楊婷婷

(滁州學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院 安徽滁州 239000)

自從電梯發(fā)明之后，電梯控制技術(shù)的優(yōu)化一直是人們研究的重點(diǎn)，從一開始的繼電器，到PLC控制再到今天的微處理器控制，電梯控制技術(shù)的變化就是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)縮影。電梯控制的核心是能夠?qū)Τ绦蜻M(jìn)行不斷優(yōu)化以響應(yīng)人們的需求和目標(biāo)。老式電梯控制采用的是繼電器組進(jìn)行控制。為了提高運(yùn)行效率，節(jié)約運(yùn)行成本，PLC控制應(yīng)運(yùn)而生。PLC控制具有高穩(wěn)定，低成本，強(qiáng)抗干擾能力等。

當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)迅速的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)方便了人們的日常生活，與此同時(shí)，利用現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的掌握工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的情況正逐漸成為熱點(diǎn)。使用網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化的工具能夠讓工程師實(shí)時(shí)的掌握PLC的運(yùn)行情況，以便于在故障發(fā)生的時(shí)候快速的解決故障，恢復(fù)設(shè)備的正常工作。因此，采用PLC和現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的方式，大大提高了設(shè)備工作的可靠性，正在逐漸發(fā)展成為一種常態(tài)。

1 電梯的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

電梯對(duì)象主要包括：電梯整體(包括轎廂、電機(jī)、限位開關(guān)等)、各個(gè)樓層按鈕(上下行呼梯按鈕及指示燈等)、電梯內(nèi)部設(shè)備(轎廂開關(guān)門按鈕、轎廂選層按鈕及指示燈等),電梯模型采用六部十層結(jié)構(gòu)。

電梯的結(jié)構(gòu)十分的復(fù)雜，主要包括曳引電動(dòng)機(jī)、引導(dǎo)輪、轎廂、開門和關(guān)門繼電器等。其中電梯運(yùn)行的空間內(nèi)還包括上端第一限位、上端第二限位、下端第一限位以及下端第二限位。電梯的每一層還包括平層傳感器、上平層傳感器和下平層傳感器。其中這幾個(gè)限位是用來在電梯進(jìn)行初始化的時(shí)候確定位置用的，也用來保證電梯在發(fā)生故障時(shí)能夠不沖頂或者沖底。而平層傳感器是用來保證電梯在停止的時(shí)候開門口和電梯的出口保持在同一水平面，防止因電梯轎廂的出口和電梯的出口不一致對(duì)人造成的危險(xiǎn)。轎廂中還包含有開門到位，關(guān)門到位以及轎門電機(jī)等。轎廂的開門到位以及關(guān)門到位是用來保證開關(guān)門時(shí)候的平穩(wěn)，而轎門電機(jī)是用來對(duì)轎門執(zhí)行開關(guān)動(dòng)作的。

2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

2.1控制邏輯流程圖

電梯監(jiān)控系統(tǒng)由SIMATIC S7-1200 PLC 為控制器實(shí)現(xiàn)電梯自動(dòng)運(yùn)行,主要功能包括電梯呼梯登記、電梯開關(guān)門控制、電梯上下行控制、電梯樓層顯示和超載保護(hù)等。

電梯開始運(yùn)行之前，首先判斷是否復(fù)位，如果沒有指示信號(hào)，則進(jìn)入運(yùn)行模式。當(dāng)有開關(guān)門信號(hào)指示時(shí)，則執(zhí)行上行或下行控制；如果沒有開關(guān)門信號(hào)指示，那么進(jìn)入休眠狀態(tài)。延遲20秒，如果沒有信號(hào)指示，則關(guān)閉照明和風(fēng)扇節(jié)能。如果有上行信號(hào)指示，則進(jìn)入上行狀態(tài)。如果有在此上行指示之外有其他樓層呼叫信號(hào)時(shí)，則優(yōu)先服務(wù)當(dāng)前上行信號(hào)指示，就是根據(jù)最早登記的信號(hào)決定電梯的上行或下行，下行同理?？刂七壿嬃鞒倘鐖D1所示。

圖1 控制邏輯流程圖

2.2 電梯的I/O分配

六部十層電梯所需的I/O口有很多，合理的安排I/O口的位置是成功的關(guān)鍵，六部十層電梯的I/O分配如表1所示。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基本功能模塊主要包括上行處理模塊、下行處理模塊、待載休眠模塊、開關(guān)門處理模塊。對(duì)于電梯來說，最重要的就是電梯的上下行處理，也成為了群控，電梯的群控原則是當(dāng)有外呼某一層信號(hào)時(shí)候，相應(yīng)的那層的上行或者下行處理會(huì)被激活，再激活電梯的上下方響應(yīng)。根據(jù)系統(tǒng)流程框圖完成軟件部分設(shè)計(jì)。電梯上下行PLC梯形如圖2所示。

圖2 電梯的群控

4 利用WinCC和WEB對(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控

人機(jī)界面是用來人和計(jì)算機(jī)之間傳遞信息和交換信息。可編程控制(power line commnnicationt,PLC)，電梯仿真軟件等通過交換機(jī)，網(wǎng)線和顯示屏，可以輕松的實(shí)現(xiàn)人機(jī)數(shù)據(jù)之間的交換。WinCC是西門子公司和微軟公司共同開發(fā)的軟件，它在自動(dòng)化領(lǐng)域具有重要地位。WinCC的功能十分的強(qiáng)大，可以方便的實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的功能，使操作更為便捷和流利。人機(jī)界面和組態(tài)的軟件是有一定的區(qū)別的，人機(jī)界面通常是被人們稱為觸控面板，不同的硬件HMI具有不同的硬件結(jié)構(gòu)，也就有不同的畫面組態(tài)軟件，一般情況下他們連接的主要設(shè)備就是PLC。VNC則是一種遠(yuǎn)程的控制軟件，這里window下也有自帶的遠(yuǎn)程軟件，但是靈活性受限，所以采用的VNC，功能更加強(qiáng)大，可以依據(jù)不同的要求選擇不同的VNC軟件。

4.1 組態(tài)監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)

首先建立組態(tài)王和 PLC之間的連接，將電梯程序下載入 PLC中，打開“六層十部電梯控制系統(tǒng)”監(jiān)控畫面，如圖3所示。

圖3 前三部電梯畫面

4.2 WEB監(jiān)控

WEB監(jiān)控室基于WinCC監(jiān)控的，由于WinCC只適用于內(nèi)網(wǎng)，而且需要采用相應(yīng)的軟件進(jìn)行監(jiān)控，受到地點(diǎn)和電腦的軟件制約。為了讓監(jiān)控在任何地點(diǎn)進(jìn)行，文章采用了基于VNC和WinCC進(jìn)行監(jiān)控的方案，這個(gè)方法簡(jiǎn)單易用，適用范圍很廣。

啟動(dòng)WinCC服務(wù)，點(diǎn)擊菜單欄的RT標(biāo)簽，即可進(jìn)入仿真模式。啟動(dòng)VNC服務(wù)器，點(diǎn)擊桌面上的ThinVNC圖標(biāo)啟動(dòng)程序程序。打開ThinVNC選擇Communication選項(xiàng)卡選擇端口和協(xié)議類型以及分配的IP地址啟動(dòng)。利用瀏覽器進(jìn)行WEB監(jiān)控。在客戶機(jī)上啟動(dòng)連接openVPN，待openVPN連接成功，通過瀏覽器訪問剛才的服務(wù)端綁定的OpenVPN的地址，端口號(hào)為剛才腳本中設(shè)置好的端口號(hào)，訪問效果如圖4所示。

圖4 WEB監(jiān)控的效果圖

5 結(jié)論

文章介紹六部十層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，控制器采用西門子S7-1200PLC，控制工程軟件版本為西門子博圖 V14, 在 SIMATIC S7-1200 PLC 上，完成硬件組態(tài)和控制程序開發(fā)；在 SIMATIC WINCC 上，完成監(jiān)控畫面組態(tài)與開發(fā)；建立 PLC 和 WINCC 之間的通訊連接，并且在此基礎(chǔ)上添加網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。仿真實(shí)驗(yàn)表明,該電梯控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平層、開關(guān)門、內(nèi)呼外呼、超重提示等功能, 在電梯整個(gè)運(yùn)行過程中 , WinCC可以完成監(jiān)測(cè)狀態(tài)的參數(shù)以及各種反饋信號(hào)。采用這種方案簡(jiǎn)單明了，操作簡(jiǎn)潔，便于維護(hù)。同時(shí)，由于采用了內(nèi)網(wǎng)穿透技術(shù)，使得工作人員可以在世界上任何一個(gè)角落對(duì)PLC的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視。