李智光

(廣州港日電梯有限公司，廣州 511450)

1 引言

設(shè)計(jì)了一種智能電梯群控系統(tǒng)，并利用kingview6.5組態(tài)軟件設(shè)計(jì)了上位機(jī)監(jiān)控軟件。在電梯群控系統(tǒng)中，分析了電梯系統(tǒng)的各功能模塊，提出了一種電梯群控系統(tǒng)的優(yōu)化算法，經(jīng)過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該系統(tǒng)能夠縮短人們的候梯時(shí)間，減少電梯啟停次數(shù)，也提升了電梯運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量，減小了能源消耗。在上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)中，充分利用組態(tài)王監(jiān)控軟件模塊化的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出能夠模擬電梯運(yùn)行狀態(tài)的軟件界面，這樣只需工作人員在控制室計(jì)算機(jī)前便可對(duì)整個(gè)智能電梯群控系統(tǒng)進(jìn)行全方位的監(jiān)控。

2 智能群控電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電梯控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了繼電器接觸控制、交流雙速控制、直流變壓調(diào)速控制、交流變壓變頻控制和計(jì)算機(jī)控制諸階段。目前較為流行的是PLC和變頻器組合的電梯調(diào)速控制系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本文所提出的電梯控制系統(tǒng)由系統(tǒng)輸入、中央處理器、系統(tǒng)輸出以及組態(tài)軟件監(jiān)控組成。其中，系統(tǒng)輸入主要是電梯轎廂控制信號(hào)和廳外控制信號(hào)，中央處理器主要有PLC和相應(yīng)的通訊模塊，系統(tǒng)輸出則控制電梯的升降起落以及樓層界面的顯示等，組態(tài)軟件則負(fù)責(zé)監(jiān)控電梯的運(yùn)行狀況和故障報(bào)警。整個(gè)系統(tǒng)的主要硬件包括PLC主機(jī)及擴(kuò)展、機(jī)械系統(tǒng)、轎廂操縱盤(pán)、調(diào)速裝置與主拖動(dòng)系統(tǒng)等。電梯控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2.2 智能群控電梯系統(tǒng)的各功能模塊

根據(jù)對(duì)群控電梯各模塊的功能進(jìn)行拆分，可以得到群控電梯的各模塊功能如圖2所示。

具體功能描述如下:

(1)轎內(nèi)指令功能:由乘客在轎內(nèi)控制電梯的運(yùn)行方向以及到達(dá)任意層;

(2)廳外呼梯功能:由乘客在廳外呼喚電梯前往該層，最低層和最高層分別只有上呼和下呼功能，中間層同時(shí)具有上呼下呼功能;

(3)保護(hù)功能:當(dāng)電梯出現(xiàn)異常情況如超速、斷繩、越限、運(yùn)行中開(kāi)門(mén)、過(guò)載等現(xiàn)象時(shí)，控制電梯停車(chē)，同時(shí)將信息傳到控制室并有聲光報(bào)警;

(4)指示功能:能在各層廳站及轎箱內(nèi)指示電梯當(dāng)前所處位置，能在某按鈕信號(hào)被響應(yīng)時(shí)消去其記憶，同時(shí)這些樓層信號(hào)還要在其他的邏輯控制環(huán)節(jié)中起某些控制作用，以保證電梯的可靠運(yùn)行;

(5)選層、定向功能:當(dāng)電梯接受若干個(gè)轎內(nèi)、廳外指令時(shí)，能根據(jù)電梯的目前狀態(tài)選擇最合理的運(yùn)行方向及?？繉诱?。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于高層建筑所需要的電梯多，電梯群控制器在實(shí)際信息采集過(guò)程中信息量很大，對(duì)每一次信息的采集只能先存儲(chǔ)然后再快速進(jìn)行運(yùn)算處理，根據(jù)乘客所處的樓層，合理調(diào)離距乘客最近的電梯，最大可能滿(mǎn)足所有乘客的呼梯請(qǐng)求。這樣可以均勻梯箱的乘客量，減少電梯的啟停次數(shù)，更省時(shí)，也降低能耗。

2.3 智能群控電梯的優(yōu)化

智能群控電梯系統(tǒng)的優(yōu)化主要體現(xiàn)在呼梯產(chǎn)生的時(shí)間與方式、群控算法以及派梯方式上。乘客通過(guò)梯廳的呼梯界面選擇自己要前往的樓層，然后電梯管理系統(tǒng)將所有的選層信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)和處理，通過(guò)電梯群控算法模塊進(jìn)行統(tǒng)一派梯計(jì)算。本文采用的系統(tǒng)將箱內(nèi)按鍵轉(zhuǎn)移到樓道外，底層往上層乘梯時(shí)是通過(guò)候梯廳的呼梯界面來(lái)選擇到達(dá)的樓層。這樣電梯的群控算法模塊就能提前知道到達(dá)樓層的信息，然后將所采集到的信息預(yù)先做處理，進(jìn)行派梯。人們根據(jù)顯示的結(jié)果到達(dá)派送電梯的編號(hào)候梯，這樣就不用電梯自行判斷自身運(yùn)行狀態(tài)，也就節(jié)省了乘客的候梯時(shí)間。

然后，中央處理器將計(jì)算結(jié)果放入到相應(yīng)電梯的派梯命令隊(duì)列，乘客通過(guò)顯示器顯示的結(jié)果到相應(yīng)電梯編號(hào)候梯。當(dāng)乘客從高層回到低層時(shí)，通過(guò)同樣的運(yùn)算進(jìn)行派梯。這樣中央處理器能夠提前知道到達(dá)樓層的派送方式，使得派送方式更加優(yōu)化，效率更加有效，提高了電梯群控綜合調(diào)度性能水平。

3 組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)

系統(tǒng)監(jiān)控軟件采用北京亞控公司的kingview6.5組態(tài)王軟件，它是一套能夠在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集和處理，檢驗(yàn)電梯控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況。利用組態(tài)軟件可完成對(duì)畫(huà)面的設(shè)計(jì)、動(dòng)畫(huà)的連接等工作。用于顯示畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中建立的動(dòng)畫(huà)圖形畫(huà)面，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)與I/O服務(wù)程序的數(shù)據(jù)交換，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理從一組現(xiàn)場(chǎng)控制對(duì)象采集到的各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動(dòng)畫(huà)的方式形象地表示出來(lái)，同時(shí)完成報(bào)警、歷史記錄、趨勢(shì)曲線(xiàn)等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。

3.1 監(jiān)控軟件的主要任務(wù)

在本設(shè)計(jì)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)中，上位機(jī)軟件的主要任務(wù)有:

(1)數(shù)據(jù)采集:實(shí)時(shí)采集各臺(tái)PLC中存儲(chǔ)的電梯運(yùn)行狀態(tài)參數(shù);

(2)狀態(tài)監(jiān)控:實(shí)時(shí)顯示各部電梯的工作狀態(tài)并用動(dòng)畫(huà)顯示電梯的動(dòng)作過(guò)程;

(3)故障記錄與報(bào)警:發(fā)生故障時(shí)，上位機(jī)可以控制電梯運(yùn)行，并及時(shí)報(bào)警以便盡快修復(fù)故障，登記電梯中發(fā)生的故障，并提供查詢(xún)功能，為電梯維修提供幫助;

(4)數(shù)據(jù)分析:可根據(jù)采集來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)PLC發(fā)出相應(yīng)控制指令，合理調(diào)度電梯。

3.2 上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)步驟

利用組態(tài)王設(shè)計(jì)電梯監(jiān)控系統(tǒng)的主要步驟有:設(shè)備配置，構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)變量，圖形界面設(shè)計(jì)，建立動(dòng)態(tài)連接，運(yùn)行調(diào)試等。

(1)設(shè)備配置

要用組態(tài)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控首先要完成通訊連接，由于本系統(tǒng)采用的PLC與上位機(jī)間進(jìn)行串口通訊，采用的通訊協(xié)議為RS232，因此將PLC的生產(chǎn)廠家、設(shè)備名稱(chēng)、通訊方式等填入相應(yīng)的對(duì)話(huà)框即可。與組態(tài)王連接的I/O設(shè)備的通訊設(shè)置如下:連接端口為PLC連接計(jì)算機(jī)的COM1串口;通訊參數(shù)如下，波特率:9600;數(shù)據(jù)位:8位;停止位:1位;校驗(yàn)位:偶校驗(yàn)。

(2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)變量

在程序編寫(xiě)之前首先要定義程序中用到的變量，在組態(tài)王中定義I/O變量和中間變量，數(shù)據(jù)是用來(lái)描述工控對(duì)象的屬性，組態(tài)王定義的各種變量組成數(shù)據(jù)庫(kù)。在組態(tài)王運(yùn)行過(guò)程中，I/O變量的值改變時(shí)，該值自動(dòng)寫(xiě)入遠(yuǎn)程應(yīng)用程序;而遠(yuǎn)程應(yīng)用程序中的值改變時(shí)，組態(tài)王中的I/O變量自動(dòng)更新。

(3)設(shè)計(jì)圖形界面

圖形界面用來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)工況，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的界面用來(lái)仿真電梯運(yùn)行的畫(huà)面。組態(tài)王提供了豐富的圖形制作工具，而且還有豐富的圖庫(kù)供選擇。在本設(shè)計(jì)中，針對(duì)電梯系統(tǒng)制作了進(jìn)入畫(huà)面、監(jiān)控畫(huà)面、操作幫助畫(huà)面、查看程序畫(huà)面等，使整個(gè)系統(tǒng)操作人性化，內(nèi)容豐富化。

(4)建立動(dòng)畫(huà)連接

圖形界面只是一副靜態(tài)畫(huà)面，要想用它來(lái)動(dòng)態(tài)仿真電梯的運(yùn)行狀況，還要定義動(dòng)畫(huà)連接。動(dòng)畫(huà)連接是指在畫(huà)面的圖形對(duì)象與庫(kù)變量之間建立的一種關(guān)系，當(dāng)變量的值改變時(shí)，在畫(huà)面上以圖形對(duì)象的動(dòng)畫(huà)效果表示出來(lái);或者由軟件使用者通過(guò)圖形對(duì)象改變數(shù)據(jù)變量的值，以實(shí)現(xiàn)圖形界面與對(duì)象間的雙向控制，即PLC控制程序和組態(tài)監(jiān)控程序共同參與對(duì)電梯的控制。為了實(shí)現(xiàn)電梯的上下移動(dòng)，將電梯的行程和平層傳感器分別組成數(shù)值編碼，每到一個(gè)樓層進(jìn)行一次數(shù)值比較，當(dāng)電梯值不等于平層傳感器值時(shí)，將平層傳感器值賦給電梯。

(5)運(yùn)行和調(diào)試

主要是檢查系統(tǒng)是否可以實(shí)現(xiàn)電梯仿真圖形界面與電梯間的雙向控制。按動(dòng)電梯上的控制按鈕，檢查電梯運(yùn)行到指定層站，開(kāi)門(mén)等。電梯按鈕的狀態(tài)和電梯運(yùn)行的狀態(tài)(PLC的I/O狀態(tài))，在組態(tài)監(jiān)控畫(huà)面上是否有動(dòng)態(tài)顯示。反之，在組態(tài)監(jiān)控畫(huà)面上，操作控制按鈕，電梯運(yùn)行的狀態(tài)與按動(dòng)電梯上的控制按鈕時(shí)是否相同，并且動(dòng)態(tài)顯示在組態(tài)監(jiān)控畫(huà)面上。

最后，監(jiān)控軟件還配置了一個(gè)可視化故障顯示和智能判斷功能模塊，自動(dòng)巡檢電梯可能存在的安全隱患、實(shí)時(shí)顯示電梯故障信息、并利用聲光報(bào)警裝置完成實(shí)時(shí)報(bào)警提示等功能。

4 結(jié) 束 語(yǔ)

采用的智能群控電梯系統(tǒng)利用工業(yè)上己經(jīng)成熟的PLC和變頻器組合的電梯調(diào)速控制系統(tǒng)，并且利用kingview6.5組態(tài)軟件編制上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件。通過(guò)PC端的上位機(jī)軟件就可以清楚看到電梯群當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)和位置并且可以在PC機(jī)上直接對(duì)電梯進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，從而實(shí)現(xiàn)電梯的遠(yuǎn)程監(jiān)控，有效提高群控電梯的綜合服務(wù)水平。

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