铜 文章编号：１００９—３８４２（２００５）０１－００５０－０３ 业 工 程 ２００５№１ ＰＬＣ控制２台电梯并联运行 佛山市南海区锅炉压力容器与特种设备检验所摘梁永忠 要介绍利用ＰＬＣ（三菱ＦＸ２Ｎ系列）实现２台电梯并联运行的硬件及软件。提出一种“曩短候梯时间”的 调度原则 动态分配候梯时间 并联运行调度原则。 关键词 并联运行中图分类号： ｒＰ２０ 文献标识码：Ｂ １前言 电梯的并联运行是指相邻井道的２台电梯按照 集选控制。因此，在计算预计到达时间仍应遵循集 选控制的调度原则，也就是顺向截停，反向不停（最 远层除外）。所以若是反向截梯，电梯经过该层而 不停，还不能算是“到达”该层，这个时间也不能算 是预计到达时间，而应计算电梯真正换速停站于该 层所需的时间。计算预计到达时间必须先知道正常 运行一层所需时间、起动加速需增加的时间，减速停 层所增加时间、开关门增加的时问，这些数据可以在 电梯调试完毕后从现场运行中测得。 对外召信号的分配又分为静态分配和动态分 预先设定的调度原则，自动地调配某台电梯去应答 某层的厅外召唤信号。传统的电梯采用继电器控 制，要实现并联控制，必须用到大量的继电器，控制 线路复杂，触点多、故障率高、可靠性差。难于做到 比较科学和灵活的调度，很难满足客户的使用要求。 现在可遍程控制器ＰＬＣ由于其高可靠性、编程简 单、故障少、噪音低、维修方便、抗干扰能力强及强大 的功能而广泛用于电梯控制系统中，国内绝大部分 中小型电梯生产厂家的乘客电梯的电气控制系统都 选择用ＰＬＣ＋变频器来控制，电梯轿厢位置采用旋 转编码器脉冲定位，这样很方便进行合理的并联调 度。现在以三菱ＦＤｆ２１￣Ｉ系列ＰＬＣ为例，说明其调度 原则及控制系统的硬件及软件。 配。静态分配是当有外召信号时，分配给预计最快 到达的一台电梯，在以后的运行过程中，不管２台电 梯的运行状态发生了怎样的变化，该外召信号始终 分配给该梯，不再进行重新分配。动态分配是当有 外召信号时，分配给预计最快到达的一台电梯，在以 后的运行过程中，若２台电梯的的运行状态发生了 变化，该外召信号将重新分配给现状态下预计最快 到达的一台电梯，而分配给原来电梯的外召信号被 撤消。显然，动态分配更合理，软件也更复杂，需要 不断地对预计到达时间进行计算。 当然，以上调度原则的基础是２台电梯均处于 正常运行状态，若其中一梯故障或停止运行，另一台 电梯不受影响，只是退出并联运行模式，独立运行， ２并联运行的调度原则 电梯并联运行调度的实质是对电梯的呼梯信号 进行分配，合理调度电梯的运行。在实际应用中，应 以“最短候梯时间”为原则高效调度。 “最短 睇时问”原则是指在对外召信号分配时， 原先分配给不能正常运行的那一台电梯的所 先分另０计算２台电梯到达该外召层的预计时间，预计 同时， 最快能到达该层的电梯响应该外召信号。对乘客来说 有外召信号全部转给正常的一台电梯。就是能最快搭乘到电梯。其优点是显而易见的。 “最短候梯时问”原则的关键是预计到达时间 ３并联硬件电路 的计算。对单独每一台电梯来说，其实质仍属于全 ・收疆日期；２００４—１１—１９ 作者筲介：莱永忠（１９７０一）男。广东佛山人。主要从事电梯可囊程控．Ｉ技术研宽。 ２ｏ０５ Ｎｏ１ 梁永忠：ＰＬＣ控制２台电梯并联运行 ５１ ２台电梯并联时，硬件电路和单梯运行基本相 外召信号分配给Ｔ值较小的一台电梯。Ｂ梯则响应 同，只是在并联的２台ＰＬＣ上各加１块串行通信扩展 自身的内选信号及从Ａ梯接受的外召信号，同时将 卡ＦＸ２Ｎ一４８５一ＢＤ，并在两卡之间连接屏蔽电缆。 自身的运行状态传送到Ａ梯。 另外，２台ＰＬＣ的输入公共点ＣＯＭ要连在一起，所有 在编写并联程序之前，首先要建立电梯运行的 的外召信号要同时输入给２台ＰＩＥ的输入点。这样， 数学模型，根据数学模型设定变量，进行运算，求出 不管哪一台电梯不能正常运行，另一台电梯都能接受 Ｔ值。另外，为了比较准确计算出预计到达时间，电 到外召信号，确保其正常运行。并联硬件电路如图 梯的层楼信号应由旋转编码器定位，即采用高速脉 １，图中Ｒ１、Ｒ２为通信匹配电阻，阻值为１００１）。 冲计数的形式。 ＦＸ２Ｎ一４８５一ＢＤ ＦＸ２Ｎ一４８５一ＢＤ 为了计算预计到达时间Ｔ，先得清楚Ｔ与哪些 ＳＤＡ 厂、 ＳＤＡ 因素有关，建立一个求取Ｔ值的总的数学模型，然 ＳＤＥ ０ ㈠ ０ ＳＤＢ 后再逐个建立相关因素的数学模型。 ｌ Ｒ１ ４．１ Ｔ值的总数学模型 ＲＤ＾ ｌ 上 Ｖ Ｒ２ Ｉｌ 艮ＤＡ ＲＪ）日 ｛ ｌ屏蔽电缆 Ｉ 艮ＤＢ 电梯的正常运行一次过程如下（假设停在某层 处于候梯状态）：启动加速——恒速运行——减速 平层停梯——开门并保持——关门。以上几个过程 Ａ棒 Ｂ，Ｃ－ 共用的时间我们称之为一个运行周期Ｔｉ。如图２， 图１并联硬件电路图 Ｔｉ＝Ｔ。＋Ｔ，＋Ｔｄ＋Ｔ。＋ ＋Ｔ。。对于某一外召信号， 其中任一台电梯若响应它，可能要经过几个运行周 ４并联软件的设计 期，因为该电梯在到达外召层前，可能要先响应其它 已登记的指令。因此，其预计到达时间为各运行周 期之和，即： 实现并联运行，要将２台电梯中的一台设成主 Ｔ＝Ｔｉｌ＋Ｔｉ２＋Ｔｉ３＋……＋Ｔｉ 梯（Ａ梯），另一台设为从梯（Ｂ梯）。Ａ梯负责外召 因此，只要求出需到达外召层的各运行周期，即 信号的分配，即根据外召信号的位置和方向以及Ａ、 可求得预计到达时间。而运行周期Ｔｉ＝Ｔ。＋Ｔ，＋Ｔｄ Ｂ梯的位置和运行方向，分别计算Ａ、Ｂ梯响应该外 ＋Ｔ。＋ ＋Ｔ ，因此只要求出以上各值，即可求得运 召信号时的预计到达时间Ｔ＾、ＴＢ，比较两数值，将该 行周期。 恒速 恒速 ７ 开门…持 ７ 舢…… Ｔａ ： Ｔｖ ： Ｔｄ ：Ｔａ ： Ｔｌ【：Ｔｃ：Ｔａ ： Ｔｖ ： Ｔｄ：Ｔａ： Ｔｋ：Ｔｃ 图２．电梯运行周期图 ４．２加速时间Ｔ。 速到额定速度时变频器输出信号给ＰＬＣ，同时ＰＬＣ 因电梯的运行速度Ｖ是一定的，可以通过实际 中设定计时器，计算从电梯启动到接受到该信号的 测量或公式计算（见下文关于Ｖ的计算方法）。如 时间即为Ｔ。。 果用公式Ｔ ＝Ｖ／ａ来求取加速时间，则会由于式 如果变频器没有该功能，可以用类似的方法计 中ａ（电梯的平均加速度）值很难准确测量或计算而 算。因电梯通过旋转编码器脉冲定位，即曳引电动 无法求得Ｔ。。因此应考虑用其它方法求取。 机的旋转编码器经过分频后，输入ＰＬＣ的高速计数 有一些电梯变频器有如下功能：当电机的实际 输入点，当电机的转速一定时，ＰＬＣ在单位时间内接 运行速度与设定速度一致时，通过继电器输出“速 收到的高速脉冲数也是一定的，假设电梯以额定速 度一致”信号。可以利用该信号计算Ｔ．，方法如下： 度运行时，ＰＬＣ在单位时间（如ｌＯＯｍｓ）内接收的高 先设定动作速度略小于电梯的额定速度，当电梯加 ５２ 铜 业 工 程 ２０ｏ５№ｌ 速脉冲数为ｃ 。当电梯启动加速时，设置计数器和 计时器，计时器从电梯启动开始计时，计数器在单位 电梯额定运行速度Ｖ通过下式计算： Ｖ＝￣ｒＤｎ／（００ｉ） 时间内对高速脉冲输入进行计数，因电梯是在加速 式中ｎ为电机实际转速（ｒ／ｒａｉｎ）。 因此，电梯从ｎ层运行到ｍ层时恒速段所用的时间： 中，其计数值从零开始不断增大，到等于或接近ｃ Ｌ＝ｓ ／Ｖ＝ＫＣ ／Ｖ＝６０（Ｃｍ—ｃ．一ｃｄ）／（ＰＱ ｎ） 时计时器停止，此时计时值即为Ｔ－。 ４．３减速时间Ｔｄ ４．５开门时间Ｔ０、开门保持时间 、关门时间Ｔ。 减速时间比较容易计算，因为电梯何时开始减 开门时间、关门时间可以用ＰＬＣ计时器测取， 速是由ＰＬＣ控制的，只要在程序中设定一计时器， 开门保持时间为ＰＬＣ程序设定。６动态分配 计算从开始发出减速信号到电梯停止所用的时间即 ４．公式运行周期Ｔｉ＝Ｔｌ＋Ｌ＋Ｔｄ＋Ｔ。＋Ｔｋ＋ 得减速时间Ｔｄ。 ４．４恒速运行时间Ｔ Ｔｃ计算出来的是整个运行周期的时间，而要实现动 态分配，就要不断地对预计到达时间进行计算。电 梯的运行状态是不停变化的，离开启动点后，预计到 根据公式Ｔ＝Ｓ／Ｖ可知，要计算Ｌ，必须先 计算出恒速运行段的距离ｓ 及额定速度Ｖ。轿厢 在井道的运行距离Ｓ是与ＰＬＣ接收的高速脉冲数 达时间中即存在一个不完整的运行周期，此时，预计 到达时间应为各运行周期之和减去启动后已用的时 间，这个时间由程序设定的计时器得到，它在电梯启 动时开始计时。 成正比的，其比例关系可以通过下面公式算得： Ｃ＝ＰＱＺ 式中，Ｃ为ＰＬＣ接收的高速脉冲数，Ｐ为旋转 编码器的脉冲数，Ｑ为脉冲分频比，ｚ为电机转数。 ｓ＝叮ｒＤｚ／ｉ ５结语 按“最短候梯时问”原则调度电梯与传统的调度 原则比较，最大的优点是减少了乘客的候梯时问，不 足之处是系统的耗能稍有增加。例如，７楼有上召 唤，Ａ梯在３楼上行，已登记了４楼、５楼、６楼内指 式中，Ｓ为轿厢运行距离（ｍ），Ｄ为曳引轮节圆 直径（ｍ），Ｉ为曳引机传动比，ｚ为电动机转数。 由以上两式可得出： Ｓ＝￣ＴＤＣ／（ＩＰＱ）＝ＫＣ 式中，Ｋ＝，ｒｒＤ／（ＩＰＱ） 因此，轿厢的运行距离可以用ＰＬＣ的脉冲数代 替，当电梯从ｎ层运行到ｍ层时，其总运行距离即 为ｎ层与ｍ层的距离Ｓ ＝Ｉ Ｓ 一Ｓ Ｉ，也可以用总 脉冲数Ｃ ＝ＩＣ 一Ｃ Ｉ表示，而电梯各层的脉冲数 是在调试时通过楼高测试后保存在ＰＬＣ的存储器 内的，可以直接读出，故ｃ 很容易求得。恒速运行 段的脉冲数： Ｃ ＝Ｃ 一Ｃ。一Ｃｄ 令，而Ｂ梯在１楼停止，没有任何指令，处于侯梯状 态。按传统的调度原则，７楼上召唤信号会分配给Ａ 梯，乘客必须等Ａ梯响应完４楼、５楼、６楼指令后电 梯才到７楼，候梯时间较长，而Ｂ梯则一直停在１楼 不动；而用“最短候梯时间”调度原则，则该指令会分 配给Ｂ梯，Ｂ梯立即上行到７楼接送乘客，乘客的候 梯时间缩短了。但很明显，后一种调度耗能要比前一 种大。在客流量大，使用频繁，需快捷接送乘客的大 楼中，后一种调度方法的效果显然更理想。 参考文献 ［１］毛宗源等．微机控制电梯．国防工业出版社． ［２］张福恩等．交流调速电梯原理、设计及安装维修．机械工业 出版社． 式中，ＣＩ为加速段的脎埘数，Ｃｄ为减速段的脉冲数。 其中减速段脉冲数即减速距离脉冲数，保存在 ＰＬＣ的存储器内，可以直接读出，而ｃ．可用计算加 速时间的方法算得。 计算出Ｃ 后，由公式Ｓ ＝ＫＣ 算得Ｓ 。 Ⅱｍ ＡＰＰＬＩＣＡ ｎｏＮ ｏＦ ＰＬＣ Ｄ ＲＩ Ｇ ２ ＥＬＩ ＴｏＲＳ Ｄ ＰＡＲＡＩ，Ｉ ＥＬ ＣｏＮＮＥＣ ⅡｏＮ Ｆｕｒｎａｃｅ＆ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｖｅｓｓｅｌ ａｎｄ ｓｐｅｃｉａｌ ｔｙｐｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｅｓｔｉｎｇ ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＮａｎｈａｉ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｏｆＦｏｓｈａｎ Ｃｉｔｙ Ｕａｎｇ Ｙｏｎｇｚｈｏｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ｔＯ ｂｅ ｕｓｅｄ ｗｈｅｎ ｒｕｎｎｉｎｇ ２ ｅｌｅｖａｔｏｒｓ ｉｎ ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＰＬＣ（Ｍｉｔｓｂｉｕｓｈｉ ＦＸ２Ｎ ｓｅｒｉｅｓ）．Ａ ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｄｉｓｐａｔｄ，ｌ－ｇ ｒｕｌｅ ｏｆ”ｓｈｏｒｔｅｓｔ ｗａｉｔ￣ｓ ｉｔｍｅ”ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ａｌｓｏ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｐａｒａｌｌｅｌ ｏｎｅｃ￣ｔｓ＇ｔｉｏｎ ｒｎ，ｍｌｇ Ｄｉｎｓｐａｔｃｈｉｎｇ ｒｕｌｅ Ｄｙ－ｍ；ｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｗ ｔｉｍｅ