基于S7—1200PLC的三部电梯群控系统设计

胡艳丽 刘团结 戴文俊 徐小军

摘要：根据电梯基本功能与电梯系统安全保护功能，以德普（DPRO）公司研发的三维电梯模型为控制对象，采用西门子全集成自动化软件TIA portal进行模块化的编程，完成三部电梯的PLC群控系统总体设计。三部电梯用同一个外部呼叫信号，合理的去响应乘客的乘坐需求。通过PLC编程及仿真调试，系统不仅从本质上明显的缩短了乘客乘坐电梯的时间，还降低了电梯能耗，同时减少了使用成本，延长了电梯的使用周期。

关键词：电梯；S7-1200 PLC；梯形图；群控

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）06-0014-02

1 引言

随着城市现代化进程的突飞猛进的发展，越来越多的高层建筑涌现，电梯作为一种高效、迅捷的垂直运输设备，在高层住宅、宾馆、仓库、医院、码头等场所都成为了人们不可缺少的运载工具。而随着人们生活的节奏加快，在很多场合普通的单部电梯已经远远不能够满足人们的要求，电梯性的工作效率对人们生活的影响越来越显著，因此必须努力提高电梯系统的性能及效率，保证电梯的运行即高效节能又安全可靠。区别于单部电梯，群控电梯具有响应速度快，高效，节能等特点。

本文在全面了解三部电梯群控技术的基础上，选择功能强大、抗干扰能力强、可靠性高的的西门子S7-1200 PLC進行设计。设计时要考虑如下运行指标：乘客平均乘梯时间、乘客平均候梯时间、乘客长时间候梯率、电梯运行总距离、系统启停总次数等，这些指标均为越小越好。其中以上指标的优先级为：乘客的平均候梯时间 > 乘客长时间的候梯率 > 乘客平均的乘梯时间 > 电梯运行总距离 > 系统启停的总次数。

2 控制系统硬件设计

基于PLC的电梯控制系统，主要由PLC主机、PM125、电梯整体模型（包括轿厢、开关门继电器、牵引电机、上下平层传感器、上端站和下端站限位继电器等）、厅外楼层按钮、轿厢内部按钮等部分组成，如图1所示。电梯由外呼和内呼按钮进行操作，通过程序控制，使电梯到达目标层。电梯上行、下行由一台曳引电机来驱动，电动机的正转和反转分别控制电梯的上升和下降，并可以实现电梯的启动加速、制动减速、稳定运行等调速环节。电梯轿厢门由另一台电动机驱动，该电动机正转和反转分别控制轿厢门的开启和关闭。电梯的厅门外和轿厢内每层都有楼层位置的数码管显示及电梯运行方向指示灯等装置。

3 控制系统软件设计

3.1 控制算法流程图

本设计三部电梯群控系统在满足单部电梯的基本逻辑要求下，按照计算距离的原则进行判断，流程图如图2所示。电梯刚开始的状态为初始化，初始化完成后，三部电梯按照所给的信号进行距离计算，然后将三者的距离输入到存储器中进行比较，距离较近的优先去响应。算法举例如下：如电梯为10层，现在在5层的位置进行上行，那么按下六上按钮，因为是同一方向，那么距离就是+1；如果按下的是六下按钮时，那么将默认电梯到达最远端后，返回到六下的位置，距离为+9。按照这种算法，三部电梯分别将实时距离存储到PLC寄存器中，然后通过程序执行进行控制。

3.2 电梯部分环节梯形图设计

3.2.1 初始化环节

电梯开始运行之前，轿厢可能会处于任意楼层，这是就需要初始化程序，初始化程序的作用是让最初处于任意楼层时的三部电梯得电之后自动运行至下端站第一限位，即同时回到1层，开启风扇与照明，让电梯处于待载休眠状态，等待运行命令。初始化之后就按照距离原则，和顺向原则运行。所谓的顺向原则就是指电梯一旦上行，就要一直上行，直到消除了现有的所有上行指令才可以反向；同理，电梯一旦下行就要一直下行，直到消除了现有的下行指令才可以反向。初始化部分程序如图3所示。

3.2.2 开关门控制环节

电梯到达指定的目标楼层后，平层信号得电，关门继电器不得电，开门继电器得电，电梯轿厢门自动打开，在系统预先设置的开门时间内，轿厢门一直处于开启状态。在到达预设时间，电梯门开启过程中，有红外光幕信号输入，电梯门停止关闭，轿厢门再次开启。

乘客进入电梯，人员过多有超重信号输入，电梯门无法关闭，轿厢门再次开启，直到不再有超重信号输入时，电梯门关闭。开关门部分程序如图4所示。

4 结语

本设计从节能，环保，高效等方面对三部电梯群控系统进行了设计，并通过EES仿真软件进行调试。通过调试，本文设计的系统使乘客平均乘梯时间、乘客平均候梯时间、乘客长时间候梯率、电梯运行总距离、系统启停总次数等性能指标得到优化。针对候梯时间，本文在程序设计中以就近响应来体现，电梯运行距离短了，运行时间也相应的就减少了，这样就可以大大降低电梯能耗、降低电梯运行成本。在安全性方面，本文在程序设计中加入了保护措施，比如在关门的过程中，有光幕信号或者超重信号就会使电梯开门；当电梯出现异常状况时，电梯会发出故障信号，并且使电梯停止运行。因此，该系统在保证电梯运行可靠、自动化程度高的同时，又可以保证其在最短的时间内将乘客运抵至目标楼层耗能最少，即大大提高了其经济效益。

参考文献

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Abstract：According to the basic function and the safety function of the elevator system， using the three-dimensional elevator model developed by DPRO，and using Siemens fully integrated automation software TIA portal for modular programming，this article complete overall design of the three elevator group control system based on PLC control system .Three elevators with the same external call signal， a reasonable response to the passengers riding demand.Through the PLC programming and simulation debugging， the system not only significantly shortens the passengers take the elevator time， but also reduces the elevator energy consumption， while reducing the use of cost and extend the use of the elevator cycle.

Key words：elevator；S7-1200 PLC；ladder diagram；group control