基于組態(tài)的電梯控制系統(tǒng)

摘要：現(xiàn)在利用PLC對(duì)電梯的運(yùn)行進(jìn)行控制，已經(jīng)運(yùn)用得十分的廣泛。本文從兩個(gè)方向講述基于組態(tài)軟件的電梯監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程，分別是PLC的程序設(shè)計(jì)和監(jiān)控組態(tài)設(shè)計(jì)。完成下位機(jī)PLC的編程和上位機(jī)組態(tài)軟件的界面設(shè)計(jì)，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，完成PLC和PC的通信連接，最終完成一個(gè)操作方便、美觀、靈活、可視性強(qiáng)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：PLC 組態(tài)軟件 電梯 監(jiān)控

隨著高層建筑物如雨后春筍般拔地而起，電梯作為一種運(yùn)載工具，成為了人們生產(chǎn)和生活中不可或缺的一部分。進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，科學(xué)發(fā)展日新月異，電梯的生產(chǎn)技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。而隨著人們生活水平的提高，對(duì)電梯的要求也相應(yīng)的提高了。目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電路控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)。其中繼電路控制系統(tǒng)是早先安裝的電梯多位繼電器控制系統(tǒng)，由于故障率高等問(wèn)題已經(jīng)逐漸被淘汰了。微機(jī)控制系統(tǒng)也存在抗干擾性差、系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜等問(wèn)題。而PLC控制系統(tǒng)能夠很好的克服以上的問(wèn)題，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用在電梯控制系統(tǒng)中。

1 電梯的基本功能

1.1 電梯的基本結(jié)構(gòu) 電梯是一種人們?cè)偈煜げ贿^(guò)的交通工具，與人們的日常生活緊密聯(lián)系，主要由曳引機(jī)，控制柜，轎廂，門(mén)，志軌，限速器，緩沖器，對(duì)重裝置，隨行電纜和曳引機(jī)鋼絲繩等部件組成。電梯有一個(gè)轎廂和一個(gè)對(duì)重，通過(guò)鋼絲繩將它連接起來(lái)，鋼絲繩通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置（曳引機(jī)）曳引帶動(dòng)，使電梯轎廂和對(duì)重在電梯內(nèi)導(dǎo)軌上做上下運(yùn)動(dòng)。

1.2 仿真電梯的控制要求（以四層電梯為例） ①接受每個(gè)呼叫按鈕（包括內(nèi)部和外部的呼叫）的呼叫命令，并對(duì)此做出相應(yīng)的響應(yīng)。②電梯優(yōu)先響應(yīng)正在運(yùn)行的電梯方向的呼叫，直到這些命令全部完成響應(yīng)之后才響應(yīng)電梯反方向運(yùn)行的呼叫，這是電梯運(yùn)行的不換向原則。比如，電梯正在向下運(yùn)行，位于4層和3層之間，這時(shí)候出現(xiàn)了1層外呼上，2層外呼下，3層外呼上，4層外呼下。那么電梯的依次響應(yīng)順序是2層外呼下，1層外呼上，3層外呼上，4層外呼下。③當(dāng)電梯停在某一層（例如2層）時(shí)，此時(shí)按動(dòng)該層（2層）的外呼按鈕，則進(jìn)行開(kāi)門(mén)的動(dòng)作；若此時(shí)電梯的轎箱不在該層（在1、3、4層），則等到電梯關(guān)門(mén)后，按照不換向原則控制電梯向上或向下運(yùn)行。④電梯在每一層都有1個(gè)平層開(kāi)關(guān)，當(dāng)電梯碰到某層平層開(kāi)關(guān)時(shí)，表示電梯已經(jīng)到達(dá)該層。⑤當(dāng)按動(dòng)某個(gè)呼叫按鈕后，相應(yīng)的呼叫指示燈亮起，直到電梯完成該響應(yīng)以后熄滅。⑥當(dāng)按動(dòng)某個(gè)外呼按鈕（電梯不在該層）后，轎箱內(nèi)該層內(nèi)呼指示燈保持閃爍，直到電梯響應(yīng)該呼叫后熄滅。⑦當(dāng)電梯停在某層時(shí)，在電梯內(nèi)部按動(dòng)開(kāi)門(mén)按鈕，則電梯門(mén)打開(kāi)，按動(dòng)電梯內(nèi)部的關(guān)門(mén)按鈕，則電梯門(mén)關(guān)閉。但在電梯行進(jìn)期間電梯門(mén)是不能被打開(kāi)的。⑧當(dāng)電梯運(yùn)行到某層后，數(shù)碼管樓層顯示器顯示相應(yīng)數(shù)字，直到電梯運(yùn)行到前方一層時(shí)數(shù)碼管樓層顯示器改變。

2 PLC硬件設(shè)備及其連接

2.1 PLC的介紹 可編程控制器（Programmable Logic controller，簡(jiǎn)稱PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)而開(kāi)發(fā)的新一代工業(yè)控制器。它具有可靠性高、適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的高溫、沖擊和振動(dòng)等惡劣環(huán)境的特點(diǎn)，已成為解決自動(dòng)控制問(wèn)題的最有效工具，是當(dāng)前先進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱之一。

2.2 計(jì)算機(jī)與PLC間通訊設(shè)備的連接與配合 解決計(jì)算機(jī)與PLC之間的通訊問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)上位機(jī)（計(jì)算機(jī)）監(jiān)控的核心問(wèn)題。根據(jù)三菱FX系列PLC編程口通信協(xié)議編寫(xiě)通訊函數(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)串行端口用一根串行通信線和PLC連接，實(shí)現(xiàn)了通訊目的。其特點(diǎn)：①可連接PLC用外部設(shè)備以及數(shù)據(jù)存取單元（DU），人機(jī)界面（GOT）。②可以與標(biāo)準(zhǔn)裝備的外部設(shè)備連接器一起將外設(shè)備接在FX2N系列PLC上。③因?yàn)榘惭b在PLC單元上，所以不需要安裝空間。

2.3 PLC和組態(tài)軟件的配合 利用組態(tài)軟件可以仿真多種PLC控制對(duì)象，仿真的被控對(duì)象不僅可以接受由PLC發(fā)出的多種控制信號(hào)，也可以向PLC發(fā)出各種命令信號(hào)，還可與PLC進(jìn)行各種狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸，從而反映出PLC與被控對(duì)象（由組態(tài)軟件仿真的被控對(duì)象）及控制結(jié)果之間的關(guān)系。組態(tài)軟件可接受PLC發(fā)出的控制信號(hào)，并按照程序的算法以動(dòng)畫(huà)、數(shù)值、文字、標(biāo)尺等形式在計(jì)算機(jī)屏幕上反映出PLC的控制過(guò)程及結(jié)果，給人以“身臨其境”的感覺(jué)。

智能大廈的興起，對(duì)大廈內(nèi)的設(shè)備提出了更高的要求尤其是電梯，不僅要求電梯運(yùn)行要有極高的可靠性而且要更容易監(jiān)視和維護(hù)?？删幊炭刂破鳎≒LC）在現(xiàn)代電梯運(yùn)行中有極為廣泛的應(yīng)用，但其缺乏良好的人機(jī)界面因而難以滿足智能大廈的要求。對(duì)電梯的監(jiān)控不僅要有各種狀態(tài)的顯示，更要有運(yùn)行的動(dòng)畫(huà)和聲音以便監(jiān)視人員可以直觀的觀察到電梯的狀態(tài)。組態(tài)軟件通過(guò)讀取PLC輸入繼電器X，輔助繼電器M和輸出繼電器Y對(duì)控制對(duì)象電梯的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。梯形圖編程語(yǔ)言是在電氣控制系統(tǒng)中常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了符號(hào)演變而來(lái)的，它形象、直觀、實(shí)用，是電氣技術(shù)人員容易接受，是目前用得最多的一種PLC編程語(yǔ)言。

3 組態(tài)軟件對(duì)電梯運(yùn)行的監(jiān)控設(shè)定

PC機(jī)與PLC之間的雙向控制可以利用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.1 工程設(shè)備的連接 設(shè)備連接主要是通過(guò)設(shè)備窗口設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)備窗口是組態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在設(shè)備窗口中建立系統(tǒng)與外部硬件設(shè)備的連接關(guān)系，使系統(tǒng)能夠從外部設(shè)備讀取數(shù)據(jù)并控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

在組態(tài)軟件中，實(shí)現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的基本方法是：在設(shè)備窗口內(nèi)配置不同類(lèi)型的設(shè)備構(gòu)件，并根據(jù)外部設(shè)備的類(lèi)型和特征，設(shè)置相關(guān)的屬性，將設(shè)備的操作方法如硬件參數(shù)配置、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、設(shè)備調(diào)試等都封裝在構(gòu)件之中，以對(duì)象的形式與外部設(shè)備建立數(shù)據(jù)的傳輸通道連接。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備構(gòu)件由設(shè)備窗口統(tǒng)一調(diào)度管理，通過(guò)通道連接，向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)提供從外部設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢控制參數(shù)，發(fā)送給系統(tǒng)其它部分，進(jìn)行控制運(yùn)算和流程調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)和過(guò)程的自動(dòng)控制。

3.2 制作工程畫(huà)面和動(dòng)畫(huà)連接 首先，建立監(jiān)控畫(huà)面。第二步，編輯監(jiān)控畫(huà)面。制作出電梯界面，包括電梯內(nèi)部圖和監(jiān)控板中的各個(gè)按鈕。第三步，定義數(shù)據(jù)的對(duì)象。定義數(shù)據(jù)對(duì)象的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類(lèi)型、初始值和數(shù)值范圍。

然而，這些制作出來(lái)的工程畫(huà)面都是以靜態(tài)的形式表達(dá)的。要切實(shí)的達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的，準(zhǔn)確而及時(shí)呈現(xiàn)變化的狀態(tài)，就需要對(duì)這些制作好的工程畫(huà)面進(jìn)行動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)。將用戶窗口中的圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立相關(guān)的連接，并設(shè)置相應(yīng)的動(dòng)畫(huà)屬性，就能得到我們想要的效果。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，圖形對(duì)象的外觀和狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對(duì)象的實(shí)時(shí)采集值驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了圖形的動(dòng)畫(huà)效果。

工程中需要制作動(dòng)畫(huà)效果的部分包括：電梯門(mén)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作；電梯內(nèi)外呼叫按鈕的顯示；電梯外開(kāi)關(guān)門(mén)按鈕的顯示；電梯內(nèi)上下行的顯示和樓層的數(shù)碼管顯示。

通過(guò)以上的步驟，電梯的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程將在顯示電梯監(jiān)控系統(tǒng)中完整的呈現(xiàn)出來(lái)。

基于組態(tài)的電梯控制系統(tǒng)，不僅穩(wěn)定性強(qiáng)、準(zhǔn)確性高，對(duì)于遠(yuǎn)程監(jiān)控也是非常的方便，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛運(yùn)用于各個(gè)行業(yè)，為人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)了極大的便利。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社2005.4共258頁(yè).

[2]李惠升.電梯控制技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社2003.6共396頁(yè).

[3]張仁武.樓宇電梯系統(tǒng)運(yùn)行管理與維護(hù)[M].中國(guó)電力出版社2004.4共158頁(yè).

[4]姚秋亮，張加林.電梯電機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中國(guó)電梯，2001，45-49頁(yè).

[5]朱昌明.電梯市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J]中國(guó)電梯，2002，:9-21頁(yè).

[6]唐任遠(yuǎn).現(xiàn)代永磁電機(jī)理論與設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1997，10-25頁(yè).

[7]王武.永磁同步無(wú)齒輪曳引電梯[J].中國(guó)電梯，2001，21-23頁(yè).

[8]鮑風(fēng)雨.自動(dòng)化設(shè)備及生產(chǎn)線調(diào)試與維護(hù)（機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)）[M].2005，226頁(yè).