黃志強，謝 軍

（安徽職業(yè)技術學院，安徽 合肥230011）

引言

隨著現代社會經濟的快速發(fā)展，科技的不斷創(chuàng)新，不同領域的技術不可避免的開始出現了互相借鑒、相互融合的趨勢。對于電梯行業(yè)而言，傳統(tǒng)的行業(yè)自動化層級結構比較復雜，集成化程度不高，已經無法滿足當前工業(yè)生產對于信息化、數字化、網絡化和智能化的發(fā)展需求，在此基礎上對于電梯行業(yè)采用仿真平臺模擬，設計出最高效，最合理的樓群集成系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)的搭建

此次系統(tǒng)的搭建的對象為西門子公司開發(fā)的關于實際電梯結構為主題的仿真軟件，該仿真軟件不僅由平時見到的傳感器、PLC、應用模塊組成，還可以按照實際的情況，模擬出呼叫電梯，進出電梯，等待電梯，和對電梯進行實際的操作。和我們平時生活中遇到的電梯基本一致，是一款很強的仿真軟件。

1.1 PLC 程序模塊

在電梯仿真平臺中運用的是西門子S7-1200PLC 作為整個系統(tǒng)的程序編寫與通信的鏈接，同時運用Intouch軟件對整個的系統(tǒng)程序進行組態(tài)并配置出相應的仿真配置。電梯運行的I/O 點也需要和S7-1200PLC 的I/O 點對應起來，部分PLC 的I/O 點位的配置如圖1 所示：

圖1 部分PLC I/O 點配置

1.2 系統(tǒng)網絡拓撲結構

本次設計采用SIMATIC S7-1200 緊湊型小型PLC（在TIA portal V15 工程平臺選擇CPU 1214C，緊湊型CPU DC/DC/DC）。WinCC 監(jiān)控環(huán)境和EES 仿真軟件進行連接。再添加DI/DO 兩個通用模塊進行數字量輸入輸出。并根據PLC 的IO 輸入輸出量設定地址范圍?？刂葡到y(tǒng)在TIA portal V15 工程平臺中的硬件組態(tài)拓撲視圖如圖2 所示。

2 梯群控制方案設計

2.1 電梯群控

針對6部多層電梯實施聯合控制，滿足常見不同應用場合下集群電梯的控制策略切換。具體來講，需要考慮三方面因素：

（1）乘客平均候梯時間；（2）乘客平均乘梯時間；（3）系統(tǒng)整體能耗。

圖2 PLC 系統(tǒng)連接圖

2.2 單部電梯基本功能

根據不同樓層客戶需求及時響應，實現自動平層、開關門、超重提示、實現上下限位，層門聯鎖保護，并根據不同的需求實現合理的響應。具體地，應具備如下功能：

（1）電梯初始化

電梯模型會給出自動運行信號，示意比賽開始，控制程序需要在收到該信號后，進行必要的初始化工作，完成后電梯位于預選區(qū)域待命，并返回準備就緒信號以確認。

（2）集選控制

電梯在運行過程中可以應答同一方向所有層站呼梯信號和轎廂內的選層指令信號，并自動在這些信號指定的層站平層?？俊ｋ娞葸\行響應完所有呼梯信號和選層指令信號后，停在最后一次運行的目標層待命。

（3）開關門控制

電梯門會根據當前電梯的狀態(tài)、轎廂門的狀態(tài)、呼梯信號、選層信號及光幕信號狀態(tài)等，合理的進行相應的響應。當門未全關時，如有光幕信號，須優(yōu)先響應，保持電梯門打開；當電梯平層開門后，延時關閉，此時間可修改。

（4）啟?？刂?/p>

根據電梯主電路完成按時間原則的啟動、停止過程。當電梯平層時，需要依時間原則依次觸發(fā)三級制動減速，待平層后，切斷上行、下行接觸器，抱閘停車。

（5）運行控制

在運行過程中，需要始終對當前運行方向、當前樓層（采用七段數碼管顯示）進行實時監(jiān)控與顯示。通常，乘客會根據當前電梯運行方向及電梯門是否打開進行判斷后上車。僅當無呼叫指令時，運行方向指示無向。

2.3 單部電梯運行（異常）狀態(tài)監(jiān)測

在電梯整個運行過程中，監(jiān)測狀態(tài)參數以及各種反饋信號等，確保電梯穩(wěn)定運行。故障情況下，制定相應的安全策略。有出現異常狀態(tài)時，輸出信號故障指示燈。應具備如下功能：

（1）超載保護

電梯超載時，故障指示燈閃爍，并保持開門狀態(tài)，不允許起動。

（2）終端越程保護

電梯的上下終端都裝有終端減速開關、終端限位開關，以保證電梯不會越程。

（3）開關門保護

如果電梯持續(xù)關門一段時間后，尚未使門鎖閉合，電梯就會轉換成開門狀態(tài)，故障指示燈常亮。如果電梯在持續(xù)開門一段時間后，尚未收到開門限位信號，電梯就會變成關門狀態(tài)，并在門關閉后，響應下一個召喚和指令。電梯集群控制邏輯如圖3 所示

圖3 集群控制邏輯圖

3 人機交互界面

根據設計要求，本設計利用WinCC 監(jiān)控界面與PLC相連接，實現對電梯運行狀況的實時監(jiān)控，同時向用戶提供操作平臺讓用戶可以對流程進行簡單的修改操作。配合S7-1200 PLC 和TIA Portal 來實現程序的編寫和調試。對程序進行修改和完善，并且畫出WinCC 人機交互界面，方便用戶對設備進行監(jiān)測和控制，實現顯示屏顯示出監(jiān)控界面。

本設計的人機界面包括：WinCC 電梯運行實時監(jiān)控界面，如圖4 所示；電梯狀態(tài)實時監(jiān)控界面。

下面分別對以上人機界面的功能設計及交互方案進行介紹。

圖4 電梯實時運行監(jiān)控圖

圖5 部分電梯選層PLC 設計

4 程序設計

4.1 PLC 程序設計

電梯啟動后，通過進入電機達到模式進行系統(tǒng)的初始化?？刂瞥绦蛐枰谑盏叫盘柡?，進行必要的初始化工作，并返回準備就緒信號以確認初始化完成。例如，使進入電梯選層，當在1 號梯轎內按下1 層的按鈕，與此同時1 號梯轎內1 層所對應的指示燈亮起，電機接受到信號，準備工作，當在1 號梯轎內按下2 層的按鈕時1 號梯轎內2 層所對應的指示燈亮起，電機接受到信號，把梯轎從1 層提升到2 層，以此往復，如圖5 所示關于部分電梯選層PLC 程序設計。

4.2 SCL 程序設計

對電梯程序編寫的過程中運用了西門子SCL 程序編寫方式對電梯的載重量進行了編寫。在SCL 程序中對于載重量進行定義，當1 號電梯的載重量大于設定值的重量時，促使電梯門關閉的繼電器會斷開，與此同時電梯滿載的指示燈會亮起，變成常亮的狀態(tài)，當電梯門打開到設計位置后開門繼電器打開，使電路斷電，否則開門繼電器接通，會使電梯門一直處于打開狀態(tài)，程序如下

5 結束語

本設計采用PLC（即可編程控制器）控制電梯的運行，相比于傳統(tǒng)的繼電器控制方式，PLC 具有可靠性高、體積小、抗干擾能力強、編程簡單、維修方便、功耗低、控制功能完善、通用性強等特點。在采用PLC 控制方式控制時，可以實現各種特殊控制的要求，只需要改變程序就可適用于各種生產過程。在維修時通過更換各種模塊就可以迅速排除故障，而且PLC 還具有自診斷、故障報警功能，面板上的各種指示便于操作人員檢查調試，大大減少了工作人員的工作量。從建設初期投入方面和后期維護方面大大減少了成本資金，經濟效益大大增加，更加符合綠色環(huán)保要求。同時通過仿真實驗證明，該電梯集群系統(tǒng)的可操控性比傳統(tǒng)的電梯操控性更強，系統(tǒng)更穩(wěn)定，在實際工程中具有一定的工程價值。