摘要：设计实现了基于网络控制系统的电梯电气控制平台，引入了支持工业级 EtherNet/IP 协议的设备级环网，该环网是自动化设备相互连接的网络，允许单故障维持环网正常运行，保障了网络运行的安全性。本设计的环形拓扑中包含了门厅信号、轿厢信号、拖动控制和位置信息，实现了电梯运行的所有电气信号均在网络中传输控制，简化接线、降低安装成本、提高设备运行的稳定性和可靠性，同时实现了与上位机、人机界面和其他电梯控制系统的通信，有较高的推广和应用价值。 关键词：网络控制系统；设备级环网；电梯控制 引言 网络控制系统（Networked control systems，NCS）是由通信网络组成闭环回路的空间分布式控制系统，通信网络是为了连接分布在不同空间位置上的组成单元，如执行器、传感器和控制器。这种特性使其易用于设计大规模系统，而且网络控制系统相对于传统控制系统有较低的安装费用、易于系统维修与保养等优势。电梯电气系统具有元件分布分散、活动距离广、可靠性要求高、安装空间狭小等特点，传统的电梯电气控制系统布线复杂、维修不便、平层精度不高等已经成为保障电梯安全运行的障碍。本设计是基于 Rockwell Automatio n 公司推出的设备级环网（Device-level Ring，DLR）结构开发了电梯电气控制平台。DLR 是自动化设备相互连接的网络，允许单故障维持环网正常运行，还包含了管理节点和环节点。其所采用的 EtherNet/IP 是一个开放式的以太网工业协议（Ethernet Industrial Protocol），其他弹性协议仅应用于网络基础设施，DLR 则直接提供弹性给终端设备，如 I/O 模块、控制器等。DLR 网络是单一故障容忍网络，在单一故障发生时，网络传输管理保证时间苛求数据能及时传送[4]。电梯控制系统中采用 DLR 网络，可有效提高电梯网络通信的可靠性，如有不稳定的物理连接、网络中的电子噪声、设备间双工方式不匹配等故障情况，均能被系统监听并发出报警。
1、电气控制系统的网络构成
基于 Rockwell Automation 公司 CompactLogix 控制系统平台开发的网络控制系统硬件构成如图 1 所示，系统主要由两部分网络组成，即本部电梯内部电气构成的环网，和控制系统与上位机及其他电梯构成的线性网络。其中设备级环网拓扑结构中包括各楼层的远程输入输出终端、轿厢远程输入输出终端、电梯拖动变频控制终端、电梯位置信息采集终端和控制柜本地信息终端。
图 1 网络控制系统硬件构成图
2、网络系统的硬件设计
根据系统规模和响应性要求选用 CompactLogix5370 系列的 1769-L30ER 控制器。该控制器以小巧紧凑为优势，占据很少的空间，且安装方便、快捷是模块化安装的硬件结构。电梯的轿厢和各楼层的门厅信号的网络站点采用 POINT I/O 系列终端，它具有布置灵活、成本低等特点，其适配器支持 ControlNet、DeviceNet、EtherNetI/P、Profibus 等工业控制网络，I/O 类型支持数字量、模拟量、交流/直流及通信专用模块等类型。设计选用该系列中的 1734 -AENTR 适配器支持 EtherNet/IP网络，自带两个 RJ45 接口，每个 EtherNet/IP 节点上总共可装配 63 个 POINT I/O 模块，足以满足每层或者轿厢的数字量信号需求。拖动电动机的驱动采用 Rockwell Automation 公司的 Allen-Bradley PowerFlex 527 型交流变频器，该变频器是首款专为与 Logix 控制器共同作业所设计的精巧型 PowerFlex 变频器，且程序以 Studio 5000 整合式动态指令编写而成。为了提高电梯运行过程中，位置监测的可靠性，在电梯控制系统中，引入线性绝对位置编码系统可将轿厢所在编码尺的位置通过解码、译码及通信模块与 Compactlogix 控制器建立通信，提供轿厢的实时准确位置。读码器读取到的位置数字信号通过WCS EIG210 EtherNet/IP 网络转换
器将位置信息生成设计所支持的通信标准，再通过嵌入式交换机将信号并入 DLR 环网传输。
3、调试与实验
实验借助电梯实训装置 THBCET-3 完成。由于该装置与智能建筑中升降电梯的结构基本相同，所用设备、器件与实际电梯高度一致，其轿厢及对重装置、导向系统、门层和轿厢门机开关系统、机械安全保护系统等均可在本设计中采纳。根据设计要求将网络控制系统植入控制柜，与轿厢和厅外呼盘的远程终端组成网络，井道内安装垂直编码尺和读码器替代原来的光电开关。
实验过程主要测试了该系统对网络断点故障的反映能力和应对措施。容错是以太网通道的关键，当连接失败时，以太网通道技术应该自动的通过保留连接重新分配传输，这个自动恢复时间一般认为少于1s安全。但本设计所采用的 DLR 网络，在不超过50个网络节点时，环恢复时间小于3ms.为了验证DLR 环网控制在电梯运行中的可靠性传输，在电梯自动运行过程中，某一时刻设置网络断点。经多次实验和运行，该网络控制系统不仅能完成电梯控制的基本要求，而且在传输网络单点发生硬件故障时，系统能够有效地接收各终端数据完成电梯的正常运行并发出精确。在施工过程中，由于采用网络传输，接线更加灵活
、方便、简单，拖动控制和轿厢位置反馈的信息数据则可以帮助系统判断可能发生的钢丝绳打滑、轿厢失速等异常状况，从而做出有效判断和预防措施，对工程应用有较高的推广价值。
参考文献：
[1]杨妍，孟令谦，张恒国.基于PLC的集选电梯电气控制系统设计[J].数字化用户，2014.
[2]杨章勇.基于PLC的电梯控制系统的设计与仿真[D].长安大学，2012.
[3]黄丽晶.基于PLC的电梯控制系统设计分析[J].电气技术，2016，17（11）：125-132.
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