基于組態(tài)軟件的PLC電梯控制和仿真研究

石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院電1504-1班 李新月

引言

隨著我國改革開放程度的不斷加深，社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，建筑為了方便人們的出行，經(jīng)常會用到電梯，電梯已經(jīng)成為人們必不可少的垂直運輸工具，當今社會，衡量建筑施工和使用舒適度質(zhì)量的重要標準之一是電梯的技術水平，從19世紀美國的奧梯斯電梯公司首次使用垂直電梯技術以來，電梯已經(jīng)發(fā)展了100多年，其技術水平也越來越完善，尤其是上世紀70年代，計算機自動化系統(tǒng)的引入更加推動了電梯行業(yè)的發(fā)展，電梯自動化控制技術越來越完善，未來電梯控制系統(tǒng)將向著高速、安全、舒適、以及智能化方向發(fā)展。PLC基于其自身的系統(tǒng)特點，在電梯控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用和地位，上位機可以用VB、VC進行配置，組態(tài)軟件等編程軟件用于實現(xiàn)控制系統(tǒng)的人機界面設計。因此本位將主要研究基于組態(tài)系統(tǒng)的PLC電梯控制系統(tǒng)，以提高電梯運行的可靠性和穩(wěn)定性，為人們的安全提供保障。

1.PLC電梯控制系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)組成

如圖1所示，我們可以看到電梯轎廂及其配重分為兩條鋼絲繩。鋼絲繩掛在牽引輪上，牽引輪通過減速機構由電機驅(qū)動，形成了電梯的上下運動。

圖1

圖1電梯曳引系統(tǒng)示意圖在上游和下游過程中，遵從的主要原則是“內(nèi)部呼叫優(yōu)先，上游加上”。首先，下行鏈路優(yōu)先級、上行進程和下行進程被相對調(diào)用。

電梯內(nèi)外信號、地平線檢測信號、限位信、開閉信號和其它開關連接到PLC開關輸入端。PLC提供的24V直流電源可以作為指示器的電源，使用PLC的輸出點。直接控制變頻器實現(xiàn)電機的正、反轉(zhuǎn)、停止和多速控制。系統(tǒng)的硬件結(jié)構如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)硬件構成圖

1.2 PLC的IO分配

例如設計一個6層樓高的電梯控制系統(tǒng)，至少需要輸入38個點位，包括啟動、暫停、外呼信號、內(nèi)湖信號、開關門信號燈，開關門到位信號、關門防夾檢測信號、監(jiān)測電梯箱到位信號、電梯內(nèi)報警信號等。根據(jù)電梯的運行過程和對于控制系統(tǒng)的要求，確定系統(tǒng)的輸入和輸出接口位置，在根據(jù)相應的要求分配IO地址，使的每一個信號都能對應上地址，便于PLC系統(tǒng)CPU的控制和處理。同時，每一個信號源也要對應上內(nèi)部的輸出繼電器。

2.組態(tài)軟件設計

實現(xiàn)組態(tài)軟件電梯控制仿真操作的基本步驟如下：圖形界面設計，數(shù)據(jù)庫結(jié)構，動畫連接，操作并調(diào)試。因此，為了實現(xiàn)控制系統(tǒng)的組態(tài)仿真，有必要進行前3步組態(tài)軟件必須先完成。

2.1 圖形界面設計

組態(tài)軟件設計的特點之一是可實現(xiàn)圖形界面設計，通過圖形界面設計可以模擬出電梯的運行模型，包括電梯轎廂，按鈕和一些顯示元件，這種虛擬的電梯圖形界面可以模擬實現(xiàn)電梯運行的軌跡，實現(xiàn)對電梯的物理模擬控制，這樣大大方便了我們隊電梯運行前的調(diào)試控制，而且通過仿真模擬可以發(fā)現(xiàn)電梯運行中可能出現(xiàn)的問題，及時進行維修處理，大大提高電梯實際運行的安全性。

2.2 數(shù)據(jù)庫建設

數(shù)據(jù)庫是整個軟件的核心。數(shù)量反映受控對象的各種屬性，實現(xiàn)圖形和I/O驅(qū)動器和數(shù)據(jù)庫之間的連接到主機和復機的橋梁。在組態(tài)中，數(shù)據(jù)庫變量位于“數(shù)據(jù)字典”中。數(shù)據(jù)變量分為內(nèi)存變量和I/O變量。內(nèi)存變量不需要與其他應用程序交換數(shù)據(jù)，I/O變量是用其他應用程序來改變數(shù)據(jù)。用PLC進行信息轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)變量，如下位機，收集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到主機I/O變化。在程序運行過程中，當VO變量的值發(fā)生變化時，將自動寫入遠程PLC存儲器，當PLC發(fā)生更改時，組態(tài)中的I/O變量將自動更新。

2.3 動畫連接

建立數(shù)據(jù)庫中的變量與圖形數(shù)據(jù)庫中的圖形元素之間的關系。這是一個動畫連接，通過建立動畫連接，可以生成數(shù)據(jù)。當變量的值發(fā)生變化時，庫中的可變信息反映在圖形屏幕上。數(shù)據(jù)庫中的變量可以通過圖形屏幕的動作來控制，數(shù)據(jù)變量的值由軟件用戶通過圖形對象來改變。只有這樣，靜態(tài)圖像才能像實際的物理模型通過仿真，實現(xiàn)圖形界面與物理對象之間的PLC接口控制和模擬操作。雙擊圖形界面上的圖形元素，彈出動畫鏈接，對話框根據(jù)圖形元素的屬性定義核對圖像名稱和動畫表達。

3.結(jié)語

綜上所述，雖然電梯運行是通過PLC的實際物理控制來實現(xiàn)的，但通過基于組態(tài)軟件的PLC電梯控制仿真研究，我們發(fā)現(xiàn)可以在脫離PLC物理控制的情況下實現(xiàn)仿真控制，因此基于組態(tài)軟件的PLC電梯控制在控制程序中也得到了應用，在控制程序進行實際運行之前，需要進行調(diào)試，在調(diào)試過程中我們所建立的控制命令程序是可以實現(xiàn)仿真模擬操作的?？傊绾胃玫膶LC 電梯控制系統(tǒng)進行設計以及如何將其運用到實際生活中去，是我們需要進一步加強研究的方向，需要引起我們的重視。

[1]郭瑋,田錄林,張永良,等.基于嵌入式PLC 軟核的通用保護平臺設計與實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2014(16):122-126.