用組態(tài)軟件設(shè)計4層電梯監(jiān)控系統(tǒng)

鄧香生 王明慧

（武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430050）

利用PLC實現(xiàn)電梯的運(yùn)行控制已被廣泛應(yīng)用，在監(jiān)控室的上位機(jī)監(jiān)控電梯的運(yùn)行狀態(tài)是電梯控制的發(fā)展方向。電梯是機(jī)械和電氣結(jié)合的機(jī)電產(chǎn)品，其控制方案常采用以下兩種方式：一種是采用微機(jī)作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運(yùn)行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運(yùn)行功能，拖動控制則由變頻器來實現(xiàn)；另一種是可編程控制器（PLC）控制電梯的運(yùn)行，微機(jī)進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，采用組態(tài)軟件（如組態(tài)王）制作監(jiān)控畫面以實時反映電梯的運(yùn)行狀況。目前組態(tài)軟件作為人機(jī)接口的智能軟件包，是一種流行的PC機(jī)上建立工控的對象，能夠?qū)F(xiàn)場的信號實時地傳送到控制室，保證現(xiàn)場操作人員和管理人員不需到現(xiàn)場即可得到各種數(shù)據(jù)以優(yōu)化控制現(xiàn)場的作業(yè)。因此文中采用第二種控制方案進(jìn)行四層電梯的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。

1 電梯監(jiān)控系統(tǒng)的組成

四層電梯的監(jiān)控系統(tǒng)主要由電梯，微機(jī)和PLC等組成，其主要功能如下：（1）實現(xiàn)電梯的自動運(yùn)行；（2）實現(xiàn)組態(tài)軟件與PLC 之間的通訊連接；（3）利用組態(tài)王軟件監(jiān)視并控制電梯的運(yùn)行狀態(tài)。

控制系統(tǒng)的底層控制由PLC，直流電機(jī)及其減速機(jī)構(gòu)，輸入/ 輸出部分組成；微機(jī)則作為上位機(jī)對電梯的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。電梯的運(yùn)行通過PLC進(jìn)行控制，PLC 采用西門子公司的S7-200系列產(chǎn)品。上位機(jī)則采用組態(tài)王軟件實現(xiàn)對電梯的開關(guān)量等信息的檢測與監(jiān)控。本系統(tǒng)中PLC 與上位機(jī)的通訊是按RS-232協(xié)議進(jìn)行的，電梯運(yùn)行狀態(tài)由PLC 送入上位機(jī)，上位機(jī)采集這些數(shù)據(jù)，分析處理后對電梯的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；同時上位機(jī)也可發(fā)布命令給PLC，以控制電梯的運(yùn)行。

2 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 PLC 配置

根據(jù)電梯的控制要求，將PLC 的I/O分配如表1、表2所示。

表1 輸入信號及PLC 地址編號

表2 輸出信號及PLC 地址編號

Q1.4 一層指示 SB1 Q1.5 二層指示 SB1 Q1.6 三層指示 SB1 Q1.7 四層指示’ SB1

2.2 PLC的軟件設(shè)計

電梯的控制是比較復(fù)雜的，要滿足多位置、多控制的要求，電梯在接收用戶信號的同時，還要不斷處理各種離散信號。電梯動作的循環(huán)過程為：開門→關(guān)門→選層→換向→啟動→加速運(yùn)動→快慢速切換→平層→停車。同時在程序設(shè)計過程中應(yīng)遵循轎廂內(nèi)指令優(yōu)先、順向截車、就近停靠的原則。系統(tǒng)的軟件流程如圖1所示。

3 組態(tài)監(jiān)控的設(shè)計過程

系統(tǒng)的監(jiān)控軟件采用了北京亞控公司的kongview6.5組態(tài)王軟件，利用它來設(shè)計電梯監(jiān)控系統(tǒng)主要步驟有：設(shè)備配置，構(gòu)造數(shù)據(jù)庫變量，圖形界面的設(shè)計，建立動態(tài)連接，運(yùn)行調(diào)試等。

組態(tài)王是運(yùn)行于Microsoft windows 98/2000/xp 中文平臺的中文界面的人機(jī)界面軟件，采用了多線程、COM組件等新技術(shù)，實現(xiàn)了實時多任務(wù)，軟件運(yùn)行可靠。Touch View 是“組態(tài)王6.5”軟件的實時運(yùn)行環(huán)境，它從設(shè)備中采集數(shù)據(jù)，并存于實時數(shù)據(jù)庫中，還負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)的變化以動畫的形式形象地表示出來，同時可以完成變量報警、操作記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并按實際需求記錄在歷史數(shù)據(jù)庫中。趨勢曲線、工程記錄、安全防范等重要功能都有簡潔的操作方法。

（1）設(shè)備的配置

要用組態(tài)軟件進(jìn)行實時監(jiān)控首先要完成通訊連接，由于本系統(tǒng)是PLC與組態(tài)王間進(jìn)行通訊，因此將PLC的生產(chǎn)廠家、設(shè)備名稱、通訊方式等填入相應(yīng)的對話框即可。與組態(tài)王連接的I/O設(shè)備的通訊參數(shù)如下：端口：PLC接計算機(jī)COM1口；波特率：9600；數(shù)據(jù)位：8 位；停止位：1位；校驗位：偶校驗；設(shè)備配置中設(shè)備地址為2，通訊方式：PPI。

（2）構(gòu)造數(shù)據(jù)庫變量

在程序編寫之前首先要定義程序中用到的變量，在組態(tài)王的數(shù)據(jù)詞典中定義I/O變量和中間變量，數(shù)據(jù)是用來描述工控對象的屬性，組態(tài)王定義的各種變量組成數(shù)據(jù)庫。在組態(tài)王運(yùn)行過程中，I/O變量的值改變時，則該值自動寫入遠(yuǎn)程應(yīng)用程序；而遠(yuǎn)程應(yīng)用程序中的值改變時，組態(tài)王中的 I/O 變量自動更新。

圖1 PLC控制流程圖

圖2 系統(tǒng)監(jiān)控畫面

（3）設(shè)計圖形界面

圖形界面用來模擬現(xiàn)場的工況，而本系統(tǒng)設(shè)計的界面用來仿真電梯運(yùn)行的畫面。“組態(tài)王”提供了豐富的圖形制作工具，而且還有豐富的圖庫供選擇，在本設(shè)計中，針對電梯系統(tǒng)制作了進(jìn)入畫面。監(jiān)控畫面、操作幫助畫面、查看程序畫面等，使整個系統(tǒng)操作人性化，內(nèi)容豐富。系統(tǒng)監(jiān)控畫面見圖2。

（4）建立動畫連接

圖形界面只是一副靜態(tài)畫面，要想用它來動態(tài)仿真電梯的運(yùn)行狀況，還要定義動畫連接。動畫連接指在畫面的圖形對象與庫的變量之間建立的一種關(guān)系，當(dāng)變量的值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表示出來；或者由軟件使用者通過圖形對象改變數(shù)據(jù)變量的值，以實現(xiàn)圖形界面與對象間的雙向控制。即PLC控制程序和組態(tài)監(jiān)控程序共同參與對電梯的控制。

為了實現(xiàn)電梯的上下移動，將電梯的行程和平層傳感器分別組成了數(shù)值編碼，每到一個樓層進(jìn)行一次數(shù)值比較，當(dāng)電梯值不等于平層傳感器值時，將平層傳感器值賦給電梯。組態(tài)王監(jiān)控程序流程如圖3。

（5）運(yùn)行和調(diào)試

圖3 組態(tài)王監(jiān)控程序流程圖

主要是檢查系統(tǒng)是否可以實現(xiàn)電梯仿真圖形界面與電梯間的雙向控制。按動電梯上的控制按鈕，檢查電梯運(yùn)行到指定層站，開門等。電梯按鈕的狀態(tài)和電梯運(yùn)行的狀態(tài)（PLC的I/O狀態(tài)），在組態(tài)監(jiān)控畫面上是否有動態(tài)顯示。反之，在組態(tài)監(jiān)控畫面上，操作控制按鈕，電梯運(yùn)行的狀態(tài)與按動電梯上的控制按鈕時是否相同，并且動態(tài)顯示在組態(tài)監(jiān)控畫面上。

4 結(jié)論

該控制系統(tǒng)采用PLC控制，提高了控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，并且由于實現(xiàn)了組態(tài)監(jiān)控，可以由中央控制室對電梯的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，一旦出現(xiàn)意外，可以采取措施防止事故的發(fā)生。這是未來智能樓宇的發(fā)展方向。

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