基于MCGS的電梯仿真實驗平臺設計

[摘 要] 設計了基于MCGS工業組態軟件的多層電梯運行仿真實驗平臺，介紹了仿真系統的硬件組成和MCGS軟件的設計步驟。MCGS組態軟件語言簡單，動畫效果生動形象，有利于PLC技術實驗教學中的動態過程顯示，既能減少實驗經費，又能提高教學效果。

[關 鍵 詞] 電梯；控制；虛擬

設計的虛擬電監控系統主要用于電梯運行過程的監控，利用MCGS軟件設計出電梯監控畫面，PLC做控制中心來實現。該仿真系統不僅可以克服實物模型成本高、維護困難的問題，而且還能在實驗條件不足的情況下豐富實驗內容，培養學生學習興趣。

一、系統組成

仿真實驗平臺系統主要由一臺計算機和西門子S7-200 PLC組成，也可以增加一個觸摸屏。在計算機安裝好MCGS組態軟件和西門子V4.0 STEP7編程軟件，利用MCGS組態軟件、PLC編程軟件分別編寫好電梯動畫組態和控制程序，下位機采用觸摸屏和西門子S7-200的PLC。計算機通過RS232/RS485電平轉換模塊實現與PLC的通訊，計算機和觸摸屏之間采用USB通信方式。觸摸屏和PLC之間完成通訊，用圖像動畫代替被控對象實物工作，實現仿真動畫。

二、MCGS監視系統設計

1. 畫面設計

由組態軟件設計電梯運行監控系統的流程包括在用戶窗口設計畫面、定義數據對象、動畫連接、編寫控制流程、設備連接等幾個步驟。根據五層電梯實際使用情況，電梯運行監視系統組態畫面應該包括轎廂內外樓層動態顯示、當前樓層指示、電梯動態顯示、外上下呼叫按鈕、轎廂內樓層呼叫按鈕、開門關門按鈕和各種指示燈。指示燈顯示是采集PLC內部實際數據的輸出而變化的。還有些動畫顯示是由運行策略中的腳本程序來控制。除了電梯運行監視系統外還可以做一些電梯基本信息、電梯保養管理顯示畫面。

2.建立實時數據庫

建立實時數據庫就是定義數據變量，使工程各個部分能夠進行信息交換與處理。在建立實時數據庫、定義數據對象的名稱和類型之前，要分析清楚電梯的控制要求和所用到PLC的內部寄存器變量有哪些。例如建立一個 “一層外呼上指示”數據變量，數據類型選開關型，用于電梯一層外呼請求和指示，在MCGS與PLC通信時與PLC的輸出寄存器聯系在一起。建立數據庫后仿真畫面仍然是靜止不動的，還需要把實時數據庫中的數據變量和人機界面的圖形對象進行相關性連接，并設置動畫屬性，這樣人機界面才能動畫仿真。例如，選擇一層外呼上三角箭頭，在單元屬性設置對話框中選擇動畫連接，連接表達式選擇實時數據庫中的“一層外呼上”，把填充顏色分為兩段用兩種不同的顏色顯示，這樣就設置好了動畫屬性。

3.編寫腳本程序

系統的控制流程主要用PLC控制實現，但是有些動畫需要在“運行策略”中新建相應的控制策略并編寫腳本程序才能實現。例如，轎廂內外樓層顯示功能、電梯上行和下行動畫都要通過編寫腳本程序實現。

4.MCGS與PLC的通信

如果要實現MCGS讀取外部PLC設備數據，或者通過畫面操作控制PLC的工作狀態，必須在MCGS設備窗口中做好MCGS系統與PLC的連接關系。主要包括三步：（1）添加硬件設備并設置通信協議。打開設備窗口，依次添加通用串口父設備和西門子S7-200PPI子設備。雙擊通用串口父設備，根據通訊要求和連接情況設置通信協議。（2）雙擊子設備，打開設備編輯窗口，對設備內部屬性值進行設置，添加PLC程序中所用到的存儲器信息。（3）添加設備通道，把PLC存儲器與MCGS數據庫中的數據變量連接在一起。至此，通過編好的MCGS腳本程序和PLC的執行情況就可以用模擬運行畫面監控電梯運行過程了。

三、運行和調試

仿真畫面設置好之后，利用V4.0 STEP7編程軟件編寫好電梯運行控制程序，把程序下載到西門子S7-200PLC中打開設備窗口，在設備調試窗口中出現0，則表示通訊連接正常，否則可能是PLC的參數和通訊參數設置不一致，需要重新調整相關參數。通訊正常后，進入MCGS組態運行畫面，點擊畫面上的上行、下行等開關，觀察PLC的輸入、輸出指示燈和運行畫面上的指示燈顯示是否正確。

基于MCGS組態軟件和PLC開發了一套簡易的多層電梯監控系統，該系統還可以用于PLC教學過程中，以仿真實驗代替實物模型完成PLC的編程練習，呈現出動畫效果，畫面逼真，操作簡單。仿真教學系統解決了實驗經費不足的問題，保證實驗安全，給學生提供了更多的實驗平臺，具有很好的應用價值。

參考文獻：

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[作者簡介]

董翠翠，出生于1984年 女，漢族，安徽宿州人，本科工程碩士，助教，研究方向：自動控制。

[作者單位]宿州職業技術學院

（編輯：趙文靜）