基于触摸屏的楼宇群控电梯系统研究

　　引言

　　电梯是输送人员或货物上楼和下楼的一个快捷而方便的人性化设备。电梯控制系统是一个集机电为一体的综合复杂系统，涉及机械、电气和自控等工程领域。随着智能建筑规模的不断扩大，同一建筑物内部需要安装多部电梯才能满足人们的基本要求。如何利用先进的电子技术、控制技术、计算机技术相互结合，合理设计楼宇电梯群控制系统，对现代化智能建筑物内的电梯群进行合理管理、综合调度，以提高楼宇内电梯运行效率及人性化服务质量，具有相当重要的实际意义。

　　智能电梯控制系统已由智能微机综合控制取代传统的继电器控制方式， PLC由于编程简单、语言通俗、维护方便、K抗干扰能力强等优点备受工业控制人员的重视。在电梯行业PLC被广泛地应用于智能电梯控制系统的开发。

　　在电梯工程控制领域，为了提高电梯的人性化服务质量，利用工业触摸屏与PLC结合，完成整个电梯系统各设备运行数据显示和参数设置，以动画的形式通过仿真软件对电梯系统实际运行动态进行模拟仿真，使运行管理人员能够了解整个系统的运行过程。

　　1 楼宇群控电梯智能化监控系统硬件设计

　　1.1 硬件系统的总体框图设计

　　为实现楼宇电梯群智能监控系统功能，将整个楼宇电梯群监控系统分为三层：单元电梯动力层、单元电梯控制层、电梯群监控层。电梯的总设计框图如图1所示：

　　单元电梯动力层中包括1- 3号电梯、3台供电梯变频控制调节的变频器。单元电梯控制层由三菱公司出品的FX2n系列的PLC,每个PLC控制一个单元电梯。电梯群监控层由一台三菱公司出品的Q 系列的PLC组成。

　　1.2 上位机及下位机

　　1.2.1 上位机

　　作为楼宇电梯群监控系统的软件运行分析的核心主体，用以实现对整个楼宇电梯群的管理、调度和分配。上位机用PLC主要完成对下位机控制数据的审核判断，下位机数据通过CC - Link网络结构传送给上位机，对电梯门厅召唤命令信号集进行分析、调度。

　　1.2.2 下位机

　　作为单元电梯直接控制的主题，也是整个系统组态监控软件运行的载体，将单元电梯正常运行工况下所采集到的参数变量进行接收、分析。

　　1.3 主要硬件的选择

　　1.3.1 FX2N型PLC

　　FX2N型PLC是三菱公司自我生产研究的小型PLC,属于单元式PLC。FX2N型PLC种PLC的控制处理核心CPU 模块、输入输出I/O端子模块等均装在同一机壳内，设备内部结构紧凑、布置整齐清晰。FX2N型PLC由基本单元和扩展单元两大部分组成。基本单元完成系统的基本功能并可以通过连接外围扩展单元模块，用于控制系统扩展I/O和模拟信号的输入输出等功能。

　　1.3.2 Q型PLC

　　Q型PLC是三菱公司自我生产研究的大/中型PLC,它属于模块式PLC。即PLC的各个部件都是由对应的模块组成，是相对独立的。PLC内部CPU、电源、I/O等均采用模块化设计，利用外部机架或接线电缆将各单元模块相互连接起来，便于用户根据实际需求合理选择模块进行灵活配置。

　　1.3.3 变频器

　　把电网工频电源50Hz变换成各种频率的交流电源，作为电机动力源，实现电梯电机的变速运行。本次设计中采用富士FVR0. 75E11S - 4小型变频器。

　　1.3.4 触摸屏

　　在电梯工程监控领域，工业触摸屏通常与PLC相互配套使用，有效地替代了传统电梯继电控制系统所需的控制面板和按钮操控柜，是一种智能可视化操作的综合数据显示系统。触摸屏电梯控制系统可以完成对整个楼宇电梯去的数据进行显示，通过显示器上的界面，可以完成对整个系统的参数设置、并通过对应的控制命令，完成对电梯的远程控制。结合相应的仿真组态软件，通过编写相应的程序，以动画的方式动态对楼宇电梯实际运行状态进行模拟动态仿真，便于管理人员实时了解电梯工作状态，能够及时对故障电梯进行分析判断和事故处理。利用PLC与工业触摸屏相结合，使PLC能够完成具有图形化、可视化等工作界面的独立操作系统，简化传统控制系统控制台上按钮、仪器仪表、接线盘等的设备。

　　本次设计采用GT1595型触摸屏，它属于三菱GT1000系列产品。在人机界面的设计中采用三菱公司的GT Designer2软件完成整个系统的人机界面设计。

　　2 电梯群控制算法

　　2.1 分区调度方法

　　分区域调度即采用化整为零的思路，对整个建筑大楼按楼层或单元进行划分，将不同楼层划分为若干小单元，此小单元间又相互联系，彼此间又相互约束。通过对每个小单元独立设立为一个小系统，然后在小系统范围内进行模型设立，并通过优化计算得到最优协调系统模型后，将各小模型相互联系建立整体优化控制模型。