(闽西职业技术学院，福建 龙岩 364000)

随着现代高层建筑中楼层规模的扩大和单元数目的增加，楼宇内部运送人员和货物的电梯在人们的日常生活中显得越来越重要。在庞大的楼宇中，一部电梯肯定是满足不了人员上下楼或货物运送需求的，所以一般高大建筑中都会安装多部电梯，而建筑内部安装的多部电梯的运行如何做到高效、节能、智能化，给人们的生活提供安全可靠、高效、舒适的服务，依赖于合理的电梯群控调度设计。电梯群控技术就是利用先进的计算机技术、通信技术、数据处理技术动态地对楼宇多部电梯进行实时统一调度管理[1]。本文以2013年全国高职院校职业技能大赛指定的THJDDT-5型电梯控制技术综合实训装置为平台进行电梯群控系统的设计。本设计由二台四层电梯构成，采用三菱公司的FX3U系列PLC进行电梯的单梯控制和群控控制，两台电梯PLC之间的群控调度通信采用RS-485通信，系统还采用MCGS的TPC7062K型触摸屏对电梯实行部分控制并将电梯的运行状况实时显示出来。

1 THJDDT-5型电梯综合实训装置结构

本系统是按照实际电梯一定比例缩小设计的高仿产品，跟实际电梯一样具有机械和电气两大系统。它的机械系统由驱动系统、轿厢及对重装置、导向系统、层门、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、使用操纵、井道信息采集、安全防护等部分组成(见THJDDT-5型电梯控制技术综合实训装置使用说明书2-3)。两台电梯内部各自配有独立的触摸屏，可以为乘客提供内选按钮、对本梯的轿厢位置信息进行动态显示，也可以通过PLC对电梯实现控制。

2 触摸屏工程设计

本系统采用低功耗嵌入式的MCGS的TPC7062K触摸屏，它通过程序与PLC联机并同步显示。PLC及变频器和触摸屏之间的通信结构如图1所示。

图1 PLC及变频器和触摸屏之间的通信结构图

2.1 单梯轿厢内的触摸屏控制设计

本设计中，轿厢内的触摸屏只针对本梯，并设有3种功能：一是为乘客提供选层的内选按钮：二是显示电梯的实时运行状态(即电梯上行、下行或停止状态)；三是显示电梯轿厢所在楼层位置。因此在触摸屏上要设置相对应的三种图形。为了能在PLC和触摸屏之间正确传送信号并在触摸屏上显示结果，在对每个图形进行属性设置时，要将它们的关联软继电器编号和PLC程序中的软继电器编号相对应。例如，将一层到四层的内选按钮信号分别对应程序中的继电器M200～M203。在进行触摸屏图形按钮属性设置时，将其关联软继电器编号也设置成M200～M203。触摸屏选层工作过程是：当乘客在触摸屏选层按钮中选中目的楼层后，产生的选层信号通过RS232发送到PLC，PLC程序中与所选按钮对应的继电器M200～M203触点闭合接通，这样电梯就朝着目的楼层定向运行。根据类似的设置，触摸屏上将显示电梯上行和下行状态以及电梯所在楼层位置。

2.2 群控电梯触摸屏控制设计

群控触摸屏设置在楼层电梯入口处，用来显示各台电梯的位置、运行状态及门禁情况，以使在各个楼层候梯的乘客了解电梯运行状态。

将两台电梯设定为A梯和B梯，假定在电梯群控时A梯的PLC为主站，B梯的PLC为从站。群控时在触摸屏上需要设置1号和2号两个窗口。1号窗口为常态窗口，该窗口实时显示两部电梯轿厢的位置、运行方向等实际运行状态，并显示轿厢内选灯和外呼灯。2号窗口为隐藏窗口，由设在1号窗口上“进入2号窗口”按钮进入，主要显示两台电梯的开、关门状态及轿厢所在楼层的高度。在2号窗口设置“返回1号窗口”按钮以返回常态窗口。在两窗口中都配以必要的文字说明。

3 电梯群控控制

本系统的群控设计中，每台电梯的内呼按单梯控制，而外呼则统一管理，两台PLC通过通信模块RS485以主从站的形式交换楼层呼叫、轿厢位置等数据信息，实现两台电梯的统一调度。

3.1 两台电梯PLC之间的通信

在群控系统中，A梯与B梯PLC之间的数据互访是基于编程软件通过串口连接实现的，基于PLC的电梯群控系统结构图如图2所示。PLC主站和从站间的通信程序如图3所示，图3(a)为主站通信设定程序，在该站程序中通过D8176将主站站点号设为0，通过D8177将从站站点数目设为1个，通过D8178将数据刷新范围设为1；图3(b)为从站通信设定程序，在该程序中通过D8176将从站地址设为1。

图2 基于PLC的电梯群控系统结构图

图3 PLC主站和从站间的通信程序

3.2 电梯群控调度控制算法

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。目前,就主流用户而言，针对电梯群(组)控制系统，主要采用心理学时间和综合成本等几个指标来评价其性能的优劣[2]。电梯群控调度控制算法设计的目的是对电梯外呼信号进行统一管理和合理分配，它是以单梯控制为基础的[3]。

电梯都有3种状态，分别是停止状态、运行状态及上、下客状态。在本设计中，把两台电梯分别定为主梯A梯和副梯B梯，将A梯的PLC定为主站，B梯的PLC定为从站。两台电梯在不同情况下根据算法规则分别响应不同楼层外呼，但在相同情况下由主梯响应呼叫。在进行群控设计时，轿厢内的内呼信号仍按单梯程序管理，群控设计主要考虑的是如何统一管理所有的外呼信号。也就是说，两台电梯的外呼信号对乘客而言是没区别的，只要乘客按下外呼信号，那么在主站PLC的统一管理下，A梯或B梯将以合理的方式响应并到达呼叫楼层。

本案中电梯群控算法共有4种响应原则，分别是路程最短、时间最短、顺向截梯和综合工况。

3.2.1 路程最短原则

(1)A梯和B梯都停止，依据路程最短原则，哪梯离呼叫信号近哪梯响应，路程相同时主梯响应；

(2)A梯和B梯都上行，有下呼信号时，依据路程最短原则，最大反向距离短的梯响应呼叫，路程相同时主梯响应；

(3)A梯和B梯都下行，有上呼信号时，依据路程最短原则，最大反向距离短的梯响应呼叫，路程相同时主梯响应。

3.2.2 时间最短原则

(1)A梯停，B梯上、下客，或B梯停，A梯上、下客，依据时间最短原则，哪梯离呼叫信号近哪梯响应；

(2)A梯和B梯都上行，或A梯和B梯都下行，有呼叫信号时，依据时间最短原则，上、下客次数少的梯响应。

3.2.3 顺向截梯

(1)A梯上行、B梯下行，有上呼信号且上呼楼层比A梯当前位置高时，A梯响应；有下呼信号且下呼楼层比B梯当前位置低时，B梯响应；

(2)A梯下行、B梯上行，有下呼信号且下呼楼层比A梯当前位置低时，A梯呼应；有上呼信号且上呼楼层比A梯当前位置高时，B梯响应。

3.2.4 综合情况

(1)两台电梯中一台运行、一台停止，一般由停止电梯响应外呼，只有当外呼信号满足运行电梯的“顺向截梯”并且运行电梯与外呼楼层间之间的距离比停止电梯与外呼楼层之间的距离更近，运行电梯与呼叫楼层之间不需要上、下客时，才由运行电梯响应。

(2)A梯上行、B梯下行，有上呼信号且上呼楼层比A梯当前位置低时，考虑A梯上行至最高响应楼层再返回至呼叫楼层的距离与B梯下行至最小响应楼层再返回至呼叫楼层的距离，哪梯距离小，则哪梯响应。

(3)A梯下行、B梯上行，有下呼信号且下呼楼层比A梯当前位置高时，考虑A梯下行至最低响应楼层再返回至呼叫楼层的距离与B梯上行至最大响应楼层再返回至呼叫楼层的距离，哪梯距离小，则哪梯响应。

3.3 电梯群控相关程序

电梯群控部分相关程序如图4所示。

(a)从站目前所处楼层信息传递给主站的通信程序

(b)主站轿厢所在楼层与外呼信号楼层及主站内选楼层之间的差值计算程序

(c)电梯主梯上行中的部分逻辑程序

图4(a)中，软元件M1100～M1102存储从站一层至三层的位置信息；存储器D54存储从站轿厢所在楼层信息。

图4(b)中，存储器D52存储主站轿厢所在楼层信息；存储器D56存储外呼所在楼层信息；存储器D64存储主站轿厢所在位置与外呼所在楼层的差值信息；存储器D352存储主站最大响应楼层信息；存储器D360存储主站最大响应楼层与主站轿厢所在楼层的差值信息。

图4(c)中，存储器M182存储主站上行，主站外呼楼层大于主站轿厢所在楼层而不大于主站最大响应楼层时的信息；存储器M184存储主站上行，主站外呼楼层大于主站最大响应楼层时的信息；存储器M186存储主站上行，主站外呼楼层不大于主站轿厢所在楼层时的信息。

4 结 语

本文以THJDT-5型电梯控制技术综合实训装置为平台，研究了PLC与触摸屏在电梯群控控制系统中的应用，并设计了双电梯群控的实现方式。经过不断的调试优化，该双梯电梯的控制参数得到了良好匹配。

参考文献：

[1] 张炜炜.基于PLC技术的群控电梯主从站设计[D].南京理工大学,2012.

[2] 国萍,朱明富.多目标的电梯群控系统算法分析[J].自动化技术与应用,2005 (3):6-8.

[3] 张梅,何福贵,张力展.基于PLC和触摸屏的电梯群控系统设计[J].现代电子技术,2013,22(22):112-114.