用组态软件设计4层电梯监控系统

邓香生 王明慧

（武汉船舶职业技术学院，武汉 430050）

利用PLC实现电梯的运行控制已被广泛应用，在监控室的上位机监控电梯的运行状态是电梯控制的发展方向。电梯是机械和电气结合的机电产品，其控制方案常采用以下两种方式：一种是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来实现；另一种是可编程控制器（PLC）控制电梯的运行，微机进行实时数据采集和监控，采用组态软件（如组态王）制作监控画面以实时反映电梯的运行状况。目前组态软件作为人机接口的智能软件包，是一种流行的PC机上建立工控的对象，能够将现场的信号实时地传送到控制室，保证现场操作人员和管理人员不需到现场即可得到各种数据以优化控制现场的作业。因此文中采用第二种控制方案进行四层电梯的监控系统的设计。

1 电梯监控系统的组成

四层电梯的监控系统主要由电梯，微机和PLC等组成，其主要功能如下：（1）实现电梯的自动运行；（2）实现组态软件与PLC 之间的通讯连接；（3）利用组态王软件监视并控制电梯的运行状态。

控制系统的底层控制由PLC，直流电机及其减速机构，输入/ 输出部分组成；微机则作为上位机对电梯的状态进行监控。电梯的运行通过PLC进行控制，PLC 采用西门子公司的S7-200系列产品。上位机则采用组态王软件实现对电梯的开关量等信息的检测与监控。本系统中PLC 与上位机的通讯是按RS-232协议进行的，电梯运行状态由PLC 送入上位机，上位机采集这些数据，分析处理后对电梯的运行状态进行监测；同时上位机也可发布命令给PLC，以控制电梯的运行。

2 PLC 控制系统的设计

2.1 PLC 配置

根据电梯的控制要求，将PLC 的I/O分配如表1、表2所示。

表1 输入信号及PLC 地址编号

表2 输出信号及PLC 地址编号

Q1.4 一层指示 SB1 Q1.5 二层指示 SB1 Q1.6 三层指示 SB1 Q1.7 四层指示’ SB1

2.2 PLC的软件设计

电梯的控制是比较复杂的，要满足多位置、多控制的要求，电梯在接收用户信号的同时，还要不断处理各种离散信号。电梯动作的循环过程为：开门→关门→选层→换向→启动→加速运动→快慢速切换→平层→停车。同时在程序设计过程中应遵循轿厢内指令优先、顺向截车、就近停靠的原则。系统的软件流程如图1所示。

3 组态监控的设计过程

系统的监控软件采用了北京亚控公司的kongview6.5组态王软件，利用它来设计电梯监控系统主要步骤有：设备配置，构造数据库变量，图形界面的设计，建立动态连接，运行调试等。

组态王是运行于Microsoft windows 98/2000/xp 中文平台的中文界面的人机界面软件，采用了多线程、COM组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行可靠。Touch View 是“组态王6.5”软件的实时运行环境，它从设备中采集数据，并存于实时数据库中，还负责把数据的变化以动画的形式形象地表示出来，同时可以完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能，并按实际需求记录在历史数据库中。趋势曲线、工程记录、安全防范等重要功能都有简洁的操作方法。

（1）设备的配置

要用组态软件进行实时监控首先要完成通讯连接，由于本系统是PLC与组态王间进行通讯，因此将PLC的生产厂家、设备名称、通讯方式等填入相应的对话框即可。与组态王连接的I/O设备的通讯参数如下：端口：PLC接计算机COM1口；波特率：9600；数据位：8 位；停止位：1位；校验位：偶校验；设备配置中设备地址为2，通讯方式：PPI。

（2）构造数据库变量

在程序编写之前首先要定义程序中用到的变量，在组态王的数据词典中定义I/O变量和中间变量，数据是用来描述工控对象的属性，组态王定义的各种变量组成数据库。在组态王运行过程中，I/O变量的值改变时，则该值自动写入远程应用程序；而远程应用程序中的值改变时，组态王中的 I/O 变量自动更新。

图1 PLC控制流程图

图2 系统监控画面

（3）设计图形界面

图形界面用来模拟现场的工况，而本系统设计的界面用来仿真电梯运行的画面。“组态王”提供了丰富的图形制作工具，而且还有丰富的图库供选择，在本设计中，针对电梯系统制作了进入画面。监控画面、操作帮助画面、查看程序画面等，使整个系统操作人性化，内容丰富。系统监控画面见图2。

（4）建立动画连接

图形界面只是一副静态画面，要想用它来动态仿真电梯的运行状况，还要定义动画连接。动画连接指在画面的图形对象与库的变量之间建立的一种关系，当变量的值改变时，在画面上以图形对象的动画效果表示出来；或者由软件使用者通过图形对象改变数据变量的值，以实现图形界面与对象间的双向控制。即PLC控制程序和组态监控程序共同参与对电梯的控制。

为了实现电梯的上下移动，将电梯的行程和平层传感器分别组成了数值编码，每到一个楼层进行一次数值比较，当电梯值不等于平层传感器值时，将平层传感器值赋给电梯。组态王监控程序流程如图3。

（5）运行和调试

图3 组态王监控程序流程图

主要是检查系统是否可以实现电梯仿真图形界面与电梯间的双向控制。按动电梯上的控制按钮，检查电梯运行到指定层站，开门等。电梯按钮的状态和电梯运行的状态（PLC的I/O状态），在组态监控画面上是否有动态显示。反之，在组态监控画面上，操作控制按钮，电梯运行的状态与按动电梯上的控制按钮时是否相同，并且动态显示在组态监控画面上。

4 结论

该控制系统采用PLC控制，提高了控制系统的准确性和稳定性，并且由于实现了组态监控，可以由中央控制室对电梯的运行状态进行实时监控，一旦出现意外，可以采取措施防止事故的发生。这是未来智能楼宇的发展方向。

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