基于MCGS軟件的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計

徐曉婧

摘 要：本文以兩層電梯為研究對象，利用MCGS組態(tài)軟件對電梯控制系統(tǒng)進行設(shè)計。在分析項目要求的基礎(chǔ)上，主要闡述系統(tǒng)的設(shè)計思路及監(jiān)視界面設(shè)計、動態(tài)鏈接設(shè)計等步驟。項目結(jié)果表明，基于MCGS組態(tài)軟件的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計符合項目要求，其人機交流界面也能實時監(jiān)控電梯的運行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：電梯;MCGS組態(tài);監(jiān)控

中圖分類號：TU857 ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? 文章編號：1003-5168（2021）30-0006-03

Abstract： This paper takes a two-story elevator as the research object， and the elevator control system is designed by using MCGS configuration software. Based on the analysis of the project requirements， this paper mainly expounds the design idea of the system， monitoring interface design， dynamic link design and other steps. The project results show that the design of elevator control system based on MCGS configuration software meets the project requirements， and the man-machine interface can also monitor the running state of elevator in real time.

Keywords： elevator; MCGS configuration; monitoring

1 MCGS軟件

MCGS是通態(tài)軟件公司研發(fā)的一款基于Windows平臺的組態(tài)軟件。MCGS組態(tài)軟件是工程師和設(shè)備交流的橋梁，工程師通過它可以實時地了解企業(yè)、工廠項目現(xiàn)場終端各類機器運行的狀態(tài)，快速、準(zhǔn)確地獲得各類參數(shù)。與此同時，該組態(tài)軟件能及時地控制現(xiàn)場設(shè)備，使它們按照規(guī)定的指令完成上級系統(tǒng)的任務(wù)。

MCGS組態(tài)軟件由“組態(tài)環(huán)境”“運行環(huán)境”兩部分組成，兩者相互獨立，但又密切相關(guān)，兩者均不可單獨工作。在組態(tài)環(huán)境中，MCGS軟件系統(tǒng)地完成組態(tài)動畫的設(shè)計、控制腳本的編譯、設(shè)備的連接等工作，并且生成擴展名稱為“.mcg”的工程文件。它將和運行環(huán)境一起，組成組態(tài)用戶的應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。

該款軟件具有操作簡單、功能完善、可視性好等特點，并且能夠與其他硬件設(shè)備進行通信聯(lián)系，實現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸，是實際生產(chǎn)生活中極具實用性的一款人機界面軟件[1]。

2 項目分析

設(shè)計一個兩層電梯，當(dāng)按下轎廂內(nèi)或者轎廂外的呼叫按鈕后，電梯運行。電梯到達所呼叫的樓層之后，相應(yīng)樓層的電梯轎廂門就會打開，一定時間后轎廂門自動關(guān)閉。單獨按下電梯轎廂內(nèi)的開門或者關(guān)門按鈕時，電梯的轎廂門就會做出相應(yīng)的開關(guān)門操作。

電梯的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要包括曳引系統(tǒng)、轎廂、開關(guān)門繼電器等[2]。電梯在整個運行過程中，還包括上下端限位、平層傳感器等輔助元器件;在電梯轎廂開關(guān)門過程中，還包括開門到位和關(guān)門到位繼電器，其用來保證電梯轎廂開關(guān)門操作的正常進行。

除此之外，電梯的運行操作過程也相對煩瑣。要完成整個工程，需要5個步驟：組態(tài)畫面設(shè)計，實時數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建，圖元動態(tài)鏈接設(shè)計，策略腳本編寫以及組態(tài)運行調(diào)試。工程項目流程如圖1所示。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 組態(tài)畫面設(shè)計

打開MCGS組態(tài)軟件，單擊文件夾中“新建工程”選項，創(chuàng)建“兩層電梯控制系統(tǒng)”新工程。在新工程的用戶窗口中創(chuàng)建新的用戶窗口，并且命名為“兩層電梯控制系統(tǒng)”。雙擊“兩層電梯控制系統(tǒng)”用戶窗口，制作電梯轎廂門、動態(tài)轎廂、樓層指示燈、轎廂外呼叫按鈕、轎廂內(nèi)樓層呼叫按鈕以及轎廂內(nèi)的開門和關(guān)門按鈕[3]。組態(tài)工程畫面如圖2所示。

3.2 實時數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建

實時數(shù)據(jù)庫是MCGS組態(tài)軟件的重要組成部分，也是整個系統(tǒng)的核心[4]。根據(jù)項目要求，分析電梯運行過程中可能涉及的變量，創(chuàng)建如表1所示15個實時數(shù)據(jù)庫對象。

3.3 動態(tài)鏈接設(shè)計

在MCGS組態(tài)軟件中，通過將組態(tài)畫面中圖形、圖符對象和實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立聯(lián)系來實現(xiàn)圖元的動畫設(shè)計，即動態(tài)鏈接設(shè)計。

電梯轎廂門、動態(tài)電梯轎廂、轎廂外呼叫按鈕、轎廂內(nèi)樓層按鈕、樓層指示燈以及電梯轎廂內(nèi)的開關(guān)門按鈕，都需要進行動態(tài)鏈接設(shè)計，才能使這些圖元更加形象、準(zhǔn)確地描繪出實際的工作情況，從而便于工程師等相關(guān)人員進行數(shù)據(jù)的采集和指令的操控[5]。

3.3.1 電梯轎廂門。二層電梯轎廂門的開關(guān)門控制是通過設(shè)置數(shù)據(jù)對象的動態(tài)鏈接屬性“大小變化”來實現(xiàn)的。首先，雙擊電梯的轎廂門圖符，單擊“大小變化”標(biāo)簽，在表達式中選中實時數(shù)據(jù)庫對象“二層門開關(guān)控制”，并在變化方向中選擇相應(yīng)的箭頭方向，變化方式選擇為“剪切”。

3.3.2 樓層指示燈。雙擊電梯轎廂內(nèi)樓層顯示屏幕中的“樓層數(shù)字”圖標(biāo)，在其動畫組態(tài)屬性設(shè)置頁面中選中“顯示輸出”屬性。在表達式中選擇實時數(shù)據(jù)庫對象“電梯樓層顯示”，在輸出值類型中選擇“數(shù)據(jù)量輸出”。此外，雙擊樓層顯示屏幕中的“向上”及“向下”運行箭頭圖標(biāo)，在出現(xiàn)的“動畫組態(tài)屬性設(shè)置”頁面中選中“可見度”和“閃爍效果”兩個屬性。以“向下”的運行箭頭為例，在可見度的表達式中選擇實時數(shù)據(jù)庫對象“電梯運行方向=2”，當(dāng)表達式非零時，對應(yīng)圖符可見。在閃爍效果的表達式中選擇實時數(shù)據(jù)庫對象“電梯運行方向=2”，在其實現(xiàn)方式中選擇“用圖元可見度變化實現(xiàn)閃爍”的方式。

3.3.3 轎廂內(nèi)呼叫按鈕。雙擊二層電梯轎廂內(nèi)的呼叫按鈕圖標(biāo)，出現(xiàn)其“單元屬性設(shè)置頁面”，選中“按鈕輸入”選項，在出現(xiàn)的“標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件屬性設(shè)置”頁面中，選中“腳本程序”頁面，在頁面中輸入腳本程序。以二層電梯轎廂內(nèi)的“1樓”按鈕為例，輸入的腳本程序如下：

IF 電梯位置<>0 THEN

一層內(nèi)呼=1

ENDIF

3.3.4 動態(tài)轎廂。雙擊組態(tài)畫面中的動態(tài)轎廂圖標(biāo)，則出現(xiàn)相應(yīng)的“動畫組態(tài)屬性設(shè)置”頁面。在頁面中選擇“垂直移動”屬性，在“垂直移動”頁面的表達式中，選擇實時數(shù)據(jù)庫對象“電梯位置”，并且在它的“垂直移動連接”選項中的兩個屬性“最小移動偏移量”和“表達式的值”，分別設(shè)置成“-160”和“160”。

3.3.5 轎廂內(nèi)開關(guān)門按鈕。雙擊二層電梯轎廂內(nèi)控制板面上的“開門”和“關(guān)門”按鈕圖標(biāo)，出現(xiàn)相應(yīng)的“標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件屬性設(shè)置”頁面，選擇“腳本程序”頁面，填寫相應(yīng)的腳本程序。以轎廂內(nèi)的關(guān)門按鈕為例，填寫的腳本程序如下：

IF 電梯位置=0 OR 電梯位置=160 THEN

手動開關(guān)門=2

運行步驟=2

ENDIF

3.4 策略腳本編寫

人機界面是用于人和計算機、機器設(shè)備之間傳遞信息的橋梁。電梯仿真軟件通過網(wǎng)線、顯示屏、交換機，可以實現(xiàn)人和電梯之間數(shù)據(jù)的交換。而運行策略能夠使項目按照腳本設(shè)定的要求執(zhí)行，實現(xiàn)對系統(tǒng)的精確控制。

新增策略中使用的腳本語言，是一種計算機編程語言，它是為了解釋執(zhí)行，并非為了編譯。因此，它擁有簡單、易學(xué)的特點，方便程序員能夠快速地完成程序的編寫，也有利于工程師和現(xiàn)場設(shè)備之間的“溝通”和“交流”。

MCGS組態(tài)軟件中應(yīng)用的腳本語言與其他策略腳本一樣，都具有最基本的語法，只是在腳本的寫法上有所區(qū)別。除了基本語法，腳本程序之間的區(qū)別在于對象及方法這兩點上。通常來說，策略腳本定義了很多不同的對象，比如各類控件、各種變量等;而方法就是策略腳本在操作對象時使用的函數(shù)。MCGS組態(tài)軟件中除了一些基礎(chǔ)性函數(shù)，比如if、for、while函數(shù)，還自帶一些特殊的操作函數(shù)，比如定時器函數(shù)。

3.5 組態(tài)運行調(diào)試

模擬設(shè)備是給用戶調(diào)試工程的虛擬設(shè)備，它能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等信號。在組態(tài)工程添加好模擬設(shè)備后，按下“系統(tǒng)運行”按鈕，組態(tài)工程進入運行模式。

當(dāng)電梯在1樓停靠，而2樓有人員按下樓層的呼叫按鈕時，電梯得到指令后開始向上運行，至2樓停穩(wěn)后，轎廂門緩慢打開，待人員進入轎廂后，電梯轎廂門關(guān)閉。隨后電梯向下運行至1樓，然后轎廂門緩慢打開，人員就可以走出電梯轎廂了。除此之外，當(dāng)電梯停留在2樓時，如果有人在1樓按下呼叫按鈕，電梯轎廂隨機緩慢向下運行至1樓，電梯轎廂停穩(wěn)后，電梯轎廂門緩慢打開，待人員進入轎廂后，電梯轎廂門關(guān)上，電梯向上運行到2樓后開門，待人員走出后，電梯轎廂門隨即關(guān)上并處于靜止等待狀態(tài)。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)采用MCGS組態(tài)軟件作為人機界面，可以自行連接模擬設(shè)備仿真運行，也可以與三菱PLC通訊聯(lián)系，把它作為電梯控制系統(tǒng)的主控單元。

通過仿真和調(diào)試，此兩層電梯控制系統(tǒng)不僅能夠確保電梯正?？煽窟\行，而且具有較高的自動化水平[6]。在電梯運行過程中，MCGS組態(tài)可以實現(xiàn)對電梯狀態(tài)的監(jiān)控，同時獲取各類反饋信號。通過設(shè)備的通信技術(shù)，使得工程師或者其他工作人員在世界各地都能通過該軟件系統(tǒng)獲取本電梯的實時運行狀況。

參考文獻：

[1] 溫百東，鄭萍，高麗萍.基于PLC與MCGS的遠程電梯虛擬控制系統(tǒng)設(shè)計[J].成都紡織高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2012（2）：19-22.

[2] 楊婷婷.基于PLC和WinCC的六部十層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].九江學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2021（1）：57-60.

[3] 潘益玲，羅坤明.基于MCGS和三菱PLC的五層電梯控制仿真系統(tǒng)設(shè)計[J].湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2013（3）：68-72.

[4] 李小珊.基于MCGS的電梯監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2017（5）：7-13.

[5] 歐陽敏.基于西門子PLC的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2020（12）：13-15.

[6] 侯靖.基于PLC-MCGS技術(shù)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（22）：142.