虛擬電梯系統的開發與應用

田晶

摘 要：隨著高層建筑的不斷涌現，電梯已經成為當天人們每天生活工作都要乘坐的設備，我國電梯產業近些年也取得了不小的進步，但是電梯的維修培訓是目前我國電梯業存在問題相對較多的環節，虛擬電梯的開發和應用讓我國在電梯專業人員培訓方面取得了不錯的成績，本章主要介紹了虛擬電梯系統的開發和應用，以供參考。

關鍵詞：虛擬電梯；模擬系統；開發應用

我國電梯行業的進步得益于計算機技術的應用，計算機技術極大的促進了電梯行業的整體進步，尤其是通過計算機虛擬技術來實現相關人員的操作和維修技術方面表現突出，虛擬電梯系統主要是通過計算機以及數字接口技術來實現對電梯的全真模擬。

對于開發電梯遠程監控系統而言，如果直接對大樓的電梯進行監控，雖然可以測試系統的性能，但這樣做顯然代價太高，有可能會影響到大樓的電梯系統，對于電梯的操控和維修培訓如果采用實際操作，不僅經濟效益收到影響，有些基礎理論也很難形象的表現，而且也會對大樓的運行造成影響，但是如果利用虛擬電梯系統就可以通過計算機技術來虛擬一臺電梯，對其實際運行狀況可以一目了然，并能通過虛擬電梯進行全方面的操控，在計算機的屏幕上仿真顯示，讓培訓變得簡潔有效。

傳統的物理模型電梯有兩種：一種是指將電梯運行所需的呼梯信號、內選信號、井道信號和控制信號集中在一個物理的控制面板上，通過人為地按動呼梯信號、內選信號以及撥動控制信號、井道信號的開關，從而模擬電梯正常運行的信號，將所有的呼梯信號、內選信號、井道信號和控制信號連在 P L C 的并行輸入和輸出端口，并通過PLC 的返回信號模擬電梯的正常運行。另一種是按真正電梯的運行規律，做成縮小的模型，完全與正常電梯的運行規律一致，并且也是PLC作為控制器，發出各種控制信號。

1 虛擬電梯系統的優點

傳統的物理模型電梯都是自成系統的，功能單一，體積龐大，儀器繁多，而虛擬電梯只需要一臺計算機和 P L C 控制器，其它必須的硬件如 R S -485 串口通訊、并行信號的輸入輸出均可固定在計算機插槽上，體積小，使用方便。傳統的物理模型由于其各個信號都是物理實現，操作次數多了可能會出現機械、電氣設備接觸不良、線路故障，不利于電梯的模擬運行。而虛擬電梯的操作鍵是由軟件生成的，用鼠標對其進行操作，不可能出現機械故障和電氣故障。

而虛擬電梯是自動運行的，如有呼梯則電梯自動運行，開關門。而物理模型電梯的各個信號都是人工實現的，如平層信號、減速信號和開關門控制等，并且不能保證電梯的速度。虛擬電梯可以省去人工操作這一繁瑣而費時的過程，正常運行時，只需點擊所需的呼梯、內選，則電梯按規律自動運行。虛擬電梯的樓層可以任意選擇，最底層可為 -3，-2，-1，1。最高可到 32 層。而實際物理模型一旦做成，樓層便已經固定，不可更改。同時虛擬電梯的梯速和樓層高度也可以任意改變，而實際物理模型都是不可更改的。

2 虛擬電梯系統的開發

對于虛擬電梯界面程序，是一個通用的軟件，可以模擬任何小于等于 32 層的電梯。對于 PLC 控制器，對應不同樓層程序不同，運行時，只須將所需樓層的 PLC 程序傳入即可。

虛擬電梯可以模擬實際電梯的運行，其運行的原則和功能介紹如下。

（1）自動定項原則 電梯首先響應內選信號，按內選的順序進行自動定向，如果只有呼梯信號，則將采集的所有呼梯信號按先來先到的原則自動定向。

（2）順向截車原則 電梯按確定的方向運行，只響應同向呼梯信號，對于反向呼梯信號，換向后再響應 。

（3）最遠程反向截車原則 電梯如果向上運行，對于有向下方向的呼梯信號，電梯先響應最遠的呼梯，換向后再按順向截車原則響應向下方向的其它呼梯。

（4）自動開關門原則 電梯到達某層后自動開門，延時 10s后，自動關門。

（5）本層呼叫重開門原則 電梯在關門過程中，如果本層有同方向呼梯信號，電梯重新將門打開。

（6）有司機/無司機運行控制功能 有司機運行時，由司機來確定運行方向，手動開關門。無司機運行時，靠全自動定向，自動開關門。

（7）負載處理功能 電梯超載時不能關門。滿載時電梯直駛不響應外呼信號，只響應內選信號。輕載時，最多讓選 4 個內選，如超過，則前 4 個內選消失，只響應第 5 個內選。

（8）檢修功能 電梯進入檢修后，以檢修速度向上、向下運行。且可在任何地方開、關門，以便于檢修電梯。

（9）消防運行功能 一旦消防用梯，電梯無論在何位置均直達到基站供消防專用。消防專用時電梯不響應廳外呼梯信號。

（10）故障模擬功能 可以模擬急停、沖頂、撞底、運行中掉門鎖等故障，以便于電梯監控系統的調試。如果發生故障，則 PLC停止運行，并置對應的故障繼電器為 1，使上位機可以監測到故障的發生。如果故障消失，則 PLC 繼續運行。

3虛擬電梯系統的應用

對于電梯控制器而言，有微機控制和 PLC 控制兩種，本系統采用 PLC 作為電梯的控制器。PLC 控制器的程序與實際電梯 PLC 控制器的程序完全一致，但由于本軟件可以動態模擬樓層，故對于每一種樓層情況均需要編寫對應的 PLC程序。并且由于模擬實際電梯的運行，采用 RS-485 作為傳輸的串行信號協議，另外購置 RS-485 模塊插入 PLC 中，使 PLC 能夠以 RS-485 協議進行傳輸。

運行狀態部分則包括虛擬電梯的各種運行信息，包括有無司機、廳門門鎖、底層鑰匙開關、急停、檢修、平層、上行限位、下行限位、減速、上行緩速、下行緩速、輕載、電源、滿載、消防、超載。通過檢測 PLC控制其中對應繼電器的信息，置對應信號的狀態。

電梯配置顯示電梯的最低樓層、最高樓層、梯速和樓層高度。控制信號包括有司機 / 無司機運行控制、急停控制、檢修控制、消防控制、負載控制和底層鑰匙開關控制。可以模擬實際電梯處于非正常運行時的規律。門狀態顯示電梯運行的方向，以及當前樓層。

如果本層有呼梯且處于無司機狀態，電梯停止在該層，自動開門、關門。轎廂信號模擬轎廂內部信號，包括內選信號、開門信號、關門信號。如果電梯到達某層，也可以手動發送開、關門信號。

4 結束語

虛擬電梯可以作為檢驗 P L C 控制器的一種方法，因為不同電梯所發的信號都是一樣的，只是協議不同。通過數據轉換卡將協議都統一為同一種協議，從而可以檢驗 P L C 控制器編程是否正確。

電梯行業中虛擬技術的引入極大的促進了行業快速發展，尤其通過虛擬電梯系統可以方便快捷的展示電梯的實際運用情況，對于電梯運營管理和維修培訓都能從經濟方面和培訓效果方面起到促進作用。而且虛擬電梯對于電梯的研發設計方面也具有重要的促進作用，有些單位所開發的虛擬電梯實驗室，可以作為一臺被監控的電梯， 模擬實際電梯的運行，并在監控系統中顯示所監控的所有虛擬電梯的運行情況因此虛擬電梯系統為開發電梯控制系統的關鍵技術及電梯維修人員的培訓提供良好的應用前景。

參考文獻：

[1] 徐鑫鑫.電梯系統機電耦合模型仿真研究[J]. 硅谷. 2015（01）

[2] 張建，蘇敏，李亞力. PLC串行通信在虛擬電梯系統中的開發與應用[J]. 儀表技術與傳感器. 2005（03）

[3] 馬幸福. 理實一體化教學在高職電梯標準與規范課程中的應用與探索[J]. 科技創新導報. 2015（09）