基于組態王的電梯系統集成設計

施倩楠，陳永良，李海航,，陳曦曦

(1.中國計量大學質量與安全工程學院，浙江 杭州 310018；2.浙江省家具五金研究所，浙江 杭州 310018)

基于組態王的電梯系統集成設計

施倩楠1，陳永良1，李海航1,2，陳曦曦2

(1.中國計量大學質量與安全工程學院，浙江 杭州 310018；2.浙江省家具五金研究所，浙江 杭州 310018)

為了提高電梯控制系統的準確性和穩定性，實現組態監控，基于組態王軟件設計了電梯集成系統。通過控制室對電梯運行狀態進行實時監控，當運行發生異常時，可及時采取有針對性的措施，以防止事故的發生。分別對PLC軟件、配置電梯集成系統、設計圖形界面、創建數據庫、構建動畫鏈接等步驟進行了設計。組態系統與PLC控制系統能夠實現數據實時交換，并且反映電梯的運行狀態。通過監控畫面控制電梯的運行狀態，實現了對電梯運行的雙向控制。該系統實現了各數據信息的實時傳送，優化了控制現場工作流程，提高了工作效率；與傳統專用機開發的工業控制系統相比，其更具通用性、智能性和便捷性。該系統適用于各類電梯控制，能夠有效保證電梯運行過程的安全性、可靠性及穩定性，是未來智能樓層控制的發展趨勢。

電梯； 組態王； 智能控制； 自動化； 檢測； PLC; 系統集成； 組態監控； 數據交換

0 引言

電梯是機械化及電氣相結合的產物。目前，使用PLC控制電梯運行的技術已經被廣泛應用，通過監控室上位機對電梯運行狀態進行監控是電梯控制系統的發展趨勢。電梯控制方案設計主要分為使用微機作為信號控制單元和使用PLC作為控制單元兩種。由于后者能夠結合組態軟件實現電梯運行狀況的實時監控，所以本文采用第二種方案設計電梯控制系統。該系統能夠反映電梯實時運行狀況，并且將其傳遞到控制室中，從而有效優化、控制現場作業。

1 電梯控制系統集成設計

電梯監控系統由電梯、微機、PLC等組成，主要功能就是確保電梯運行，使組態軟件與PLC相互通信，并運用組態王對電梯的運行狀態進行監控。

電梯控制系統的底層由PLC進行設置，由減速結構和直流電機及輸入、輸出設備組成。其中，微機作為上位機對電梯的運行狀態進行監控，電梯主要由PLC進行控制。上位機的設置主要由組態王軟件進行設計，以實現對電梯運行信息的監控和檢測[1]。 PLC和上位機之間的通信由串行數據接口協議制定，電梯在運行中的狀態則是由PLC傳遞給上位機，利用上位機對這些數據進行采集和分析處理之后，再對電梯的運行狀況進行監控和測試。在此過程中，上位機還可以將命令傳送給PLC，使其能夠對電梯的運行狀況進行合理控制[2]。

2 電梯控制系統集成設計中的PLC控制系統

2.1 PLC的配置

根據電梯的特點，對PLC進行配置設計[3]。PLC地址編號及輸入、輸出信號如表1所示。其中，內選信號為轎廂內的按鈕信號，上、下選信號為電梯外門口選擇上下的按鈕信號。

表1 PLC地址編號及輸入、輸出信號

2.2 PLC軟件設計

電梯控制系統在設計的時候是非常復雜的，因為它不僅要滿足位置的需求，還要滿足控制的需求；電梯在接受用戶信息的時候不僅要對這些信息進行處理，而且還要對其他離散信號進行處理，所以在設計系統軟件的時候需要基于電梯的運行流程[4]：開電梯門—關電梯門—選擇樓層—轉換方向—啟動電梯—加速—減速—勻速—落層—停止。

3 運用組態王設計控制系統流程

組態王開發監控系統軟件的作用是：以標準的工業計算機軟件、硬件平臺構成的集成系統取代傳統的封閉系統。組態王軟件的特點主要為：①只需使用計算機即可進行試驗軟件的實現，減少了資金投入；②組態王軟件系統為中文界面，不但具有可視化的優點，操作簡便，還具有仿真運行的控制能力，可實時顯示趨勢曲線，使自動控制試驗達到預想效果。組態王在運行中可以自動收集數據并存儲在數據庫中，能將這些數據以動畫的形式進行呈現，還具有記錄、報警等監視功能[5]。

采用組態王軟件來進行電梯監控系統的設計，其步驟主要包括配置設備、構建數據庫、設計圖形界面、建立動畫鏈接和運行調試[6]。

組態王控制系統流程如圖1所示。

圖1 組態王控制系統流程設計圖

①配置設備。要利用組態王設計監控系統，就要對通信設備進行連接，使PLC與組態王可以通信。與組態王進行連接的輸入/輸出設備的參數主要有:計算機中的COM1端口、9 600 bit/s的通信速率、8位數據位、1位停止位，采用PPI的通信方式[7]。

②構建數據庫。在編寫程序時要先確定在程序中所使用的變量。組態王軟件中對輸入/輸出變量和中間變量的定義為:數據表述對象的屬性，組態王對所有變量都構建數據庫；組態王在運行過程中，當輸入/輸出變量的值發生變化時，就說明輸入/輸出變量的值將自動進入遠程程序中；如果遠程程序中的值發生變化，就說明組態王中的輸入/輸出變量將自動更新[8]。

③圖形界面的設計。對圖形界面進行設計主要是為了模擬電梯現場的進行狀況，基于組態王設計電梯集成系統的界面就是為了能夠模擬電梯運行的現場畫面。對電梯系統的圖形界面進行了設計，包括電梯畫面、操作界面、監控畫面及程序查看畫面等，可以使整個電梯控制集成系統更加人性化，并豐富了其內容。

④創建動畫鏈接。要想使電梯圖形界面動態運行，以模擬電梯的運行情況，就要創建動畫鏈接。動畫鏈接是指對畫面中的圖形與數據庫變量創建關系鏈接，使兩者存在某種關系。當數據庫變量中的值發生變化的時候，畫面中的圖形就可以通過動畫來模擬電梯狀態[9]。為了使電梯進行上下移動，可以對電梯的運行狀況及落層感應器分別編碼，使電梯每到一個樓層都將電梯值與該樓層的編碼進行比較。當電梯值與樓層編碼不相同的時候，落層感應器就可以將這個值傳送到電梯中。

⑤電梯的運行及調試。在對電梯進行運行和調試的時候，主要測試的是系統與模擬仿真電梯圖形界面和電梯中的控制模式是否都可以實現。按下電梯中的控制按鈕，檢查電梯是否可以運行、平穩地落到指定的樓層中以及開門[10]；同時，檢查電梯的按鈕狀態與PLC的輸入/輸出狀態是否在組態監控軟件中有動態顯示。相反，在組態監控軟件畫面中，按下操控按鈕，檢查電梯在運行過程中與電梯中的控制按鈕是否相同，是否在組態監控軟件畫面上有動態顯示[11]。

在對電梯進行調試的過程中，有時還會出現一系列的故障需要排除。故障舉例及原因分析如下：①無法對變量進行設置，可能是要設置的變量超出了軟件的規定；②在測試通信的時候顯示失敗,可能是串口中的默認數據與PLC通信口設置不一致[12]；③電梯按鈕無法對電梯進行控制,可能是電梯按鈕設置的讀寫屬性變量被設置為“只讀”；④電梯在達到某一樓層的時候按鈕顏色沒有變化,可能是按鈕的顏色設計過于接近，或者是PLC中的輸出點有錯誤[13]。

4 結束語

本文設計的電梯控制系統以組態王為基礎，以PLC控制為輔助。PLC控制能夠有效提高電梯控制系統中的穩定性和精確性，而組態軟件則能夠將控制現場的信號實時反饋到控制室中?；诖耍ぷ魅藛T就可以通過控制室來實時監控電梯的運行狀況，而不用親臨現場。電梯在運行過程中如果發生意外狀況，工作人員可以通過監控室監控的電梯實時運行畫面第一時間采取相應的措施，以降低事故的發生機率。該系統還可以在高層電梯控制中使用，高層電梯可以采用模塊法及變量法相結合的編程方法，其有待進一步的研究和實現。將該系統應用到日常生活里普及使用的電梯中，能夠保障電梯的安全運行性能，也是未來智能樓層控制的發展趨勢。

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Integrated Design of the Elevator System Based on Kingview

SHI Qiannan1,CHEN Yongliang1,LI Haihang1,2,CHEN Xixi2

(1.College of Quality and Safety Engineering,China Jiliang University,Hangzhou 310018,China；2.Zhejiang Province Furniture Hardware Research Institute,Hangzhou 310018,China)

In order to improve the accuracy and stability of elevator control system,and implement configuration monitoring,the elevator integration system based on Kingview software has been designed.In control room,the elevator running status is monitored in real time,and in the case of abnormal situation,targeted measures can be taken timely to prevent accidents.The PLC software,configuration of elevator integration system,the graphical interface,creating database and animation connection are designed respectively.Real time data exchange can be implemented for configuration system and PLC control system,and the running state of the elevator can be reflected.The running state of the elevator can be controlled through the monitoring display,to realize the bi-directional control of the elevator.The real-time transmission of data information optimizes the working process of the control site,and improves the working efficiency.Comparing with the industrial control system developed using dedicated machine,the system proposed features versatility,intelligence and convenience.The system is suitable for various kinds of elevator control; it effectively guarantees the safety,reliability and stability of the elevator operation; it is the development trend and direction of intelligent building control in the future.

Elevator; Kingview; Intelligent control; Automation; Measurement;PLC; System integration; Configuration monitoring; Data exchange

浙江省家具檢測技術研究重點試驗室開放基金資助項目(2016J09)

施倩楠(1992—)，女，在讀碩士研究生，主要從事風險監測方向的研究。 E-mail:850168889@qq.com。 李海航(通信作者),男，博士，講師，主要從事安全檢測工作。E-mail:lihaihang@cjlu.edu.cn。

TH-39;TP273

A

10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201706025

修改稿收到日期:2017-01-22