機(jī)、廳門門鎖、底層鑰匙開關(guān)、急停、檢修、平層、上行限位、下行限位、減速、上行緩速、下行緩速、輕載、電源、滿載、消防、超載。通過檢測 PLC控制其中對應(yīng)繼電器的信息，置對應(yīng)信號的狀態(tài)。

電梯配置顯示電梯的最低樓層、最高樓層、梯速和樓層高度?？刂菩盘柊ㄓ兴緳C(jī) / 無司機(jī)運(yùn)行控制、急?？刂?、檢修控制、消防控制、負(fù)載控制和底層鑰匙開關(guān)控制?？梢阅M實(shí)際電梯處于非正常運(yùn)行時(shí)的規(guī)律。門狀態(tài)顯示電梯運(yùn)行的方向，以及當(dāng)前樓層。

如果本層有呼梯且處于無司機(jī)狀態(tài)，電梯停止在該層，自動(dòng)開門、關(guān)門。轎廂信號模擬轎廂內(nèi)部信號，包括內(nèi)選信號、開門信號、關(guān)門信號。如果電梯到達(dá)某層，也可以手動(dòng)發(fā)送開、關(guān)門信號。

4 結(jié)束語

虛擬電梯可以作為檢驗(yàn) P L C 控制器的一種方法，因?yàn)椴煌娞菟l(fā)的信號都是一樣的，只是協(xié)議不同。通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換卡將協(xié)議都統(tǒng)一為同一種協(xié)議，從而可以檢驗(yàn) P L C 控制器編程是否正確。

電梯行業(yè)中虛擬技術(shù)的引入極大的促進(jìn)了行業(yè)快速發(fā)展，尤其通過虛擬電梯系統(tǒng)可以方便快捷的展示電梯的實(shí)際運(yùn)用情況，對于電梯運(yùn)營管理和維修培訓(xùn)都能從經(jīng)濟(jì)方面和培訓(xùn)效果方面起到促進(jìn)作用。而且虛擬電梯對于電梯的研發(fā)設(shè)計(jì)方面也具有重要的促進(jìn)作用，有些單位所開發(fā)的虛擬電梯實(shí)驗(yàn)室，可以作為一臺被監(jiān)控的電梯， 模擬實(shí)際電梯的運(yùn)行，并在監(jiān)控系統(tǒng)中顯示所監(jiān)控的所有虛擬電梯的運(yùn)行情況因此虛擬電梯系統(tǒng)為開發(fā)電梯控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及電梯維修人員的培訓(xùn)提供良好的應(yīng)用前景。

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