淺談PLC技術(shù)在電梯仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：高效的電梯仿真系統(tǒng)是研究電梯群智能控制策略的基礎(chǔ)平臺(tái)。在深入分析電梯運(yùn)行軌跡和速度特征的基礎(chǔ)上，提出了一種基于PLC技術(shù)的電梯系統(tǒng)快速仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了不同客流強(qiáng)度、客流分布和層站高度等復(fù)雜建筑環(huán)境下的電梯多速度模式運(yùn)行仿真。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；電梯系統(tǒng)；快速仿真

中圖分類號(hào)：TU857 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 (2012) 16-0072-01

PLC應(yīng)用仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)就是借助于組態(tài)軟件，生成仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，用它來(lái)控制仿真環(huán)境中的圖像元素，達(dá)到可以直接觀察PLC運(yùn)行情況的目的。以仿真動(dòng)畫(huà)的形式表示控制和程序的執(zhí)行結(jié)果，極大地增加了研究者的參與實(shí)驗(yàn)的意識(shí)，提高了研究者的動(dòng)手能力，加深研究者對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的理解，提高研究的效果，特別是在提升研究者的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，鍛煉創(chuàng)新精神時(shí)，是非常有用的；以仿真程序代替實(shí)驗(yàn)設(shè)備，開(kāi)發(fā)后不需要過(guò)多的維護(hù)，還可以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的多樣性。仿真實(shí)驗(yàn)以仿真動(dòng)畫(huà)代替實(shí)物模型既能節(jié)約大量的實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)，又能提高實(shí)驗(yàn)的安全性。

一、PLC電梯控制系統(tǒng)

（一）控制系統(tǒng)組成

本三層電梯控制系統(tǒng)由PC機(jī)、三菱FX2N-48MT、SC-09編程線、及軟件KingView 6.5、FXGPWINV3組成。通過(guò)編程線SC-09將PC機(jī)的RS-232串口與PLC的編程口連接，在上位PC上安裝KingView 6.5并建立電梯控制模型、編寫(xiě)控制程序、建立動(dòng)態(tài)鏈接，就可以實(shí)現(xiàn)PLC電梯控制的動(dòng)態(tài)運(yùn)行和仿真。

（二）PLC的I／O分配

根據(jù)電梯操作的過(guò)程及對(duì)控制系統(tǒng)的要求，確定本系統(tǒng)中所需輸入、輸出接口，然后再進(jìn)行I／O地址分配，使每個(gè)輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)PLC內(nèi)部的輸入繼電器，每個(gè)輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)PLC內(nèi)部的輸出繼電器。本電梯最小控制系統(tǒng)，電梯轎廂內(nèi)的操作面板上有各層的選層指令按鈕，開(kāi)門(mén)按鈕和關(guān)門(mén)按鈕，門(mén)廳召喚按鈕，電梯平層行程開(kāi)關(guān)，另外，轎廂內(nèi)設(shè)有消防應(yīng)急和復(fù)位開(kāi)關(guān)，共需14個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入端口?？刂齐娞莸纳闲小⑾滦?即電機(jī)正、反轉(zhuǎn))，上、下行指示燈，轎廂內(nèi)的開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)控制，顯示1至3樓層樓位置指示，電梯轎廂內(nèi)各層指令信號(hào)登記顯示，各樓層門(mén)廳乘客召喚，共需l6點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸出端口。

二、組態(tài)軟件設(shè)計(jì)

（一）圖形界面設(shè)計(jì)

在組態(tài)軟件中設(shè)計(jì)仿真圖形界面，構(gòu)建電梯模型畫(huà)面，包括電梯轎廂、轎廂內(nèi)按鈕與顯示元件、門(mén)廳召喚按鈕與顯示元件、電梯牽引電機(jī)、啟／停控制按鈕等。虛擬的電梯模型代替實(shí)際的電梯物理模型仿真運(yùn)行。建立仿真圖形畫(huà)面，先要在工程管理器窗口下雙擊“新建”圖標(biāo)，建立“電梯控制系統(tǒng)”工程。在工程瀏覽器目錄窗口，單擊“文件”-“畫(huà)面”，再在目錄內(nèi)容顯示區(qū)內(nèi)雙擊“新建”圖標(biāo)，啟動(dòng)“畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)”程序，在“新畫(huà)面”窗口，就可以用組態(tài)王提供的畫(huà)圖“工具箱”，根據(jù)需要構(gòu)建圖形畫(huà)面。

（二）數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)造

數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)軟件的核心，通過(guò)定義數(shù)據(jù)變量，反映被控對(duì)象各種屬性，實(shí)現(xiàn)圖形畫(huà)面與I／O驅(qū)動(dòng)程序的聯(lián)系，數(shù)據(jù)庫(kù)是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。組態(tài)王中，數(shù)據(jù)庫(kù)變量是在“數(shù)據(jù)詞典”中定義，數(shù)據(jù)變量分內(nèi)存變量和I／O變量，其中，內(nèi)存變量是不需要與其他應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)的變量，而I／O變量是與其他應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)的變量，如與PLC進(jìn)行信息變換的數(shù)據(jù)變量(下位機(jī)采集來(lái)的數(shù)據(jù)、發(fā)送給下位機(jī)的數(shù)據(jù))就是I／O變量，在程序運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)I／O變量的值改變時(shí)，會(huì)自動(dòng)寫(xiě)入遠(yuǎn)程的PLC內(nèi)存，而當(dāng)PLC的變量改變時(shí)，組態(tài)王中I／O變量會(huì)自動(dòng)更新。PLC的輸入輸出地址就是I／O變量，在設(shè)置I／O變量屬性時(shí)，在“定義變量”窗口的“基本屬性”頁(yè)中輸入變量名(如“一樓指令按鈕”)，變量類型設(shè)為“I／O 離散”，連接設(shè)備設(shè)為“FX2PLC”，寄存器設(shè)為“x3”，數(shù)據(jù)類型設(shè)為“Bit”，讀寫(xiě)屬性設(shè)為“只讀”，采集頻率設(shè)為100 ms，再單擊“確定” 按鈕，完成“一樓指令按鈕”的數(shù)據(jù)變量定義。

（三）動(dòng)畫(huà)連接

建立數(shù)據(jù)庫(kù)中變量與圖形畫(huà)面中圖素間關(guān)系，就是動(dòng)畫(huà)連接。通過(guò)建立動(dòng)畫(huà)連接，可以將數(shù)據(jù)庫(kù)中變量信息反映到圖形畫(huà)面中，當(dāng)變量值改變時(shí)，畫(huà)面上圖形對(duì)象以動(dòng)畫(huà)的效果表現(xiàn)出來(lái)；還可以用圖形畫(huà)面的動(dòng)作控制著數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量，由軟件使用者通過(guò)圖形對(duì)象以改變數(shù)據(jù)變量的值；這樣才能將靜止的圖形畫(huà)面像實(shí)際物理模型一樣仿真運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)圖形界面與物理對(duì)象PLC間的雙向控制和模擬運(yùn)行。雙擊圖形界面上的圖形元件，彈出“動(dòng)畫(huà)連接”對(duì)話框，根據(jù)圖形元件的屬性，分別定義對(duì)象名稱及動(dòng)畫(huà)表達(dá)式，如雙擊“轎廂” 圖形元件，在彈出的“動(dòng)畫(huà)連接” 窗口中，單擊“垂直移動(dòng)”，在出現(xiàn)的“垂直移動(dòng)連接” 窗口的“表達(dá)式”框中，設(shè)置“”，并設(shè)向上移動(dòng)距離設(shè)置為200，最上邊移動(dòng)距離設(shè)置為200，向下移動(dòng)距離設(shè)置為0，最下邊移動(dòng)距離設(shè)置為0，單擊確定按鈕，回到“動(dòng)畫(huà)連接”窗口，再單擊“確定”按鈕，完成對(duì)轎廂的動(dòng)畫(huà)連接。同樣的，可以完成其他圖形元件的動(dòng)畫(huà)連接。

三、PLC電梯控制仿真運(yùn)行

（一）PLC與Pc的通信參數(shù)設(shè)置

組態(tài)王軟件要對(duì)PLC進(jìn)行控制，必須要對(duì)PLC設(shè)備進(jìn)行定義，雙擊“電梯控制系統(tǒng)”工程，在啟動(dòng)的工程瀏覽器內(nèi)容顯示區(qū)中雙擊“新建”圖標(biāo)，出現(xiàn)“設(shè)備配置向?qū)А?，按“PLC”-“三菱”-“FX2” “編程口”，順序選擇，取設(shè)備名“FX2PLC”，設(shè)備指向“COM1”串口，定義設(shè)備地址，則上位PC與實(shí)際的PLC建立了對(duì)應(yīng)的聯(lián)系。建立聯(lián)系的設(shè)備，還需設(shè)置通訊參數(shù)，才能保證組態(tài)王對(duì)PLC的監(jiān)控和仿真運(yùn)行，設(shè)置的參數(shù)為：波特率9 600 b／s，7位數(shù)據(jù)位，1位停止位，偶校驗(yàn)，站號(hào)為0。該通信格式，在PLC中通信格式數(shù)據(jù)寄存器D8120中設(shè)置數(shù)值H6086，D8121中設(shè)置數(shù)據(jù)H0000，D8129中設(shè)置K5。

（二）進(jìn)入系統(tǒng)仿真運(yùn)行

PLC狀態(tài)開(kāi)關(guān)指向“RUN”，啟動(dòng)組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)TouehView，對(duì)電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和仿真運(yùn)行，檢測(cè)電梯仿真界面的運(yùn)行是否符合邏輯控制關(guān)系，組態(tài)軟件對(duì)PLC的控制，及PLC對(duì)組態(tài)軟件仿真模型的控制。

四、結(jié)論

通過(guò)組態(tài)王的PLC電梯控制仿真，可以在脫離PLC實(shí)際物理控制對(duì)象的條件下，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯控制系統(tǒng)的仿真運(yùn)行，在控制程序投入實(shí)際運(yùn)行前進(jìn)行調(diào)試；而建立起來(lái)的控制命令程序，是可以在物理對(duì)象連接后，直接進(jìn)行對(duì)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控的人機(jī)界面，因此，在實(shí)際工作中，該方法無(wú)論針對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)還是模擬量信號(hào)，都可以進(jìn)行近似真實(shí)的仿真調(diào)試運(yùn)行，也可以應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中，在需投入較大資金的物理對(duì)象缺乏情況下，通過(guò)界面仿真的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁秀英.組態(tài)控制技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2010.

[2]李慧升.電梯控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011.