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虚拟电梯群控仿真系统的设计与实现
黄鑫，王维佳，宗群
天津大学电气与自动化工程学院，天津（300072）
E-mail：[e-mail]
摘要：电梯群控仿真环境是研究和开发电梯群控系统必不可少的工具，是测试电梯群控算
法、模拟实际电梯运行的、进行电梯配置的重要平台。本文介绍了一种虚拟电梯群控仿真系
统的基本结构、功能以及设计方法与实现。
关键词：仿真环境，电梯群控系统，电梯群控算法，电梯配置

1．引言
随着我国房地产业的迅猛发展，建筑物越来越向着更高、更智能的方向发展。电梯作为
高层建筑物内垂直交通运载的主要代步工具，不仅其使用需求量将大幅度提高，而且在电梯
的功能、配置和效率等问题上也显得日益重要。
目前，国内外一些大学和各大电梯公司正致力于研究更优质、更高效的智能化电梯群控
系统。然而对于一些电梯群控系统的研究往往不便或是不能直接在实际系统中进行，因为这
样做不仅代价高、会影响使用该电梯系统的人们的正常工作，而且一旦研究出现问题可能会
给系统带来巨大的损失[1，2]。所以，为了便于此项研究工作的有效开展，我们研制出一套虚
拟电梯群控仿真系统。该系统为测试电梯群控算法、模拟实际电梯的运行过程、进行电梯配
置等工作提供了一个方便的操作环境，是研究电梯群控系统的有力工具。在此环境下可进行
各种智能电梯系统的开发工作，并进行测试和分析，从而彻底解决了过去设计无依据，调度
方法无测试环境，性能无法评估的问题[3]。
2．系统的总体结构
虚拟电梯群控仿真系统按其功能可分为虚拟电梯单元和群控仿真单元两大部分。系统采
用分布式结构，四套虚拟电梯分别位于不同的处理单元，通过连入CAN总线与群控单元通
讯。系统的总体结构见图1。
每套虚拟电梯是由相应的硬件以及一个上位机VB程序构成，通过CAN-USB转换卡与
主仿真环境进行信息交互，在群控仿真时负责实时地显示各部电梯的运行状态。
群控单元运行着电梯群控仿真的主程序，其功能组件包括主仿真环境、交通流发生器、
电梯配置软件、群控算法模块、性能分析器、通讯组件共六部分。“电梯配置软件”，“交通
流发生器”和“性能分析器”与主仿真环境的关联最小，以独立的可执行程序形式实现，可以
单独使用。“群控算法模块”，“通讯组件”需要和主仿真环境进行频繁的交互，以COM进程
外和进程内组件形式实现。

1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金(项目编号：20050056037)的资助。

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图1电梯群控仿真系统总体结构图
Fig1Thewholestructurechartofelevatorgroupcontrolemulationalsystem

3．虚拟电梯单元
虚拟电梯是电梯群控仿真系统的控制对象，它是将一台计算机和32位的ARM控制板
卡虚拟成一台实际运行的电梯。计算机虚拟成电梯的轿厢和井道，发出各个串行呼梯信号和
并行监测信号，并将这些信号传送到ARM控制器的串口和并行口。ARM返回对应的串行
呼梯信号和并行控制信号，计算机通过返回的信号显示电梯的运行情况，从而达到虚拟电梯
的目的。并且还可以模拟故障，以便于用于电梯远程监控系统的故障报警。

3.1虚拟电梯子系统的硬件组成
虚拟电梯子系统的主要硬件包括：计算机、32位的ARM控制板卡、32位通道独立数
字输入输出板、CAN－USB接口卡。其硬件连接如图2所示。

图2虚拟电梯子系统硬件结构图
Fig2Thehardwarestructurechartofvirtualelevatorsubsystem

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（1）各部分的功能及作用
a)计算机：虚拟电梯轿厢和井道，作为虚拟电梯的人机交互部分，主要负责界面的
显示以及各种信号的输入输出。
b)32位ARM控制板卡：作为电梯的控制器，还负责协议转换、计算机和ARM控
制器之间信号的中转、向上位机工作站发送虚拟电梯有关的状态信号的通讯功
能。
c)32位通道数字输入输出（PCI－1750）：作为计算机与ARM控制板的并行信号
连接。
d)CAN-USB接口卡：作为群控微机的CAN接口。
（2）工作原理和流程
对于计算机发出的井道信号通过PCI－1750进入ARM控制器的并口，而另一些呼梯、
开关门、底层钥匙、司机等串行信号通过串口（RS-485或RS-232）进入ARM控制器。ARM
控制器根据控制逻辑进行运算，再将运算结果以串行信号的形式发送到计算机。另外，在群
控状态下，群控工作站将派梯信息通过CAN-USB卡传送到虚拟电梯。

3.2虚拟电梯子系统的软件实现
计算机作为虚