基于組態(tài)王的電梯系統(tǒng)集成設(shè)計

施倩楠，陳永良，李海航,，陳曦曦

(1.中國計量大學(xué)質(zhì)量與安全工程學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.浙江省家具五金研究所，浙江 杭州 310018)

基于組態(tài)王的電梯系統(tǒng)集成設(shè)計

施倩楠1，陳永良1，李海航1,2，陳曦曦2

(1.中國計量大學(xué)質(zhì)量與安全工程學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.浙江省家具五金研究所，浙江 杭州 310018)

為了提高電梯控制系統(tǒng)的準確性和穩(wěn)定性，實現(xiàn)組態(tài)監(jiān)控，基于組態(tài)王軟件設(shè)計了電梯集成系統(tǒng)。通過控制室對電梯運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，當(dāng)運行發(fā)生異常時，可及時采取有針對性的措施，以防止事故的發(fā)生。分別對PLC軟件、配置電梯集成系統(tǒng)、設(shè)計圖形界面、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、構(gòu)建動畫鏈接等步驟進行了設(shè)計。組態(tài)系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)實時交換，并且反映電梯的運行狀態(tài)。通過監(jiān)控畫面控制電梯的運行狀態(tài)，實現(xiàn)了對電梯運行的雙向控制。該系統(tǒng)實現(xiàn)了各數(shù)據(jù)信息的實時傳送，優(yōu)化了控制現(xiàn)場工作流程，提高了工作效率；與傳統(tǒng)專用機開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)相比，其更具通用性、智能性和便捷性。該系統(tǒng)適用于各類電梯控制，能夠有效保證電梯運行過程的安全性、可靠性及穩(wěn)定性，是未來智能樓層控制的發(fā)展趨勢。

電梯； 組態(tài)王； 智能控制； 自動化； 檢測； PLC; 系統(tǒng)集成； 組態(tài)監(jiān)控； 數(shù)據(jù)交換

0 引言

電梯是機械化及電氣相結(jié)合的產(chǎn)物。目前，使用PLC控制電梯運行的技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，通過監(jiān)控室上位機對電梯運行狀態(tài)進行監(jiān)控是電梯控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。電梯控制方案設(shè)計主要分為使用微機作為信號控制單元和使用PLC作為控制單元兩種。由于后者能夠結(jié)合組態(tài)軟件實現(xiàn)電梯運行狀況的實時監(jiān)控，所以本文采用第二種方案設(shè)計電梯控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠反映電梯實時運行狀況，并且將其傳遞到控制室中，從而有效優(yōu)化、控制現(xiàn)場作業(yè)。

1 電梯控制系統(tǒng)集成設(shè)計

電梯監(jiān)控系統(tǒng)由電梯、微機、PLC等組成，主要功能就是確保電梯運行，使組態(tài)軟件與PLC相互通信，并運用組態(tài)王對電梯的運行狀態(tài)進行監(jiān)控。

電梯控制系統(tǒng)的底層由PLC進行設(shè)置，由減速結(jié)構(gòu)和直流電機及輸入、輸出設(shè)備組成。其中，微機作為上位機對電梯的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，電梯主要由PLC進行控制。上位機的設(shè)置主要由組態(tài)王軟件進行設(shè)計，以實現(xiàn)對電梯運行信息的監(jiān)控和檢測[1]。 PLC和上位機之間的通信由串行數(shù)據(jù)接口協(xié)議制定，電梯在運行中的狀態(tài)則是由PLC傳遞給上位機，利用上位機對這些數(shù)據(jù)進行采集和分析處理之后，再對電梯的運行狀況進行監(jiān)控和測試。在此過程中，上位機還可以將命令傳送給PLC，使其能夠?qū)﹄娞莸倪\行狀況進行合理控制[2]。

2 電梯控制系統(tǒng)集成設(shè)計中的PLC控制系統(tǒng)

2.1 PLC的配置

根據(jù)電梯的特點，對PLC進行配置設(shè)計[3]。PLC地址編號及輸入、輸出信號如表1所示。其中，內(nèi)選信號為轎廂內(nèi)的按鈕信號，上、下選信號為電梯外門口選擇上下的按鈕信號。

表1 PLC地址編號及輸入、輸出信號

2.2 PLC軟件設(shè)計

電梯控制系統(tǒng)在設(shè)計的時候是非常復(fù)雜的，因為它不僅要滿足位置的需求，還要滿足控制的需求；電梯在接受用戶信息的時候不僅要對這些信息進行處理，而且還要對其他離散信號進行處理，所以在設(shè)計系統(tǒng)軟件的時候需要基于電梯的運行流程[4]：開電梯門—關(guān)電梯門—選擇樓層—轉(zhuǎn)換方向—啟動電梯—加速—減速—勻速—落層—停止。

3 運用組態(tài)王設(shè)計控制系統(tǒng)流程

組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的作用是：以標準的工業(yè)計算機軟件、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉系統(tǒng)。組態(tài)王軟件的特點主要為：①只需使用計算機即可進行試驗軟件的實現(xiàn)，減少了資金投入；②組態(tài)王軟件系統(tǒng)為中文界面，不但具有可視化的優(yōu)點，操作簡便，還具有仿真運行的控制能力，可實時顯示趨勢曲線，使自動控制試驗達到預(yù)想效果。組態(tài)王在運行中可以自動收集數(shù)據(jù)并存儲在數(shù)據(jù)庫中，能將這些數(shù)據(jù)以動畫的形式進行呈現(xiàn)，還具有記錄、報警等監(jiān)視功能[5]。

采用組態(tài)王軟件來進行電梯監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，其步驟主要包括配置設(shè)備、構(gòu)建數(shù)據(jù)庫、設(shè)計圖形界面、建立動畫鏈接和運行調(diào)試[6]。

組態(tài)王控制系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1 組態(tài)王控制系統(tǒng)流程設(shè)計圖

①配置設(shè)備。要利用組態(tài)王設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)，就要對通信設(shè)備進行連接，使PLC與組態(tài)王可以通信。與組態(tài)王進行連接的輸入/輸出設(shè)備的參數(shù)主要有:計算機中的COM1端口、9 600 bit/s的通信速率、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位，采用PPI的通信方式[7]。

②構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。在編寫程序時要先確定在程序中所使用的變量。組態(tài)王軟件中對輸入/輸出變量和中間變量的定義為:數(shù)據(jù)表述對象的屬性，組態(tài)王對所有變量都構(gòu)建數(shù)據(jù)庫；組態(tài)王在運行過程中，當(dāng)輸入/輸出變量的值發(fā)生變化時，就說明輸入/輸出變量的值將自動進入遠程程序中；如果遠程程序中的值發(fā)生變化，就說明組態(tài)王中的輸入/輸出變量將自動更新[8]。

③圖形界面的設(shè)計。對圖形界面進行設(shè)計主要是為了模擬電梯現(xiàn)場的進行狀況，基于組態(tài)王設(shè)計電梯集成系統(tǒng)的界面就是為了能夠模擬電梯運行的現(xiàn)場畫面。對電梯系統(tǒng)的圖形界面進行了設(shè)計，包括電梯畫面、操作界面、監(jiān)控畫面及程序查看畫面等，可以使整個電梯控制集成系統(tǒng)更加人性化，并豐富了其內(nèi)容。

④創(chuàng)建動畫鏈接。要想使電梯圖形界面動態(tài)運行，以模擬電梯的運行情況，就要創(chuàng)建動畫鏈接。動畫鏈接是指對畫面中的圖形與數(shù)據(jù)庫變量創(chuàng)建關(guān)系鏈接，使兩者存在某種關(guān)系。當(dāng)數(shù)據(jù)庫變量中的值發(fā)生變化的時候，畫面中的圖形就可以通過動畫來模擬電梯狀態(tài)[9]。為了使電梯進行上下移動，可以對電梯的運行狀況及落層感應(yīng)器分別編碼，使電梯每到一個樓層都將電梯值與該樓層的編碼進行比較。當(dāng)電梯值與樓層編碼不相同的時候，落層感應(yīng)器就可以將這個值傳送到電梯中。

⑤電梯的運行及調(diào)試。在對電梯進行運行和調(diào)試的時候，主要測試的是系統(tǒng)與模擬仿真電梯圖形界面和電梯中的控制模式是否都可以實現(xiàn)。按下電梯中的控制按鈕，檢查電梯是否可以運行、平穩(wěn)地落到指定的樓層中以及開門[10]；同時，檢查電梯的按鈕狀態(tài)與PLC的輸入/輸出狀態(tài)是否在組態(tài)監(jiān)控軟件中有動態(tài)顯示。相反，在組態(tài)監(jiān)控軟件畫面中，按下操控按鈕，檢查電梯在運行過程中與電梯中的控制按鈕是否相同，是否在組態(tài)監(jiān)控軟件畫面上有動態(tài)顯示[11]。

在對電梯進行調(diào)試的過程中，有時還會出現(xiàn)一系列的故障需要排除。故障舉例及原因分析如下：①無法對變量進行設(shè)置，可能是要設(shè)置的變量超出了軟件的規(guī)定；②在測試通信的時候顯示失敗,可能是串口中的默認數(shù)據(jù)與PLC通信口設(shè)置不一致[12]；③電梯按鈕無法對電梯進行控制,可能是電梯按鈕設(shè)置的讀寫屬性變量被設(shè)置為“只讀”；④電梯在達到某一樓層的時候按鈕顏色沒有變化,可能是按鈕的顏色設(shè)計過于接近，或者是PLC中的輸出點有錯誤[13]。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計的電梯控制系統(tǒng)以組態(tài)王為基礎(chǔ)，以PLC控制為輔助。PLC控制能夠有效提高電梯控制系統(tǒng)中的穩(wěn)定性和精確性，而組態(tài)軟件則能夠?qū)⒖刂片F(xiàn)場的信號實時反饋到控制室中。基于此，工作人員就可以通過控制室來實時監(jiān)控電梯的運行狀況，而不用親臨現(xiàn)場。電梯在運行過程中如果發(fā)生意外狀況，工作人員可以通過監(jiān)控室監(jiān)控的電梯實時運行畫面第一時間采取相應(yīng)的措施，以降低事故的發(fā)生機率。該系統(tǒng)還可以在高層電梯控制中使用，高層電梯可以采用模塊法及變量法相結(jié)合的編程方法，其有待進一步的研究和實現(xiàn)。將該系統(tǒng)應(yīng)用到日常生活里普及使用的電梯中，能夠保障電梯的安全運行性能，也是未來智能樓層控制的發(fā)展趨勢。

[1] 段小匯,馮俊青.基于組態(tài)王的小區(qū)安防與公共照明系統(tǒng)集成設(shè)計[J].信息與電腦(理論版),2012(12):25-27.

[2] 王鳳珠.基于組態(tài)王的電梯監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].沈陽航空航天大學(xué)學(xué)報,2006,23(4):25-27.

[3] 李勝多.基于組態(tài)王和PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計[J].青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2010,27(2):168-171.

[4] 鄭宇祺.基于Web的建筑智能化系統(tǒng)集成組態(tài)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)[D].廣州：華南理工大學(xué),2006.

[5] 曾金,帖軍.基于S7-300的組態(tài)王電梯系統(tǒng)集成[J].智慧工廠,2015(12):87-89.

[6] 陳立定,鄭宇祺,曾明,等.基于Web的建筑智能化系統(tǒng)集成組態(tài)軟件的設(shè)計與應(yīng)用[J].電器與能效管理技術(shù),2006(6):117-120.

[7] 王巖.基于PLC的樓宇群控電梯系統(tǒng)研究[J].機械研究與應(yīng)用,2011(1):85-87.

[8] 孟雷.基于PLC的電梯模型控制系統(tǒng)及組態(tài)監(jiān)控設(shè)計[D].蘇州：蘇州大學(xué),2010.

[9] 王斐.基于組態(tài)王和CAN總線的多電梯遠程控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].可編程控制器與工廠自動化,2009(7):66-68.

[10]李前進.工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)交換應(yīng)用研究[D].重慶:重慶大學(xué),2008.

[11]趙志娟.基于SOA的煤礦三維可視化系統(tǒng)研究[D].太原:太原理工大學(xué),2015.

[12]龔紅軍.基于組態(tài)王的溫度與氧含量在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].測控技術(shù),2013,32(5):109-111.

[13]余志剛,李艾華,王濤,等.地下油庫安全技術(shù)防范系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機測量與控制,2013,21(1):174-176.

Integrated Design of the Elevator System Based on Kingview

SHI Qiannan1,CHEN Yongliang1,LI Haihang1,2,CHEN Xixi2

(1.College of Quality and Safety Engineering,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China；2.Zhejiang Province Furniture Hardware Research Institute,Hangzhou 310018,China)

In order to improve the accuracy and stability of elevator control system,and implement configuration monitoring,the elevator integration system based on Kingview software has been designed.In control room,the elevator running status is monitored in real time,and in the case of abnormal situation,targeted measures can be taken timely to prevent accidents.The PLC software,configuration of elevator integration system,the graphical interface,creating database and animation connection are designed respectively.Real time data exchange can be implemented for configuration system and PLC control system,and the running state of the elevator can be reflected.The running state of the elevator can be controlled through the monitoring display,to realize the bi-directional control of the elevator.The real-time transmission of data information optimizes the working process of the control site,and improves the working efficiency.Comparing with the industrial control system developed using dedicated machine,the system proposed features versatility,intelligence and convenience.The system is suitable for various kinds of elevator control; it effectively guarantees the safety,reliability and stability of the elevator operation; it is the development trend and direction of intelligent building control in the future.

Elevator; Kingview; Intelligent control; Automation; Measurement;PLC; System integration; Configuration monitoring; Data exchange

浙江省家具檢測技術(shù)研究重點試驗室開放基金資助項目(2016J09)

施倩楠(1992—)，女，在讀碩士研究生，主要從事風(fēng)險監(jiān)測方向的研究。 E-mail:850168889@qq.com。 李海航(通信作者),男，博士，講師，主要從事安全檢測工作。E-mail:lihaihang@cjlu.edu.cn。

TH-39;TP273

A

10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201706025

修改稿收到日期:2017-01-22