基于PLC和Kingview的電梯監控系統設計

汪雅丹

摘 要 本文介紹了基于西門子S7-200可編程控制器、STEP7和Kingview組態軟件的電梯控制系統。闡述了電梯控制系統的組成及PLC、STEP7和Kingview的程序設計方法，PLC執行可靠有效地分散控制及采集現場數據，Kingview組態軟件制作人機對話界面，進行系統的監控和仿真。該控制系統可以實現上位PC實時監控電梯控制系統的運行狀態。

關鍵詞 PLC 電梯控制 Kingview組態

中圖分類號：TU857 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.12.019

Abstract This paper introduces the elevator control system Siemens based on S7-200 programmable controller， STEP7 and Kingview configuration software. It Describes the composition of the elevator control system and the program design method of PLC， STEP7 and Kingview. PLC performs reliably and effectively decentralized control and data sampling. And Kingview configuration software makes the man-machine conversation interface， monitors simulation system. The control system realizes the real-time monitoring of the upper PC elevator control system running state.

Keywords PLC； elevator control； Kingview configuration

0 引言

將PLC應用在電梯控制系統中，有許多優點，比如使用維修方便，其運行可靠性較高，尤其是抗干擾能力強，因此，PLC控制電梯系統受到越來越多企業的重視，并成為目前電梯應用最多的控制方式之一。同時，安全性是電梯的首要條件，所以必須建立良好完善的電梯監控系統，本文闡述應用組態軟件Kingview和PLC共同構建電梯監控系統。

1 電梯PLC控制系統的設計

1.1 控制系統的組成部分

電梯PLC控制系統主要由兩個部分組成，包括變頻器控制的電機調速部分和PLC控制的邏輯部分。電機調速部分中，變頻器的輸入信號由PLC提供控制，通過對變頻器進行合理參數設置，直接控制曳引電動機，并通過光電編碼器測量電機的轉速，送回到PLC，進行比較、運算，構成一個閉環矢量控制系統。合適的參數設置和算法，不僅可以讓電梯在運行過程中，具有超速、缺相等方面故障發生時的保護作用，而且還可以讓電梯在啟動加速、制停減速過程中更加舒適和平穩。

變頻器自身的啟動、停止、加減速、制動停機等輸入信號由邏輯控制部分完成，由PLC提供。而PLC接收外部信號，有每層廳門外呼梯信號、轎廂里面的選層信號、開關門信號、平層停車信號以及各種安全電氣觸點信號等。對這些信號，PLC通過程序判斷和運算，來實現電梯的集選控制。

圖1是電梯PLC控制系統的結構示意圖，可以看出，控制系統由電梯本體和控制系統組成。其中電梯本體的組成部分包括曳引電機底座、轎廂、內、外呼控制面板等；控制器由變頻器、PLC等部分組成。

1.2 硬件選型

電梯共分三層，每層有廳外呼叫按鈕、轎廂內呼按鈕（包括1～3層內呼按鈕）、以及外呼信號登記指示、內呼信號登記指示和電梯上、下行運行方向指示燈。本設計根據樓層和控制要求選西門子S7-200 CPU224型號的PLC。輸入輸出地址分配表如表1。

設計的三層電梯控制系統的主要功能有：（1）電梯在上行過程中，只響應上升呼梯信號；反之在下行過程中，只響應下降呼梯信號；（2）選定樓層后，該樓層會得到響應，沒有選擇的樓層不會得到處理；（3）到達選定的樓層，相應樓層指示燈會亮；（4）當電梯停在選定的樓層時，樓層指示燈閃爍1秒，然后常亮。

1.3 軟件設計

其程序主要由幾個模塊組成，包括電梯的啟動制停程序、轎廂內呼梯指令信號程序、廳門外呼梯指令信號程序、轎廂的開關門程序、電梯上下運行方向確定和指示程序、電梯換速平層的程序等等。

電梯系統啟動后，首先檢測電梯是否停在二樓或者三樓，同時，要檢測電梯是否有呼叫信號，如果沒有信號呼叫，則將電梯返回到一樓等待，如果有呼叫信號，則等待呼叫信號；檢測到了呼叫信號，就需要對轎廂所在樓層和呼叫樓層進行比較，確定電梯是上升還是下降，比如電梯在二樓，三樓有呼叫信號，則經過比較后，電梯上行到三樓停止；在電梯上升過程中，如果又檢測到有呼叫信號，需要判斷呼叫信號是否在電梯同方向運行中，如果是，則到呼叫樓層停后，繼續向原先呼叫樓層運行，如果不是，則等響應原先呼叫信號后，再響應后面的呼叫信號，比如電梯在一樓停靠，三樓有呼叫信號，經比較判斷，電梯上行，上行過程中，又檢測到二樓有呼叫信號并且此時電梯還已過二樓，繼續上行到三樓停止，再下降響應二樓呼叫信號。軟件設計流程如圖2所示。

2 Kingview組態監控設計

Kingview組態軟件是一種通用的工業監控軟件，利用組態軟件來設計電梯監控系統，可以從電梯運行現場采集數據，并將電梯運行過程以動畫形式直觀地顯示在監控畫面上。建立工程應用的一般過程主要包括以下幾個方面：定義外部硬件設備、制作圖形畫面、添加工程變量數據庫包括內存變量和I/O變量、定義動畫連接、系統運行調試等幾方面。

2.1 定義外部硬件設備

許多設備通常包括PLC、智能儀表、變頻器、智能板卡等等，都會與Kingview組態軟件進行數據交換，相對于Kingview軟件把這些硬件稱作外部設備。由于本系統是PLC與Kingview組態軟件間進行通訊，因此，將PLC的生產廠家、設備名稱、通訊方式等選擇好即可。在計算機和PLC硬件通過PC-PPI電纜線連接好后，為了實現組態王和外部硬件設備的實時數據通信，需要在組態軟件中定義與外部設備信號對應的變量，也可以根據“設備配置向導”，來一步步完成外部設備的連接。

2.2 設置變量，構造數據庫

數據庫是組態軟件最核心的部分。在Kingview軟件運行時，操作者在監控室看到系統的運行狀態，同時發布的指令也要很迅速地到達電梯控制系統，數據庫是聯系上位機和PLC下位機的橋梁。數據庫中變量的基本類型分為內存變量和I/O變量兩種。在電梯監控系統中，I/O變量是組態軟件與PLC交換的變量，這種數據交換是雙向的、動態的，那些從下位機采集來的數據、發送給下位機的指令，比如“內、外呼按鈕”、“開、關門”等變量，都需要設置成I/O變量。在電梯監控系統運行過程中，當I/O變量的值改變時，如果是可讀寫變量，該值就會自動寫入PLC設備；反之，當PLC的I/O變量的值改變時，Kingview組態軟件中的變量值也會自動更新。

2.3 制作圖形監控畫面，定義動畫連接

主要是模擬實際工業現場來進行監控畫面的繪制和動畫的設置。本系統設計的監控畫面就是電梯運行系統仿真畫面，如圖3所示。電梯運行仿真畫面由井道、曳引鋼絲繩、轎廂、三層樓各層廳門呼梯按鈕、當前樓層顯示、電梯運行方向指示、內呼按鈕等組成。畫面制作時可以從軟件自帶的圖庫中選取一些圖素，并利用工具箱等進行繪制。在控制廳門打開的時候，門向兩邊移動，門邊縮放保留一部分作為門框。轎廂內呼按鈕直接放在畫面旁邊，可以作為控制信號傳給PLC。

3 結束語

利用西門子STEP7編程軟件和 Kingview組態軟件設計的電梯監控系統，可以進行電梯運行中的數據采集與處理、動畫顯示和實時動態監控，監控畫面友好、自動化程度高、可靠性好。

參考文獻

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