用組態軟件設計4層電梯監控系統

鄧香生 王明慧

（武漢船舶職業技術學院，武漢 430050）

利用PLC實現電梯的運行控制已被廣泛應用，在監控室的上位機監控電梯的運行狀態是電梯控制的發展方向。電梯是機械和電氣結合的機電產品，其控制方案常采用以下兩種方式：一種是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態和功能的設定，實現電梯的自動調度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來實現；另一種是可編程控制器（PLC）控制電梯的運行，微機進行實時數據采集和監控，采用組態軟件（如組態王）制作監控畫面以實時反映電梯的運行狀況。目前組態軟件作為人機接口的智能軟件包，是一種流行的PC機上建立工控的對象，能夠將現場的信號實時地傳送到控制室，保證現場操作人員和管理人員不需到現場即可得到各種數據以優化控制現場的作業。因此文中采用第二種控制方案進行四層電梯的監控系統的設計。

1 電梯監控系統的組成

四層電梯的監控系統主要由電梯，微機和PLC等組成，其主要功能如下：（1）實現電梯的自動運行；（2）實現組態軟件與PLC 之間的通訊連接；（3）利用組態王軟件監視并控制電梯的運行狀態。

控制系統的底層控制由PLC，直流電機及其減速機構，輸入/ 輸出部分組成；微機則作為上位機對電梯的狀態進行監控。電梯的運行通過PLC進行控制，PLC 采用西門子公司的S7-200系列產品。上位機則采用組態王軟件實現對電梯的開關量等信息的檢測與監控。本系統中PLC 與上位機的通訊是按RS-232協議進行的，電梯運行狀態由PLC 送入上位機，上位機采集這些數據，分析處理后對電梯的運行狀態進行監測；同時上位機也可發布命令給PLC，以控制電梯的運行。

2 PLC 控制系統的設計

2.1 PLC 配置

根據電梯的控制要求，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的軟件設計

電梯的控制是比較復雜的，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。電梯動作的循環過程為：開門→關門→選層→換向→啟動→加速運動→快慢速切換→平層→停車。同時在程序設計過程中應遵循轎廂內指令優先、順向截車、就近停靠的原則。系統的軟件流程如圖1所示。

3 組態監控的設計過程

系統的監控軟件采用了北京亞控公司的kongview6.5組態王軟件，利用它來設計電梯監控系統主要步驟有：設備配置，構造數據庫變量，圖形界面的設計，建立動態連接，運行調試等。

組態王是運行于Microsoft windows 98/2000/xp 中文平臺的中文界面的人機界面軟件，采用了多線程、COM組件等新技術，實現了實時多任務，軟件運行可靠。Touch View 是“組態王6.5”軟件的實時運行環境，它從設備中采集數據，并存于實時數據庫中，還負責把數據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、趨勢曲線等監視功能，并按實際需求記錄在歷史數據庫中。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）設備的配置

要用組態軟件進行實時監控首先要完成通訊連接，由于本系統是PLC與組態王間進行通訊，因此將PLC的生產廠家、設備名稱、通訊方式等填入相應的對話框即可。與組態王連接的I/O設備的通訊參數如下：端口：PLC接計算機COM1口；波特率：9600；數據位：8 位；停止位：1位；校驗位：偶校驗；設備配置中設備地址為2，通訊方式：PPI。

（2）構造數據庫變量

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

圖1 PLC控制流程圖

圖2 系統監控畫面

（3）設計圖形界面

圖形界面用來模擬現場的工況，而本系統設計的界面用來仿真電梯運行的畫面。“組態王”提供了豐富的圖形制作工具，而且還有豐富的圖庫供選擇，在本設計中，針對電梯系統制作了進入畫面。監控畫面、操作幫助畫面、查看程序畫面等，使整個系統操作人性化，內容豐富。系統監控畫面見圖2。

（4）建立動畫連接

圖形界面只是一副靜態畫面，要想用它來動態仿真電梯的運行狀況，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系，當變量的值改變時，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據變量的值，以實現圖形界面與對象間的雙向控制。即PLC控制程序和組態監控程序共同參與對電梯的控制。

為了實現電梯的上下移動，將電梯的行程和平層傳感器分別組成了數值編碼，每到一個樓層進行一次數值比較，當電梯值不等于平層傳感器值時，將平層傳感器值賦給電梯。組態王監控程序流程如圖3。

（5）運行和調試

圖3 組態王監控程序流程圖

主要是檢查系統是否可以實現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，檢查電梯運行到指定層站，開門等。電梯按鈕的狀態和電梯運行的狀態（PLC的I/O狀態），在組態監控畫面上是否有動態顯示。反之，在組態監控畫面上，操作控制按鈕，電梯運行的狀態與按動電梯上的控制按鈕時是否相同，并且動態顯示在組態監控畫面上。

4 結論

該控制系統采用PLC控制，提高了控制系統的準確性和穩定性，并且由于實現了組態監控，可以由中央控制室對電梯的運行狀態進行實時監控，一旦出現意外，可以采取措施防止事故的發生。這是未來智能樓宇的發展方向。

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