基于PLC和触摸屏的电梯群控系统设计
摘 要： 针对具体的二座四层群控电梯，描述了基于PLC和触摸屏的电梯群控的实现过程。针对单梯控制，主要叙述了电梯平层的处理，触摸屏控制和显示的结构和工程设计。在此基础上，给出了基于触摸屏、PLC、变频器的电梯群控的系统结构，叙述了群控电梯PLC组之间的通信设定、群控电梯平层的处理、电梯群控调度算法，并进行了不断优化。
关键词： PLC； 触摸屏； 电梯； 群控
中图分类号： TN911?34； TP393 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）22?0112?03
随着城市化进程地不断加快，高层建筑如雨后春笋已经越来越多，电梯作为垂直运载工具，具有速度快、安全可靠、操作简便的优点。在这些高层建筑群每天都有大量的客流进出，单个电梯已经很难满足要求，一般都安装了多部电梯，在这种情况下，就需要对建筑物内的电梯群进行集中管理调度，协调各电梯的运行[1]。本文将可编程序控制器（PLC）应用于四层电梯控制系统，电梯采用三菱公司生产的FX3U系列PLC负责单台电梯的控制，电梯PLC之间采用RS 485进行通信，实现群控调度，使用触摸屏实时显示电梯的运行状况，以及实施对电梯的控制。整个系统具有硬件可靠性高、软件易于扩充、开发周期短、维护方便的特点。系统具有易编程、易维护、抗干扰性强、安全稳定性强等优点。
1 系统结构
本系统为二座四层群控电梯，每部电梯系统均由一台PLC控制，PLC之间通过通信模块交换数据，电梯外呼统一管理，接近现实中的楼宇电梯控制。
系统由机械和电气两大系统组成[2]。机械系统由驱动系统、轿厢及对重装置、导向系统、层门和轿门及开关门系统、机械安全保护系统组成；电气控制系统主要由拖动控制部分、使用操纵部分、井道信息采集部分、安全防护部分等组成。系统融低压电气、PLC、变频调速、智能人机、传感检测、视频监控、智能考核系统等于一体。每部电梯内有触摸屏控制，触摸屏在电梯中可替代轿厢内部的显示器以及轿厢的内呼按钮。它可显示当前时间，轿厢目前所处楼层，可通过PLC实现对电梯的控制。
2 电梯单控
电梯群控的前提是首先实现单梯控制，单梯控制主要实现以下的功能。
2.1 电梯舒适系统设计
通过编写变频控制程序，设置变频器参数，实现变频器多段速度自动切换、平稳停止，达到电梯平层准确，轿厢震动较小的要求，实现电梯节能和平稳度的要求。
（1）电梯平层的处理。轿厢的平层控制由1PG减速感应器以及门驱双稳态信号触发，当轿厢从停止状态启动时，变频器输出为高速，当经过所选楼层的1PG减速感应器以后，变频器输出为低速，最后当PLC接收到门驱双稳态信号时，停止输出STF或STR，使变频器输出停止，此时轿厢停止在所选楼层。
（2）电梯节能处理。当轿厢处于正常关门状态且处于停止状态，等待10 s，无内呼或外呼信号时，内部照明灯和风扇停止工作，当有呼叫信号时恢复正常工作。
2.2 触摸屏工程设计
系统采用MCGS的TPC7062K触摸屏，它是一套以嵌入式低功耗CPU为核心的高性能嵌入式一体化触摸屏，触摸屏工程与PLC程序同步运行显示，实现联机运行。触摸屏工程首先在桌面采用MCGSG组态软件开发环境实现触摸屏实现的功能，开发完成后通过USB接口下载到触摸屏，然后启动PLC、电梯和触摸屏就可以实现联机运行，触摸屏和PLC之间采用串口连接，触摸屏通过对PLC的编程元件的共享访问实现对PLC的访问，见图1。
触摸屏通过多画面实现的功能主要有：画面切换开关、消防开关、所有内选指示灯、所有外呼灯、当前楼层信息、轿厢的运行轨迹（连续变化）、开关门动作（连续变化）及当前轿厢的实时高度。当打开消防开关时，电梯迫降至底层，电梯门打开，同时电梯停用，当关闭消防开关时电梯恢复正常工作。消防开关在触摸屏上进行操作，在PLC中增加程序段，实现消防功能。
3 电梯群控
每部电梯系统均由一台PLC控制，PLC之间通过通信模块交换数据，电梯外呼统一管理，接近现实中的楼宇电梯控制。本套电梯系统的群控系统由两台三菱FX2N系列通过485通信形式实现。通过通信，两台PLC以主从站的形式互通楼层呼叫，轿厢位置，响应次序等信息，从而实现群控的调度。结构图见图2。
3.1 PLC组之间的通信设定
主PLC和从PLC之间通过串口连接，通过编程元件的共享实现数据互访，主站PLC通信设定程序见图3，从站PLC设定程序见图4。
3.2 群控调度程序
将电梯分为待召、上客、运行三种状态，其中一台为主梯（主梯PLC1为主站），另一台为副梯（副梯PLC2为从站），相同情况下主梯优先响应。当其中一台电梯处于检修状态时，另一台按单电梯运行逻辑运行。
两台电梯内选信号的响应规则与单台电梯一致，群控逻辑主要考虑两台电梯对外呼信号如何响应，外呼信号统一管理，两台电梯外呼信号作用相同，响应逻辑应遵循路程最短原则、时间最少原则与任务均分原则。
（1）群控电梯平层的处理。群控电梯平层采用数字量控制方式。即用旋转编程器提供电梯高度数字脉冲，再经由PLC（可编程控制器）的高速计数器读出高度计数，然后运算处理信号，得出轿厢的位置从而发出减速，经过门驱双稳态信号触发平层信号。采用这种技术后则可以省去井道内许多开关提高电梯的稳定性，减少故障。
（2）电梯群控调度算法。两台电梯主梯（主站）和副梯（副站），分为待召、上客、运行三种状态，调度算法见表1。
3.3 触摸屏控制
在主梯中的触摸显示屏上制作二个界面，界面一为启动窗口，界面一中包含主梯和副梯的轿厢当前楼层信息、轿厢运行方向、所有内选指示灯、所有外呼灯，显示状态与电梯运行状态一致。在界面一中设置有进入界面二的按钮，并有相应的文字说明。在界面二中包含主梯和副梯的电梯开门及关门动画模拟（门动作为连续移动变化）及主梯和副梯轿及当前轿厢的实时高度（显示单位为mm）。在界面2中设置有返回界面一的按钮， 并有相应的文字说明。图5为界面2。
3.4 实现与测试
通过PLC编程和触摸屏组态软件编程[3]实现，经过2个月的调试运行，取得了变频器、PLC程序参数设置的优化匹配设置，取得了很好的效果。并进行了不断优化。最后代表北京市参加了2013年全国职业技能大赛智能电梯装调与维护赛项并获得一等奖。
4 结 论
本文从工程实践出发，深入研究了基于PLC和触摸屏的双电梯群控系统的实现过程，给出了群控过程的主要部分实现的说明，具有很好的参考价值。
作为朝阳产业的电梯业将随着科技的不断发展而日趋完善，性能更加优良。未来电梯控制系统将具有智能化、知识化、小型化等特点，为人们的生活提高安全可靠、高效舒适的服务
参考文献
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