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译文
基于可编程序控制器
(PLC)
设计和实践的电梯控制系统
摘要
-----
本文阐述了
nine-storey
电梯控制系统的发展。控制系统采用
PLC
为控制器
,
并采用并联调度规则基于“最小等待时间”来跑
两电梯并联模式。
本文介绍了基
本结构、控制原理和实现方法的
PLC
控制系统进行了详细的介绍。给出了梯形图
的关键方面的系统。
该系统具有外围电路简单
,
运行结果表明
,
系统的可靠性和性
能的提高电
简介
<
/p>
随着建筑技术的发展，
楼房一座比一座高，
电梯自然成了高楼大厦垂直运输的重要
工具，
承载着来往大厦
里居住、
办公、
参观的人们可以舒适而又快捷到达目的地的责任
。
电梯控制系统在每一部电梯的通顺安全的运行中必不可少的，它决定电梯什么时候停<
/p>
层、开关门，以及处理紧急安全问题。
传统的电梯控制系统是继电器控制系统，
它存在着诸如电路复杂、
故障率高和可靠
性差的缺点，很大程度上影响了电梯运行质量。因此，通过企业的委托
，我们用
PLC
改
进了一座住宅楼继电
器控制电梯的电气控制系统。
结果表明，
改进后的系统运行更可
靠，
维修更方便了。
这篇论文详细的
介绍了电梯
PLC
控制系统的基本结构、控制原理和实现的方法
。
1
系统结构
电梯控制系统的目的在于控制电梯的运动以便符合用户的需求。它主要包括两部
分：
电力驱动系统
电力驱动系统包括电梯轿厢、牵引电机、门电机、制动器和开关电路。我们在这采
用新型的
LC
系列
AC
接触器代换旧接触器，
用
PLC
< br>软接触器代换大量中间继电器，
保留
牵引电机的电路。这
样一来，就有效的克服了原先控制柜响声大、噪音大等缺点。
信号控制系统
电梯的控制信号几乎都
来自与
PLC
。输入信号有：运行模式、运行的控制信号、轿<
/p>
外呼叫、安全
/
保护信号、门开
/
关信号以及平层信号等。像轿内外呼叫的记录、显示、
消除，
轿厢位置的判断，
电梯的选层和上下行选择等所
有电梯系统的控制功能都是由
PLC
系统实现。电梯的
PLC
信号控制系统框图如右图
2.1
所示。
图
2.1
PLC
信号控制系统框图
一般来说，电梯运行情况有如下：
（
1
）
、一部
电梯运行
2
电梯一般有三种工作状态：正常模式、防火模式和维护模式。维护模式有最高优先
级
，只有在维护模式撤销时候，其他模式才开始实行；其次是防火模式，当火警开关打
开时
，电梯必须马上返回底层或者基站，当火警开关复位时返回正常模式运行；在正常
模式下
控制系统的基本任务就是命令电梯上下行、停层或启动、开门或者关门。不过有
一定的约
束：
每一电梯有对应每层楼的一组九个按钮布置在轿厢控制面板上，
当被按下
要电梯来到该层时按钮就会变亮，当电梯来到该层时按钮灯灭。每一层（除
了顶层和底
层）有两个按钮布置在层控制面板上，一个呼叫上行另外一个呼叫下行，按钮
被按下时
变亮，电梯运行到该层时熄灭，之后向呼叫方向运行。分布在轿厢和层控制面板
上的按
钮用来控制电梯的运动。
电梯不能跳过乘客要离开的楼层
，
不可以停在无人呼叫的楼层，
在运送轿厢内需要当前方向的乘
客时候电梯不能改变方向，
也不相应外呼直到送完，
如
果电梯没有被呼叫，就关门停靠在当前的楼层。
（
2
）
、两部电梯并联运行
这种情况下两部电梯同时服务该大楼，每天分别在上午
7
点到
9
点和下午
5
点到
7
点运行。电梯每
到一层都会检测是否需要停下，当检测到停层的需要时就会停靠该层。
与此同时为了平衡
停层的次数，
两部电梯的运行会遵循一定的调度原则。
当有一电
梯停
在或正要停在某一楼层时候，
另一电梯就不会停靠那层。<
/p>
电梯的正常运行通过电力驱动
系统和逻辑控制系统来共同实现的。
最小的等待时间算法
在电梯系统的调
度中，通常有两种控制任务。其一是电梯上下行、起停、开关门的
基本控制功能。
其二是多部电梯并行的控制，
组合电梯服务厅门和轿厢呼叫的主要要求
是服务到建筑的每一层楼，减少乘客呼叫等待时间，减少乘客上下楼层的时间，相同时<
/p>
间内能为更过的乘客服务。
电梯的群控
有许多调度算法。
如电梯总是相应最近需求的最近邻域算法，
分
析对于不相
等楼层数量需要电梯系统的调度来调遣电梯的分区算法，
一部电梯服务奇数楼层另一部
服务偶数楼层的奇偶规则。
最近邻域算法使得电梯空载移动到下一个呼叫路程最小，
通常有
着非常小的平均轮
3
侯时间，
可是各人轮侯时间变得很大。
分区算法一般应用在像办公大楼午餐时
间这样交
通频繁的情形下。
相对于办公大楼、商场，住宅楼和楼层的流量较小。
其次人们认为电梯只是纯粹的功能性物体，
< br>而且对于大多数人来说，
乘坐电梯的经验就
是等待。此外
，当试图满足所有需求时存在大量的问题。鉴于上述原因，我们采用“最
小轮侯时间”算
法来实现两部电梯的并行运行。
图
6 floor-stopping
评估函数
“最小轮侯时间”算法的目标就是在所有呼叫中预测每一电梯的响应时间，并选择
4
有最短响应时间电梯来服务。
当有呼
叫的时候，系统根据（
1
）
（
2
）评估函数计算出每一电梯的函数值：
J(*)
=Min[J(1),J(2),…,J(n)]
（
1
）
J(i)=Tr(i)+KTd(i)+KTo(i)
i=1,2,...,n
（
2
）
J(i)
是电梯的评价指标；
Tr
（
i
）指出电梯从当前位置直接移动到相应最近
呼叫的地方的
时间；
To
（
i
）指出电梯停层时加速和减速的时间；
Td
（
i
）是乘客登上电梯或者走出电
梯的时间；
K
表示厅门呼叫和轿内呼叫的总和。
最小轮侯时间的计算
在公式（
2
）中
K
为定值，<
/p>
To
和
Td
可以
通过统计方法获得。
Tr=T*L
，
T
是电梯通
过一层楼的时间，
L
是呼叫楼层和当前楼层的相隔层数。
为了计算
L
值，我们定义两部电梯分别为
A
和
B
；
Y
A
，
YB
分别表示电梯
当前楼层；
H
是厅门呼叫按钮按下时相应的键值，
即
H
等于呼叫层数。
为
PLC
的的实现定义
4
个表：
上行厅门呼叫记录表，下行厅门呼叫记录表，电梯
A
的轿内呼叫记录表，电梯
B
的轿
内呼叫记录表。当呼叫按钮被按下时，对应楼层数就会记录在相应的表中。
我们以电梯
A
为例。
首先定义变量
MA
，
MB
和
MW
；
MA
和
MB
分别表示
A
或者
B
同方向上轿内呼叫的最值。
当电梯
A
上行时，置
MA
等于轿内呼叫记录表
A
中的最
大值；当电梯
A
下行时，置
MA
等于叫内呼叫记录表
A
中最小值。
MW
为同方向
A
运
行中，厅门呼叫的最值。当电梯
A
上行并且
上行呼叫值≥
Y
A
时，置
MW=0
；否则，置
MW
等
于上行厅门记录表
A
中的最小值。当电梯
A
下行并且下行厅门呼叫值≤
YA
时
，
置
MA=0
；否则，置
MW
等于下行厅门呼叫记录表
A
中最大值。
这样我们就可以根据
Y
A
，
H
，<
/p>
MA
和
MW
来判
断
L
值。分如下三种情况：
（
1
）
厅门呼叫方向和电梯
A
当前运行方向相反；
L=|Y
A-MA|+|MA-H|
（
3
）
（
2
）
厅门呼叫和运行方向相同并且在电梯前方；
L=|Y
A-H|
（
4
）
（
3
）
厅门呼叫和运行方向相同但在电梯后方；
L=|Y
A-MA |+|MA-MW|+|H-MW|
（
5
）
第
i
层的最小轮侯时间可以由（
6
）计算出：
5
Time(i)=TL(i)+KTd(i)+KTo(i)
，
i=1,2,...,n
(6)
当呼叫在运行的时候变化时，
系统自动计算出每一部电梯的最小轮侯时间，
然后分配当
前呼叫给有较小值的电梯。当最小；轮侯时间相等时，电梯
A
对于当前呼叫有优先权。
当其中一部电梯故
障或者不能运行时，
系统自动退出调度算法，
返回单部电梯运行
模式。
算法的实现
相对于单电梯运行模式，
并行电梯运行模式主要是在厅门呼叫处理方法上的不同。
前者采用集选控制方法，
后者采用调度原则结合集选控制的方法。
这里系统用来控制一
栋
9
层的大楼，我们选择两个西门子
S7-200 PLCs(CPU226)
和它的扩展模块分别控制单
部电梯，同时使用
PPI
协议来实现两个<
/p>
PLC
的通信。
PPI
< br>协议采用主从通信模式，所以
我们定义电梯
A
为主，电梯
B
为从。两个
PLC
通过通信协议来传递诸如当前位置、厅
门或者轿内呼叫和
运行方向等信息。然后用“最小轮侯时间”算法来使系统实现两部电
梯的调度运行。
图
4.1
是电梯
A
轿内呼叫最值计算的梯形图。
图中
VB
121
～
VB130
是电
梯
A
轿内呼叫对应每层楼的寄存地址，
Q3.1
是电梯
A
的上行灯
，轿内呼叫的最值保存
在
VB120
中
。
6
图
4.1
电梯最值算法梯形图
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PLC”. Journal of
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No. 6,pp.38-40
．
原
文
Design and
Practice of an Elevator Control System Based on
PLC
Xiaoling Yang1, 2, Qunxiong Zhu1,
Hong Xu
College of Information Science
&Technology,
Beijing University of
Chemical Technology, Beijing 100029, China
7
Automation
College of Beijing Union
University,Beijing,100101, China
yxl_lmy@ , zhuqx@
Abstract
This
paper
describes
the
development
of
2
nine-storey
elevators
control
system
for
a
residential
building.
The
control
system
adopts
PLC
as
controller,
and
uses
a
parallel
connection
dispatching
rule
based
on
waiting
time
to
run
2
elevators
in
parallel
mode.
The
paper
gives
the
basic
structure,
control
principle
and
realization
method
of
the
PLC
control
system
in
detail.
It
also
presents
the
ladder
diagram
of
the
key
aspects
of
the
system.
The
system
has
simple
peripheral
circuit
and
the
operation
result
showed
that
it
enhanced the reliability and
performance of the elevators.
Introduction
With the
development of architecture technology, the
building is taller and taller and elevators
become
important vertical
transportation vehicles in
high-rise
buildings. They are responsible
to
transport passengers, living, working or visiting
in the building, comfortable and efficiently
to
their
destinations.
So
the
elevator
control
system
is
essential
in
the
smooth
and
safe
operation of each elevator. It tells
the elevator in what order to stop at floors, when
to open or
8
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