汪雅丹

摘 要 本文介紹了基于西門(mén)子S7-200可編程控制器、STEP7和Kingview組態(tài)軟件的電梯控制系統(tǒng)。闡述了電梯控制系統(tǒng)的組成及PLC、STEP7和Kingview的程序設(shè)計(jì)方法，PLC執(zhí)行可靠有效地分散控制及采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，Kingview組態(tài)軟件制作人機(jī)對(duì)話(huà)界面，進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)控和仿真。該控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)上位PC實(shí)時(shí)監(jiān)控電梯控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞 PLC 電梯控制 Kingview組態(tài)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU857 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(yīng)用在電梯控制系統(tǒng)中，有許多優(yōu)點(diǎn)，比如使用維修方便，其運(yùn)行可靠性較高，尤其是抗干擾能力強(qiáng)，因此，PLC控制電梯系統(tǒng)受到越來(lái)越多企業(yè)的重視，并成為目前電梯應(yīng)用最多的控制方式之一。同時(shí)，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(jiān)控系統(tǒng)，本文闡述應(yīng)用組態(tài)軟件Kingview和PLC共同構(gòu)建電梯監(jiān)控系統(tǒng)。

1 電梯PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 控制系統(tǒng)的組成部分

電梯PLC控制系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分組成，包括變頻器控制的電機(jī)調(diào)速部分和PLC控制的邏輯部分。電機(jī)調(diào)速部分中，變頻器的輸入信號(hào)由PLC提供控制，通過(guò)對(duì)變頻器進(jìn)行合理參數(shù)設(shè)置，直接控制曳引電動(dòng)機(jī)，并通過(guò)光電編碼器測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速，送回到PLC，進(jìn)行比較、運(yùn)算，構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。合適的參數(shù)設(shè)置和算法，不僅可以讓電梯在運(yùn)行過(guò)程中，具有超速、缺相等方面故障發(fā)生時(shí)的保護(hù)作用，而且還可以讓電梯在啟動(dòng)加速、制停減速過(guò)程中更加舒適和平穩(wěn)。

變頻器自身的啟動(dòng)、停止、加減速、制動(dòng)停機(jī)等輸入信號(hào)由邏輯控制部分完成，由PLC提供。而PLC接收外部信號(hào)，有每層廳門(mén)外呼梯信號(hào)、轎廂里面的選層信號(hào)、開(kāi)關(guān)門(mén)信號(hào)、平層停車(chē)信號(hào)以及各種安全電氣觸點(diǎn)信號(hào)等。對(duì)這些信號(hào)，PLC通過(guò)程序判斷和運(yùn)算，來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯的集選控制。

圖1是電梯PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，可以看出，控制系統(tǒng)由電梯本體和控制系統(tǒng)組成。其中電梯本體的組成部分包括曳引電機(jī)底座、轎廂、內(nèi)、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(nèi)呼按鈕（包括1～3層內(nèi)呼按鈕）、以及外呼信號(hào)登記指示、內(nèi)呼信號(hào)登記指示和電梯上、下行運(yùn)行方向指示燈。本設(shè)計(jì)根據(jù)樓層和控制要求選西門(mén)子S7-200 CPU224型號(hào)的PLC。輸入輸出地址分配表如表1。

設(shè)計(jì)的三層電梯控制系統(tǒng)的主要功能有：（1）電梯在上行過(guò)程中，只響應(yīng)上升呼梯信號(hào)；反之在下行過(guò)程中，只響應(yīng)下降呼梯信號(hào)；（2）選定樓層后，該樓層會(huì)得到響應(yīng)，沒(méi)有選擇的樓層不會(huì)得到處理；（3）到達(dá)選定的樓層，相應(yīng)樓層指示燈會(huì)亮；（4）當(dāng)電梯停在選定的樓層時(shí)，樓層指示燈閃爍1秒，然后常亮。

1.3 軟件設(shè)計(jì)

其程序主要由幾個(gè)模塊組成，包括電梯的啟動(dòng)制停程序、轎廂內(nèi)呼梯指令信號(hào)程序、廳門(mén)外呼梯指令信號(hào)程序、轎廂的開(kāi)關(guān)門(mén)程序、電梯上下運(yùn)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(tǒng)啟動(dòng)后，首先檢測(cè)電梯是否停在二樓或者三樓，同時(shí)，要檢測(cè)電梯是否有呼叫信號(hào)，如果沒(méi)有信號(hào)呼叫，則將電梯返回到一樓等待，如果有呼叫信號(hào)，則等待呼叫信號(hào)；檢測(cè)到了呼叫信號(hào)，就需要對(duì)轎廂所在樓層和呼叫樓層進(jìn)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(hào)，則經(jīng)過(guò)比較后，電梯上行到三樓停止；在電梯上升過(guò)程中，如果又檢測(cè)到有呼叫信號(hào)，需要判斷呼叫信號(hào)是否在電梯同方向運(yùn)行中，如果是，則到呼叫樓層停后，繼續(xù)向原先呼叫樓層運(yùn)行，如果不是，則等響應(yīng)原先呼叫信號(hào)后，再響應(yīng)后面的呼叫信號(hào)，比如電梯在一樓?？?，三樓有呼叫信號(hào)，經(jīng)比較判斷，電梯上行，上行過(guò)程中，又檢測(cè)到二樓有呼叫信號(hào)并且此時(shí)電梯還已過(guò)二樓，繼續(xù)上行到三樓停止，再下降響應(yīng)二樓呼叫信號(hào)。軟件設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

2 Kingview組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)

Kingview組態(tài)軟件是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，利用組態(tài)軟件來(lái)設(shè)計(jì)電梯監(jiān)控系統(tǒng)，可以從電梯運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，并將電梯運(yùn)行過(guò)程以動(dòng)畫(huà)形式直觀地顯示在監(jiān)控畫(huà)面上。建立工程應(yīng)用的一般過(guò)程主要包括以下幾個(gè)方面：定義外部硬件設(shè)備、制作圖形畫(huà)面、添加工程變量數(shù)據(jù)庫(kù)包括內(nèi)存變量和I/O變量、定義動(dòng)畫(huà)連接、系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試等幾方面。

2.1 定義外部硬件設(shè)備

許多設(shè)備通常包括PLC、智能儀表、變頻器、智能板卡等等，都會(huì)與Kingview組態(tài)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，相對(duì)于Kingview軟件把這些硬件稱(chēng)作外部設(shè)備。由于本系統(tǒng)是PLC與Kingview組態(tài)軟件間進(jìn)行通訊，因此，將PLC的生產(chǎn)廠家、設(shè)備名稱(chēng)、通訊方式等選擇好即可。在計(jì)算機(jī)和PLC硬件通過(guò)PC-PPI電纜線連接好后，為了實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和外部硬件設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信，需要在組態(tài)軟件中定義與外部設(shè)備信號(hào)對(duì)應(yīng)的變量，也可以根據(jù)“設(shè)備配置向?qū)А保瑏?lái)一步步完成外部設(shè)備的連接。

2.2 設(shè)置變量，構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)是組態(tài)軟件最核心的部分。在Kingview軟件運(yùn)行時(shí)，操作者在監(jiān)控室看到系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)發(fā)布的指令也要很迅速地到達(dá)電梯控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)是聯(lián)系上位機(jī)和PLC下位機(jī)的橋梁。數(shù)據(jù)庫(kù)中變量的基本類(lèi)型分為內(nèi)存變量和I/O變量?jī)煞N。在電梯監(jiān)控系統(tǒng)中，I/O變量是組態(tài)軟件與PLC交換的變量，這種數(shù)據(jù)交換是雙向的、動(dòng)態(tài)的，那些從下位機(jī)采集來(lái)的數(shù)據(jù)、發(fā)送給下位機(jī)的指令，比如“內(nèi)、外呼按鈕”、“開(kāi)、關(guān)門(mén)”等變量，都需要設(shè)置成I/O變量。在電梯監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)I/O變量的值改變時(shí)，如果是可讀寫(xiě)變量，該值就會(huì)自動(dòng)寫(xiě)入PLC設(shè)備；反之，當(dāng)PLC的I/O變量的值改變時(shí)，Kingview組態(tài)軟件中的變量值也會(huì)自動(dòng)更新。

2.3 制作圖形監(jiān)控畫(huà)面，定義動(dòng)畫(huà)連接

主要是模擬實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)進(jìn)行監(jiān)控畫(huà)面的繪制和動(dòng)畫(huà)的設(shè)置。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的監(jiān)控畫(huà)面就是電梯運(yùn)行系統(tǒng)仿真畫(huà)面，如圖3所示。電梯運(yùn)行仿真畫(huà)面由井道、曳引鋼絲繩、轎廂、三層樓各層廳門(mén)呼梯按鈕、當(dāng)前樓層顯示、電梯運(yùn)行方向指示、內(nèi)呼按鈕等組成。畫(huà)面制作時(shí)可以從軟件自帶的圖庫(kù)中選取一些圖素，并利用工具箱等進(jìn)行繪制。在控制廳門(mén)打開(kāi)的時(shí)候，門(mén)向兩邊移動(dòng)，門(mén)邊縮放保留一部分作為門(mén)框。轎廂內(nèi)呼按鈕直接放在畫(huà)面旁邊，可以作為控制信號(hào)傳給PLC。

3 結(jié)束語(yǔ)

利用西門(mén)子STEP7編程軟件和 Kingview組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)，可以進(jìn)行電梯運(yùn)行中的數(shù)據(jù)采集與處理、動(dòng)畫(huà)顯示和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，監(jiān)控畫(huà)面友好、自動(dòng)化程度高、可靠性好。

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