【導讀】的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔。人們的日常生活密不可分，是機械電氣相結合的機電一體化產品。電梯的應用日益廣泛和普及，保證電梯的。運行既高效節(jié)能又安全可靠，已越來越多的引起電梯業(yè)界人士的關注。其次穩(wěn)定與安全運行是評價電梯性能的重要依據(jù)，針對提高電梯的安全運行，設計一種基于MCGS. 該方案通過RS485/RS232通信接口采集到模擬電梯的實時運行數(shù)據(jù)，采。用MCGS組態(tài)軟件涉及電梯的現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，通過整體的設計和動畫效果的演示，實現(xiàn)現(xiàn)場設備的實時監(jiān)視，MCGS組態(tài)軟件的引入對電梯控制以及工業(yè)現(xiàn)場監(jiān)控的進一步研究有著積極的意義。

　　

【正文】 表 51 輸入裝置的元件分配 序號 名稱 輸入點 序號 名稱 輸入點 1 一樓內呼 S1 X014 12 六樓限位器 SQ6 X043 2 二樓內呼 S2 X015 13 一樓上行外呼 U1 X026 3 三樓內呼 S3 X016 14 二樓上行外呼 U2 X027 4 四樓內呼 S4 X017 15 三樓上行外呼 U3 X031 5 五樓內呼 S5 X020 16 四樓上行外呼 U4 X033 6 六樓內呼 S6 X044 17 五樓上行外呼 U5 X041 7 一樓限 位器 SQ1 X021 18 二樓下行外呼 D2 X030 8 二樓限位器 SQ2 X022 19 三樓下行外呼 D3 X032 9 三樓限位器 SQ3 X023 20 四樓下行外呼 D4 X034 10 四樓限位器 SQ4 X024 21 五樓下行外呼 D5 X035 11 五樓限位器 SQ5 X025 22 六樓下行外呼 D6 X042 表 52 輸出裝置的元件分配 序號 名 稱 輸 出 點 序號 名 稱 輸出點 1 一樓顯示 L1 Y014 14 二樓上呼記憶燈 UP2 Y031 2 二樓顯示 L2 Y015 15 三樓上呼記憶燈 UP3 Y033 3 三樓顯示 L3 Y016 16 四樓上呼記憶燈 UP4 Y035 4 四樓顯示 L4 Y017 17 五樓上呼記憶燈 UP5 Y042 5 五樓顯示 L5 Y020 18 二樓下呼記憶燈 DN2 Y032 6 六樓顯示 L6 Y040 19 三樓下呼記憶燈 DN3 Y034 7 一樓內選指示 J1 Y023 20 四樓下呼記憶燈 DN4 Y036 8 二樓內選指示 J2 Y024 21 五樓下呼記憶燈 DN5 Y037 9 三樓內選指示 J3 Y025 22 六樓下呼記憶 燈 DN6 Y043 10 四樓內選指示 J4 Y026 23 上行指示 UP Y021 11 五樓內選指示 J5 Y027 24 下行指示 DOWN Y022 12 六樓內選指示 J6 Y041 13 一樓上呼記憶燈 UP1 Y030 電梯 PLC梯形圖的設計 在設計梯形圖時可以分環(huán)節(jié)進行，逐個環(huán)節(jié)進行設計，最后將這些單個的環(huán)節(jié)有機的結合在一起即可構成完整的梯形圖。 乘客在電梯外部呼叫時，其呼叫信息應該被登記。當電梯運行到呼叫樓層時，并且運行方向和呼叫方向 一致時，電梯應該停層，并且這時候呼叫信息應該清除。在程序中的體現(xiàn)是，當乘客按下外呼按鈕，程序中對應樓層的外呼輔助繼電器動作，這是外呼信號被登記，相應的指示燈亮，這表示乘客的呼叫信息被系統(tǒng)登記并記憶。而該層信號的消除是通過該層行程開關動作以及定向輔助繼電器動作兩者相結合進行消除。 當乘客的呼叫信息和電梯的運行方向不同時，例如電梯電梯在三樓向上運行，目的地是基于組態(tài)技術和 PLC的電梯控制系統(tǒng)設計 18 五樓，而在四樓有下呼的信號，那么電梯的運行情況是經(jīng)過四樓不停直接到五樓，而且四樓的呼叫信息也不能消除，待到達五樓后下到四樓響應四樓的下呼，并且呼叫信息消除。 外呼信號登記與消除梯形圖如圖 52所示。 圖 52 外呼信號登記與消除 當電梯在某一樓層時，樓層感應器動作產生信號，通過輔助繼電器控制指示燈，顯示樓層位置，當電梯離開時，應該有新的樓層信息取代之前的樓層信息。樓層信號產生與清除環(huán)節(jié)梯形圖如圖 53所示。 寧波大學信息科學與工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 19 圖 53樓層信號產生與消除 乘客可以通過轎廂內部的一至六樓按鈕選擇所去樓層，這些信息被登記后將以所去樓層指示燈亮為指示。當電梯運行到乘客選的樓層時，該停層信息消除，同時所去樓層指示燈 滅。停層信號登記與消除環(huán)節(jié)梯形圖如圖 54所示。 圖 54 停層信號登記與消除 基于組態(tài)技術和 PLC的電梯控制系統(tǒng)設計 20 電梯定向環(huán)節(jié)涉及外呼信號的消除，例如當電梯上行時，運行到某一層的下行信號不能被消除，必須在電梯處于下行狀態(tài)且到達該下呼樓層時下呼信息才能消除。在程序中需要增加相應的上行和下行輔助繼電器。電梯定向環(huán)節(jié)梯形圖如圖 55所示。 圖 55 電梯定向環(huán)節(jié) 寧波大學信息科學與工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 21 6 基于組態(tài)技術和 PLC的電梯模擬設計 六層電梯的監(jiān)控方案設計 模擬電梯運行中 PLC各個輸入輸出點的信號通過數(shù)據(jù)采集設備傳送 到計算機內，再將數(shù)據(jù)傳送到 MCGS中的實時數(shù)據(jù)庫，與 MCGS用戶界面建立動畫連接，如模擬電梯的位置發(fā)生變化時，通過設備驅動程序將變化的數(shù)據(jù)采集到實時數(shù)據(jù)庫的變量中，該變量是與動畫屬性相關的變量，數(shù)值的變化使組態(tài)用戶界面的電梯填充顏色的狀態(tài)產生相應的變化，從而產生逼真的動畫效果 [6]。 MCGS組態(tài)軟件與 PLC通信連接 上位機與下位機密切配合，并保持控制對象一致。上位機和下位機的連接主要通過 MCGS下設備窗口的設置，本設計選用通用串口父設備。如圖 61所示。 圖 61 通信連接設備選擇 在設備管 理界面選擇三菱 FX232。如圖 62。 基于組態(tài)技術和 PLC的電梯控制系統(tǒng)設計 22 圖 62通信連接設備選擇 在“通用串口通訊設備”中如下設置：設備設置為“串口通訊父設備”“三菱 FX232”，注意在“串口通訊父設備”中設置好串口號（以與 PLC的實際連接口來設置），通訊波特率為69600，數(shù)據(jù)位位數(shù)為 07位，停止位位數(shù)為 01位，數(shù)據(jù)校驗方式為 2偶校驗，數(shù)據(jù)采集方式為 0同步采集。如圖 63 圖 63 通用串口父設備設置 在“三菱 FX232”下可設置實時數(shù)據(jù)和通道的連接。如圖 64。 寧波大學信息科學與工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 23 圖 64 實時數(shù)據(jù)庫和通道連接 MCGS實現(xiàn)監(jiān)控的設計過程 :用戶窗口是由用戶自己定義并搭建的圖形界面，圖形界面由一個或多個用戶窗口構成。在本次六層電梯的監(jiān)控設計方案中，將轎廂內部呼叫和樓層顯示，一至六層電梯位置，以及外部呼叫都做成相應的按鈕和指示燈顯示，在整個監(jiān)控系統(tǒng)完成后，可以看到樓層信息、外部呼叫和內部呼叫等信息，形象直觀的對電梯的運行情況進行監(jiān)控。 ： MCGS中的實時數(shù)據(jù)庫相當于用戶定義的對象，將這些對象進行數(shù)據(jù)庫管理就構成了實時數(shù)據(jù)庫。在本次六層電梯監(jiān)控系統(tǒng)的設計中，要將需要的輸入和輸出數(shù)據(jù)增 加進去，并且根據(jù)其屬性進性正確的編輯和定義。 PLC通信的建立 :設備窗口負責建立系統(tǒng)與外部硬件設備的連接，使得 MCGS能從外部設備讀取數(shù)據(jù)并控制外部設備的工作狀態(tài)，實現(xiàn)對外部運行過程的實時監(jiān)控。本次設計在 MCGS設備窗口中選擇三菱 FX系列 PLC,通信接口為通用串口父設備，選擇三菱 FX232通信接口采集 PLC信息進而模擬控制電梯的運行 [7]。 ：本次設計中內選呼叫記憶、樓層顯示、上下行指示以及外呼記憶均以指示燈顯示，轎箱內部還設置了樓層顯示功能，提醒乘客所處位置，以 數(shù)字配合構件顏色填充顯示。電梯的升降則以模擬電梯的顏色變化顯示。 主控窗口 工業(yè)控制中工程工作的總體構架，以及菜單命令、運行的流程顯示、系統(tǒng)的特征參數(shù)和啟動停止等控制命令存放于主控窗口中，所以說主控窗口是存放工業(yè)控制過程參數(shù)的窗口。主控窗口如圖 65。 基于組態(tài)技術和 PLC的電梯控制系統(tǒng)設計 24 圖 65 主控窗口 實時數(shù)據(jù)庫 實時數(shù)據(jù)庫最主要的特征就在于它的實時性，用戶在對數(shù)據(jù)完成相應的設置后經(jīng)過組態(tài)軟件內部管理到數(shù)據(jù)庫里。實時數(shù)據(jù)庫采集來自外部設備的實時數(shù)據(jù)，系統(tǒng)其它部分操作的數(shù)據(jù)也來自于實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫自發(fā) 的完成對實時數(shù)據(jù)的處理，包括相應的報警處理和存盤處理等。因此，實時數(shù)據(jù)庫這時所存儲的單元，不僅僅包括變量的數(shù)值，還包括變量的特征參數(shù)以及變量的操作屬性。我們將這種把數(shù)值、方法、屬性等封裝在一起的數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)對象。實時數(shù)據(jù)庫采用類似 C++的面向對象的技術，為其它部分提供相應的服務，實現(xiàn)了系統(tǒng)內部各個功能構件數(shù)據(jù)的實時共享。實時數(shù)據(jù)庫如圖 66。 圖 66 實時數(shù)據(jù)庫 設備窗口 設備窗口用于給用戶放置不同類型和功能的設備構件，可是實現(xiàn)對外部設備的控制和操作。設備構件通過外部的設備把信息采集過來 送到設備窗口中的實時數(shù)據(jù)庫。設備窗口還可以把實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)輸出到外部設備，進而驅動外部設備。需要注意的是，一個應用系統(tǒng)只能有一個設備窗口，系統(tǒng)在運行時會自動打開設備窗口，并管理和調度所有的設備構件寧波大學信息科學與工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 25 正常工作，這些運行動作都是在后臺進行的，所以對于用戶來說，設備窗口是不可見的，其封存與組態(tài)軟件中。設備窗口如圖 67。 圖 67 設備窗口 用戶窗口 用戶窗口是給用戶放置圖元、圖符和動畫構件的窗口。圖元和圖符可以為用戶提供完善的設計和制作圖形畫面和定義相關動畫的方法。動畫構件可以實現(xiàn)不同的動畫 功能，它們來源于實際的工程中，這樣比較形象直觀，便于用戶辨識，這些動畫構件用戶可以直接使用。用戶通過在用戶窗口內放置不同的動畫構件，或者通過搭建多個用戶窗口，可以構造各種復雜的控制流程畫面，進而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)和控制流程的“可視化”。用戶窗口如圖 68。 圖 68 用戶窗口 組態(tài)過程中用戶最多可以定義 512個 [7]。其中所有的窗口都隸屬于主控窗口，當窗口打開時可見，窗口關閉時不可見。 MCGS組態(tài)軟件允許用戶同時打開多個窗口。用戶窗口的大小，屬性和顯示的位置可以依據(jù)用戶自己設定，例如可以讓一個窗口處于頂部作為 工具條使用，也可以放在主控窗口下面作為狀態(tài)條使用，還可以作為一個普通的窗口進行最大化顯示。這基于組態(tài)技術和 PLC的電梯控制系統(tǒng)設計 26 些靈活的組態(tài)過程配置，使得 MCGS可以構成豐富多彩的圖形界面，達到逼真模擬的效果。 MCGS的監(jiān)控運行 MCGS組態(tài)完成后的最終效果圖如圖 69所示。在該窗口內可以實時顯示電梯的運行狀態(tài)，并可以對電梯的運行狀態(tài)進行監(jiān)控和控制。例如轎廂內部提供了內部呼叫，對電梯的運行狀態(tài)及所處樓層也進行了顯示，外部也設置了上呼和下呼按鈕。 圖 69 電梯監(jiān)控運行界面 寧波大學信息科學與工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 27 7 結論 本次設計基本達到了任務書的要求，實驗板模擬 運行良好，監(jiān)控畫面運行良好。 前期我分析了電梯的運行狀態(tài)，查閱了相關的資料，用 PLC編程軟件編寫了控制程序，由于我做的電梯為六層，而實驗室實驗箱只有四層，所以我用兩個實驗箱搭建了一個六層電梯模擬面板，初步驗證了一下自己的程序是否正確，結果表明達到了預期的設計要求。后用PROTEL99軟件做了一塊六層電梯的模擬面板，待板子做好后結合程序檢測面板性能良好，也達到了設計要求。后期用 MCGS組態(tài)軟件搭建了六層電梯的監(jiān)控模擬界面，由于這個組態(tài)軟件之前沒有接觸，在實際進度過程中也是花費了相當多的時間解決遇到的問題，在這 個過程中自己也是收獲了很多。 通過這次設計，我收獲了很多在課堂上學不到的知識，首先自己的動手能力得到增強，在遇到實際問題時要想到解決問題的方法，善于查資料也是一種學習能力，另外對于完全沒有涉及的課程能夠搞清楚也是一種學習能力的遷移。在這個過程中，培養(yǎng)了自己嚴肅認真的求學作風。 基于組態(tài)技術和 PLC的電梯控制系統(tǒng)設計 28 參考文獻 [1] 葉安麗 .電梯技術基礎 (第 1版 )[M].北京 :中國電力出版社， 2020 [2] 張漢達 ,王錫仲 ,朱學莉編著 .現(xiàn)代電梯控制技術 [M].北京 : 哈爾濱 工業(yè)大學出版社， [3] 李道霖 ， 電氣控制與 PLC 原理及應用 [M].北京 :電子工 業(yè)出版社 ,2020 [4] 廖常初 .FX系列 PLC編程及應用 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2020 [5] 北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司 .MCGS全中文工控組態(tài)軟件 . 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