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引言

    電梯是輸送人員或貨物上樓和下樓的一個快捷而方便的人性化設備。電梯控制系統是一個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域。隨著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足人們的基本要求。如何利用先進的電子技術、控制技術、計算機技術相互結合，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質量， 具有相當重要的實際意義。

    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由于編程簡單、語言通俗、維護方便、K抗干擾能力強等優點備受工業控制人員的重視。在電梯行業PLC被廣泛地應用于智能電梯控制系統的開發。

    在電梯工程控制領域，為了提高電梯的人性化服務質量，利用工業觸摸屏與PLC結合，完成整個電梯系統各設備運行數據顯示和參數設置，以動畫的形式通過仿真軟件對電梯系統實際運行動態進行模擬仿真，使運行管理人員能夠了解整個系統的運行過程。

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

    為實現樓宇電梯群智能監控系統功能，將整個樓宇電梯群監控系統分為三層：單元電梯動力層、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PLC控制一個單元電梯。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，用以實現對整個樓宇電梯群的管理、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CC - bbbb網絡結構傳送給上位機，對電梯門廳召喚命令信號集進行分析、調度。

    1.2.2 下位機

    作為單元電梯直接控制的主題，也是整個系統組態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。基本單元完成系統的基本功能并可以通過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研究的大/中型PLC,它屬于模塊式PLC。即PLC的各個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電纜將各單元模塊相互連接起來，便于用戶根據實際需求合理選擇模塊進行靈活配置。

    1.3.3 變頻器

    把電網工頻電源50Hz變換成各種頻率的交流電源，作為電機動力源，實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

    在電梯工程監控領域，工業觸摸屏通常與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樓宇電梯去的數據進行顯示，通過顯示器上的界面，可以完成對整個系統的參數設置、并通過對應的控制命令，完成對電梯的遠程控制。結合相應的仿真組態軟件，通過編寫相應的程序，以動畫的方式動態對樓宇電梯實際運行狀態進行模擬動態仿真，便于管理人員實時了解電梯工作狀態，能夠及時對故障電梯進行分析判斷和事故處理。利用PLC與工業觸摸屏相結合，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，簡化傳統控制系統控制臺上按鈕、儀器儀表、接線盤等的設備。

    本次設計采用GT1595型觸摸屏，它屬于三菱GT1000系列產品。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，對整個建筑大樓按樓層或單元進行劃分，將不同樓層劃分為若干小單元，此小單元間又相互聯系，彼此間又相互約束。通過對每個小單元獨立設立為一個小系統，然后在小系統范圍內進行模型設立，并通過優化計算得到最優協調系統模型后，將各小模型相互聯系建立整體優化控制模型。

    2.2 優化控制

    在樓宇電梯群智能監控系統中，作為下位機的電梯群在實際運行過程中受到電梯總臺數的限制，不可能隨時響應每一個門廳的呼梯信號，必須有一個核心控制中心，合理分配樓層的呼梯信號。優化控制實際上就是一個為滿足給定條件的多目標最優規劃問題。大多數科學家都是采用先進的計算機技術，利用所有可能的呼叫數據與可能的響應一一映射，構筑成一個系統最優分配模型，便于在下一個呼叫來臨之前求得最優樓梯分配，完成整個電梯系統的合理分配。

    2.3 專家系統

    即利用專家系統與模糊規則相結合，根據當前建筑物內的客流方向和密度的已知數據，利用專家系統強大的模糊推理功能，結合模糊控制系統確定當前的建筑物內交通模式，從而根據實際的參數確定下一步應采用的調度措施。

    本系統中，采用每臺FX2n型PLC作為下位機獨立控制一臺電梯的運行。Q系列PLC作為上位機接受單元電梯FX2n傳送的所有門廳呼梯請求信號，按照多目標規劃電梯群控算法，決定由哪臺電梯響應此請求信號。而每臺獨立電梯轎廂內乘客的呼梯信號則由自身的FX2n型PLC獨自完成。