基于组态软件监控的智能电梯群控系统设计

李智光

(广州港日电梯有限公司，广州 511450)

1 引言

设计了一种智能电梯群控系统，并利用kingview6.5组态软件设计了上位机监控软件。在电梯群控系统中，分析了电梯系统的各功能模块，提出了一种电梯群控系统的优化算法，经过模拟实验，验证了该系统能够缩短人们的候梯时间，减少电梯启停次数，也提升了电梯运行效率和服务质量，减小了能源消耗。在上位机软件设计中，充分利用组态王监控软件模块化的特点，设计出能够模拟电梯运行状态的软件界面，这样只需工作人员在控制室计算机前便可对整个智能电梯群控系统进行全方位的监控。

2 智能群控电梯系统设计

电梯控制技术的发展经历了继电器接触控制、交流双速控制、直流变压调速控制、交流变压变频控制和计算机控制诸阶段。目前较为流行的是PLC和变频器组合的电梯调速控制系统。

2.1 系统总体架构

本文所提出的电梯控制系统由系统输入、中央处理器、系统输出以及组态软件监控组成。其中，系统输入主要是电梯轿厢控制信号和厅外控制信号，中央处理器主要有PLC和相应的通讯模块，系统输出则控制电梯的升降起落以及楼层界面的显示等，组态软件则负责监控电梯的运行状况和故障报警。整个系统的主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、调速装置与主拖动系统等。电梯控制系统的基本结构图如图1所示。

2.2 智能群控电梯系统的各功能模块

根据对群控电梯各模块的功能进行拆分，可以得到群控电梯的各模块功能如图2所示。

具体功能描述如下:

(1)轿内指令功能:由乘客在轿内控制电梯的运行方向以及到达任意层;

(2)厅外呼梯功能:由乘客在厅外呼唤电梯前往该层，最低层和最高层分别只有上呼和下呼功能，中间层同时具有上呼下呼功能;

(3)保护功能:当电梯出现异常情况如超速、断绳、越限、运行中开门、过载等现象时，控制电梯停车，同时将信息传到控制室并有声光报警;

(4)指示功能:能在各层厅站及轿箱内指示电梯当前所处位置，能在某按钮信号被响应时消去其记忆，同时这些楼层信号还要在其他的逻辑控制环节中起某些控制作用，以保证电梯的可靠运行;

(5)选层、定向功能:当电梯接受若干个轿内、厅外指令时，能根据电梯的目前状态选择最合理的运行方向及停靠层站。

在实际设计中，由于高层建筑所需要的电梯多，电梯群控制器在实际信息采集过程中信息量很大，对每一次信息的采集只能先存储然后再快速进行运算处理，根据乘客所处的楼层，合理调离距乘客最近的电梯，最大可能满足所有乘客的呼梯请求。这样可以均匀梯箱的乘客量，减少电梯的启停次数，更省时，也降低能耗。

2.3 智能群控电梯的优化

智能群控电梯系统的优化主要体现在呼梯产生的时间与方式、群控算法以及派梯方式上。乘客通过梯厅的呼梯界面选择自己要前往的楼层，然后电梯管理系统将所有的选层信息进行采集、存储和处理，通过电梯群控算法模块进行统一派梯计算。本文采用的系统将箱内按键转移到楼道外，底层往上层乘梯时是通过候梯厅的呼梯界面来选择到达的楼层。这样电梯的群控算法模块就能提前知道到达楼层的信息，然后将所采集到的信息预先做处理，进行派梯。人们根据显示的结果到达派送电梯的编号候梯，这样就不用电梯自行判断自身运行状态，也就节省了乘客的候梯时间。

然后，中央处理器将计算结果放入到相应电梯的派梯命令队列，乘客通过显示器显示的结果到相应电梯编号候梯。当乘客从高层回到低层时，通过同样的运算进行派梯。这样中央处理器能够提前知道到达楼层的派送方式，使得派送方式更加优化，效率更加有效，提高了电梯群控综合调度性能水平。

3 组态监控设计

系统监控软件采用北京亚控公司的kingview6.5组态王软件，它是一套能够在Windows平台上运行的用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件。通过对现场设备数据的采集和处理，检验电梯控制系统的运行情况。利用组态软件可完成对画面的设计、动画的连接等工作。用于显示画面开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与I/O服务程序的数据交换，通过实时数据库管理从一组现场控制对象采集到的各种数据，并把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成报警、历史记录、趋势曲线等监视功能，并可生成历史数据文件。

3.1 监控软件的主要任务

在本设计的电梯监控系统中，上位机软件的主要任务有:

(1)数据采集:实时采集各台PLC中存储的电梯运行状态参数;

(2)状态监控:实时显示各部电梯的工作状态并用动画显示电梯的动作过程;

(3)故障记录与报警:发生故障时，上位机可以控制电梯运行，并及时报警以便尽快修复故障，登记电梯中发生的故障，并提供查询功能，为电梯维修提供帮助;

(4)数据分析:可根据采集来的现场数据，对PLC发出相应控制指令，合理调度电梯。

3.2 上位机软件的设计步骤

利用组态王设计电梯监控系统的主要步骤有:设备配置，构造数据库变量，图形界面设计，建立动态连接，运行调试等。

(1)设备配置

要用组态软件进行实时监控首先要完成通讯连接，由于本系统采用的PLC与上位机间进行串口通讯，采用的通讯协议为RS232，因此将PLC的生产厂家、设备名称、通讯方式等填入相应的对话框即可。与组态王连接的I/O设备的通讯设置如下:连接端口为PLC连接计算机的COM1串口;通讯参数如下，波特率:9600;数据位:8位;停止位:1位;校验位:偶校验。

(2)构造数据库变量

在程序编写之前首先要定义程序中用到的变量，在组态王中定义I/O变量和中间变量，数据是用来描述工控对象的属性，组态王定义的各种变量组成数据库。在组态王运行过程中，I/O变量的值改变时，该值自动写入远程应用程序;而远程应用程序中的值改变时，组态王中的I/O变量自动更新。

(3)设计图形界面

图形界面用来模拟现场工况，本系统设计的界面用来仿真电梯运行的画面。组态王提供了丰富的图形制作工具，而且还有丰富的图库供选择。在本设计中，针对电梯系统制作了进入画面、监控画面、操作帮助画面、查看程序画面等，使整个系统操作人性化，内容丰富化。

(4)建立动画连接

图形界面只是一副静态画面，要想用它来动态仿真电梯的运行状况，还要定义动画连接。动画连接是指在画面的图形对象与库变量之间建立的一种关系，当变量的值改变时，在画面上以图形对象的动画效果表示出来;或者由软件使用者通过图形对象改变数据变量的值，以实现图形界面与对象间的双向控制，即PLC控制程序和组态监控程序共同参与对电梯的控制。为了实现电梯的上下移动，将电梯的行程和平层传感器分别组成数值编码，每到一个楼层进行一次数值比较，当电梯值不等于平层传感器值时，将平层传感器值赋给电梯。

(5)运行和调试

主要是检查系统是否可以实现电梯仿真图形界面与电梯间的双向控制。按动电梯上的控制按钮，检查电梯运行到指定层站，开门等。电梯按钮的状态和电梯运行的状态(PLC的I/O状态)，在组态监控画面上是否有动态显示。反之，在组态监控画面上，操作控制按钮，电梯运行的状态与按动电梯上的控制按钮时是否相同，并且动态显示在组态监控画面上。

最后，监控软件还配置了一个可视化故障显示和智能判断功能模块，自动巡检电梯可能存在的安全隐患、实时显示电梯故障信息、并利用声光报警装置完成实时报警提示等功能。

4 结 束 语

采用的智能群控电梯系统利用工业上己经成熟的PLC和变频器组合的电梯调速控制系统，并且利用kingview6.5组态软件编制上位机实时监控软件。通过PC端的上位机软件就可以清楚看到电梯群当前的运行状态和位置并且可以在PC机上直接对电梯进行远程控制，从而实现电梯的远程监控，有效提高群控电梯的综合服务水平。

［1］何斌.电梯交通分析［J］.中国电梯，2003，14(20):26－27.

［2］王志敏，顾文业.考虑乘客混杂度的电梯群控智能调度算法［J］.物理测试，2004，14(3):9 －11.

［3］刘屿，邬依林，李中华，等.基于模糊控制的全数字键盘电梯群控系统［J］.计算机测量与控制，2006，14(8):1023－1026.

［4］陈怀忠.西门子PLC在商场货运电梯控制中的应用［J］.商场现代化，2006(05S):54.

［5］阳宪惠.现场总线技术及其应用［M］.北京:清华大学出版社，1999.

［6］严法高，陈虹，许慧.基于现场总线的电梯监控系统的设计［J］.微计算机信息，2005，21(6):85 －87.

［7］北京亚控科技发展有限公司，组态王6.0使用手册［Z］.北京亚控科技发展有限公司，2002.

［8］月华，汪仁煌.组态王在电梯监控系统中的应用［J］.微计算机信息，2003(10):27－55.