智能技術在電梯控制系統(tǒng)中的應用

（天津市濱海新區(qū)檢驗檢測中心，天津 300451）

0.引言

近年來，隨著我國的經(jīng)濟發(fā)展，國人的生活水平逐漸提升，人們對生活質(zhì)量的需求越來越高，不再滿足于走路上下樓，房地產(chǎn)行業(yè)領域為了滿足人們的需求絞盡腦汁，最終電梯成為了人們生活必不可少的設備之一，但傳統(tǒng)電梯易發(fā)生故障，安全性能不高，而智能技術的成功加入，解決了傳統(tǒng)電梯的弊端，成為后起之秀，本文將針對智能電梯進行開發(fā)與運用。

1.PLC智能電梯運行的基本原理

傳統(tǒng)的電梯運行原理是通過曳引繩將對重與轎廂進行連接，使曳引繩分別纏繞于導向輪與曳引輪上，連接成功后，將電動機安裝于電梯系統(tǒng)中，電動機在其中充當減速器起到變速的作用，帶動曳引輪進行轉(zhuǎn)動，隨著曳引輪轉(zhuǎn)動后，將與曳引繩產(chǎn)生摩擦力，在摩擦力的作用下帶動對重以及轎廂進行升降運動，實現(xiàn)電梯的運行，但是傳統(tǒng)的電梯有許多弊端，極容易出現(xiàn)故障而引發(fā)事故，并且易出現(xiàn)到達指定樓層后電梯不開門現(xiàn)象?，F(xiàn)如今，PLC控制器的迅速發(fā)展，避免了許多不應該發(fā)生的事故，很大程度地減少了工作人員的工作量。而PLC控制器最主要的技術為掃描技術，該技術的加入使工作過程分為3個階段，分別是輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，其中輸入采樣階段主要是PLC通過掃描的方式讀入輸入的數(shù)據(jù)以及狀態(tài)，并將其存入系統(tǒng)內(nèi)部存儲器中，采樣結(jié)束后進入下一階段；用戶程序執(zhí)行階段，在該階段的PLC采用由上而下地順序依次掃描用戶程序，并進行邏輯運算；輸出刷新階段是在系統(tǒng)掃描結(jié)束后，PLC自動進入輸出刷新階段，這一階段屬于PLC的真正輸出[1]。

2.智能技術在電梯控制系統(tǒng)中的應用

2.1 基于目的樓層預約呼梯的電梯模糊控制群控調(diào)度技術

在目前的技術水平下，電梯的穩(wěn)定性和運載能力在數(shù)量足夠多的前提下可以滿足乘梯的需求。但考慮到購買電梯成本以及電梯井道所占用的建筑面積，此種方式弊端明顯。當建筑竣工后，電梯的配置、數(shù)量已經(jīng)成了該建筑的固有特性，所以通過改進控制方式滿足乘客需求才是王道。傳統(tǒng)的基于最小等待時間的群控方式，因其評價指標單一，不能滿足乘梯的整體需求。隨著人工智能（AI）技術的不斷成熟，電梯群控領域也注入了許多先進控制方式，基于多個評價函數(shù)指標的控制模型被應用于群控系統(tǒng)當中。模糊控制因其不需要建立精確地控制模型，且符合群控系統(tǒng)的模糊特性，所以非常適合用于電梯群控的研究。利用最前沿的先進控制技術對群控系統(tǒng)進行更深層次的分析和研究有著重要的現(xiàn)實意義：首先有助于提升電梯運行效率，使乘梯更加高效便捷，提升乘客的乘梯質(zhì)量，增強乘梯的舒適性，更好地為乘客提供服務；其次可以節(jié)約電能，減少資源浪費；再者可以加快國內(nèi)電梯企業(yè)創(chuàng)新性發(fā)展，打破外企的技術壟斷。

2.2 穩(wěn)定操作系統(tǒng)的應用

進一步提升操作系統(tǒng)的可靠性，通過智能技術來滿足系統(tǒng)處理要求，借助于PC指針可以確保系統(tǒng)處理效果，能夠做好任務之間的高速切換。在工業(yè)生產(chǎn)方面，操作技術主要以Windows嵌入式機制以及UCOS系統(tǒng)為主。Windows系統(tǒng)當中體積相對較高，穩(wěn)定性較強，可以試營業(yè)電梯控制系統(tǒng)當中，嵌入式系統(tǒng)則選擇播放器設備，數(shù)控系統(tǒng)等類型的機械，可以很好地滿足操作系統(tǒng)的控制要求?，F(xiàn)階段，多數(shù)的電梯控制系統(tǒng)都選擇簡單邏輯控制模式，這種控制模式不具備智能特質(zhì)。大多數(shù)電梯集成選擇簡單操作系統(tǒng)，選擇UCOS系統(tǒng)的類型后，在滿足操作系統(tǒng)控制要求的情況下，做好開發(fā)者設計，提升人機界面的友好度，進一步提高處理器性能。隨著智能技術的進步與發(fā)展，操作系統(tǒng)能夠應用于電梯系統(tǒng)，這也是確保電梯智能化發(fā)展的需求。智能技術在操作系統(tǒng)當中進行應用，能夠很好地解決電梯操作的多元化問題，可以根據(jù)要求進行妥善設計，同樣也能夠解決故障率偏高的問題，這些都是促進社會發(fā)展的必要條件。

2.3 基于電梯進水、積水、滲水報警系統(tǒng)的技術應用

報警系統(tǒng)是由一條或多條感應線纜和一個帶報警的控制器連接電梯控制系統(tǒng)構(gòu)成。感應線由2條輕質(zhì)的高密度聚乙烯導線圍繞螺旋中軸壓制而成，具有強韌的機械性能與耐腐蝕、耐磨損性能，感應線靈敏度高，可以檢測到線纜上沿線任何位置水的出現(xiàn)。當感應線纜檢測到進水時，感應線纜將信號送往控制器，經(jīng)微處理器處理后，將泄漏信息上傳至電梯控制系統(tǒng)，電梯控制系統(tǒng)控制電梯向上運行到最高層站開門停靠并同時報警。感應線纜由2根或4根不同類型的導線組成，其中兩根由導電聚合物加工而成，其單位長度電阻被精密加工并為定值。無進水時，其中兩根導線間電流值為正常，當感應線檢測有水時，兩根導電聚合物之間被短接，所測電流值發(fā)生變化，促使控制器向電梯控制系統(tǒng)發(fā)出信號，從而完成“保護狀態(tài)”。“保護狀態(tài)”是指當感應線檢測到水后電梯所作出的一系列控制指令，具體為：當感應線纜檢測到進水時，感應線纜將信號送往漏水控制器，漏水控制器觸發(fā)繼電器信號并傳送至電梯控制柜。電梯控制系統(tǒng)實時采集記錄當前電梯轎廂所在的樓層位置，發(fā)出轎廂往上運行至頂層的命令，同時轎廂內(nèi)發(fā)出聲光報警信號，提示乘客電梯進水并引導乘客有序撤離轎廂。電梯轎廂運行到頂層后轎門打開并一直維持開啟狀態(tài)，聲光報警也一直持續(xù)。電梯控制系統(tǒng)控制信息發(fā)送模塊發(fā)送故障信息給電梯保養(yǎng)單位及使用單位的管理人員。

2.4 電梯控制系統(tǒng)的軟件設計

以西門子S7-300PLC電梯系統(tǒng)的軟件設計為例分析，該系統(tǒng)主要從6個模塊考慮，分別是電梯識別模塊、定向回路模塊、運行方向模塊、顯示模塊、開關控制模塊和召喚信號模塊。其中電梯識別模塊主要負責根據(jù)指令識別電梯位置，從而執(zhí)行指令，實現(xiàn)對電梯進行拖拽過程；定向回路模塊在系統(tǒng)中起決定性作用，負責控制電梯上下運行狀態(tài)；運行方向模塊與顯示模塊部分主要負責電梯運行的速度快慢問題，該部分對電梯進行控制，才可以實現(xiàn)各樓層之間相互運轉(zhuǎn)問題；開關控制模塊以及召喚信號模塊部分主要負責對電梯門的開關狀態(tài)以及運行情況進行控制，開關控制模塊負責電梯到達指定樓層后，對電梯門進行開關指令，召喚信號模塊主要負責接收指令，對其他模塊進行分配，指令結(jié)束后對其記憶進行消除[2]。

2.5 基于S7-1200與WinCC的電梯控制系統(tǒng)仿真設計

隨著科學技術的進步和城市的發(fā)展，高樓大廈如群峰林立，電梯成為高樓大廈的重要設備。而高樓大廈中，特別是辦公大樓，乘梯人員眾多，單部、雙部電梯顯然不能滿足人們上下班高峰時期的需求，使用三部及以上電梯成為必然，因此對電梯的運行性能提出更高要求。電梯的安全性、舒適性和高效性成為電梯控制系統(tǒng)主要考量的問題。而電梯的仿真設計可為實際安裝運行做好充分的準備。該控制系統(tǒng)的設計主要是PLC程序設計和WINCC監(jiān)控畫面制作。其程序設計的優(yōu)劣，體現(xiàn)了控制系統(tǒng)的優(yōu)劣，所以程序設計極為重要。設計時首先要確定控制系統(tǒng)的總體設計規(guī)劃，做好流程圖，做到心中有數(shù)。然后確定I/O分配表，該系統(tǒng)的輸入/輸出點眾多，在添加變量表時要極為細心慎重。根據(jù)各樓層開關量選定的輸入、輸出點，建立兩個DB數(shù)據(jù)塊：一個為與電梯各樓層內(nèi)、外呼按鈕、門鎖及光幕信號傳感器等連接的輸入量DB數(shù)據(jù)塊；一個為與電梯各樓層指示燈、LED顯示器、接觸器等連接的輸出量DB數(shù)據(jù)塊。注意要嚴格按照電梯仿真軟件中變量表給定的順序添加變量。DB數(shù)據(jù)塊中的變量是間接尋址，所以要在DB塊“屬性”中，勾掉“優(yōu)化地塊訪問”前的復選框，才能正常尋址。博圖編程軟件一般默認勾選，所以要去掉。還要在PLC設備組態(tài)常規(guī)“屬性”中設置“允許來自遠程對象的PUT/GET通信訪問”。否則數(shù)據(jù)塊不能與WINCC正常通信。通過這樣的設置，PLC才能與WINCC和電梯仿真模型正常通信。正確地設置配置和通信方式后，然后再根據(jù)要求編寫程序。電梯輸入輸出點有1000多個，所以編寫程序時要非常細心，各部電梯采用模塊化編程，選取FC塊編程會優(yōu)于FB塊編程，因為FB塊編程含有背景數(shù)據(jù)塊，會增加內(nèi)存容量，在比較繁雜的程序中減少程序內(nèi)存可增加運行速度。

3.結(jié)語

為了進一步完善智能技術的應用管理，需要加強故障診斷技術、電力系統(tǒng)仿真技術、智能化處理單元以及操控系統(tǒng)的結(jié)合，提升技術應用標準，更好地服務于電梯智能化目標。