电梯专业课程虚拟仿真系统设计和应用

电梯专业课程虚拟仿真系统设计和应用
摘要:电梯仿真平台要达到的目标是必须能够模拟电梯的运行和接受乘客的呼叫信号终止乘客上下，自动设定电梯行进方向，完成最远目标楼层、同楼梯等电梯基本逻辑功能。

它还提供了群控接口功能，通过调度和实现计算算法，实时传输和接收电梯运行模式信息。

还需要针对不同的客运交通模式自动生成旅客到达信号，例如测试群控算法在不同交通模式下的有效性。

关键词:提升专业化；培训课程；开发
基金项目：教育部新一代信息技术创新项目（2019ITA02008）；2021年河南省教育教学改革与实践项目（2021SJGLX862；
2021SJGLX716）
引言：提升培训课程的开发是基于科学研究的需求和公司对于提升技术人员的实用性,最大限度的利用当地公司电梯和学校的学习资源开发的一系列选择。

根据企业实际工作场所的要求，以模拟工作项目的形式组织培训，充分利用现有的电梯准备设备资源，将知识融入真实的学习环境，将教材与实际生产的“零距离”对接。

1.电梯专业虚拟技术的背景
课程开发以《电梯经典修与修》和《浙江省职业教育改革方案》为理论成果开发的基础。

下面是两个研究领域的背景资料。

1.1社会发展需要高技能提升来保护人才。

随着城市化进程的加快，中国的城市化水平不断提高，城市电梯数量快速增长，到2019年底，全国售出电梯数量将达到约90万部，其中电梯数量将达到约7097.5万部，跃居世界第一。

在未来，电梯的数量将以每年18-20%的速度增长。

为适应市场需求，国家教育部门大力支持职业教育的发展，我们的高校在浙江省首次专门培养了电梯人才。

1.2学校需要为学生制定专门的专业培训和高级培训方案。

电梯是现代物质
文明的垂直运输工具，属于机电一体化的专用设备。

它的日常维护需要专门的人
员操作，要积极开展校企合作，每年与企业学习交流，培养高素质、技术过硬的
电梯维修工人、校编人员，开启电梯的专业化。

课程开发对于保证学生快速获得
专业知识和发展学生的自我教育尤为重要。

在20世纪70年代和80年代，包括Isilbek和Egelston在内的几位英国科学家在学校组织了培训课程。

Kirbeck建
议“学校的课程开发需要外包给学校教育者，他们负责计划、设计、实施和评估
学生的学习项目。

国外为课程发展目的所进行的研究主要是经验性和个案研究，
而不是理论研究。

20世纪90年代末以来，我国最系统的课程开发体系是华东师
范大学课程与培训研究所的一组科学家。

他的研究成果引起了理论界和实务界的
广泛关注，为国家学校计划的制定和试点实施做出了重要贡献。

根据对国内外研究的回顾，目前课程开发的研究和实践还不太普及和详细，
但电梯专业在职业教育中是一个新的专业，特别是电梯领域是一个空白，而集约
化职业教育领域的课程开发发展将是新时代的趋势。

2.电梯虚拟训练课程的目标及重要性
2.1目标。

本文通过对“电梯经典维修与故障纠正”培训课程的建设情况进
行分析研究，主要成果有以下变化:职业培训、逻辑整合、主要强调的“真实培
训+知识链接”。

破坏了传统的教学逻辑。

在执行每个项目的任务中进行专业发展。

大胆地将跨学科知识整合到技能手册中。

这些材料不是传授给学生知识，而
是充分体现“做高中”和“做学校”的概念，帮助学生理解理论知识在完成任务
中的重要性。

2.2虚拟培训的意义。

电梯职业属于国家职业教育发展的一个新兴专业领域。

由于电梯方向的独特性和局限性，国家不能充分考虑当地和学校的实际情况。

这
正是学校课程开发的意义所在，也是现代发展赋予学校职业教育的重要作用。

这
有以下优点。

它提高了教师的合作意识，扩大了他们的研究能力。

它可以考虑到
学生的需求和他们的学习背景。

充分发展学生入学的基本条件，提高本地区经济
文化生活水平，强调学校教育的特色
3.电梯虚拟仿真培训存在的问题
3.1课程结构过于传统，目前正严格按照“目标模式”进行。

学校在这一过
程中的作用过于突出，企业在这一过程中的参与仅受基层方案指导方针的限制。

使用单一来源编制这类课程会造成认识不足和学生自我发展和可持续发展能力不
足的问题。

3.2培训课程结构薄弱，序列整合不到位
电梯专业是一个新的专业，在课程结构上没有参考标准。

改变标准的主要是
更成熟的机电专业。

课程的顺序似乎是循序渐进的，但仔细开发和实际应用后发现，课程的顺序较低，前期课程往往不能满足后续课程的需要。

“工作”和“培训”学生。

3.3初级班建设的教育资源，特种电梯覆盖范围不广，需要丰富的课程资源，但即使是学校资源，建设覆盖率也较低，滞后于目前业务发展状况。

主要原因是
学校和企业之间的“对话”不太同质化和动态化。

3.4课程评价比较明确，不协调
标准化评估正在进行中，不能反映课程的进展或教师和学生充分参与的能力。

3.5教学质量不够好
塑造学生专业态度和价值观的教育内容没有很好地融入到专业技能发展的过
程中。

一方面，这是因为这些因素通常在一般教育的基础课程框架内比较独立，
与专业课程没有联系。

另一方面，一套具有电梯特色的教材的编写并不是从学生
的培训过程中学习到的。

4.简要介绍电梯的虚拟仿真系统
电梯是典型的控制对象，目前电梯的控制主要采用PLC控制系统。

电梯控制
系统的工程设计，首先需要对控制系统进行逻辑编程，然后进行满意的运行测试，才能投入实际使用。

然而，由于场地、资金等客观因素的限制，直接使用实际升
降机进行验证测试是不现实的。

这就需要创建一个电梯控制测试平台，将工作位
置对应的PLC控制设备与具有相应功能的虚拟对象相结合。

这优化了控制算法的
设计和测试，以及控制系统软件开发的早期阶段的实验室。

创建虚拟电梯模型的
组态电源控制应用软件实现了Twincat软PLC与虚拟电梯模型通过调用组态管理
软件的通信接口进行实时数据交互，从而实现了软PLC与虚拟电梯控制一体化的
目标。

新的测试平台改变了以往物理测试平台的运行模式，提供完整的虚拟体验。

虚拟实验——这是一种基于计算机的模拟工具和操作环节的真实实验，利用
多媒体和仿真技术在真实和模拟环境中进行实验和运行实验项目。

在这些环境下
的实验结果与实际环境相同。

虚拟物理虚拟实验平台是一款虚拟实验软件，可以
让你得到真实的实验界面，操作简单，交互性好。

他的实验现象是明显的和现实的，可以引起特定的刺激，听觉和一定程度的沉浸在观众。

实验可以由实验人员
任意组装，自主设计的实验装置在一定程度上培养了学生独立的实验设计和实验
感知能力。

本文详细介绍了如何将无书物理和实验软件应用到专业的电动电梯程
序中，通过理论和实践的训练，激发学生的学习兴趣，消除学习困难。

5. 三层虚拟电梯的仿真
应用组态管理软件对三层电梯运行进行虚拟仿真。

为了使模型简单可靠，在
设计的水平开关主体结构中实现了电梯控制逻辑，在构建电梯模型时省去了与电
梯逻辑控制关系不大的电梯结构。

模型状态的动画显示。

5.13层虚拟电梯设计
对于垂直运行的电梯，其结构主要由阻力装置、工作平衡装置、安全装置、
信号控制系统、驾驶室和厅门组成。

对电梯的控制主要通过召唤楼梯、选层、减速、停层、关门等方式进行。

然而，为了简化和强调模型的主要功能，电梯模型
在模型的构建中省略了拉丝机、配重装置和安全装置，而重点介绍了不同层次的
召唤按钮和内部请求按钮。

在不同的高度打开汽车、按钮关闭和水平开关。

5. 23层虚拟电梯模型的设计
为了模拟电梯的实际运行，首先确定了主要的输入输出信号，然后设计了主
要的限位开关，然后进行了主要的动画设计，最后用软PLC建立了连接和电梯模
型。

电梯的虚拟位置模拟可以通过电梯轿厢位置的坐标来执行，所以水平动作开
关的存在与否必须是轿厢当前位置的坐标与楼层坐标的比较。

5.3创建虚拟动画
例如，在车厢内，当软PLC组装楼梯呼叫命令的虚拟模型时，执行控制程序。

它控制实时数据库中的UP/DOWN变量，并执行相应的UP/DOWN命令来提升或降低
驾驶室。

电梯门关闭，最终实现虚拟电梯的卡通效果，要求回答的相应按钮也必
须是一个动画连接。

6. 开发虚拟电梯程序
首先是不同的电梯模式。

最后，建立电压控制软件与PLC软件之间的连接，
再建立电梯状态运动电路与力控制软件与PLC软件之间的连接。

该电梯控制程序
可以快速、准确地设计电梯控制程序。

6.1电梯控制要求
1)所有楼层的自动电话应答，包括来自上、下的电话。

2)自动响应驾驶室内的服务指令信号。

3)按照不间断服务原则进行控制。

4)自动门开启。

5)关闭延迟。

6)自动下降到一楼后，等待服务期结束。

6.2电梯状态移动图
由于上下两层电梯的管理规则非常相似，所以集中操作发生在一层和三层。

如果电梯在一层或三层，则有内部要求，或有两层，如果电梯在适当的位置关闭，则可以降低电梯。

如果电梯在1楼或3楼，如果在2楼有要求，或在2楼有选择，电梯目前是关闭的，则电梯可以上升。

如果电梯在一层或三层，如果有选择一层、
三层或三层的要求，电梯目前是系泊开放的。

在二层进行单独的工况分析，因为
二层是中间位置，可以上下移动。

如果电梯是到二层，如果不要求三层，则选一
层关闭二层或当前运行方向为下，则要求一层下电梯。

如果有内部选择，要求进
入三楼或三楼，而目前的服务方向是向上和关闭的，那么电梯是排队的。

如果有
二楼或正在进行的维修要求定向，电梯将停靠并打开。

变量设置的原则是:所有
变量和指标都作为输出变量。

第二个限位开关和所请求的信号都被用作输入变量。

预测和反映所有类型服务的变量被用作中间变量。

6.3虚拟系统的运行阶段
三层电梯控制系统的联合建模证明了本文提出的方法在电梯模型设计中的可
行性。

系统的各阶段:
1)虚拟电梯模型的运行。

2)打开柔性PLC，启动系统。

3)将PLC程序下载到软PLC。

4) PLC程序的实施。

5)执行虚拟电梯操作，观察电梯运行情况。

系统执行状态:
第一步，有乘客需要乘电梯上一层，上三层;二楼有一个从上到下的请求，
三楼也有一个请求。

然后电梯开始上升。

第二步中，当电梯上升到二楼时，倾倒
人员上升，要求所有乘客，包括电梯门都关闭后进入电梯。

第三步,打开门后,到
达三楼,电梯关闭后继续上升,偿还到三楼的小屋请求和底部的请求和关闭机舱,
在乘客在机舱,然后退出进入等待室。

第四阶段，电梯关闭后开始下降，一些人
选择了其中一个建筑，但当电梯下降到第二层并打开门时，第二层离开并询问指示。

关闭后等待二层乘客进入客舱后继续下降。

6.4基于仿真系统的电梯故障分析与仿真
在设计PLC电梯控制程序时，由于控制逻辑的复杂性，往往会导致原控制程序出现逻辑错误。

原来的控制程序可以包括在一个软PLC和联合仿真电梯模型可以执行。

如果控制程序有逻辑错误，可以清楚地识别出人工接口的故障。

控制程序中的错误可以通过故障指示进行分析。

改变控制程序，然后运行联合仿真，观察仿真模型的行为。

若控制程序仍有错误，可根据故障症状继续更改控制程序，直至电梯正常运行。

该模型不仅可以分析和解决PLC控制程序中的逻辑误差，而且可以模拟一些典型的机械误差。

例如，可以关闭水平开关功能，并使用仿真模型观察电梯的运行。

当平层开关关闭时。

通过比较故障的已知和实际症状，可以快速解决故障。

该系统克服了现有电梯模型在机电故障、使用方便、简单、直观等方面的不足，虚拟电梯模型能够方便地模拟真实的运动，为电梯方案设计人员提供了一个全面的系统设计和测试平台。

它是一部电梯，可扩展，方便PLC调试电梯程序，确保控制程序正确。

电梯虚拟模型还可以模拟一些常见的电梯故障，便于故障分析和排除。

同时，电梯虚拟模型价格低廉，并且在程序调试过程中不会因程序错误而损坏设备。

7.结束语
应用该方法，根据实际电梯层数设计相应的电梯模型，根据电梯控制传递方案编制相应的控制程序，建立相应的虚拟电梯模型并进行联合仿真。

本文对电梯的运行进行了观察，对故障进行了分析，改变了相应的控制程序，对电梯模型进行了重新模拟，直到电梯运行正常为止。

该系统可用于控制程序的逻辑调试，也可用于电梯机械故障的主动模拟。

这使得它适合于修复和学习。

将所述方法应用于某15层电梯的控制设计，结果表明，该方法不仅能及时检测出一些逻辑控制错误，而且具有较高的电梯速度、节省调试时间和良好的应用效果。

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