虚拟电梯系统的开发与应用

田晶

摘 要：随着高层建筑的不断涌现，电梯已经成为当天人们每天生活工作都要乘坐的設备，我国电梯产业近些年也取得了不小的进步，但是电梯的维修培训是目前我国电梯业存在问题相对较多的环节，虚拟电梯的开发和应用让我国在电梯专业人员培训方面取得了不错的成绩，本章主要介绍了虚拟电梯系统的开发和应用，以供参考。

关键词：虚拟电梯；模拟系统；开发应用

我国电梯行业的进步得益于计算机技术的应用，计算机技术极大的促进了电梯行业的整体进步，尤其是通过计算机虚拟技术来实现相关人员的操作和维修技术方面表现突出，虚拟电梯系统主要是通过计算机以及数字接口技术来实现对电梯的全真模拟。

对于开发电梯远程监控系统而言，如果直接对大楼的电梯进行监控，虽然可以测试系统的性能，但这样做显然代价太高，有可能会影响到大楼的电梯系统，对于电梯的操控和维修培训如果采用实际操作，不仅经济效益收到影响，有些基础理论也很难形象的表现，而且也会对大楼的运行造成影响，但是如果利用虚拟电梯系统就可以通过计算机技术来虚拟一台电梯，对其实际运行状况可以一目了然，并能通过虚拟电梯进行全方面的操控，在计算机的屏幕上仿真显示，让培训变得简洁有效。

传统的物理模型电梯有两种：一种是指将电梯运行所需的呼梯信号、内选信号、井道信号和控制信号集中在一个物理的控制面板上，通过人为地按动呼梯信号、内选信号以及拨动控制信号、井道信号的开关，从而模拟电梯正常运行的信号，将所有的呼梯信号、内选信号、井道信号和控制信号连在 P L C 的并行输入和输出端口，并通过PLC 的返回信号模拟电梯的正常运行。另一种是按真正电梯的运行规律，做成缩小的模型，完全与正常电梯的运行规律一致，并且也是PLC作为控制器，发出各种控制信号。

1 虚拟电梯系统的优点

传统的物理模型电梯都是自成系统的，功能单一，体积庞大，仪器繁多，而虚拟电梯只需要一台计算机和 P L C 控制器，其它必须的硬件如 R S -485 串口通讯、并行信号的输入输出均可固定在计算机插槽上，体积小，使用方便。传统的物理模型由于其各个信号都是物理实现，操作次数多了可能会出现机械、电气设备接触不良、线路故障，不利于电梯的模拟运行。而虚拟电梯的操作键是由软件生成的，用鼠标对其进行操作，不可能出现机械故障和电气故障。

而虚拟电梯是自动运行的，如有呼梯则电梯自动运行，开关门。而物理模型电梯的各个信号都是人工实现的，如平层信号、减速信号和开关门控制等，并且不能保证电梯的速度。虚拟电梯可以省去人工操作这一繁琐而费时的过程，正常运行时，只需点击所需的呼梯、内选，则电梯按规律自动运行。虚拟电梯的楼层可以任意选择，最底层可为 -3，-2，-1，1。最高可到 32 层。而实际物理模型一旦做成，楼层便已经固定，不可更改。同时虚拟电梯的梯速和楼层高度也可以任意改变，而实际物理模型都是不可更改的。

2 虚拟电梯系统的开发

对于虚拟电梯界面程序，是一个通用的软件，可以模拟任何小于等于 32 层的电梯。对于 PLC 控制器，对应不同楼层程序不同，运行时，只须将所需楼层的 PLC 程序传入即可。

虚拟电梯可以模拟实际电梯的运行，其运行的原则和功能介绍如下。

（1）自动定项原则 电梯首先响应内选信号，按内选的顺序进行自动定向，如果只有呼梯信号，则将采集的所有呼梯信号按先来先到的原则自动定向。

（2）顺向截车原则 电梯按确定的方向运行，只响应同向呼梯信号，对于反向呼梯信号，换向后再响应 。

（3）最远程反向截车原则 电梯如果向上运行，对于有向下方向的呼梯信号，电梯先响应最远的呼梯，换向后再按顺向截车原则响应向下方向的其它呼梯。

（4）自动开关门原则 电梯到达某层后自动开门，延时 10s后，自动关门。

（5）本层呼叫重开门原则 电梯在关门过程中，如果本层有同方向呼梯信号，电梯重新将门打开。

（6）有司机/无司机运行控制功能 有司机运行时，由司机来确定运行方向，手动开关门。无司机运行时，靠全自动定向，自动开关门。

（7）负载处理功能 电梯超载时不能关门。满载时电梯直驶不响应外呼信号，只响应内选信号。轻载时，最多让选 4 个内选，如超过，则前 4 个内选消失，只响应第 5 个内选。

（8）检修功能 电梯进入检修后，以检修速度向上、向下运行。且可在任何地方开、关门，以便于检修电梯。

（9）消防运行功能 一旦消防用梯，电梯无论在何位置均直达到基站供消防专用。消防专用时电梯不响应厅外呼梯信号。

（10）故障模拟功能 可以模拟急停、冲顶、撞底、运行中掉门锁等故障，以便于电梯监控系统的调试。如果发生故障，则 PLC停止运行，并置对应的故障继电器为 1，使上位机可以监测到故障的发生。如果故障消失，则 PLC 继续运行。

3虚拟电梯系统的应用

对于电梯控制器而言，有微机控制和 PLC 控制两种，本系统采用 PLC 作为电梯的控制器。PLC 控制器的程序与实际电梯 PLC 控制器的程序完全一致，但由于本软件可以动态模拟楼层，故对于每一种楼层情况均需要编写对应的 PLC程序。并且由于模拟实际电梯的运行，采用 RS-485 作为传输的串行信号协议，另外购置 RS-485 模块插入 PLC 中，使 PLC 能够以 RS-485 协议进行传输。

运行状态部分则包括虚拟电梯的各种运行信息，包括有无司机、厅门门锁、底层钥匙开关、急停、检修、平层、上行限位、下行限位、减速、上行缓速、下行缓速、轻载、电源、满载、消防、超载。通过检测 PLC控制其中对应继电器的信息，置对应信号的状态。

电梯配置显示电梯的最低楼层、最高楼层、梯速和楼层高度。控制信号包括有司机 / 无司机运行控制、急停控制、检修控制、消防控制、负载控制和底层钥匙开关控制。可以模拟实际电梯处于非正常运行时的规律。门状态显示电梯运行的方向，以及当前楼层。

如果本层有呼梯且处于无司机状态，电梯停止在该层，自动开门、关门。轿厢信号模拟轿厢内部信号，包括内选信号、开门信号、关门信号。如果电梯到达某层，也可以手动发送开、关门信号。

4 结束语

虚拟电梯可以作为检验 P L C 控制器的一种方法，因为不同电梯所发的信号都是一样的，只是协议不同。通过数据转换卡将协议都统一为同一种协议，从而可以检验 P L C 控制器编程是否正确。

电梯行业中虚拟技术的引入极大的促进了行业快速发展，尤其通过虚拟电梯系统可以方便快捷的展示电梯的实际运用情况，对于电梯运营管理和维修培训都能从经济方面和培训效果方面起到促进作用。而且虚拟电梯对于电梯的研发设计方面也具有重要的促进作用，有些单位所开发的虚拟电梯实验室，可以作为一台被监控的电梯， 模拟实际电梯的运行，并在监控系统中显示所监控的所有虚拟电梯的运行情况因此虚拟电梯系统为开发电梯控制系统的关键技术及电梯维修人员的培训提供良好的应用前景。

参考文献：

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[2] 张建，苏敏，李亚力. PLC串行通信在虚拟电梯系统中的开发与应用[J]. 仪表技术与传感器. 2005（03）

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