基于觸摸屏的樓宇群控電梯系統研究

　　引言

　　電梯是輸送人員或貨物上樓和下樓的一個(gè)快捷而方便的人性化設備。電梯控制系統是一個(gè)集機電為一體的綜合復雜系統，涉及機械、電氣和自控等工程領(lǐng)域。隨著(zhù)智能建筑規模的不斷擴大，同一建筑物內部需要安裝多部電梯才能滿(mǎn)足人們的基本要求。如何利用先進(jìn)的電子技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)相互結合，合理設計樓宇電梯群控制系統，對現代化智能建筑物內的電梯群進(jìn)行合理管理、綜合調度，以提高樓宇內電梯運行效率及人性化服務(wù)質(zhì)量，具有相當重要的實(shí)際意義。

　　智能電梯控制系統已由智能微機綜合控制取代傳統的繼電器控制方式， PLC由于編程簡(jiǎn)單、語(yǔ)言通俗、維護方便、K抗干擾能力強等優(yōu)點(diǎn)備受工業(yè)控制人員的重視。在電梯行業(yè)PLC被廣泛地應用于智能電梯控制系統的開(kāi)發(fā)。

　　在電梯工程控制領(lǐng)域，為了提高電梯的人性化服務(wù)質(zhì)量，利用工業(yè)觸摸屏與PLC結合，完成整個(gè)電梯系統各設備運行數據顯示和參數設置，以動(dòng)畫(huà)的形式通過(guò)仿真軟件對電梯系統實(shí)際運行動(dòng)態(tài)進(jìn)行模擬仿真，使運行管理人員能夠了解整個(gè)系統的運行過(guò)程。

　　1 樓宇群控電梯智能化監控系統硬件設計

　　1.1 硬件系統的總體框圖設計

　　為實(shí)現樓宇電梯群智能監控系統功能，將整個(gè)樓宇電梯群監控系統分為三層：?jiǎn)卧娞輨?dòng)力層、單元電梯控制層、電梯群監控層。電梯的總設計框圖如圖1所示：

　　單元電梯動(dòng)力層中包括1- 3號電梯、3臺供電梯變頻控制調節的變頻器。單元電梯控制層由三菱公司出品的FX2n系列的PLC,每個(gè)PLC控制一個(gè)單元電梯。電梯群監控層由一臺三菱公司出品的Q 系列的PLC組成。

　　1.2 上位機及下位機

　　1.2.1 上位機

　　作為樓宇電梯群監控系統的軟件運行分析的核心主體，用以實(shí)現對整個(gè)樓宇電梯群的管理、調度和分配。上位機用PLC主要完成對下位機控制數據的審核判斷，下位機數據通過(guò)CC - Link網(wǎng)絡(luò )結構傳送給上位機，對電梯門(mén)廳召喚命令信號集進(jìn)行分析、調度。

　　1.2.2 下位機

　　作為單元電梯直接控制的主題，也是整個(gè)系統組態(tài)監控軟件運行的載體，將單元電梯正常運行工況下所采集到的參數變量進(jìn)行接收、分析。

　　1.3 主要硬件的選擇

　　1.3.1 FX2N型PLC

　　FX2N型PLC是三菱公司自我生產(chǎn)研究的小型PLC,屬于單元式PLC。FX2N型PLC種PLC的控制處理核心CPU 模塊、輸入輸出I/O端子模塊等均裝在同一機殼內，設備內部結構緊湊、布置整齊清晰。FX2N型PLC由基本單元和擴展單元兩大部分組成?；締卧瓿上到y的基本功能并可以通過(guò)連接外圍擴展單元模塊，用于控制系統擴展I/O和模擬信號的輸入輸出等功能。

　　1.3.2 Q型PLC

　　Q型PLC是三菱公司自我生產(chǎn)研究的大/中型PLC,它屬于模塊式PLC。即PLC的各個(gè)部件都是由對應的模塊組成，是相對獨立的。PLC內部CPU、電源、I/O等均采用模塊化設計，利用外部機架或接線(xiàn)電纜將各單元模塊相互連接起來(lái)，便于用戶(hù)根據實(shí)際需求合理選擇模塊進(jìn)行靈活配置。

　　1.3.3 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。本次設計中采用富士FVR0. 75E11S - 4小型變頻器。

　　1.3.4 觸摸屏

　　在電梯工程監控領(lǐng)域，工業(yè)觸摸屏通常與PLC相互配套使用，有效地替代了傳統電梯繼電控制系統所需的控制面板和按鈕操控柜，是一種智能可視化操作的綜合數據顯示系統。觸摸屏電梯控制系統可以完成對整個(gè)樓宇電梯去的數據進(jìn)行顯示，通過(guò)顯示器上的界面，可以完成對整個(gè)系統的參數設置、并通過(guò)對應的控制命令，完成對電梯的遠程控制。結合相應的仿真組態(tài)軟件，通過(guò)編寫(xiě)相應的程序，以動(dòng)畫(huà)的方式動(dòng)態(tài)對樓宇電梯實(shí)際運行狀態(tài)進(jìn)行模擬動(dòng)態(tài)仿真，便于管理人員實(shí)時(shí)了解電梯工作狀態(tài)，能夠及時(shí)對故障電梯進(jìn)行分析判斷和事故處理。利用PLC與工業(yè)觸摸屏相結合，使PLC能夠完成具有圖形化、可視化等工作界面的獨立操作系統，簡(jiǎn)化傳統控制系統控制臺上按鈕、儀器儀表、接線(xiàn)盤(pán)等的設備。

　　本次設計采用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。

　　2 電梯群控制算法

　　2.1 分區調度方法

　　分區域調度即采用化整為零的思路，對整個(gè)建筑大樓按樓層或單元進(jìn)行劃分，將不同樓層劃分為若干小單元，此小單元間又相互聯(lián)系，彼此間又相互約束。通過(guò)對每個(gè)小單元獨立設立為一個(gè)小系統，然后在小系統范圍內進(jìn)行模型設立，并通過(guò)優(yōu)化計算得到最優(yōu)協(xié)調系統模型后，將各小模型相互聯(lián)系建立整體優(yōu)化控制模型。