电气控制电梯
２０１０．８总第１６１期
RCA 7
文章编号：１００５－８４５１（２０１０）０８－０００７－０４
收稿日期：２０１０－０１－０４
作者简介：张绘敏，在读硕士研究生；马殷元，讲师。
Ｓ７－２００ＰＬＣ在变频调速电梯控制系统中的研究与应用
张绘敏，马殷元，雷
蕾，孟萍
（兰州交通大学
机电技术研究所， 兰州
７３００７０）
摘要：本文提出利用Ｓ７－２００ＰＬＣ和安川ＶＳ－６１６Ｇ５变频器控制电梯系统的设计方案，介绍电梯控制
系统的结构组成、工作原理、设计思路及其硬件和软件的设计。此方案有效地提高运行质量和效率，节
约电能。
关键词：ＰＬＣ；变频器；电梯控制系统中图分类号：ＴＰ２９
文献标识码：Ａ
Application and research of S7-200PLC to Speed Control and V ariable Frequency
Elevator Control System
ZHANG Hui-min, MA Yin-yuan, LEI lei, MENG Ping
( Institute for Mechanical and Electronic Technology, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou
730070, China )
Abstract: This paper proposed the design scheme by using S7-200 PLC and Y askawa VS-616G5 transducer to control the Elevator System. It introduced the structure composition, operation principle, design ideas of the Elevator Control System,and the design of its hardware and software. This scheme effectively improved the running quality, efficiency and saved energy.
Key words: Programmable Logic Controller; transducer; Elevator Control System
高层建筑已经成为现代城市标志的今天，电梯作为垂直运输工具，承担着大量的输送任务，其作用在建筑业里至关重要，电梯也成为人们日常生活中不可缺少的工具。对于载重大、速度高的电梯来说，提高运行质量及效率和节约电能是重点要解决的问题。对此，采用ＰＬＣ作为逻辑控制并结合变频技术是特别适宜于电梯驱动的。
利用变频调速控制技术改造旧电梯，充分利用现代换流技术、矢量变换控制技术和全数字化电子控制技术，对旧电梯电动机转速实现线性控制。采用变频调速改造后的电梯，结构紧凑，噪声低，提高了运行效率，维修简单，故障率低，由于变频调速为无极调速，调速范围宽，因此提高了乘坐的舒适感。根据查询有关资料可知变频调速电梯与交流调压调速电梯相比节能达３０％，可以最佳地利用电网的能量，提高功率因数，降低曳引电机容量２０％以上，因此变频调速电梯有明显的节能特性。根据电梯控制系统的控制要求，详细介绍了ＰＬＣ和变频器在电梯控制中的设计方案。
１控制系统的系统结构
本文采用变频调速控制系统来控制电梯，系
统结构框图如图１。系统由轿厢，曳引机构，开关门机构，ＰＬＣ，变频器及其他电气元件构成。电梯的调速部分选用高性能的矢量控制变频器，利用光电编码器（ＰＧ）测量曳引电机的转速，构成闭环矢量控制系统。系统结构框图如图１。
图１系统结构框图
２控制系统的工作原理及其控制调度策略
此设计采用模块化的编程思想，根据功能将电梯控制系统划分为相对独立的功能模块，减少了设计的工作量并且便于维护有利于提高系统的
呼叫
信号
位
置信号
楼层
显示
呼叫显示
ＰＬＣ
门
电机
ＰＧ
曳引机变频器
电源
第１９卷第８期Ｖｏｌ．１９ Ｎｏ．８
研究与开发
RESEARCH AND DEVELOPMENT
计 算 机 应 用
ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＭＰＵＴＥＲＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ
铁路
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第１９卷第８期
研究与开发
铁 路 计 算 机 应 用
不同的功能模块。
３．１系统的硬件设计
３．１．１ＰＬＣ的选型及ＰＬＣ硬件接线图
通过对系统控制要求的分析可知，电梯控制系统信号的输入、输出。以３层电梯控制系统为例，系统共有开关量输入点１６点，开关量输出点２０点，所以选用的ＣＰＵ２２４（１４ＤＩ／１０ＤＯ）的ＰＬＣ，一个输出混合扩展模块ＥＭ２２３（４ＤＩ／４ＤＯ），还有另一个ＥＭ２２３（８ＤＩ／８ＤＯ），满足了系统需要的１５％～２０％的Ｉ／Ｏ点余量，即开关量输入２６点，输出２２点。根据控制系统的输入输出的要求，可以确定输入输出点的地址分配表。
根据输入输出点的地址分配表，可以很容易地绘制出ＰＬＣ的硬件接线图，如图２。
图２ＰＬＣ硬件接线图
３．１．２变频器的选择和配置
为降低电梯成本，节约用电，并且能够保证电梯按理想的给定速度曲线运行以改善电梯运行的舒适感，本系统采用ＶＳ－６１６Ｇ５型全数字变频器。ＶＳ－６１６Ｇ５型全数字变频器必须配二次仪表及光电编码器，以供电机测速和反馈。光电编码器与电动机同轴连接，对电动机进行测速。光电编码器输出Ａ、Ｂ两相脉冲，Ａ、Ｂ脉冲相序可判断电动机转动方向，并可根据Ａ、Ｂ脉冲频率测电动机转速。光电编码器将此脉冲输出给二次仪表， 二次仪表再将此反馈信号送给变频器内部，进行运算调节，所以光电编码器和二次仪表实现了闭环运行。同时必须配置制动电阻，
当电梯减速运行时，
电梯
处于发电状态，
向变频器回馈电能，
这时同步转速
下降，
变频器的直流部分电压升高，制动电阻的作
用就是消耗回馈电能，抑制直流电压升高。
维护效率。
电梯运行的控制调度策略是电梯控制系统的核心部分。下面具体介绍一下电梯运行的控制调度策略：运行控制中一次将一个方向上的所有呼叫和目标全部完成后然后掉转运行方向，完成另外一个方向上的所有呼叫和目标，即实现方向优先和顺向截梯。采用设定目标楼层的办法实现这个策略，即电梯向一个目标楼层运行，但这个楼层可以修改。具体策略如下：
（１）修改目标楼层的策略：电梯向上或向下运行时，如果运行到介于当前电梯所处楼层和目标楼层之间的楼层，这个楼层正好也有同方向的呼叫请求时，将目标楼层修改为这个新的楼层。
（２）确定新的目标楼层：如果电梯向上（向下）运行，当它到达某个目标楼层后，则依照以下顺序确定下一个目标楼层：
ａ．如果只有上升呼叫请求，那么以最低的向上呼叫所在楼层为电梯当前的目标楼层。
ｂ．如果只有下降呼叫请求，那么以最高的向下呼叫所在楼层为电梯当前的目标楼层。
ｃ．如果既有上升请求又有下降请求，那么以最低（最高）的向上（向下）呼叫所在楼层为电梯当前的目标楼层，顺次到达有上升（下降）呼叫请求的目标楼层后，然后以最高（最低）的向下（向上）呼叫所在楼层为电梯当前目标楼层，反方向顺次到达有下降（上升）请求的目标楼层。
ｄ．如果仍然不能确定目标楼层（此时实际上没有任何呼叫和目标），那么电梯无目标，运行暂停。
３控制系统的总体设计思路
设计ＰＬＣ电梯控制系统时，首先要对ＰＬＣ进行选型，采用的是Ｓ７－２００系列ＰＬＣ作为控制系统的核心控制器，根据控制系统的输入输出量来选择ＰＬＣ的型号。然后根据系统的控制功能要求对ＰＬＣ进行Ｉ／Ｏ分配，分配后绘制ＰＬＣ硬件接线图，最后进行软件编程设计。在软件设计中，首先按照功能要求画出流程框图，按照不同的功能编写
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电梯的工作特点是频繁的起动和制动，为了满足舒适感提高运输效率及准确平层，就要求电梯能平稳的加速和减速，因此电梯的速度给定曲线是关键的环节。当ＰＬＣ完成定向后，向变频器发出方向使能和速度信号，变频器依据设定的速度及加速度启动电动机，达到最大速度后匀速运行，接近目标层时，ＰＬＣ发出低速信号，此时变频器以设定的减速度将最大速度减至爬行速度，变频器在加减速的过程中，以设定的优化曲线减速，收到平层信号后立即停止。电梯的起制动速度曲线设计由两段抛物线（Ｓ曲线）和一段直线构成，６１６Ｇ５变频器就具有将加速时间和Ｓ曲线加速时间配合调整的功能，即可获得了较为理想的起动／制动曲线。
３．２系统的软件设计
本系统的控制程序按功能分为７部分，分别为厅外召唤和轿厢请求、轿门开关、指层、定向、选层、换速、平层停车和楼层显示。ＰＬＣ控制功能流程图如图３。通过对部分功能流程图的设计来分析各个基本功能模块的设计过程。
除顺向呼叫信号，保存反向呼叫信号。３．２．２楼层显示
ＰＬＣ输出端直接与七段数码管连接，无需外部硬件译码器，由ＰＬＣ软件进行七段译码，直接驱动数码管显示层楼数。当电梯停在某层上时，显示当前楼层的数字号。当电梯运行到楼层中间时，就需要借助延时程序。电梯离开某层楼时，用一个中间继电器来保持它的上一状态，轿厢显示为保持上一状态的楼层。当轿厢运行到任一其它楼层，中间继电器失电，此时轿厢显示为即将到达的最近的楼层。
３．２．３定向、换速与选层控制
当电梯处于底层或者顶层时，运行只有一个方向：上升或者下降。电梯的上升和下降是通过电机的正反转来控制的。如果停留在中间层，通过ＰＬＣ的运算将电梯当前位置与目标楼层进行比较，自动选择电梯的运动方向。电梯在运行时是通过电梯运行控制调度策略来控制电梯，当电梯接到多个轿内或厅外指令时，自动选择合理的停靠层站。在到达目标楼层前，应该提前一定的距离开始降低速度，实现换速功能。３．２．４轿厢的平层与停车
轿厢运行后需要确定在哪一层站停车，平层即是指停车时轿厢的底与门厅地面应相平齐，一般都有平层误差规定，即两个平面相差不能超过５ｍｍ。平层停车需要在轿厢底与停车楼层相平之前就开始，必须经过换速过程，先是减速，然后才开始制动，减小冲击，提高平层的准确性以及乘客的舒适感。３．２．５开关门
电梯运行过程中即使按下开门按钮，电梯门也不会打开，同样如果电梯门没有完全关闭，电梯也不进行上下运行，以此保证乘客的安全。开关门设计流程图如图４。
４结束语
本文利用通用变频器和ＰＬＣ实现对电梯的控
制，通过合理的设备选型和软件设计，提高了电梯运行的可靠性，改善了电梯运行的舒适感，并节约了电能，可以满足客户对电梯控制系统进行改造的要求，避免了旧系统诸多缺点，达到了预定的设
开始
楼层等待
有无呼梯请求？
开关门定向控制起动运行
到达指定楼层了吗？
慢速运行平层制动开
关
门
上行、下行控制呼梯、内选记忆
Ｎ
Ｙ
Ｎ
Ｙ
图３
ＰＬＣ控制功能流程图
３．２．１厅外召唤和轿厢请求
在正常运行的情况下，当有轿厢请求或厅外召唤时，电梯以此为目标在楼层间运行，运行的过程中判断是否有其他楼层的按钮被按下，自动记忆各种呼叫信号，在电梯到达某层停车时，自动消Ｓ７－２００ＰＬＣ在变频调速电梯控制系统中的研究与应用研究与开发
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文章编号：１００５－８４５１（２０１０）０８－００１０－０４
收稿日期：２００９－０１－０６
基金项目：国家“８６３”基金项目（２００９ＡＡ０１Ｚ４２３）；国家自然科学基金
资助项目（６０９７２０１２）；北京市教育委员会共建项目资助（Ｗ０８Ｉ００４０）；通信与信息系统北京市重点实验室资助项目（ＪＳＹＪＤ２００９０００１）
作者简介：黄燕辉，在读硕士研究生；刘
云，教授。
一种新的网络拓扑发现解决方案
黄燕辉，刘
云，张振江
（北京交通大学
通信与信息系统北京市重点实验室，北京
１０００４４）
摘
要：通过研究网络拓扑发现算法，描述了多址路由器和匿名路由器多拓扑发现造成的影响。改进
了路由器别名判定法和匿名路由器处理方法，提出邻居－子网综合法和最大匿名综合法。改进后的算法能准确的发现真实网络拓扑，通过实验表明，该算法能够有效地克服多址路由器和匿名路由器对拓扑发现造成的影响，提高拓扑发现效率与准确性。
关键词：拓扑发现；路由器别名过滤；跟踪路由；匿名路由器中图分类号：ＴＰ３９３
文献标识码：Ａ
New solution for network topology discovery
HUANG Y an-hui, LIU Y un, ZHANG Zhen-jiang
(The Key Laboratory of Communication & Information Systems, Beijing Municipal Commission of Education, Beijing
Jiaotong University, Beijing 100044, China)
Abstract: It was studied the network topology discovery algorithm. Aiming at the anonymous router problem and IP alias of routers in network topology exploration, this paper proposed a novel router level topology discovery algorithm. The result proved that the new algorithm could greatly improve the effectiveness and accuracy.Key words: topology discovery; router alias resolution; trace oute; anonymous router
目前，有很多组织和学者 ［１￣２］致力于网络拓扑
发现和研究，还有人提出的结合ＳＮＭＰ、ＩＣＭＰ提
出的基于ＤＮＭＡＩ的拓扑发现方法也具有研究意义［３］，但是他们的研究同样还存在各种问题，例如路由器的别名解析问题［４］和匿名路由器［５］的处理问题。目前还没有一种拓扑发现方法很好地解决上述问题的同时不影响效率和拓扑的精确性。本文计目的。系统软件部分易于扩展，从几层的小型电梯到几十层的大型电梯都适用。
参考文献：
［１］尹刚． 基于ＰＬＣ的变频调速电梯系统设计［Ｄ］． 沈阳：沈
阳工业
大学硕士论文，２００８．
［２］唐勇奇，赵葵银． ＰＬＣ在变频调速电梯控制系统中的应用［Ｊ］． 工业自动控制，２００１（９）： ２６－２７．
［３］石云． 基于ＰＬＣ的电梯控制系统的设计和实现［Ｊ］． 工业控制计算机，２００９，２２（４）： ５－６．
［４］汪晋宽，罗云林，于丁文． 自动控制系统工程设计［Ｍ］． 北京：北京邮电大学出版社，２００５．
［５］郑学伟． 基于ＰＬＣ的电梯控制系统［Ｄ］． 天津：天津大学硕
士论文，２００６．
［６］程玉华． 西门子Ｓ７－２００工程应用实例分析［Ｍ］． 北京：电子
工业出版社，２００８．
图４
开关门流程图
开始
当前楼层＝目标楼层？
电梯停止
满足开门条件吗？开门程序启动
自动开门＝１？
自动开门开门延时到了吗？
延时１ ｓ开门
手动开门
关门程序启动
延时２ ｓ自动关门
手动关门延时０．５ ｓ关门
关门延时到了吗？关门程序结束门已关闭
Ｎ
Ｎ
Ｎ
Ｎ
Ｙ
Ｎ
Ｙ
Ｙ
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