PLC在樓宇群控電梯系統的應用

1、簡介
隨著現代高層建筑群規模的不斷壯大，樓宇電梯作為現代建筑物內部輸送人員或貨物的重要提升設備之一，其發展也越來越快。由于樓層及單元數目的不斷擴大，許多建筑物內部需要安裝多部協調工作電梯。因此，利用先進的計算機技術、通訊技術、數據處理技術相結合研發出能夠動態對樓宇中所有電梯進行實時調度管理的樓宇電梯群控系統，對提高整個小區樓宇電梯的運行效率、小區物業服務水平等方面，具有十分大的工程實用意義。

2、樓宇群控電梯智能化監控系統硬件設計

2．1 硬件系統的總體設計方案

設計選取一個擁有三個單元的高層建筑為例，為了提高樓宇自動化控制水平，要求管理人員能夠在中控室里不僅能通過可視化人機互通界面實時了解電梯運行工況，同時還能通過遠程操作及時控制和切除故障電梯，保證電梯穩定的運行。為了實現樓宇群控電梯智能化監控系統上述功能，考慮以一臺三菱公司的Q 系列的PLC 作為整個系統的上位機，也就是以該臺PLC 作為整個群控電梯的控制中心，負責三臺電梯的協調運行; 以三臺三菱公司的FX2n 系列PLC 分別獨立控制1 ～ 3#單元電梯作為整個系統的下位機。同時為了使得Q 系列電梯能夠動態采集各單元電梯的呼梯信號，利用CC－ Link 通信技術實現上位機與下位機間的實時數據通信互連，設計的樓宇群控電梯智能化監控系統模型邏輯拓撲結構如圖1 所示。

圖1 群控電梯智能化監控系統模型邏輯拓撲結構

2．2 工業觸摸屏

在工程控制使用領域，工業觸摸屏通常是與PLC相互配套使用的綜合性設備，它可以取代傳統控制系統的控制面板和人工鍵盤輸入數據或命令，是一種智能操作的可視化顯示器，不僅可以完成整個系統各特征電參量數據的設置和顯示，還可以動畫等形式對系統運行過程中的實際運行工況進行動態模擬仿真，使運行人員更能夠及時了解整個系統的自動化運行控制過程。利用PLC 與工業觸摸屏配套使用，不僅可以擴展PLC 控制器的綜合功能，使PLC 能夠完成具有圖形化、可視化等工作界面的獨立監控系統; 而且還可以大大簡化傳統操作控制臺上按鈕、儀表、接線端子等的使用數量，使運行人員對整個系統的操作控制更加清晰簡便。

2．3 主要硬件的選擇

(1) 上位機: 作為整個電梯監控系統軟件運行分析的主體，主要用來實現對整套電梯系統的管理。Q 型PLC 作為整個系統的上位機主要對下位機通過CC － Link 數據通信網絡傳送過來的各單元的電梯門廳召喚命令進行分析、調度、分配，并配合觸摸屏，為樓宇電梯群監控系統提供相關的命令和運行參數。

(2) 下位機: 是整個系統組態監控軟件運行的載體，用來實現對單元電梯所采集到的參數數據進行接收、分析和存儲等功能。該系統采用型號為FX2n －128MT 的PLC 作為系統的下位機。它有64 數字點輸入和64 點晶體管輸出，用于對單元單元電梯的邏輯控制。

(3) 變頻器: 把電網工頻電源50Hz 變換成各種頻率的交流電源，作為電機動力源，實現電梯電機的變速運行。

(4) 工業觸摸屏: 選用GT1595 型觸摸屏，它屬于三菱GT1000 系列產品。在人機界面的設計中采用三菱公司的GT Designer2 軟件完成整個系統的人機界面設計。

3、樓宇群控電梯智能化監控系統軟件設計

3．1 典型的群控流程

由圖1可知，每臺FX2n 型PLC 均作為獨立下位機負責一臺電梯的運動控制。而Q 系列PLC 在接受到FX2n 型PLC 傳送過來的門廳呼梯請求信號，就會按照一定的調度算法，獲得由哪臺電梯響應的*控制策略; 每臺電梯轎廂內的呼梯信號則由相應的FX2n 型PLC 獨自進行分析處理，不參與Q 系列PLC的調度，其典型的群控流程圖如圖2 所示。

圖2 典型群控流程

3．2 下位機FX2n 軟件設計

下位機FX2n 型PLC 主要完成對單元電梯控制，其軟件編程流程如圖3 所示。由圖3 可知，下位機FX2n 的軟件具有數據通信、單元電梯的邏輯控制和電梯控制系統故障診斷等功能; 完成單元電梯上行、下行和空閑狀態的數據采集及邏輯控制; 完成對FX2n 型PLC 通信網絡的故障檢測。

圖3 單元電梯控制流程

3．3 上位機Q 型PLC 軟件設計當Q 型PLC 啟動后，就會自動進入掃描程序。在每個掃描周期內，都對整個監控系統的網絡及各單元電梯的運行工況進行巡檢分析判斷。當某臺電梯出現故障或網絡數據通訊中斷時，會將該電梯的門廳召喚任務分配給其它運行正常的電梯，并在該故障電梯顯示牌上設置相關聲光提示語引導客戶完成選梯任務。在電梯群控系統中，設置目的尋優的邏輯程序，可以動態對各門廳召喚任務進行分析對比，進行合理的任務調度保證整個系統穩定的運行。

4、人機界面

為了方便物業電梯運行管理人員對整個電梯群的監控，使用三菱公司的GT Designer2 設計軟件設計出基于觸摸屏GT1595 的電梯監控系統人機界面。通過觸摸屏上人機界面，可以清晰、方便的監測各單元電梯不同運動工況。

4．1 電梯群控系統的人機界面

人機界面主要包括: 主界面、故障詳情界面和參數設置界面。主界面如圖4 所示，主界面屬于整個電梯控制系統的基本畫面，它用來顯示各單元電梯的整體運行工況，并根據各單元電梯的編碼器的數值，用模擬動畫效果形象的描繪出各電梯上升和下降情況。特別是在某些特殊緊急情況下，運行管理人員可以通過主畫面進行操作，實現電梯緊急停車，防止事故的發生或擴大。

圖4 電梯群控系統的人機主界面

4．2 故障詳情界面

電梯控制系統中的故障詳情界面屬于主界面的重疊窗口，可以顯示出故障電梯的詳細運行工況。當發現某臺電梯出現事故或故障時，運行人員可以通過點擊主界面上的"故障詳情"按鈕就會彈出具體故障詳情窗口，在上面用指示燈或數值表格指示出故障電梯的故障類型及對應的參數值。

4． 3 參數設置窗口

電梯控制系統的參數設置窗口主要用來設置各單元電梯調度時間段和各電梯的運行工況等具體數據信息。