[摘 要] 設(shè)計(jì)了基于MCGS工業(yè)組態(tài)軟件的多層電梯運(yùn)行仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，介紹了仿真系統(tǒng)的硬件組成和MCGS軟件的設(shè)計(jì)步驟。MCGS組態(tài)軟件語言簡單，動(dòng)畫效果生動(dòng)形象，有利于PLC技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的動(dòng)態(tài)過程顯示，既能減少實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，又能提高教學(xué)效果。

[關(guān) 鍵 詞] 電梯；控制；虛擬

設(shè)計(jì)的虛擬電監(jiān)控系統(tǒng)主要用于電梯運(yùn)行過程的監(jiān)控，利用MCGS軟件設(shè)計(jì)出電梯監(jiān)控畫面，PLC做控制中心來實(shí)現(xiàn)。該仿真系統(tǒng)不僅可以克服實(shí)物模型成本高、維護(hù)困難的問題，而且還能在實(shí)驗(yàn)條件不足的情況下豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

一、系統(tǒng)組成

仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)主要由一臺(tái)計(jì)算機(jī)和西門子S7-200 PLC組成，也可以增加一個(gè)觸摸屏。在計(jì)算機(jī)安裝好MCGS組態(tài)軟件和西門子V4.0 STEP7編程軟件，利用MCGS組態(tài)軟件、PLC編程軟件分別編寫好電梯動(dòng)畫組態(tài)和控制程序，下位機(jī)采用觸摸屏和西門子S7-200的PLC。計(jì)算機(jī)通過RS232/RS485電平轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)與PLC的通訊，計(jì)算機(jī)和觸摸屏之間采用USB通信方式。觸摸屏和PLC之間完成通訊，用圖像動(dòng)畫代替被控對(duì)象實(shí)物工作，實(shí)現(xiàn)仿真動(dòng)畫。

二、MCGS監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 畫面設(shè)計(jì)

由組態(tài)軟件設(shè)計(jì)電梯運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的流程包括在用戶窗口設(shè)計(jì)畫面、定義數(shù)據(jù)對(duì)象、動(dòng)畫連接、編寫控制流程、設(shè)備連接等幾個(gè)步驟。根據(jù)五層電梯實(shí)際使用情況，電梯運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)組態(tài)畫面應(yīng)該包括轎廂內(nèi)外樓層動(dòng)態(tài)顯示、當(dāng)前樓層指示、電梯動(dòng)態(tài)顯示、外上下呼叫按鈕、轎廂內(nèi)樓層呼叫按鈕、開門關(guān)門按鈕和各種指示燈。指示燈顯示是采集PLC內(nèi)部實(shí)際數(shù)據(jù)的輸出而變化的。還有些動(dòng)畫顯示是由運(yùn)行策略中的腳本程序來控制。除了電梯運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)外還可以做一些電梯基本信息、電梯保養(yǎng)管理顯示畫面。

2.建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫

建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫就是定義數(shù)據(jù)變量，使工程各個(gè)部分能夠進(jìn)行信息交換與處理。在建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、定義數(shù)據(jù)對(duì)象的名稱和類型之前，要分析清楚電梯的控制要求和所用到PLC的內(nèi)部寄存器變量有哪些。例如建立一個(gè) “一層外呼上指示”數(shù)據(jù)變量，數(shù)據(jù)類型選開關(guān)型，用于電梯一層外呼請(qǐng)求和指示，在MCGS與PLC通信時(shí)與PLC的輸出寄存器聯(lián)系在一起。建立數(shù)據(jù)庫后仿真畫面仍然是靜止不動(dòng)的，還需要把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)變量和人機(jī)界面的圖形對(duì)象進(jìn)行相關(guān)性連接，并設(shè)置動(dòng)畫屬性，這樣人機(jī)界面才能動(dòng)畫仿真。例如，選擇一層外呼上三角箭頭，在單元屬性設(shè)置對(duì)話框中選擇動(dòng)畫連接，連接表達(dá)式選擇實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的“一層外呼上”，把填充顏色分為兩段用兩種不同的顏色顯示，這樣就設(shè)置好了動(dòng)畫屬性。

3.編寫腳本程序

系統(tǒng)的控制流程主要用PLC控制實(shí)現(xiàn)，但是有些動(dòng)畫需要在“運(yùn)行策略”中新建相應(yīng)的控制策略并編寫腳本程序才能實(shí)現(xiàn)。例如，轎廂內(nèi)外樓層顯示功能、電梯上行和下行動(dòng)畫都要通過編寫腳本程序?qū)崿F(xiàn)。

4.MCGS與PLC的通信

如果要實(shí)現(xiàn)MCGS讀取外部PLC設(shè)備數(shù)據(jù)，或者通過畫面操作控制PLC的工作狀態(tài)，必須在MCGS設(shè)備窗口中做好MCGS系統(tǒng)與PLC的連接關(guān)系。主要包括三步：（1）添加硬件設(shè)備并設(shè)置通信協(xié)議。打開設(shè)備窗口，依次添加通用串口父設(shè)備和西門子S7-200PPI子設(shè)備。雙擊通用串口父設(shè)備，根據(jù)通訊要求和連接情況設(shè)置通信協(xié)議。（2）雙擊子設(shè)備，打開設(shè)備編輯窗口，對(duì)設(shè)備內(nèi)部屬性值進(jìn)行設(shè)置，添加PLC程序中所用到的存儲(chǔ)器信息。（3）添加設(shè)備通道，把PLC存儲(chǔ)器與MCGS數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)變量連接在一起。至此，通過編好的MCGS腳本程序和PLC的執(zhí)行情況就可以用模擬運(yùn)行畫面監(jiān)控電梯運(yùn)行過程了。

三、運(yùn)行和調(diào)試

仿真畫面設(shè)置好之后，利用V4.0 STEP7編程軟件編寫好電梯運(yùn)行控制程序，把程序下載到西門子S7-200PLC中打開設(shè)備窗口，在設(shè)備調(diào)試窗口中出現(xiàn)0，則表示通訊連接正常，否則可能是PLC的參數(shù)和通訊參數(shù)設(shè)置不一致，需要重新調(diào)整相關(guān)參數(shù)。通訊正常后，進(jìn)入MCGS組態(tài)運(yùn)行畫面，點(diǎn)擊畫面上的上行、下行等開關(guān)，觀察PLC的輸入、輸出指示燈和運(yùn)行畫面上的指示燈顯示是否正確。

基于MCGS組態(tài)軟件和PLC開發(fā)了一套簡易的多層電梯監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)還可以用于PLC教學(xué)過程中，以仿真實(shí)驗(yàn)代替實(shí)物模型完成PLC的編程練習(xí)，呈現(xiàn)出動(dòng)畫效果，畫面逼真，操作簡單。仿真教學(xué)系統(tǒng)解決了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足的問題，保證實(shí)驗(yàn)安全，給學(xué)生提供了更多的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。

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[作者簡介]

董翠翠，出生于1984年 女，漢族，安徽宿州人，本科工程碩士，助教，研究方向：自動(dòng)控制。

[作者單位]宿州職業(yè)技術(shù)學(xué)院

（編輯：趙文靜）