PLC在樓宇群控電梯系統的應用

1、簡(jiǎn)介
隨著(zhù)現代高層建筑群規模的不斷壯大，樓宇電梯作為現代建筑物內部輸送人員或貨物的重要提升設備之一，其發(fā)展也越來(lái)越快。由于樓層及單元數目的不斷擴大，許多建筑物內部需要安裝多部協(xié)調工作電梯。因此，利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、數據處理技術(shù)相結合研發(fā)出能夠動(dòng)態(tài)對樓宇中所有電梯進(jìn)行實(shí)時(shí)調度管理的樓宇電梯群控系統，對提高整個(gè)小區樓宇電梯的運行效率、小區物業(yè)服務(wù)水平等方面，具有十分大的工程實(shí)用意義。

2、樓宇群控電梯智能化監控系統硬件設計

2．1 硬件系統的總體設計方案

設計選取一個(gè)擁有三個(gè)單元的高層建筑為例，為了提高樓宇自動(dòng)化控制水平，要求管理人員能夠在中控室里不僅能通過(guò)可視化人機互通界面實(shí)時(shí)了解電梯運行工況，同時(shí)還能通過(guò)遠程操作及時(shí)控制和切除故障電梯，保證電梯穩定的運行。為了實(shí)現樓宇群控電梯智能化監控系統上述功能，考慮以一臺三菱公司的Q 系列的PLC 作為整個(gè)系統的上位機，也就是以該臺PLC 作為整個(gè)群控電梯的控制中心，負責三臺電梯的協(xié)調運行; 以三臺三菱公司的FX2n 系列PLC 分別獨立控制1 ～ 3#單元電梯作為整個(gè)系統的下位機。同時(shí)為了使得Q 系列電梯能夠動(dòng)態(tài)采集各單元電梯的呼梯信號，利用CC－ Link 通信技術(shù)實(shí)現上位機與下位機間的實(shí)時(shí)數據通信互連，設計的樓宇群控電梯智能化監控系統模型邏輯拓撲結構如圖1 所示。

圖1 群控電梯智能化監控系統模型邏輯拓撲結構

2．2 工業(yè)觸摸屏

在工程控制使用領(lǐng)域，工業(yè)觸摸屏通常是與PLC相互配套使用的綜合性設備，它可以取代傳統控制系統的控制面板和人工鍵盤(pán)輸入數據或命令，是一種智能操作的可視化顯示器，不僅可以完成整個(gè)系統各特征電參量數據的設置和顯示，還可以動(dòng)畫(huà)等形式對系統運行過(guò)程中的實(shí)際運行工況進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真，使運行人員更能夠及時(shí)了解整個(gè)系統的自動(dòng)化運行控制過(guò)程。利用PLC 與工業(yè)觸摸屏配套使用，不僅可以擴展PLC 控制器的綜合功能，使PLC 能夠完成具有圖形化、可視化等工作界面的獨立監控系統; 而且還可以大大簡(jiǎn)化傳統操作控制臺上按鈕、儀表、接線(xiàn)端子等的使用數量，使運行人員對整個(gè)系統的操作控制更加清晰簡(jiǎn)便。

2．3 主要硬件的選擇

(1) 上位機: 作為整個(gè)電梯監控系統軟件運行分析的主體，主要用來(lái)實(shí)現對整套電梯系統的管理。Q 型PLC 作為整個(gè)系統的上位機主要對下位機通過(guò)CC － Link 數據通信網(wǎng)絡(luò )傳送過(guò)來(lái)的各單元的電梯門(mén)廳召喚命令進(jìn)行分析、調度、分配，并配合觸摸屏，為樓宇電梯群監控系統提供相關(guān)的命令和運行參數。

(2) 下位機: 是整個(gè)系統組態(tài)監控軟件運行的載體，用來(lái)實(shí)現對單元電梯所采集到的參數數據進(jìn)行接收、分析和存儲等功能。該系統采用型號為FX2n －128MT 的PLC 作為系統的下位機。它有64 數字點(diǎn)輸入和64 點(diǎn)晶體管輸出，用于對單元單元電梯的邏輯控制。

(3) 變頻器: 把電網(wǎng)工頻電源50Hz 變換成各種頻率的交流電源，作為電機動(dòng)力源，實(shí)現電梯電機的變速運行。

(4) 工業(yè)觸摸屏: 選用GT1595 型觸摸屏，它屬于三菱GT1000 系列產(chǎn)品。在人機界面的設計中采用三菱公司的GT Designer2 軟件完成整個(gè)系統的人機界面設計。

3、樓宇群控電梯智能化監控系統軟件設計

3．1 典型的群控流程

由圖1可知，每臺FX2n 型PLC 均作為獨立下位機負責一臺電梯的運動(dòng)控制。而Q 系列PLC 在接受到FX2n 型PLC 傳送過(guò)來(lái)的門(mén)廳呼梯請求信號，就會(huì )按照一定的調度算法，獲得由哪臺電梯響應的*控制策略; 每臺電梯轎廂內的呼梯信號則由相應的FX2n 型PLC 獨自進(jìn)行分析處理，不參與Q 系列PLC的調度，其典型的群控流程圖如圖2 所示。

圖2 典型群控流程

3．2 下位機FX2n 軟件設計

下位機FX2n 型PLC 主要完成對單元電梯控制，其軟件編程流程如圖3 所示。由圖3 可知，下位機FX2n 的軟件具有數據通信、單元電梯的邏輯控制和電梯控制系統故障診斷等功能; 完成單元電梯上行、下行和空閑狀態(tài)的數據采集及邏輯控制; 完成對FX2n 型PLC 通信網(wǎng)絡(luò )的故障檢測。

圖3 單元電梯控制流程

3．3 上位機Q 型PLC 軟件設計當Q 型PLC 啟動(dòng)后，就會(huì )自動(dòng)進(jìn)入掃描程序。在每個(gè)掃描周期內，都對整個(gè)監控系統的網(wǎng)絡(luò )及各單元電梯的運行工況進(jìn)行巡檢分析判斷。當某臺電梯出現故障或網(wǎng)絡(luò )數據通訊中斷時(shí)，會(huì )將該電梯的門(mén)廳召喚任務(wù)分配給其它運行正常的電梯，并在該故障電梯顯示牌上設置相關(guān)聲光提示語(yǔ)引導客戶(hù)完成選梯任務(wù)。在電梯群控系統中，設置目的尋優(yōu)的邏輯程序，可以動(dòng)態(tài)對各門(mén)廳召喚任務(wù)進(jìn)行分析對比，進(jìn)行合理的任務(wù)調度保證整個(gè)系統穩定的運行。

4、人機界面

為了方便物業(yè)電梯運行管理人員對整個(gè)電梯群的監控，使用三菱公司的GT Designer2 設計軟件設計出基于觸摸屏GT1595 的電梯監控系統人機界面。通過(guò)觸摸屏上人機界面，可以清晰、方便的監測各單元電梯不同運動(dòng)工況。

4．1 電梯群控系統的人機界面

人機界面主要包括: 主界面、故障詳情界面和參數設置界面。主界面如圖4 所示，主界面屬于整個(gè)電梯控制系統的基本畫(huà)面，它用來(lái)顯示各單元電梯的整體運行工況，并根據各單元電梯的編碼器的數值，用模擬動(dòng)畫(huà)效果形象的描繪出各電梯上升和下降情況。特別是在某些特殊緊急情況下，運行管理人員可以通過(guò)主畫(huà)面進(jìn)行操作，實(shí)現電梯緊急停車(chē)，防止事故的發(fā)生或擴大。

圖4 電梯群控系統的人機主界面

4．2 故障詳情界面

電梯控制系統中的故障詳情界面屬于主界面的重疊窗口，可以顯示出故障電梯的詳細運行工況。當發(fā)現某臺電梯出現事故或故障時(shí)，運行人員可以通過(guò)點(diǎn)擊主界面上的"故障詳情"按鈕就會(huì )彈出具體故障詳情窗口，在上面用指示燈或數值表格指示出故障電梯的故障類(lèi)型及對應的參數值。

4． 3 參數設置窗口

電梯控制系統的參數設置窗口主要用來(lái)設置各單元電梯調度時(shí)間段和各電梯的運行工況等具體數據信息。