控 制 工 程
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1 223年 9月
第56卷第8期
文章编号：5:35;3<6<（1223）28;2851;26
收稿日期：122:;28;55； 收修定稿日期：122:;2:;29
作者简介：闫士杰（59:6;），男，吉林大安人，副教授，研究生，主要从事电力电子与电力传动及其智能控制等方面的教学与科研工作。
基于 !!;"#$%现场总线的电梯群控系统
闫士杰，王一平，赵 苏，满永奎
（东北大学 信息科学与工程学院 ，辽宁 沈阳 552226）
摘 要：电梯群控系统是一个分布式控制系统，对稳定性和抗干扰性要求很高，传统的
计算机通讯标准已不能满足可靠性和实时高速的通讯要求。针对这一问题，采用开放型的 !!;
=)#>现场总线来构建电梯群控网络，实现对每部电梯的局部控制和整体调度。在分析电梯工作
原理的基础上，对电梯群控系统进行了设计，详细阐述了系统的硬件设计、通讯软件结构、
?=!的地址分配和软件设计。应用
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
明，由 !!;=)#>现场总线组成的网络控制系统，提高了系
统的可靠性，实现了电梯系统的最优控制和管理。
关 键 词：!!;=)#>现场总线；电梯群控系统；整体调度；局部控制
中图分类号：@? 13 文献标识码：A
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3 引 言
随着高层建筑和智能大厦日益增多，人们对电
梯服务质量提出了越来越高的要求，单台电梯往往
不能满足建筑内交通需要，需要合理安装多台电
梯，同时也要对这些电梯进行优化调度和控制，从
而形成以建筑物内的一组电梯作为一个有机整体的
电梯群控系统［5］。建立电梯群控系统的目的就是要
提高垂直交通系统的运行效率，以较短的候梯时间
和运行时间为乘客提供高质量的服务，并且减少能
耗［1］。电梯群控系统是一个分布式控制系统，控制
点相对分散，对稳定性和抗干扰性要求很高，传统
的 S.;1T1和 S.;6<8通讯标准已不能满足可靠性和
实时高速的通讯要求。现场总线由于其造价低廉又
能满足电梯现场环境下的通讯要求而成为电梯行业
中新型的通讯方式［T］。本系统采用 !!;=)#>现场总
线来构建电梯群控网络，通过 !!;=)#>总线主控单
元与每个电梯控制单元通讯，既实现了对每部电梯
的局部控制，又实现了对系统的整体调度。
4 !!5"#$%现场总线控制技术
!!;=)#>是三菱电机公司产品主要兼容的开放
型现场总线［6］，其采用双绞线电缆作为传输介质，
底层遵循 S.;6<8 通讯协议，采用主从通讯模式，
提供了循环传输和瞬时传输两种通讯方式，最大传
送数据量为 9:2字节U站，最多可以挂 :6 个站。可
将控制和数据信息同时以 52 VO/F的速率进行高速
传输。主站与从站之间的距离最长可达 551 >G［8］。
!!;=)#>总线系统的设备可分为主站和从站两种。
主站在每个 !!;=)#>系统中只有一个，负责管理和
控制整个网络的运行。主站可分为远程 LUW站、远
程设备站、本地站和智能设备站 6类：
!远程 LUW站 处理以位为单位的数据的远程
站。"远程设备站 处理以位为单位和以字为单位
的远程站。#本地站 具有 !?N 运算单元，并且
能够和主站以及其他本地站进行通讯站。$智能设
备站 可以执行瞬时传送的站。
! 电梯控制过程
在电梯控制中，主要的控制信号有内外部申请
信号、申请响应信号、电梯开关门信号、电梯位置
检测信号以及电梯传动系统的控制信号等，如图 !
所示。
图 " 电梯模型的结构图
#$%&" ’()*$%+,-.$() *$%+,/ (* .0/ /1/2-.(, 3(4/1
下面以 "层电梯为例说明其工作过程。
!）外部申请信号 该信号是电梯之间共用的，
只需在每层设置上下各一个。但第 !层只有向上的
申请，第 " 层只有向下的申请，这样 " 层共需 !#
个输入数字信号点。
$）外部申请响应信号 该信号是输出信号，
控制申请响应灯亮和灭。当某一层有外部申请信号
时，相应的申请响应灯亮。外部申请得到响应时，
申请响应灯熄灭。这样共需 !#个输出信号点。
%）内部申请和响应信号 电梯内部有乘客申
请到达某层时，会有内部申请和申请响应信号。有
内部申请时，相应的响应灯亮，得到响应时熄灭。
每部电梯的内部申请是相互独立的，需要 "个输入
信号点和 "个输出信号点。
#）开关门信号 每部电梯的开关门信号是独
立的，由步进电机驱动电梯门实现，定时方式控制
电梯门的开关。当电梯停止时电梯门自动打开，一
段时间后自动关上，这样开关门各需 ! 个输出信
号，共需 $个输出信号点。
&）位置检测信号 需在各层设置位置检测元
件，当电梯运行时给出所在的楼层信号，每部电梯
需要 "个输入信号点来检测电梯所在楼层。所以，
每部电梯共需要 !’个输入信号点和 !(个输出信号
点来控制各自的内部工作。此外，本系统采用三相
交流电机驱动电梯，通过变频器调节转速。电机正
转时，电梯上升；电机反转时，电梯下降。电梯正
常运行时，以快速启动，当要到达目标楼层时，转
为慢速，以确保平稳停在目标位置。
5 系统的硬件结构
本系统采用 ))*+,-. 现场总线实现两台电梯
（电梯 !和电梯 $）的协调控制，包括一个主站、两
个本地站和两个远程设备站。主站主要是监控每个
楼层的外部申请信号，给出响应，同时通过与本地
站通讯可以获取每部电梯的内部申请和运行位置等
信息，然后通过与远程设备站通讯，完成对每部电
梯运行状态的控制。本地站主要是对每部电梯的独
立信号进行监控，包括内部申请信号、开关门信号
和位置检测信号等。远程设备站即变频器，完成对
电梯运行速度的控制。硬件配置，如图 $所示。
图 6 控制系统的硬件结构
#$%&6 ’().,(1 787./3 0-,49-,/ :()*$%+,-.$()
系统采用三菱 / 系列 0+) 实现。主站单元由
/((1)02，))*+,-. 主3本地通讯模块 /1’!45!!6，
!’点的输入模块 /7#( 和 !’ 点的输出模块 /8#(0
组成。输入模块 /7#(使用的地址为 7$( 9 7$:。其
中 7$( 9 7$’ 对应 ! 9 ; 层向上的外部申请信号，
7$; 9 7$<对应 $ 9 "层向下的外部申请信号。输出
模块 /8#(0使用的地址为 8%( 9 8%:。其中 8%( 9
8%’为! 9 ;层向上的外部申请响应信号，8%; 9 8%<
为 $ 9 "层向下的外部申请响应信号。
$号站和 #号站为本地站，跟主站有相同的硬
件配置，分别用于监控电梯 !和电梯 $的各自的独
立信号。本地站的输入单元中，7$( 9 7$; 对应电
梯 ! 9 "层的内部申请信号，7$" 9 7$:为 ! 9 " 层
的位置检测信号。当电梯到达某层时，对应的输入
位给出信号到 0+)；在输出单元中 8%( 9 8%;为 ! 9
"层的内部申请响应信号，8%" 为电梯开门信号，
8%=为电梯关门信号。
!号站和 %号站为远程设备站，分别控制电梯
!和电梯 $ 的运行状态。这两个站的变频器通过
:>*?;6)通讯卡连接到 ))*+,-.现场总线上，接收
来自主站的控制信号，实现对电梯运行速度和方向
的控制。
·%!&·第 &期 闫士杰等：基于 ))*+,-.现场总线的电梯群控系统
! 系统的软件设计
系统中的控制程序包括主站程序和本地站程序
两个部分。主站程序主要实现两个方面的控制：一
方面，当有外部申请信号时，主站根据两部电梯的
当前运行状态和已有的申请情况，进行计算比较，
做出派梯决策，实现对两台电梯的整体调度；另一
方面，主站通过与每部电梯的本地站通讯获取信
息，分别对两部电梯的运行状态进行控制，实现对
每一部电梯的局部控制。本地站程序主要是监视电
梯的内部信号，将信息送往主站，同时接收主站传
来的信息，再对内部信号进行控制。从系统的工作
情况看，通讯控制软件设计在整个软件系统设计中
是最重要的部分，它也最能体现 !!"#$%&现场总线
的特色。
本系统中，主站与本地站、远程设备站的通讯
软件结构，如图 ’所示。
图 " 通讯软件结构
#$%&" ’())*+$,-.$(+ /(0.1-23 ,(+0$%*2-.$(+
!!"#$%&现场总线工作时，采用循环传输和异
步通讯模式。用于远程通讯的远程 ()*（+,)+-）对
应于主站和本地站 .#! !./中以 ,011)-011起始的
位软元件，远程读寄存器 +23 对应于 !./ 中以
21起始的字软元件，远程写寄存器 +24 对应于
!./中以 2011 起始的字软元件。在 !!"#$%& 系统
中，远程 ()*（+,)+-）的最大链接点数为 ’5点，远
程寄存器（+23，+24）为 6点。
在主站中，为了保持电梯 0和电梯 5的运行和
申请信息，创建了两个状态列表，分别存储两部电
梯的状态信息。列表中包括电梯位置、下一站、电
梯运行方向、电梯速度、上行申请队列、下行申请
队列和内部申请队列。电梯的整体调度软件设计
中，采用多目标规划电梯群控算法进行派梯决策。
某一楼层有外部申请时，主站通过对各种指标的计
算得出最佳的电梯对其响应。此算法追求 ’ 个目
标，乘梯时间（!"#），候梯时间（!1 #），能量消耗（$#），
评价函数为 %# 7 &0!’!"# 8 &5!’!1 # 8 &’!’$#
式中， # 为电梯编号；&0，&5，&’ 为 ’ 个加权系
数，根据不同时期的客流量选取。
这样找到一个最小的 %#，此 %# 对应的电梯即
为响应外部申请的电梯。
电梯局部控制实现对每部电梯的运行速度和方
向控制，主站对电梯 0的控制流程，如图 6所示。
图 4 5号电梯的局部控制
流程图
破产流程图 免费下载数据库流程图下载数据库流程图下载研究框架流程图下载流程图下载word
#$%&4 6(,-7 ,(+.2(7 07(1 ,8-2. (0 9(&5 373:-.(2
本地站控制程序完成与主站的通讯，控制对应
电梯内部的申请信号和电梯开关门信号。
; 结 语
本系统采用 !!"#$%&现场总线与 9系列 .#!构
建了一个电梯群控系统，该系统已在某石化企业机
关大楼 :层电梯群控系统中进行了的应用。结果表
明，由 !!"#$%& 现场总线等组成的网络控制系统，
简化了控制环节，提高了系统的可靠性，实现了电
梯系统的集中和分散相结合的最优控制和管理。
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·60;· 控 制 工 程 第 06卷
浙公网安备 33021202002483