施倩楠，陳永良，李海航,，陳曦曦

(1.中國(guó)計(jì)量大學(xué)質(zhì)量與安全工程學(xué)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(tài)王的電梯系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)

施倩楠1，陳永良1，李海航1,2，陳曦曦2

(1.中國(guó)計(jì)量大學(xué)質(zhì)量與安全工程學(xué)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(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)組態(tài)監(jiān)控，基于組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)了電梯集成系統(tǒng)。通過控制室對(duì)電梯運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)運(yùn)行發(fā)生異常時(shí)，可及時(shí)采取有針對(duì)性的措施，以防止事故的發(fā)生。分別對(duì)PLC軟件、配置電梯集成系統(tǒng)、設(shè)計(jì)圖形界面、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)、構(gòu)建動(dòng)畫鏈接等步驟進(jìn)行了設(shè)計(jì)。組態(tài)系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換，并且反映電梯的運(yùn)行狀態(tài)。通過監(jiān)控畫面控制電梯的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯運(yùn)行的雙向控制。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了各數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)傳送，優(yōu)化了控制現(xiàn)場(chǎng)工作流程，提高了工作效率；與傳統(tǒng)專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)相比，其更具通用性、智能性和便捷性。該系統(tǒng)適用于各類電梯控制，能夠有效保證電梯運(yùn)行過程的安全性、可靠性及穩(wěn)定性，是未來(lái)智能樓層控制的發(fā)展趨勢(shì)。

電梯； 組態(tài)王； 智能控制； 自動(dòng)化； 檢測(cè)； PLC; 系統(tǒng)集成； 組態(tài)監(jiān)控； 數(shù)據(jù)交換

0 引言

電梯是機(jī)械化及電氣相結(jié)合的產(chǎn)物。目前，使用PLC控制電梯運(yùn)行的技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，通過監(jiān)控室上位機(jī)對(duì)電梯運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控是電梯控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。電梯控制方案設(shè)計(jì)主要分為使用微機(jī)作為信號(hào)控制單元和使用PLC作為控制單元兩種。由于后者能夠結(jié)合組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，所以本文采用第二種方案設(shè)計(jì)電梯控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠反映電梯實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，并且將其傳遞到控制室中，從而有效優(yōu)化、控制現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。

1 電梯控制系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)

電梯監(jiān)控系統(tǒng)由電梯、微機(jī)、PLC等組成，主要功能就是確保電梯運(yùn)行，使組態(tài)軟件與PLC相互通信，并運(yùn)用組態(tài)王對(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

電梯控制系統(tǒng)的底層由PLC進(jìn)行設(shè)置，由減速結(jié)構(gòu)和直流電機(jī)及輸入、輸出設(shè)備組成。其中，微機(jī)作為上位機(jī)對(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，電梯主要由PLC進(jìn)行控制。上位機(jī)的設(shè)置主要由組態(tài)王軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行信息的監(jiān)控和檢測(cè)[1]。 PLC和上位機(jī)之間的通信由串行數(shù)據(jù)接口協(xié)議制定，電梯在運(yùn)行中的狀態(tài)則是由PLC傳遞給上位機(jī)，利用上位機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析處理之后，再對(duì)電梯的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控和測(cè)試。在此過程中，上位機(jī)還可以將命令傳送給PLC，使其能夠?qū)﹄娞莸倪\(yùn)行狀況進(jìn)行合理控制[2]。

2 電梯控制系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)中的PLC控制系統(tǒng)

2.1 PLC的配置

根據(jù)電梯的特點(diǎn)，對(duì)PLC進(jìn)行配置設(shè)計(jì)[3]。PLC地址編號(hào)及輸入、輸出信號(hào)如表1所示。其中，內(nèi)選信號(hào)為轎廂內(nèi)的按鈕信號(hào)，上、下選信號(hào)為電梯外門口選擇上下的按鈕信號(hào)。

表1 PLC地址編號(hào)及輸入、輸出信號(hào)

2.2 PLC軟件設(shè)計(jì)

電梯控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候是非常復(fù)雜的，因?yàn)樗粌H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(shí)候不僅要對(duì)這些信息進(jìn)行處理，而且還要對(duì)其他離散信號(hào)進(jìn)行處理，所以在設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件的時(shí)候需要基于電梯的運(yùn)行流程[4]：開電梯門—關(guān)電梯門—選擇樓層—轉(zhuǎn)換方向—啟動(dòng)電梯—加速—減速—?jiǎng)蛩佟鋵印Ｖ埂?/p>

3 運(yùn)用組態(tài)王設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)流程

組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的作用是：以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟件、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉系統(tǒng)。組態(tài)王軟件的特點(diǎn)主要為：①只需使用計(jì)算機(jī)即可進(jìn)行試驗(yàn)軟件的實(shí)現(xiàn)，減少了資金投入；②組態(tài)王軟件系統(tǒng)為中文界面，不但具有可視化的優(yōu)點(diǎn)，操作簡(jiǎn)便，還具有仿真運(yùn)行的控制能力，可實(shí)時(shí)顯示趨勢(shì)曲線，使自動(dòng)控制試驗(yàn)達(dá)到預(yù)想效果。組態(tài)王在運(yùn)行中可以自動(dòng)收集數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，能將這些數(shù)據(jù)以動(dòng)畫的形式進(jìn)行呈現(xiàn)，還具有記錄、報(bào)警等監(jiān)視功能[5]。

采用組態(tài)王軟件來(lái)進(jìn)行電梯監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其步驟主要包括配置設(shè)備、構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)圖形界面、建立動(dòng)畫鏈接和運(yùn)行調(diào)試[6]。

組態(tài)王控制系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1 組態(tài)王控制系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)圖

①配置設(shè)備。要利用組態(tài)王設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)，就要對(duì)通信設(shè)備進(jìn)行連接，使PLC與組態(tài)王可以通信。與組態(tài)王進(jìn)行連接的輸入/輸出設(shè)備的參數(shù)主要有:計(jì)算機(jī)中的COM1端口、9 600 bit/s的通信速率、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位，采用PPI的通信方式[7]。

②構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)。在編寫程序時(shí)要先確定在程序中所使用的變量。組態(tài)王軟件中對(duì)輸入/輸出變量和中間變量的定義為:數(shù)據(jù)表述對(duì)象的屬性，組態(tài)王對(duì)所有變量都構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)；組態(tài)王在運(yùn)行過程中，當(dāng)輸入/輸出變量的值發(fā)生變化時(shí)，就說明輸入/輸出變量的值將自動(dòng)進(jìn)入遠(yuǎn)程程序中；如果遠(yuǎn)程程序中的值發(fā)生變化，就說明組態(tài)王中的輸入/輸出變量將自動(dòng)更新[8]。

③圖形界面的設(shè)計(jì)。對(duì)圖形界面進(jìn)行設(shè)計(jì)主要是為了模擬電梯現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)行狀況，基于組態(tài)王設(shè)計(jì)電梯集成系統(tǒng)的界面就是為了能夠模擬電梯運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)畫面。對(duì)電梯系統(tǒng)的圖形界面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括電梯畫面、操作界面、監(jiān)控畫面及程序查看畫面等，可以使整個(gè)電梯控制集成系統(tǒng)更加人性化，并豐富了其內(nèi)容。

④創(chuàng)建動(dòng)畫鏈接。要想使電梯圖形界面動(dòng)態(tài)運(yùn)行，以模擬電梯的運(yùn)行情況，就要?jiǎng)?chuàng)建動(dòng)畫鏈接。動(dòng)畫鏈接是指對(duì)畫面中的圖形與數(shù)據(jù)庫(kù)變量創(chuàng)建關(guān)系鏈接，使兩者存在某種關(guān)系。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)變量中的值發(fā)生變化的時(shí)候，畫面中的圖形就可以通過動(dòng)畫來(lái)模擬電梯狀態(tài)[9]。為了使電梯進(jìn)行上下移動(dòng)，可以對(duì)電梯的運(yùn)行狀況及落層感應(yīng)器分別編碼，使電梯每到一個(gè)樓層都將電梯值與該樓層的編碼進(jìn)行比較。當(dāng)電梯值與樓層編碼不相同的時(shí)候，落層感應(yīng)器就可以將這個(gè)值傳送到電梯中。

⑤電梯的運(yùn)行及調(diào)試。在對(duì)電梯進(jìn)行運(yùn)行和調(diào)試的時(shí)候，主要測(cè)試的是系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)。按下電梯中的控制按鈕，檢查電梯是否可以運(yùn)行、平穩(wěn)地落到指定的樓層中以及開門[10]；同時(shí)，檢查電梯的按鈕狀態(tài)與PLC的輸入/輸出狀態(tài)是否在組態(tài)監(jiān)控軟件中有動(dòng)態(tài)顯示。相反，在組態(tài)監(jiān)控軟件畫面中，按下操控按鈕，檢查電梯在運(yùn)行過程中與電梯中的控制按鈕是否相同，是否在組態(tài)監(jiān)控軟件畫面上有動(dòng)態(tài)顯示[11]。

在對(duì)電梯進(jìn)行調(diào)試的過程中，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)一系列的故障需要排除。故障舉例及原因分析如下：①無(wú)法對(duì)變量進(jìn)行設(shè)置，可能是要設(shè)置的變量超出了軟件的規(guī)定；②在測(cè)試通信的時(shí)候顯示失敗,可能是串口中的默認(rèn)數(shù)據(jù)與PLC通信口設(shè)置不一致[12]；③電梯按鈕無(wú)法對(duì)電梯進(jìn)行控制,可能是電梯按鈕設(shè)置的讀寫屬性變量被設(shè)置為“只讀”；④電梯在達(dá)到某一樓層的時(shí)候按鈕顏色沒有變化,可能是按鈕的顏色設(shè)計(jì)過于接近，或者是PLC中的輸出點(diǎn)有錯(cuò)誤[13]。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的電梯控制系統(tǒng)以組態(tài)王為基礎(chǔ)，以PLC控制為輔助。PLC控制能夠有效提高電梯控制系統(tǒng)中的穩(wěn)定性和精確性，而組態(tài)軟件則能夠?qū)⒖刂片F(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)實(shí)時(shí)反饋到控制室中?；诖耍ぷ魅藛T就可以通過控制室來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控電梯的運(yùn)行狀況，而不用親臨現(xiàn)場(chǎng)。電梯在運(yùn)行過程中如果發(fā)生意外狀況，工作人員可以通過監(jiān)控室監(jiān)控的電梯實(shí)時(shí)運(yùn)行畫面第一時(shí)間采取相應(yīng)的措施，以降低事故的發(fā)生機(jī)率。該系統(tǒng)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(jié)合的編程方法，其有待進(jìn)一步的研究和實(shí)現(xiàn)。將該系統(tǒng)應(yīng)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(yùn)行性能，也是未來(lái)智能樓層控制的發(fā)展趨勢(shì)。

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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(cè)技術(shù)研究重點(diǎn)試驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目(2016J09)

施倩楠(1992—)，女，在讀碩士研究生，主要從事風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)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(cè)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