基于組態(tài)軟件監(jiān)控的群控電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)

丁煥++劉建強(qiáng)

摘 要：為了保證高層建筑中人們對(duì)電梯服務(wù)質(zhì)量的要求，智能電梯群控系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到人們生活的方方面面，文章設(shè)計(jì)了一種基于組態(tài)軟件監(jiān)控的電梯群控智能調(diào)度的方法，并且利用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)出了嵌入式監(jiān)控軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)控電梯運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了多電梯高效運(yùn)行，提高了多電梯運(yùn)行效率以及電梯服務(wù)質(zhì)量和控制水平。

關(guān)鍵詞：電梯群控系統(tǒng)；組態(tài)；智能調(diào)度

中圖分類號(hào)：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）27-0090-03

1 概述

隨著現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展，一幢幢高樓拔地而起。電梯成為高樓中生活的人們重要的特種交通運(yùn)輸設(shè)備[1，2]。近些年來(lái)，電梯技術(shù)高速發(fā)展，智能電梯成為了新的研究方向。從單臺(tái)電梯到兩臺(tái)電梯，再到多臺(tái)電梯，電梯智能調(diào)度逐漸成為了電梯控制技術(shù)的主要研究方向[3]，將基于組態(tài)軟件監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用到智能電梯控制系統(tǒng)中，可以有效的配合智能電梯群控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)智能電梯群控系統(tǒng)有效的監(jiān)控，優(yōu)化控制系統(tǒng)。本文以三菱PLC為控制核心，采用N：N網(wǎng)絡(luò)通訊方式，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電梯同時(shí)控制，采用基于北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司的MCGS組態(tài)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)[4，5]，并且設(shè)計(jì)多種運(yùn)行模式，有效的提高了電梯的運(yùn)行效率，降低電梯的能耗。

2 群控電梯結(jié)構(gòu)

智能電梯采用三菱FX2N-64MR型號(hào)的PLC設(shè)計(jì)，采用N：N網(wǎng)絡(luò)通訊方式實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電梯的監(jiān)控，以MCGS設(shè)計(jì)嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)，以兩臺(tái)電梯為控制對(duì)象，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，控制結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控中心，通過(guò)RS-232總線的方式與PLC實(shí)現(xiàn)通訊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制整個(gè)系統(tǒng)，電梯之間采用N：N網(wǎng)絡(luò)通訊方式，實(shí)現(xiàn)電梯樓層信息、呼叫信息以及電梯運(yùn)行狀態(tài)等信息的通訊。用戶首先通過(guò)電梯呼叫單元呼叫電梯，各臺(tái)電梯通過(guò)智能判斷自身運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)用戶需求，同時(shí)通過(guò)嵌入式組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各臺(tái)電梯運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)智能控制。

嵌入式監(jiān)控控系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控中心，通過(guò)RS-232總線的方式與PLC實(shí)現(xiàn)通訊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制整個(gè)系統(tǒng)，電梯之間采用N：N網(wǎng)絡(luò)通訊方式，實(shí)現(xiàn)電梯樓層信息、呼叫信息以及電梯運(yùn)行狀態(tài)等信息的通訊。用戶首先通過(guò)電梯呼叫單元呼叫電梯，各臺(tái)電梯通過(guò)智能判斷自身運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)用戶需求，同時(shí)通過(guò)嵌入式組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各臺(tái)電梯運(yùn)行狀態(tài)，并且實(shí)現(xiàn)智能控制。

3 群控電梯智能運(yùn)行策略

首先在PLC中配置N：N網(wǎng)絡(luò)通訊，網(wǎng)絡(luò)配置中主要需要正對(duì)各站的站點(diǎn)號(hào)，站點(diǎn)數(shù)以及各種連接信息設(shè)置，具體設(shè)計(jì)如表1所示[6]。

從站參數(shù)參數(shù)只需要設(shè)置站點(diǎn)號(hào)號(hào)即可，從站站點(diǎn)設(shè)置為1。

本群控電梯系統(tǒng)的運(yùn)行策略以時(shí)間最少、路程最近原則以及順帶原則綜合設(shè)計(jì)，即可以最快響應(yīng)乘客呼叫電梯需求，同時(shí)滿足節(jié)能要求，使電梯更加智能運(yùn)行[7，8]。同時(shí)利用組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)時(shí)間智能實(shí)現(xiàn)上班、下班兩種控制模式，優(yōu)化電梯運(yùn)行策略。

設(shè)計(jì)主站電梯響應(yīng)策略，首先判斷主站電梯和從站電梯的運(yùn)行狀態(tài)。第一種主站電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖2所示，共有3種滿足狀況時(shí)，主站響應(yīng)：（1）判斷從站電梯運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)從站電梯運(yùn)行，并且滿足順帶原則，但是主站電梯距離乘客更近，則主站電梯響應(yīng)；（2）從站電梯不滿足順帶原則，則主站電梯響應(yīng)；（3）當(dāng)從站電梯靜止，并且主站電梯距離乘客更近，主站電梯響應(yīng)響應(yīng)。

第二種是主站電梯處于運(yùn)行狀態(tài)，共有滿足四種狀況時(shí)，如圖3所示，主站電梯響應(yīng)：（1）從站電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)，主站電梯滿足順帶原則；（2）從站電梯運(yùn)行，主站電梯滿足順帶原則，從站電梯不滿足順帶原則；（3）從站電梯運(yùn)行，主站電梯和從站電梯均滿足滿足順帶原則，主站電梯距離乘客更近；（4）從站電梯運(yùn)行，主站于從站電梯均不滿足順帶原則，主站電梯最大運(yùn)行距離小與從站電梯運(yùn)行距離。

從站電梯運(yùn)行策略與主站電梯運(yùn)行策略剛好相反，排除上述幾種狀況，即為從站電梯的響應(yīng)策略。

利用嵌入式組態(tài)軟件設(shè)計(jì)上班和下班兩種工作模式。第一種為上班模式，在上班時(shí)間段，大部分乘客為一樓乘坐電梯，在上班模式中，設(shè)置電梯在空閑時(shí)段，電梯轎廂自動(dòng)回到一樓。這樣可節(jié)省乘客用梯時(shí)間，第二種為下班模式，在下班時(shí)間段，大部分乘客為一樓之上樓乘坐電梯，在下班模式中，設(shè)置電梯在空閑時(shí)段，電梯轎廂自動(dòng)回到頂樓，上下班模式使電梯更加方便于乘客，提高電梯的運(yùn)行效率。

4 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)監(jiān)控軟件采用MCGS軟件，它是一套能夠在Windows平臺(tái)上運(yùn)行并且可以將程序固化到MCGS嵌入式觸摸屏。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集和處理，監(jiān)控電梯控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)的運(yùn)行情況。利用組態(tài)軟件可完成對(duì)畫面的設(shè)計(jì)、動(dòng)畫的連接等工作。同時(shí)完成報(bào)警、歷史記錄、趨勢(shì)曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。本文在軟件中設(shè)置電梯運(yùn)行兩種運(yùn)行模式，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)切換運(yùn)行模式。

本文中電梯監(jiān)控系統(tǒng)中，組態(tài)軟件主要完成的任務(wù)數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、故障記錄與報(bào)警以及工作模式設(shè)置。具體步驟可以分為五步[9]。

（1）設(shè)備配置

利用用組態(tài)軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控電梯運(yùn)行，首先需要建立通訊方式，本文采用觸摸品支持的RS232通訊方式與PLC進(jìn)行通訊，通訊參數(shù)設(shè)置，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）建立運(yùn)行數(shù)據(jù)變量

觸摸屏與PLC通訊需要通過(guò)變量完成，在MCGS中需要定義相關(guān)的I/O變量以及中間變量，利用這些變量實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。

（3）設(shè)計(jì)監(jiān)控畫面連接變量

組態(tài)監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)，是用來(lái)模擬電梯運(yùn)行狀況，通過(guò)連接變量后，實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)模擬監(jiān)控，組態(tài)畫面的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)主要依靠變量的實(shí)時(shí)更新變換。

（4）故障與報(bào)警設(shè)計(jì)endprint

（5）運(yùn)行調(diào)試

在組態(tài)軟件中，添加兩種運(yùn)行模式，分為上下班模式，可以分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式進(jìn)行運(yùn)行模式切換。

在手動(dòng)方式切換實(shí)現(xiàn)方式中，設(shè)計(jì)一個(gè)開關(guān)按鈕如圖4所示。新建變量：設(shè)備0-讀寫M0004，在PLC程序設(shè)計(jì)中，若PLC讀取M0004為0則為上班模式，程序執(zhí)行上班模式，若PLC讀取M0004為1則為上班模式，程序執(zhí)行下班模式。

在自動(dòng)模式中，上班切換開關(guān)失去控制功能，系統(tǒng)利用函數(shù)自動(dòng)讀取時(shí)間，利用腳本程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)M0004自動(dòng)從0到1變換，從而實(shí)現(xiàn)上下班模式切換。畫面設(shè)計(jì)如圖5所示。

在自動(dòng)模式下需要腳本程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先需要讀取系統(tǒng)時(shí)間，表3是MCGS提供系統(tǒng)時(shí)間函數(shù)，可以精確到秒，在PC將程序固化到觸摸屏?xí)r，可更行時(shí)間。

腳本程序設(shè)計(jì)中，判斷系統(tǒng)處于自動(dòng)還是手動(dòng)模式，若是手動(dòng)模式，則不需要讀取系統(tǒng)時(shí)間，判斷上下班切換狀態(tài)即可。當(dāng)處于自動(dòng)模式，需要分別比較系統(tǒng)時(shí)間與所設(shè)定時(shí)間，最后得出運(yùn)行模式，如圖6所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文以三菱FX2N-64MR系列PLC為控制核心，采用MCGS設(shè)計(jì)了組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，主要依據(jù)時(shí)間最少、路程最近原則以及順帶原則設(shè)計(jì)了智能群控電梯的運(yùn)行策略，優(yōu)化群控電梯的運(yùn)行性能，利用MCGS設(shè)計(jì)上下班運(yùn)行模式，使電梯在使用高峰期滿足乘客需求，同時(shí)對(duì)電梯的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)可靠性得提高，MCGS的監(jiān)控也有利于監(jiān)控智能群控電梯系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)的控制效果。本文已經(jīng)在高仿真設(shè)備得到驗(yàn)證，系統(tǒng)具有很高的實(shí)用價(jià)值。

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