基于S7-1200PLC和專家函數(shù)的群控電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)

位星劍 袁毓聰 汪龍

摘 ?要：當(dāng)今世界，電梯已然成為樓宇建筑必備的交通工具，隨著電梯控制技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)乘梯質(zhì)量要求的提高，如何能夠全面提高電梯的服務(wù)質(zhì)量一直是群控電梯領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。該文以西門子S7-1200PLC為主控制器，設(shè)計(jì)了一款基于專家函數(shù)的S7-1200群控電梯控制系統(tǒng)，針對(duì)群控電梯的3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)——乘客候梯時(shí)間、乘客乘梯時(shí)間、能源消耗量對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果驗(yàn)證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：群控電梯 ?S7-1200 ?專家函數(shù)

中圖分類號(hào)：TU976 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2019）06（a）-0034-02

隨著我國(guó)改革開放事業(yè)的日趨進(jìn)步、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高效節(jié)能成為工業(yè)及其應(yīng)用市場(chǎng)所共同追求的目標(biāo)。電梯作為建筑的必備產(chǎn)品，在這個(gè)過程中也逐漸朝著機(jī)電一體化和智能自動(dòng)化方向發(fā)展。SIMATIC S7-1200是西門子公司推出的一款緊湊型、模塊化的PLC。該文以6部10層群控電梯對(duì)象作為出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)用TIA PORTAL、S7-1214 PLC和EET電梯嵌入式仿真系統(tǒng)進(jìn)行半實(shí)物群控電梯控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)。

1 ?群控電梯控制系統(tǒng)

群控電梯的控制系統(tǒng)原理如圖1，系統(tǒng)主要由PLC控制器、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等組成。

該文所述的電梯群控以專家函數(shù)算法為基礎(chǔ)，乘梯時(shí)間、候梯時(shí)間、能量損耗為關(guān)鍵參數(shù)，最優(yōu)控制為依據(jù)，完成電梯運(yùn)行過程啟動(dòng)、停止和變速的工作，以實(shí)現(xiàn)電梯安全、高效、穩(wěn)定的工作運(yùn)行。

2 ?PROFI-NET通信

博途是西門子全集成自動(dòng)化系列用于工程、編程和調(diào)試自動(dòng)化設(shè)備以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。S71200可支持PROFI-NET、PROFI-BUS等多種通信方式。

在該課題中選用的控制器是S7-1214 DCDCDC，采用PROFI-NET通信，通過使用博圖軟件來組態(tài)群控電梯控制系統(tǒng)各個(gè)組成模塊[1]，通過使用PROFI-NET連接PC站。

3 ?基于專家函數(shù)進(jìn)行電梯群控算法設(shè)計(jì)

令候梯時(shí)間為Th、乘梯時(shí)間為Tc、當(dāng)前樓層為Fd、呼梯產(chǎn)生樓層為Fh、停靠次數(shù)為Sn、最高呼梯樓層為Fmax、最低呼梯樓層為Fmin、開關(guān)門次數(shù)為Sk。根據(jù)程序設(shè)計(jì)及電梯模型實(shí)際速度測(cè)量的平均值，令高速通過一層的時(shí)間為2s、完成一次?？考捌溟_關(guān)門動(dòng)作時(shí)間為5s。

乘梯時(shí)間及候梯時(shí)間在不同實(shí)際情況下的算法如圖2上呼按鈕分配，下呼按鈕與上呼按鈕分配相同。

其中在運(yùn)作時(shí)能耗主要消耗在啟停的過程中，而完成一次啟停所消耗的能量相等，于是我們可以用單部電梯在執(zhí)行一次任務(wù)時(shí)?？看螖?shù)來等比例模擬為能量損耗的多少。優(yōu)化策略算法作為評(píng)價(jià)函數(shù)F（j），用候梯時(shí)間Th評(píng)價(jià)轎廂外乘客滿意度，用乘梯時(shí)間Tc評(píng)價(jià)轎廂內(nèi)乘客滿意度，用電梯的起停次數(shù)Sk評(píng)價(jià)能量損耗[3]。

4 ?群控電梯控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

對(duì)于某一樓層外呼信號(hào)進(jìn)行群控算法分析處理，根據(jù)得到的最優(yōu)解將信號(hào)分配給最優(yōu)解電梯來執(zhí)行。其中對(duì)于同方向的所有呼梯信號(hào)須給予響應(yīng)，反方向不予響應(yīng)，交由另一部可執(zhí)行電梯或者執(zhí)行完本次同方向任務(wù)的電梯進(jìn)行響應(yīng)[4]。對(duì)于優(yōu)先級(jí)更高的電梯保護(hù)信號(hào)：光幕信號(hào)、故障信號(hào)、超重信號(hào)等，為了電梯運(yùn)行的安全應(yīng)給予更高優(yōu)先級(jí)的執(zhí)行，程序流程為：呼梯按鈕輸出-群控算法分配-是否出現(xiàn)保護(hù)信號(hào)-最優(yōu)電梯執(zhí)行-結(jié)束待機(jī)。

5 ?結(jié)語

綜上所述，采用西門子S7-1200PLC作為控制器，在TIA博途平臺(tái)下進(jìn)行硬件組態(tài)，軟件編程，經(jīng)過實(shí)踐測(cè)試，該電梯控制系統(tǒng)可以根據(jù)不同樓層客戶需求及時(shí)響應(yīng)，設(shè)計(jì)的電梯可靠性高，在顧客的安全使用和人生安全方面有很大的優(yōu)越性。具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 路明，吉順平，王長(zhǎng)博，等.基于 S7-1200 的電梯群控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2016，6（23）：23-24.

[2] 張健，王笑竹.改進(jìn)GA優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電梯群控策略[J].陜西理工學(xué)院學(xué)報(bào).2015，35（4）：36-39.

[3] 余濤，王偉，孫藝峻，等.西門子S7-1200PLC在電梯運(yùn)行控制系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用2016.35（11）：58-61.