PLC在楼宇群控电梯系统的应用

1、简介
随着现代高层建筑群规模的不断壮大，楼宇电梯作为现代建筑物内部输送人员或货物的重要提升设备之一，其发展也越来越快。由于楼层及单元数目的不断扩大，许多建筑物内部需要安装多部协调工作电梯。因此，利用先进的计算机技术、通讯技术、数据处理技术相结合研发出能够动态对楼宇中所有电梯进行实时调度管理的楼宇电梯群控系统，对提高整个小区楼宇电梯的运行效率、小区物业服务水平等方面，具有十分大的工程实用意义。

2、楼宇群控电梯智能化监控系统硬件设计

2．1 硬件系统的总体设计方案

设计选取一个拥有三个单元的高层建筑为例，为了提高楼宇自动化控制水平，要求管理人员能够在中控室里不仅能通过可视化人机互通界面实时了解电梯运行工况，同时还能通过远程操作及时控制和切除故障电梯，保证电梯稳定的运行。为了实现楼宇群控电梯智能化监控系统上述功能，考虑以一台三菱公司的Q 系列的PLC 作为整个系统的上位机，也就是以该台PLC 作为整个群控电梯的控制中心，负责三台电梯的协调运行; 以三台三菱公司的FX2n 系列PLC 分别独立控制1 ～ 3#单元电梯作为整个系统的下位机。同时为了使得Q 系列电梯能够动态采集各单元电梯的呼梯信号，利用CC－ Link 通信技术实现上位机与下位机间的实时数据通信互连，设计的楼宇群控电梯智能化监控系统模型逻辑拓扑结构如图1 所示。

图1 群控电梯智能化监控系统模型逻辑拓扑结构

2．2 工业触摸屏

在工程控制使用领域，工业触摸屏通常是与PLC相互配套使用的综合性设备，它可以取代传统控制系统的控制面板和人工键盘输入数据或命令，是一种智能操作的可视化显示器，不仅可以完成整个系统各特征电参量数据的设置和显示，还可以动画等形式对系统运行过程中的实际运行工况进行动态模拟仿真，使运行人员更能够及时了解整个系统的自动化运行控制过程。利用PLC 与工业触摸屏配套使用，不仅可以扩展PLC 控制器的综合功能，使PLC 能够完成具有图形化、可视化等工作界面的独立监控系统; 而且还可以大大简化传统操作控制台上按钮、仪表、接线端子等的使用数量，使运行人员对整个系统的操作控制更加清晰简便。

2．3 主要硬件的选择

(1) 上位机: 作为整个电梯监控系统软件运行分析的主体，主要用来实现对整套电梯系统的管理。Q 型PLC 作为整个系统的上位机主要对下位机通过CC － Link 数据通信网络传送过来的各单元的电梯门厅召唤命令进行分析、调度、分配，并配合触摸屏，为楼宇电梯群监控系统提供相关的命令和运行参数。

(2) 下位机: 是整个系统组态监控软件运行的载体，用来实现对单元电梯所采集到的参数数据进行接收、分析和存储等功能。该系统采用型号为FX2n －128MT 的PLC 作为系统的下位机。它有64 数字点输入和64 点晶体管输出，用于对单元单元电梯的逻辑控制。

(3) 变频器: 把电网工频电源50Hz 变换成各种频率的交流电源，作为电机动力源，实现电梯电机的变速运行。

(4) 工业触摸屏: 选用GT1595 型触摸屏，它属于三菱GT1000 系列产品。在人机界面的设计中采用三菱公司的GT Designer2 软件完成整个系统的人机界面设计。

3、楼宇群控电梯智能化监控系统软件设计

3．1 典型的群控流程

由图1可知，每台FX2n 型PLC 均作为独立下位机负责一台电梯的运动控制。而Q 系列PLC 在接受到FX2n 型PLC 传送过来的门厅呼梯请求信号，就会按照一定的调度算法，获得由哪台电梯响应的*控制策略; 每台电梯轿厢内的呼梯信号则由相应的FX2n 型PLC 独自进行分析处理，不参与Q 系列PLC的调度，其典型的群控流程图如图2 所示。

图2 典型群控流程

3．2 下位机FX2n 软件设计

下位机FX2n 型PLC 主要完成对单元电梯控制，其软件编程流程如图3 所示。由图3 可知，下位机FX2n 的软件具有数据通信、单元电梯的逻辑控制和电梯控制系统故障诊断等功能; 完成单元电梯上行、下行和空闲状态的数据采集及逻辑控制; 完成对FX2n 型PLC 通信网络的故障检测。

图3 单元电梯控制流程

3．3 上位机Q 型PLC 软件设计当Q 型PLC 启动后，就会自动进入扫描程序。在每个扫描周期内，都对整个监控系统的网络及各单元电梯的运行工况进行巡检分析判断。当某台电梯出现故障或网络数据通讯中断时，会将该电梯的门厅召唤任务分配给其它运行正常的电梯，并在该故障电梯显示牌上设置相关声光提示语引导客户完成选梯任务。在电梯群控系统中，设置目的寻优的逻辑程序，可以动态对各门厅召唤任务进行分析对比，进行合理的任务调度保证整个系统稳定的运行。

4、人机界面

为了方便物业电梯运行管理人员对整个电梯群的监控，使用三菱公司的GT Designer2 设计软件设计出基于触摸屏GT1595 的电梯监控系统人机界面。通过触摸屏上人机界面，可以清晰、方便的监测各单元电梯不同运动工况。

4．1 电梯群控系统的人机界面

人机界面主要包括: 主界面、故障详情界面和参数设置界面。主界面如图4 所示，主界面属于整个电梯控制系统的基本画面，它用来显示各单元电梯的整体运行工况，并根据各单元电梯的编码器的数值，用模拟动画效果形象的描绘出各电梯上升和下降情况。特别是在某些特殊紧急情况下，运行管理人员可以通过主画面进行操作，实现电梯紧急停车，防止事故的发生或扩大。

图4 电梯群控系统的人机主界面

4．2 故障详情界面

电梯控制系统中的故障详情界面属于主界面的重叠窗口，可以显示出故障电梯的详细运行工况。当发现某台电梯出现事故或故障时，运行人员可以通过点击主界面上的"故障详情"按钮就会弹出具体故障详情窗口，在上面用指示灯或数值表格指示出故障电梯的故障类型及对应的参数值。

4． 3 参数设置窗口

电梯控制系统的参数设置窗口主要用来设置各单元电梯调度时间段和各电梯的运行工况等具体数据信息。