并聯電梯控制算法的研究

邊震坤

(哈爾濱醫科大學附屬第三院后勤保障部，黑龍江省哈爾濱市150081)

0 引言

文中在分析電梯集選控制功能的基礎上，著重研究并聯電梯的控制算法。文中對傳統并聯電梯調度算法進行研究，并對其不完善部分作出補充和修改，給出了較合理的調度原則與數學算法，使電梯的運行效率得到了提高。采用PLC 1:1鏈接方式，通過串行通訊方法實現交換信息，共享廳外召喚信號、層樓信號和運行方向信號，實現兩部電梯的并聯調度控制。提高了電梯的運行效率，同時，也節省了硬件資源，簡化了電梯控制的線路，降低了系統成本，提高了系統工作的可靠性。

1 并聯控制算法的研究

1.1 并聯電梯調度原則

電梯并聯控制從本質上講就是按照預先設定的調配原則，自動調配某臺電梯去應答某層的廳外召喚信號。下面以兩臺電梯并聯控制為例來介紹電梯并聯調度原理。

(1)基站與自由站原則:正常情況下，一臺電梯在基站待命，作為基梯。另一臺停留在最后停靠的樓層。此梯稱為自由梯或忙梯。某層有招喚信號，則自由梯立即定向運行去接乘客。

(2)先到先行原則:兩臺電梯因轎內指令而先后到達基站后關門待命時，應執行“先到先行”的原則。即如果上方出現召喚信號，則基梯響應運行。

(3)當A梯正在上行時，如果其上方出現任何方向的召喚信號，則由A梯的一周行程中去完成，而在基站的B梯留在基站不予應答。如果在A梯的下方出現任何方向的召喚信號，則基梯B應答該信號而發車。

(4)當A梯正在下行時，其上方出現任何方向的召喚信號，則在基站的B梯應答信號而發車上行。但如果A梯的下方出現向上的召喚信號，則B梯應答。

(5)如果A梯正在運行，其他各樓層的廳外召喚信號又很多，但在基站的B梯又不具備發車條件，而經過30～60秒后，召喚信號仍存在，尚未消除，則通過延誤時間繼電器而令B梯出車。如由于電梯門鎖等故障而不能運行時，則經過30～60秒的時間延誤后，而令B梯發車運行。

(6)其中一臺電梯故障或者兩臺控制器之間通信故障時，進入單梯獨立運行狀態。

1.2 并聯調度原則的分析

為了更好地控制并聯電梯的運行，本文對傳統的并聯調度原則的詳細分析，發現以前的并聯電梯調度原則存在以下幾個問題:

(1)基站(基梯)的設置很重要。整個傳統調度原則基本上是圍繞著基梯發車與否展開。相對于自由站，基梯的設置應以先到達基站的電梯為基站。即使另一臺電梯也停在一層，但是必須當作自由梯使用，即基梯只有一臺，而且當樓層較高時，若無基站時調度問題不能解決。

(2)“先到現行”的原則保證基梯不會太閑，自由梯不會太忙。但第2條原則中只用于基站，有部分局限性。應推廣到每層。

(3)傳統調度原則的局限性主要集中于第3和第4條原則。這兩條調度原則都存在一些不太合理的地方。按照這兩條，電梯在運行過程中很可能出現一臺電梯空閑，另一臺電梯過忙的情況。這一情況雖可通過第5條和第6條調度原則來解決，但要等待較長的一段時間，故電梯對廳外呼梯信號的響應快速性較差。不能很好地解決快速服務的問題。

(4)此外，傳統并聯調度原則主要圍繞基站所展開，若兩梯均處在運行狀態，此時如果有呼叫信號，則無響應只能靠第5，6條調度原則在一定時間后給與響應。

1.3 并聯調度原則的改進

在傳統并聯調度原則的基礎上，結合了最快響應原則與最短侯梯時間原則。細化了傳統并聯原則中第3條調度原則，并增加幾條原則。增強了電梯組對外呼信號響應的快速性，并提出了兩臺控制器之間產生通信故障時的處理方法。改進后的電梯并聯調度原理分析如下:

(1)基站與自由站原則:正常情況下，一臺電梯在基站待命，作為基梯。另一臺停留在最后停靠的樓層。此梯稱為自由梯或忙梯。某層有召喚信號，則自由梯立即定向運行去接乘客。若無基站則由較近梯完成召喚信號。

(2)先到先行原則:兩臺電梯因轎內指令而先后到達指定站后關門待命時，應執行“先到先行”的原則。即如果出現召喚信號，則先關門的電梯響應運行。同時若兩電梯不在同一層待命，呼叫信號距兩梯距離相等，則也由先關門的電梯響應。

(3)當A梯正在上行時，如果其上方出現任何方向的召喚信號，則由A梯去完成，而在基站的B梯留在基站不予應答。如果在A梯的下方出現任何方向的召喚信號，則基梯B應答該信號而發車。

(4)當A梯正在下行時，其上方出現任何方向的召喚信號，則在基站的B梯應答信號而發車上行。A梯的下方出現向上的召喚信號，則B梯應答。A梯下方出現向下的召喚信號，則A梯應答。

(5)如果A梯正在運行，其他各樓層的廳外召喚信號又很多，但在基站的B梯又不具備發車條件，而經過30～60秒后，召喚信號仍存在，尚未消除，則通過延誤時間繼電器而令B梯出車。如由于電梯門鎖等故障而不能運行時，則經過30～60秒的時間延誤后，而令B梯發車運行。

(6)其中一臺電梯故障或者兩臺控制器之間通信故障時，進入單梯獨立運行狀態。

(7)如果兩臺電梯皆在運行。且兩梯運行方向一致，若有呼叫則由較近梯響應。

(8)如果兩臺電梯皆在運行。且兩梯運行方向不一致。A梯向上運行B梯向下運行。如果A梯上方出現向上召喚信號，則A梯應答信號。A梯下方出現上召喚信號，則B梯應答信號。如果B梯上方出現下召喚信號，則A梯應答信號。B梯下方出現下召喚，信號，則B梯應答信號。

2 并聯電梯的算法設計

根據改進后的并聯電梯調度原則，設計出了電梯的并聯調度算法如下:

設:LB為電梯轎廂所在層數，AS為廳外上呼叫，AX為廳外下呼叫，AJ為轎廂內呼叫，M=1為出車應答。

(1)B為基梯，A為自由梯停靠時(不在基站)，有外呼信號時自由梯響應廳外召喚。

假設電梯滿足先決條件［LBB=1］AND［LBA≠1］，如果呼梯指令滿足［AS＞LB］OR［AX ＞LB］，則由A梯響應上行，即［MA=1］，而B梯停在基站不動。

(2)B先到，A后到，有外呼信號時基梯響應廳外召喚(先行)。

假設電梯滿足先決條件［LBB=n］AND［LBA=AJA=n］，如果有呼梯指令，則由B梯出車，即［MB］=1。

(3)B為基梯，A為自由梯正在上行時，外呼信號小于A梯所在層數時基梯響應廳外召喚的情況。其他情況由A梯響應。

假設電梯滿足先決條件［LBB=n］AND［MA=1］，如果呼梯指令滿足條件［LBA＞AS］OR［LBA＞AX］，由基梯出車上行，，即［MB=1］。

(4)B為基梯，A為自由梯下行時，外呼信號大于A梯所在層數時基梯響應廳外召喚的情況。其他情況由A梯響應。

即電梯滿足先決條件［LBB=1］AND［MA=0］，如果呼梯指令滿足條件［LBA ＞AS］OR［AX ＞LBA］OR［AS＞LBA］基梯出車上行，即［MA=1］。

(5)B為基梯，A為自由梯時，有外呼信號時基梯延時響應廳外召喚的情況。

即電梯滿足先決條件［LBB=1］，如果有呼梯指令時，延時繼電器閉合后，則由基梯出車上行，即［MB=1］。

(6)通信故障標志為ON時，清空數據鏈接區，兩臺電梯進入單梯運行模式。

(7)A，B兩梯同向運行時，有呼叫則由較近梯響應。

即電梯滿足先決條件兩梯同向運行，如果呼梯指令滿足條件［(AS-LBA)＞(AS-LBB)］OR［(AX-LBA) ＞(AX-LBB)］，即［MA=1］，反之［MB=1］。

(8)A，B兩梯異向運行。A梯向上運行B梯向下運行。如果A梯上方出現向上召喚信號，則A梯應答信號。A梯下方出現上召喚信號，則B梯應答信號。如果B梯上方出現下召喚信號，則A梯應答信號。B梯下方出現下召喚信號，則B梯應答信號。

即電梯滿足先決條件兩梯異向運行，如果呼梯指令滿足條件［AS＞LBA］OR［AX＞LBB］A梯出車應答，即［MA=1］;［AS＜LBA］OR［AX ＜LBB］B 梯出車應答，即［MB=1］。

3 電梯并聯控制程序設計

本設計給出了符合上述算法的并聯電梯控制程序，該程序可實現最多64層的并聯電梯的控制。其實現方法如下:

(1)通訊參數設定

CJ1M使用CPU單元內置RS232C口建立1:1PLC-LINK對兩臺 PLC進行鏈接。但應注意，通訊時應將CPU模塊DIP開關的5腳置為OFF，方能進行通訊。

(2)電梯并聯時數據的傳遞

CJ1M通訊地址為CIO3100-CIO3199。先將主站的數據傳送到CIO3100-CIO3109通道，同時將從站的數據傳送到CIO3110-CIO3119通道。然后主站從CIO3110-CIO3119通道內調用從站數據，從站從CIO3100-CIO3109通道內調用主站數據，實現了相互之間的數據交換。

兩電梯并聯控制是，首先考慮兩臺電梯間的信號傳遞。如圖1所示，HR暫存寄存區，不會因掉電而引起數據丟失，主站將HR0通道內的層位置信號傳送到CIO3100通道，從站從CIO3100通道內讀取數據并發送到從站的HR1通道內進行存儲，以達到數據呼喚的目的，從站同理。

圖1 PLC通訊信號互相傳遞程序

(3)電梯并聯時位置信號的比較

兩電梯并聯控制時，首先考慮兩臺電梯間的比較，由較近梯去執行呼叫相應，如圖2所示，DM1通道存放A梯位置數據，DM2通道存放B梯位置數據，DM3通道存放呼叫信號數據，運算將A梯到呼叫的距離存放到DM4通道，B梯到呼叫的距離存放到DM5通道。最后對DM4和DM5內10制數進行比較，這里要確保DM4、DM5通道內數據為正數，避免負數給其他運算造成錯誤。

(4)單梯運行狀況的處理

當電梯需要獨立運行或通訊故障時，退出并聯控制狀態，進入單梯運行狀態，電梯將只能處理本梯的指令，即有呼梯信號時，兩臺電梯都將其作為本梯的指令予以相應。

圖2 位置信號的比較程序

4 結論

在兩臺PLC組成的并聯電梯控制系統中，以1:1鏈接方式，通過串行通訊方式實現信息的交換，實現兩部電梯的并聯調度控制。兩臺電梯在運行時，PLC共享廳外召喚信號，并將電梯運行狀態、電梯所在層位置等信息進行互換，通過程序的運算，來確定由哪臺電梯出車動作。本文對控制算法進行了改進，提高了電梯的運行效率的同時，降低電梯能耗，從而使電梯運行的可靠性也得到了進一步地提高。

［1］ 張漢杰，王錫仲，朱學莉.現代電梯控制技術.第2版.哈爾濱工業大學出版社，2001.

［2］ 梁永忠.PLC控制2臺電梯并聯運行.中國電梯，2005，16(9).

［3］ 歐姆龍公司.可編程序控制器CJ系列.編程手冊，2005.

［4］ 孫燕良，張厚江，翟艷鳳，等.基于PLC氣動機械手的研究設計［J］.森林工程，2011，27(3)：45-50.