基于PLC的群控电梯控制系统设计

基于PLC的群控电梯控制系统设计

作者：任平丁冠群常艳超

来源：《电脑知识与技术》2017年第02期

摘要：现如今的科技高速发展，高楼大厦鳞次栉比，人们越来越多的使用电梯，本文研究的对象就是电梯的控制方法。在此，我们分析电梯的控制要求及各种运行状态，构思各种各样的突发事件，采用西门子S7—200PLC对电梯进行各种控制。在调试过程中我们使用威纶通触摸屏实现电梯运行模拟操作，整个系统易于构思，操作简单，模拟运行效果较好。

关键词：PLC；威纶通；电梯；群控

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）02-0234-03

1 概述

随着社会的进步，科技的发展，越来越多的高楼大厦耸立在世人的眼前，而电梯作为垂直运输工具，越来越被世人所重视。电梯具有便捷、速度快、效率高、操作简单、安全等优点，是高层建筑物不可或缺的运输工具。然而，单个电梯往往不能够满足这些高层电梯的客流，在这种情况下，我们就需要多个电梯一同工作，为了更加便捷地进行管理，一般将他们进行集中管理，以达到群控的目的。

就目前而言，电梯的控制方法只要有继电器控制系统、PLC控制系统以及微机控制系统。第一种方法，继电器控制系统因为它的可靠性较差并且控制繁琐等缺点，逐渐被世人淘汰了。微机控制系统虽然比较只能，但是其结构相当复杂，并且有着所有微机控制都存在的特点，那就是抗干扰能力较差，因此，电梯设计时，我们常常采用PLC控制系统。

PLC控制系统有着诸多优点，例如其编程简单、抗干扰能力强、程序设计灵活多变和使用简单，因此被广泛应用于对电梯的控制。本文采用西门子公司的S7-200来控制6层电梯。为了能够在学校真正学会电梯的PLC控制，并且能够更加直观的展现电梯所能实现的功能，我们还需要进行模拟仿真，在此我通过使用威纶通触摸屏来方便自己调试。

2 电梯PLC控制系统设计

2.1系统结构

本系统为三座六层群控电梯，每部电梯都有一个PLC来控制，PLC之间通过通信模块交换数据。每一部电梯都是由机械和电气两大系统组成。机械系统由升降系统，门系统，轿厢，

方向系统，重量平衡系统，电力拖动系统，控制系统，安全保护系统组成。控制系统主要由电梯控制系统，使用操纵系统，安全防护系统等组成。整个系统通过PLC来进行控制。

2.2电梯单控

设计群控电梯，首先要实现电梯的单控，电梯单控的设计方向以及其所实现的功能。

1）子程序：上电复位子程序，开门子程序，关门子程序，电梯上行子程序，电梯下行子程序，乘客呼叫子程序，乘客去向子程序（电梯内部），电梯距离判断子程序，电机控制子程序，安全通道子程序。

2）设计思路（简略）：

a启动电源，进入上电复位子程序，开总开关，进入乘客呼叫程序，乘客按下上去或下去，进入电梯距离判断子程序。

b电梯距离判断子程序，判断电梯所在楼层与人之间的距离，电梯在人上方则进入电梯下行子程序，电梯在人下方则进入电梯上行子程序，如若两者都不是则进入开门子程序。

c开门子程序后自行进入关门子程序，之后进入乘客去向子程序记下乘客想去的楼层（及将乘客索取楼层减速带启动，没到达相应楼层后再关闭相应减速带）

d依据乘客上行还是下行，自行进入电梯上行子程序或下行子程序。

3）单控电梯PLCI/O口分配：（此配置法，为模拟电梯工作而配置，输入端的一部分为模拟电梯状况而分配相应端口）。

4）电梯上行子程序：

5）调试程序进行流程：

第一次调试基础功能：

开启电源，进入上电复位子程序，将所有输出去不复位为零，打开开机按钮，这时4楼乘客按下下行按钮，相应的4楼减速带上电置一，进入电梯距离判断子程序，电梯判断自己与楼层减速带所在距离，电梯在一楼，进入电梯上行子程序，当电梯到达四楼减速带时，减速带复位，进入开门子程序，5s后进入关门子程序，进入乘客去向子程序，乘客按下几楼对应楼层的减速带打开，即置一。当电梯到达减速带进入电梯开门子程序。

第一次调试流程结束。

第二次调试消防通道：

开启电源，进入上电复位子程序，将所有输出去不复位为零，打开开机按钮，这时按下消防按钮，进入安全通道子程序，判断电梯是否在一楼，在一楼进入开门子程序，不在一楼启动一楼减速带，进入电梯下行子程序。当电梯到达减速带进入电梯开门子程序。

第二次调试流程结束。

第三次调试延时关门：

开启电源，进入上电复位子程序，将所有输出去不复位为零，打开开机按钮，开电梯门，在关门前在门间放置一块面积稍大的木板，程序进入开门子程序的另一块分支，延时关门。若木板不拿开永远在以按时关门分之内循环。

第三次调试结束。

6）调试结论

若上述流程都能进行，可以自己附加一些其他的调试方式，好比，可以进行电梯内部无人自动闭灯的调试。以争取达到大多数功能都能实现的目的。

2.3电梯双控

当电梯实现单控时，我们可以进行双控电梯的程序设计，让两个电梯能够互相没有冲突的情况下进行工作。在此可以实现群控电梯的一些功能，例如：最大最小功能。系统指定1台电梯应召时，使待梯时间最小，并预测可能的最大等候时间，可均衡待梯时间，防止长时间等候，即判断两电梯与乘客间那个距离最短，从而做出最有效率的反应。

电梯双控可以通过互相的通信来实现，也可以只用单个PLC来实现，但是单个PLC的使用可能不能实现多功能化，即有些功能不能实现。并且我们最终的目的还是群控电梯的设计，所以尽量使用通信的方法来实现。

2.4电梯群控

当电梯实现双控时，我们可以进行群控电梯的程序设计，让多个电梯能一起工作，并且实现群控的功能。

1）控制算法

电梯是否能将乘客安全、舒适、快捷地送往目的楼层是评价电梯系统性能好坏的出发点。

在此我采用四种模式来达到基础的电梯群控：

a）上行高峰模式：当乘客全部或者大部分从下方去上方，即客流向上时，这种情况被定义为上行高峰模式。

b）下行高峰模式：当乘客全部或者大部分从上方去下方，即客流向下时，这种情况被定义为下行高峰模式。

c）平衡模式：当上行客流量和下行客流量数量大致相同，并且各层之间的客流量大致相同，此时的模式是处于一种双向交通模式，一天中的大部分时间都处于该状态，乘客通常要求最小的候梯时间和乘梯时间。

d）报警模式：当发生紧急状况时，电梯立刻停在最近楼层，方便乘客尽快离开电梯。

2）模糊控制

本人由于学识浅薄并没有完全运用此算法设计程序，所以程序设计完成后很大，在此推荐有能力的人士采用模糊控制算法来实现电梯群控。

3）PLC组之间的通信设定

每部电梯系统均由一台PLC控制，PLC与PLC之间使用通信模块交换数据，电梯的外呼统一管理，效仿现实中的电梯控制。通过通信，让两台PLC以主从站的形式来相互通信，以确定楼层呼叫位置，电梯位置，响应顺序序等信息，从而实现群控的目的。主从站之间通过串口连接，通过编程元件的共享实现数据互访。

3 威纶通触摸屏设计

威纶通触摸屏的使用是用于电梯的模拟仿真。将信号通过灯等直观性图片直接显示出来，更加方便地进行程序的调试与修改。由于威纶通触摸屏的使用简单在此就不详细描述其用法。

4 结语

在现代高层大规模建筑群中，电梯已经成为了不可或缺的一部分，一个性能完美的电梯是提高人们生活质量的侧重点之一。本文利用PLC与威纶通触摸屏相结合组成的电梯群控系统具有思路清晰、操作简单、易于学习、稳定可靠等优点，特别适合学习与使用。本文研究了PLC与触摸屏在电梯群控控制系统中的应用，介绍了运用威纶通触摸屏进行调试的方法，并设计了单，双电梯控制的实现方式。经过不断的调试优化，该电梯已经能正常完成各项指标，但还存在着一些细微的问题，欢迎大家积极指出其错误。