电梯召唤信号系统调度策略的计算机控制

张育林

摘要：电梯召唤信号系统调度设计是电梯自动运行的核心技术。集选控制模式常用于单梯系统，群控模式常用于多梯系统。其目的是提高电梯的服务效率，减小候梯者的等待时间。一种缓冲区调度策略用来设计电梯召唤信号系统的调度方案，更能突出其以上特点，并通过PLC技术证明其有效性。

关键词：电梯召唤信号系统；调度策略；PLC技术；缓冲区调度策略

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）13-0216-02

电梯随着国家智能城市的建设得到快速普及，人们希望能够快速地通过电梯到达目的地，这就需要对电梯召唤信号系统进行合理地调度设计，优化召唤信号的响应顺序，合理地分配轿厢服务对象，实现低耗能、候梯者等待时间短等功能。目前，单梯系统常采用集选模式，当电梯上行（下行）运作时，只考虑相同的方向召唤信号的响应，同时登记反向召唤信号，当电梯到达顶层（底层）后，向相反的方向运行，这时，电梯才开始响应反向的召唤信号，这种模式对同楼层反向召唤信号需要等待的响应较长，并不是十分理想的电梯召唤信号系统调度设计方法。在多梯系统中，常采取群控模式，通过各种智能算法达到电梯控制优化的要求，能够及时响应召唤信号，减小乘客的候梯与乘梯时间，同时减少电梯电能的损耗。一般采用算法遗传算法（GA）、粒子群算法（PSO）、神经网络算法（NNS）等，这些算法可以解决已登记的召唤信号优化控制问题，但对随机的召唤信号响应反应不灵敏。因此，本文重点研究召唤信号产生后与响应前的调度设计策略，并通过PLC技术验证其有效性。

电梯召唤信号系统一般由外部召唤信号子系统（简称外召）、内部召唤信号子系统（简称内召）组成，外召实现候梯者上、下行控制，内召可满足候梯者到达目的楼层的需要，通过内、外召进行召唤信号登记，并将登记信息按先后时序送往算法控制器，算法控制器经过程序分析，将最终的电梯响应控制信号送到电梯的驱动系统，电梯按算法要求为候梯者提供服务。以往算法对召唤信号没有进行必要的筛选，必然增加了算法控制器的执行时间。因此将一时间段内的召唤信号按时序登记后，建立一个缓冲区，依照电梯响应召唤信号时的运行路径最短原则，可采取迪杰斯特拉算法迭代对其优先服务重新排序，排序后送入算法控制器再进行比较，形成最终的召唤信号响应服务队列。这种调度设计不但可以降低候梯者的等待时间，而且减小了电能损耗。

具体地电梯运行路径规划可以假设一台轿厢停在]（0层，在缓冲区中，电梯召唤信号按先后登记顺序依次为（x₁，x₂，x₃，…x_i，…x_n），i∈⁺，即n个层站登记信号，与当前电梯停靠层站构成n+1个节点，以x₀为初始出发点，设为点k，与x_i的距离为w（k，i）=|x_k-x_i|，因此从k点到其它节点i的最短距离用如下公式表示：

d_i=min（d_i，d_k+w（k，i））

其中w（k，i）为k到i的距离，将x_i按照时序先后放人到缓冲区队列中，令k=i，继续按上式进行迭代，可以通过迪杰斯特拉算法简化后求出距离k最近的节点j，标号为（d_j，p_j），其中p_j代表经过点k，令可k=j，重复以上循环。因此响应电梯召唤信号可以按最短路径规劃重新排序如下：

其中ω为电梯层间服务时间，包括层间运行时间与楼层停靠时间之和。D_min（X）为电梯召唤信号最短路径，所以，电梯响应时间短和电能损耗低。考虑到召唤信号的随机性，这种调度策略用如下流程图说明。

通过PLC技术可实现缓冲区调度策略机制，以三菱FX_2M系列为例，构建16层单梯系统，构建能容纳8个电梯召唤信号的缓冲区，登记召唤信号具体程序如下：

程序中D₀用于限制缓冲区的容量，D₁₀₁-D₁₁₆用于存储楼层号，为下一步筛选做好准备。利用循环语句实现筛选机制求解最优解。具体程序如下：

程序中D100为起始节点，SUB指令用于计算路径，ser指令用于求最短路径位置号，两层循环实现最短路径搜索。

设定电梯运行一层的时间为3秒，启停一次的时间为5秒。曳引电机的额定功率0.75KW，每小时随机呼梯次数为600次、200次，与集选控制模式比较，通过仿真计算，得到16层电梯乘客平均候梯时间、平均能耗的结果，如表1所示。

通过PLC技术在仿真电梯进行验证，说明电梯缓冲区调度策略可行性。该调度策略还可以应用在多梯系统中，通过PLC组态网络，对多台电梯分别搜索最短电梯服务路径，选择全局最优解，提升电梯智能服务功能。