基于组态王软件的塑料袋装化肥运输电梯监控系统的应用研究

陈祥红 张云云 周婷 熊立贵 陈利伟

（广东理工职业学院 机电工程学院）

1.引言

大包化肥的塑料包装通常是尺寸较大的塑料袋。当大包化肥用塑料袋包装好后，需要运输到不同楼层的仓库存储时，若采用人工搬运极易产生塑料包装袋破损泄漏以及送错楼层等问题。

为了解决上述所述的问题，本论文采用组态王软件建立了一个垂直运输电梯监控系统，可以实现对大尺寸塑料袋装化肥垂直电梯运输的监控和选层。

2.新建设备和变量

变量新建及其设置详细情况如下图所示：

图1 电梯监控系统变量

按照一般监控项目制作的流程，该电梯监控系统先要新建组态工程，然后新建设备。新建的设备是西门子 S7200PLC，通信端口是 COM1，通信地址是02。设备新建好后，还需新建该监控系统所使用到的各个变量。

K1、k2、k3、k4这四个变量是为了实现电梯监控效果所引入的中间变量。速度、电梯楼层显示、电梯轿厢和轿厢上升/下降这四个变量类型设置为内存整型。其他的变量均设置为I/O离散。

3.电梯监控系统画面制作

3.1 画面绘制

该化肥运输电梯监控系统画面如下图所示。它主要有电梯模型与监控面板两部分。

图2 电梯监控系统界面

该电梯模型总共有四层，包括电梯井、轿厢、每一层的呼梯按钮、呼梯指示灯。监控面板上包括电梯运行指示状态框、楼层显示状态框、轿厢选层按钮、上行/下行按钮、轿厢开门/关门按钮、复位按钮及其他的相关文字标识。

3.2 画面组件设置

为了能够实现运输电梯的监控功能，画面绘制完成后还需要完成画面的各个按钮、显示框与指示灯与变量之间的关系设置。在整个画面当中需要设置的组件可以分为输入模块和输出模块两大类。输入模块包括有呼梯按钮、选层按钮、轿厢开关门按钮、电梯上下行按钮以及复位按钮。而输出模块包括有每层的呼梯指示灯、电梯运行指示框、楼层显示框以及轿厢与轿厢门。

3.2.1 呼梯按钮设置

输入模块中的呼梯按钮设置的是“按下时”的命令语言连接。比如第一层的呼梯按钮设置的按下时命令语言是：

\本站点一层呼梯按钮=1；

其余的呼梯按钮设置与一层呼梯按钮类似，都是在设置窗口的按下时命令语言连接中让其对应的呼梯按钮变量赋值为1。

3.2.2 上下行按钮设置

上行和下行按钮均为多边形图素对象，都是在图素窗口中设置按下时命令语言连接。上行按钮连接的命令语言是：

\本站点电梯上升=1；

\本站点电梯下降=0；

为了实现互锁的功能，将上下行按钮命令语言中相反的功能变量设置为 0。复位按钮为组合图素对象，也是在图素窗口中设置按下时命令语言连接。按下该按钮时，执行的指令使得各个变量置零。

3.2.3 轿厢选层按钮设置

选层按钮的作用是为整个监控系统的选层功能程序提供触发的条件，并且还具有变色显示的功能。选层按钮是一个组合图素对象，选择图素窗口的隐含进行设置。

比如一楼的选层按钮的设置是：在隐含连接设置窗口中，条件表达式选择厢内选层按钮 1，表达式为真时选择为显示。其他三个轿厢选层按钮设置方法与上述类似，隐含连接的条件表达式做对应的改变即可。

3.2.4 轿厢开关门按钮设置

开关门按钮是组合图素，其设置是将隐含连接窗口中连接表达式设置为：

\本站点电梯内开门 = = 0

表达式为真时，选择显示。而关门按钮是将按下时命令语言窗口设置为：

\本站点电梯内关门 = = 0；

以上就是画面的输入模块的设置，接下来还要对输出模块进行设置。

3.2.5 呼梯指示灯与状态框设置

每一层楼的呼梯指示灯是当按下呼梯按钮时点亮，当轿厢到达呼梯按钮所在楼层时熄灭。因此，将呼梯指示灯与对应的呼梯按钮变量连接起来即可。比如，二层呼梯上指示灯设置为与\本站点二层呼梯按钮上的变量相连接。

电梯运行指示状态框与楼层显示状态框均是利用文本类型对象的字符串输出功能。电梯运行指示状态框是将其文本输出连接窗口的表达式设置为：\本站点运行指示。

而楼层显示状态框是将其文本输出连接窗口的表达式设置为：\本站点电梯楼层显示。

3.2.6 轿厢与轿厢门设置

轿厢设置的是组合图素对象中的垂直运动功能。垂直移动设置窗口中，表达式为：\本站点电梯桥厢，移动距离是0到700，对应值是从最下边0到最上边700。

轿厢门需要实现开门与关门的效果，所以轿厢门设置的是圆角矩形对象的缩放功能。缩放连接窗口中的表达式为：\本站点k1，最小的对应值和占据百分比均为 0，最大的对应值和占据百分比均为 100。左边轿厢门方向选择向左，右边轿厢门方向选择向右。

至此，就完成了电梯监控系统画面所有组件的设置。画面组件设置的实质是将画面的各个模块与后续的应用程序语言连接起来，以便于实现后台程序与显示画面的无缝配合。

4.电梯监控系统功能实现

本电梯监控系统分为四层。该系统实现的监控功能包括电梯上/下行运动控制、电梯运行状态指示、轿厢楼层显示、呼梯功能、选层功能、轿厢开关门功能。

在画面各模块设置完成的基础上，各监控功能是通过在画面命令语言界面编程实现的。在编写系统程序之前，先在画面命令语言的“显示时”选项卡的编程界面中编写系统初始条件。

该初始条件的作用是使系统画面打开时，让轿厢处于停止状态，轿厢处于电梯井底部，并确定后续电梯的运动速度。

4.1 电梯监控系统功能描述

下面对该电梯监控系统的各项具体功能进行详细解释和描述。它们分别是：

电梯上/下行运动控制功能是在监控画面点击控制面板上的上行或者下行按钮，电梯就会在电梯井内上下垂直运动。电梯运行状态指示功能是状态框可以显示电梯处于上行、下行或者停止的文字提示。楼层显示功能是当轿厢处于哪一层楼的高度区间，其状态框就显示器所处楼层对应的数字。

呼梯功能是在某一楼层的运输员按下该楼层电梯井外面的呼梯按钮，运输轿厢即可自动从其他楼层运动到运输员所在楼层，然后停止运动，并且按下呼梯按钮后其对应的指示灯点亮，轿厢到达运输员所在楼层后，指示灯熄灭。运输员即可把该楼层存储的化肥搬运出来。

选层功能是监控运输员进入轿厢后，可以选择相应的运输楼层。运输员按下对应的楼层数字按钮后，电梯即可自动运动到该楼层，然后停止。轿厢开关门功能是当运输员按下呼梯或者选层按钮，轿厢到达指定楼层后，轿厢门自动打开，然后关闭。

4.2 电梯监控系统监视功能实现

该电梯监控系统监视功能包括电梯运行状态显示与楼层显示两个方面。

4.2.1 电梯状态指示与上下行功能实现

轿厢连接的变量是“电梯轿厢”，因此只要电梯轿厢变量的值发送变化，轿厢在垂直方向的位置就会发生。因此，可以通过让电梯轿厢变量连续自加来实现轿厢在垂直方向上的向上运动，即上行功能。

上行功能的具体程序是：

if(\本站点电梯上升==1)

{\本站点电梯桥厢=\本站点电梯桥厢+

\本站点速度；

\本站点运行指示="电梯上行"；}

当电梯向上运动时，其对应的运行状态即为上行。因此，在该条件执行中加上\本站点运行指示="电梯上行"的语句，就可实现电梯上行运动状态显示的功能。

同理，通过让电梯轿厢变量连续自减即可实现轿厢在垂直方向上的向下运动，即下行功能。电梯下行功能，只要改为自减的语句就可以实现。在下行执行语句中加上\本站点运行指示="电梯下行"的语句就可以实现电梯下行运动状态显示的功能。

4.2.2 电梯楼层显示功能实现

电梯楼层显示是利用文本工具的模拟值输出功能实现的。该功能能够把其所连接的变量以数字的方式显示在文本框。在该系统里，将文本的监控值输出与“\本站点电梯楼层显示”变量连接。

实现该功能的程序如下所示：

if(\本站点电梯桥厢＞=0 && \本站点电梯桥厢＜150 )

{\本站点电梯楼层显示=1；}

当电梯轿厢处于某一楼层高度区间时，即符合该楼层的显示条件的时候，就把该楼层数赋值给电梯楼层显示的变量，最后就可以通过楼层显示的文本框把轿厢此刻所在的楼层数显示出来。

4.3 电梯监控系统控制功能实现

该电梯监控系统的控制功能包括呼梯功能和选层功能。其实呼梯功能和选层功能本质上是一样的，都是让电梯到达所设定的楼层。不同点在于呼梯功能是运输员在电梯外用按钮设定让电梯来到运输员所在的楼层，而选层功能是运输员在轿厢内用按钮设定让电梯运动到运输员想去的楼层。因此，他们在该系统中的程序控制上实质上一样的。

以运输员在二楼进行呼梯操作为例，该操作的具体程序如下所示：

if((\本站点二层呼梯按钮下==1 || \本站点二层呼梯按钮上==1) && \本站点电梯上升==0&& \本站点电梯下降==0)

{ if(\本站点电梯桥厢＞150)

{\本站点电梯下降=1；}

if(\本站点电梯桥厢＜150)

{\本站点电梯上升=1；} }

运输员按钮呼梯后，轿厢开始运动，当到达运输员所在的2楼后，轿厢需要停止运动。具体程序如下所示：

if(\本站点电梯桥厢==150 && (\本站点二层呼梯按钮下 ==1 ||\本站点二层呼梯按钮上==1))

{ \本站点二层呼梯按钮下=0；

\本站点二层呼梯按钮上=0；

\本站点电梯上升=0；

\本站点电梯下降=0；

\本站点k1=0；}

上面详细列出了运输员在二楼呼梯的程序，该系统中其他一、三和四层楼层呼梯程序和二层类似，利用if语句及其嵌套来进行实现，不同的是在程序中运输员所在的楼层高度不同。一楼和四楼不同的是一楼呼梯，由于在底层，轿厢只需下行运动，而四楼呼梯，由于在顶层，轿厢只需上行运动。

在该系统中，运输员进入轿厢后进行选层实现的程序与上述运输员在轿厢外呼梯的程序类似。在此就不再详述。

5.实验结果与分析

经过在组态王软件里面新建变量、绘制画面、编写程序和调试，实现了一个大尺寸塑料袋装的化肥垂直电梯运输系统的监控系统。该垂直电梯监控系统可以顺利实现对运输的化肥塑料袋破损、化肥泄漏、运动方向监视、楼层指示、呼梯选层等重要的监控功能。

6.结语

本文针对大尺寸塑料袋装化肥在仓库不同楼层间人工搬运容易产生塑料包装袋破损，化肥泄漏等问题，采用组态王软件设计与开发了一个监控系统。

该监控系统利用摄像头对所电梯运输的化肥进行实时监视，利用组态王监控画面功能实现了对化肥运输电梯运动方向、所在楼层等重要信息的监视，以及利用所设计的呼梯选层功能实现不同化肥运输到不同楼层的功能。