基于S7—1200PLC的三部電梯群控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

胡艷麗 劉團(tuán)結(jié) 戴文俊 徐小軍

摘要：根據(jù)電梯基本功能與電梯系統(tǒng)安全保護(hù)功能，以德普（DPRO）公司研發(fā)的三維電梯模型為控制對(duì)象，采用西門子全集成自動(dòng)化軟件TIA portal進(jìn)行模塊化的編程，完成三部電梯的PLC群控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。三部電梯用同一個(gè)外部呼叫信號(hào)，合理的去響應(yīng)乘客的乘坐需求。通過(guò)PLC編程及仿真調(diào)試，系統(tǒng)不僅從本質(zhì)上明顯的縮短了乘客乘坐電梯的時(shí)間，還降低了電梯能耗，同時(shí)減少了使用成本，延長(zhǎng)了電梯的使用周期。

關(guān)鍵詞：電梯；S7-1200 PLC；梯形圖；群控

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）06-0014-02

1 引言

隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程的突飛猛進(jìn)的發(fā)展，越來(lái)越多的高層建筑涌現(xiàn)，電梯作為一種高效、迅捷的垂直運(yùn)輸設(shè)備，在高層住宅、賓館、倉(cāng)庫(kù)、醫(yī)院、碼頭等場(chǎng)所都成為了人們不可缺少的運(yùn)載工具。而隨著人們生活的節(jié)奏加快，在很多場(chǎng)合普通的單部電梯已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足人們的要求，電梯性的工作效率對(duì)人們生活的影響越來(lái)越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能及效率，保證電梯的運(yùn)行即高效節(jié)能又安全可靠。區(qū)別于單部電梯，群控電梯具有響應(yīng)速度快，高效，節(jié)能等特點(diǎn)。

本文在全面了解三部電梯群控技術(shù)的基礎(chǔ)上，選擇功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高的的西門子S7-1200 PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮如下運(yùn)行指標(biāo)：乘客平均乘梯時(shí)間、乘客平均候梯時(shí)間、乘客長(zhǎng)時(shí)間候梯率、電梯運(yùn)行總距離、系統(tǒng)啟?？偞螖?shù)等，這些指標(biāo)均為越小越好。其中以上指標(biāo)的優(yōu)先級(jí)為：乘客的平均候梯時(shí)間 > 乘客長(zhǎng)時(shí)間的候梯率 > 乘客平均的乘梯時(shí)間 > 電梯運(yùn)行總距離 > 系統(tǒng)啟停的總次數(shù)。

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于PLC的電梯控制系統(tǒng)，主要由PLC主機(jī)、PM125、電梯整體模型（包括轎廂、開關(guān)門繼電器、牽引電機(jī)、上下平層傳感器、上端站和下端站限位繼電器等）、廳外樓層按鈕、轎廂內(nèi)部按鈕等部分組成，如圖1所示。電梯由外呼和內(nèi)呼按鈕進(jìn)行操作，通過(guò)程序控制，使電梯到達(dá)目標(biāo)層。電梯上行、下行由一臺(tái)曳引電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)分別控制電梯的上升和下降，并可以實(shí)現(xiàn)電梯的啟動(dòng)加速、制動(dòng)減速、穩(wěn)定運(yùn)行等調(diào)速環(huán)節(jié)。電梯轎廂門由另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，該電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)分別控制轎廂門的開啟和關(guān)閉。電梯的廳門外和轎廂內(nèi)每層都有樓層位置的數(shù)碼管顯示及電梯運(yùn)行方向指示燈等裝置。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 控制算法流程圖

本設(shè)計(jì)三部電梯群控系統(tǒng)在滿足單部電梯的基本邏輯要求下，按照計(jì)算距離的原則進(jìn)行判斷，流程圖如圖2所示。電梯剛開始的狀態(tài)為初始化，初始化完成后，三部電梯按照所給的信號(hào)進(jìn)行距離計(jì)算，然后將三者的距離輸入到存儲(chǔ)器中進(jìn)行比較，距離較近的優(yōu)先去響應(yīng)。算法舉例如下：如電梯為10層，現(xiàn)在在5層的位置進(jìn)行上行，那么按下六上按鈕，因?yàn)槭峭环较?，那么距離就是+1；如果按下的是六下按鈕時(shí)，那么將默認(rèn)電梯到達(dá)最遠(yuǎn)端后，返回到六下的位置，距離為+9。按照這種算法，三部電梯分別將實(shí)時(shí)距離存儲(chǔ)到PLC寄存器中，然后通過(guò)程序執(zhí)行進(jìn)行控制。

3.2 電梯部分環(huán)節(jié)梯形圖設(shè)計(jì)

3.2.1 初始化環(huán)節(jié)

電梯開始運(yùn)行之前，轎廂可能會(huì)處于任意樓層，這是就需要初始化程序，初始化程序的作用是讓最初處于任意樓層時(shí)的三部電梯得電之后自動(dòng)運(yùn)行至下端站第一限位，即同時(shí)回到1層，開啟風(fēng)扇與照明，讓電梯處于待載休眠狀態(tài)，等待運(yùn)行命令。初始化之后就按照距離原則，和順向原則運(yùn)行。所謂的順向原則就是指電梯一旦上行，就要一直上行，直到消除了現(xiàn)有的所有上行指令才可以反向；同理，電梯一旦下行就要一直下行，直到消除了現(xiàn)有的下行指令才可以反向。初始化部分程序如圖3所示。

3.2.2 開關(guān)門控制環(huán)節(jié)

電梯到達(dá)指定的目標(biāo)樓層后，平層信號(hào)得電，關(guān)門繼電器不得電，開門繼電器得電，電梯轎廂門自動(dòng)打開，在系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的開門時(shí)間內(nèi)，轎廂門一直處于開啟狀態(tài)。在到達(dá)預(yù)設(shè)時(shí)間，電梯門開啟過(guò)程中，有紅外光幕信號(hào)輸入，電梯門停止關(guān)閉，轎廂門再次開啟。

乘客進(jìn)入電梯，人員過(guò)多有超重信號(hào)輸入，電梯門無(wú)法關(guān)閉，轎廂門再次開啟，直到不再有超重信號(hào)輸入時(shí)，電梯門關(guān)閉。開關(guān)門部分程序如圖4所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)從節(jié)能，環(huán)保，高效等方面對(duì)三部電梯群控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并通過(guò)EES仿真軟件進(jìn)行調(diào)試。通過(guò)調(diào)試，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)使乘客平均乘梯時(shí)間、乘客平均候梯時(shí)間、乘客長(zhǎng)時(shí)間候梯率、電梯運(yùn)行總距離、系統(tǒng)啟?？偞螖?shù)等性能指標(biāo)得到優(yōu)化。針對(duì)候梯時(shí)間，本文在程序設(shè)計(jì)中以就近響應(yīng)來(lái)體現(xiàn)，電梯運(yùn)行距離短了，運(yùn)行時(shí)間也相應(yīng)的就減少了，這樣就可以大大降低電梯能耗、降低電梯運(yùn)行成本。在安全性方面，本文在程序設(shè)計(jì)中加入了保護(hù)措施，比如在關(guān)門的過(guò)程中，有光幕信號(hào)或者超重信號(hào)就會(huì)使電梯開門；當(dāng)電梯出現(xiàn)異常狀況時(shí)，電梯會(huì)發(fā)出故障信號(hào)，并且使電梯停止運(yùn)行。因此，該系統(tǒng)在保證電梯運(yùn)行可靠、自動(dòng)化程度高的同時(shí)，又可以保證其在最短的時(shí)間內(nèi)將乘客運(yùn)抵至目標(biāo)樓層耗能最少，即大大提高了其經(jīng)濟(jì)效益。

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Abstract：According to the basic function and the safety function of the elevator system， using the three-dimensional elevator model developed by DPRO，and using Siemens fully integrated automation software TIA portal for modular programming，this article complete overall design of the three elevator group control system based on PLC control system .Three elevators with the same external call signal， a reasonable response to the passengers riding demand.Through the PLC programming and simulation debugging， the system not only significantly shortens the passengers take the elevator time， but also reduces the elevator energy consumption， while reducing the use of cost and extend the use of the elevator cycle.

Key words：elevator；S7-1200 PLC；ladder diagram；group control