关于软件设计，我们采用模块化方法去写梯形图程序。该模块之间的信息传输是通过

PLC的中间寄存器实现的。

整个项目主要由10个模块组成：外呼叫注册和显示模块，轿厢内呼叫注册和显示模块

信号组合模块，外呼叫取消模块，电梯定位显示模块，楼层选择模块，运动方向控制模块，门打开/关闭模块，维护操作模块和在并联运行模式下的调度模块。

该典型模块的设计描述如下：

3.1外呼叫与显示

在电梯中有两种类型的呼叫：外呼叫和轿厢内呼叫。当有人在电梯的控制面板上按下

一个按钮时，该信号将被注册并且相应的灯将被照亮。这就是所谓的外呼叫登记。

当乘客在电梯轿厢内按下一个按钮式，该信号将被注册并且相应的灯照明。这就是所

谓的轿厢内呼叫登记。

图2显示了外呼叫上行注册和显示的梯形图。自锁原理是用来保证了呼叫的连续显示。

图2 外呼上行注册和显示

3.2 呼叫的集体选择

这里是集体选择控制规则的使用。如在图3显示的，M5.0-M5.7，M6.0和M6.1都是

PLC的辅助继电器。他们分别表示了一到九层的请求停止的信号。辅助继电器M6.2表示该电梯运行的操作信号。当某层有呼叫时，相应的楼层停止信号将被输出。当电梯由驱动程序操作时，外呼叫将不会被响应，并且电梯不能通过乘客要下的楼层。

3.3呼叫的取消
该模块方案可以使电梯响应与当前电梯运行方向相同的外呼叫，并且当一个外呼叫被

响应了，其注册将被取消。外呼叫上行的取消的梯形图如图4。

图3组合的呼叫

图4上行呼叫的取消

在图4中，辅助继电器M4.0标志着电梯向上移动。当电梯的当前运行的方向是向上时，M4.0的触头关闭，相反，当电梯的当前运行的方向是向下时，M4.0的触头打开。 M0.1至M0.7指2到8层的内呼叫停止信号。

这个方案有两个功能：

1当电梯下行时能够使电梯正常的响应外呼叫下行，并且当一个外呼叫被响应了，其

注册能够被取消。

2当电梯上行时所经过的楼层的外呼叫下行信号不被响应并且该信号能被保存。下行

外呼叫和上行外呼叫取消的信号被取消

3.4 电梯的方向

电梯可向上或向下移动，这取决于外呼叫和内呼叫的组合。下面的图5中的

梯形图表明电梯将上行。

图5 电梯的上行

图5表明了当相应的呼叫楼层高于当前的电梯位置时，电梯将上行。这里辅助继电器M4.0是用作电梯上行的标志。当电梯正在上行是，上行的灯被照亮，所以M4.0置一。

当电梯到达顶层时，上行灯被关掉，同时定时器开始计时。0.2秒以后，M4.0置

零，上行显示关闭。这里我们用M4.0代替Q3.1能够增加取消的可靠性。

3.5电梯楼层止

图6的梯形图显示了电梯的楼层停职功能。

正如图6表明，M6.4是楼层停车信号的标志。M6.6是派出由驱动程序楼层停止信号。M 7.0是由防火开关发送防火信号。M6.7是被迫变速信号。

当这些接触器中的一个动作时，系统将发送楼层停车信号。

4最低等待时间算法

在电梯交通系统中，通常有两种类型的控制任务。一个是指挥电梯上下移动，停止或启动并打开和关闭门的基本的控制功能。另一种是控制电梯群组。

一个群组控制系统在服务中的主要要求是不管在轿厢内或轿厢外，都应该为一个楼的

每个楼层的提供服务，减少乘客等待电梯花的时间，减少乘客从一层到另一层所花的时间，在给定的时间内尽可能的为更多的乘客服务。

图6 电梯的楼层停靠

有很多电梯群组控制的调度算法。如最近邻算法，该电梯总是服务于邻近的隐蔽的需

求。分区算法是通过分析人们要求派遣电梯与楼层不协调的电梯交通系统；以及奇偶规则是其中一个电梯只服务于奇数楼层和另一个只服务于偶数楼层。
     最近邻算法把该电梯空移动到下一个请求的长度减小到最小。它通常有很小的平均等待时间，但是个别的等待时间会变得很大。分区算法通常用于有繁忙的情况的建筑如在午餐时间的办公楼。

相较于办公楼和商场，住宅楼的交通流量甚至在每个楼层都相对较低。其次，人们通

常认为电梯是纯功能性对象和大多数人乘坐电梯的经验就是等待的时间。此外，当电梯去试图满足所有要求时就存在着巨大的问题。

考虑到上述原因，我们采取了“最小的等候时间”的算法来实现了2组电梯的并行运行。

4.1 评价函数

而“最小等候时间”算法的目标是根据所有呼叫去预测每个电梯的响应时间，并选择具有

最短响应时间的电梯去服务。

当有呼叫时，系统将计根据式(1)和式（2）的评价函数去算出每个电梯的函数值：

       (1)

    i=1,2,...n,     (2)

是每个电梯的评价指标; 表明电梯按照相应的最近的呼叫从当前楼层直接运

动到目的地的时间；表明电梯在一个楼层的停止的额外加速和减速时间；表明乘客上电梯和电梯停靠的平均时间；K是外呼叫和内呼叫的和；但当外呼叫和内呼叫的楼层是相同时，K 只计算一次。

4.2 最小等待时间的计算

在方程（2）中，K是一个定值，和可通过统计方法的得到。=T*L，其中T表

示电梯经过一层电梯的平均时间。L表示电梯从当前楼层到外呼叫的楼层直接所需要的楼层数。

为了计算的L的值，我们定义了2个电梯分别是A和B 。,分别表示电梯A和电

梯B的当前电梯楼层。H是党一个外呼叫按钮被按下时的关键值，并且H等于外呼叫楼层的层数。

我们为PLC的实现定义了4个表：外呼叫上行登记表，外呼叫下行登记表，电梯A的

内呼叫登记表，电梯B的内呼叫的登记表。当某个呼叫按钮被按下时，它的楼层的值就被记录在相应的表中。

这里我们以A作为一个例子。首先，定义可变值,,.其中,分别表别

电梯A和B相同方向的内呼叫的极值。

当电梯A上行时，设等于在内呼叫登记表A中的最大值；当电梯A下行时，设

等于在内呼叫登记表A中的最小值。

表示和A的运动方向相同的内呼叫的极值。

当电梯A上行和外呼叫上行值大于等于时，设=0；否则设等于在外呼叫上

行登记表A中的最小值。当电梯A下行和外呼叫上行值小于等于时，设=0，否则设等于在外呼叫下行登记表A中的最大值。

所以我们可以根据, H, , 去判断L的值。有三种情况：

（1） 当外呼叫的方向与电梯A的运动方向相反时：

                               （3）

（2） 当外呼叫的方向与电梯A的运动方向相同并且它在电梯A的前方时：

                                         （4）

（3） 当外呼叫的方向与电梯A的运动方向相同并且它在电梯A的后方时：

                 （5）

所以i层的楼层的最小等待时间可以有下面的公式6计算得到：

i=1,2,...n          （6）

当在电梯运行过程中呼叫变化时，系统计算每个电梯的最小等待时间。然后把当前的

呼叫分配给具有最小值的电梯。当两个电梯的值相同时，优先将当前的呼叫分配给电梯A。

当电梯出现错误或不在服务时，系统可以退出调度算法和转向一单电梯运行模式。

4.3  算法的实现

相对于单电梯运行模式，并联运行模式主要的不同是在对外呼叫的加工方法的不同。

前者使用集体选择性的控制方法，而后者使用调度规则结合集体选择性控制方法。
     这里的系统是控制一个9层的建筑，所以我们选择2个西门子S7 - 200的PLC（CPU226）和其广泛的模块来分别控制单个电梯。并利用PPI协议来实现2个PLC之间的通信。

PPI协议采用主从式通信模式，因此我们定义电梯作A作为主电梯和电梯B作为从

电梯。通过传递信息，2个PLC可以交换信息，例如当前的位置，内呼叫或外呼叫的运行和运行方向。然后通过使用“最小等候时间”算法，该系统实现了2部电梯的优化调度。

图7表示了计算电梯A的内呼叫的极值的梯形图。

在图7中，VB121-VB130是每个电梯的相应的电梯A的内呼叫的纪录地址，Q3.1

是电梯A的上行灯，并且内呼叫的极值保存在VB120中。

图7 电梯A的内呼叫的极值的计算

5.总结

在本文中，我们已采用PLC改善了旧的电梯控制系统，实现了2组电梯的控制。

新的控制系统已经运行了1年，其运行情况如下：
   （1）下行高峰
    这种交通状况出现在上午7时至上午九时之间人们出大楼时。
   （2）上行高峰
    这种状况出现在下午五时至晚上七时之间人们进入大楼时。
   （3）其他
    它涵盖了每天除了2种上述情况外，从6:00到0:00。在这种情况下，只有一个电梯运行。
    结果是通过对收集在表3和表4中的一个平均等待时间和最大等待时间（秒考虑在内）陈述的。

表3 平均和最大等候时间（改进前）

表4 平均和最大等待时间（改进后）

由于改进前的非平行运行，所以下行高峰和上行高峰的平均等候时间和最大等待时间比改进后的时间长很多。实践结果表明，改进后的控制系统性能更好。

基于PLC电梯控制系统的设计

摘要

本文介绍了二组9层电梯的住宅楼宇控制系统的发展。

该控制系统采用可编程控制器作为控制器，并使用根据“最低等待时间”并联调度规则在并行模式下运行2台电梯。

本文给出了PLC控制系统的基本结构，控制原理和实现方法的细节。同时还介绍了改系统在关键方面的梯形图。

该系统具有简单的外围电路，其运算结果表明它增强了电梯的可靠性和性能。

1介绍

随着建筑技术的发展，建筑物越来越高，电梯已成为在高层建筑物中的重要的垂直运输工具。他们负责运送在高楼里生活，工作或者访问的乘客更舒适有效的到他们的目的地。因此，电梯控制系统是在保证每个电梯顺利和安全的运行的必要条件。它告诉了电梯在打开或关闭门和如果有一个安全的关键问题是为了什么停留在平层。

传统的电梯电气控制系统是继电器控制系统。它的缺点，例如复杂的电路，高故障率和低可靠性，并大大影响了电梯的运行质量。因此，由企业委托，我们已在一住宅楼的电梯使用PLC来改进电气控制系统。结果表明，改革了的系统运作可靠，易于维修。

本文详细介绍了的实现电梯的PLC控制系统的基本结构，控制原则和方法。

2．系统结构

该电梯控制系统的目的是要按用户的请求去管理电梯的运动响应。它主要由两部分构：

2.1电力驱动系统

电力驱动系统包括：电梯轿厢，牵引电机，门机，刹车机制和有关开关电路。

在这里，我们采取了新型LC系列交流接触器以取代旧的并且用PLC的接触器来代替大量的中间继电器。牵引电机的电路被保留。因此，有效的客服了原控制柜的缺点，如大体积和高噪声。

2.2 信号控制系统

电梯的控制信号主要是通过PLC实现的。输入信号是：操作模式，操作控制信号，汽车电话，大厅唱出，安全/保护信号，门打开|关闭信号和流平信号等。所有的电梯系统的控制功能都是由PLC程序实现的，如外呼叫和内呼叫信号的登记，显示和消除，电梯轿厢位置的判断，选择电梯的层和方向等。PLC的电梯信号控制系统图结果显示在图1。

图1 PLC的信号控制系统图

2.3 需求

该控制系统的发展目的是在一个9层住宅楼控制2组电梯。

对于每一个电梯，在每一个楼层上都有一个传感器，我们可以利用这些传感器来定位电梯轿厢的当前位置。电梯轿厢门可以用门电机来开启或关闭。在门上有2个传感器，可以通知有关的控制系统门的位置。在门上还有另外一个传感器可以当门是关闭时去检测对象。电梯轿厢的向上或向下运动时由一个牵引电机控制的。除了第一层和顶层，每层都有一对表明电梯向上或向下移动的方向灯。每层楼都有一个7段LED去显示电梯轿厢的当前位置。电梯控制发展的第一步是确定基本要求。非正式的，电梯行为的定义如下：

1） 一个电梯运行

一般而言，一部电梯运行状态有三种：正常模式，防火保护模式和维修

式。维护模式具有最高优先级。只有维护模式是可以取消其他运作模式的实施。其次是防火保护模式下，当防火开关动作时电梯必须立即返回底板或基站。当火开关复位时电梯应转向正常运作模式。在正常经营模式下，控制系统的基本任务是命令每个电梯上下移动，停止或启动并打开和关闭门。但是，有一些行为约束如下：

每个电梯在轿厢控制面板上有9个按钮，每层对应一个。当这些按钮被按下并导致电梯访问相应的楼层时照亮。当电梯访问了对应的楼层是光照被取消。每了除第一层和顶层，每层在楼层上的控制面板上都有两个按钮，一个请求电梯上行，另一个请求电梯下行。当这些按钮被按下时照亮。当电梯访问了对应的楼层是该照明取消，然后再按所需的方向动作。在轿厢的控制面板或楼层的控制面板上的按钮式用于控制电梯的议案的。

如果乘客要出这层电梯，那么电梯无法直接通过这个楼层。

如果没有人要在这个楼层出电梯，那么电梯不能停在这个楼层。

电梯直到它已送达在目前的方向行驶的机上所有乘客不能改变方向，当电梯在行驶时

不能响应相反方向的呼叫。

如果电梯没有请求，那么仍保持其在当前楼层上并且门关闭。

2）平行运行的两部电梯
在这种情况下，有两部电梯同时为大楼服务。它们每天在上午七时至上午九时和下午

五时至晚上七时运行。

当电梯到达的平层时，它将检测停止是否被请求。它将停在停止被请求的一层。

同时，为了平衡停止次数，两个电梯的运作将遵循一定的调度原则。

电梯不停在另一个电梯正在停在或已经停过的楼层。

该电梯的正常运行是通郭其电力驱动系统和逻辑控制系统的合作实施的。

3.软件设计

由于呼叫时间，呼叫地点和乘客的目的地的随机性，电梯控制系统是一个典

型的实时，随机逻辑控制系统。在这里，我们基于西门子PLC S7 - 200 CPU226和扩展模块来通过集体选择性控制。该系统有46个输入点和46个输出点。该I / O点，呈现于表1和表2

表1 输入点

表2 输出点

描述	地址
1到8层上行外呼叫灯 2到9层下行外呼叫灯 1到9层内呼叫灯 上行灯 下行灯 七段LED显示 电梯的位置 电梯门开 电梯门关 上行 下行 满载灯

标题

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