基于组态的电梯控制系统

基于组态的电梯控制系统

现在利用PLC对电梯的运行进行控制，已经运用得十分的广泛。本文从两个方向讲述基于组态软件的电梯监控系统设计过程，分别是PLC的程序设计和监控组态设计。完成下位机PLC的编程和上位机组态软件的界面设计，进行系统调试，完成PLC和PC的通信连接，最终完成一个操作方便、美观、灵活、可视性强的电梯监控系统。

标签：PLC 组态软件电梯监控

随着高层建筑物如雨后春笋般拔地而起，电梯作为一种运载工具，成为了人们生产和生活中不可或缺的一部分。进入二十一世纪以后，科学发展日新月异，电梯的生产技术也得到了迅速的发展。而随着人们生活水平的提高，对电梯的要求也相应的提高了。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统、微机控制系统、PLC控制系统。其中继电路控制系统是早先安装的电梯多位继电器控制系统，由于故障率高等问题已经逐渐被淘汰了。微机控制系统也存在抗干扰性差、系统设计复杂等问题。而PLC控制系统能够很好的克服以上的问题，现在已经广泛应用在电梯控制系统中。

1 电梯的基本功能

1.1 电梯的基本结构电梯是一种人们再熟悉不过的交通工具，与人们的日常生活紧密联系，主要由曳引机，控制柜，轿厢，门，志轨，限速器，缓冲器，对重装置，随行电缆和曳引机钢丝绳等部件组成。电梯有一个轿厢和一个对重，通过钢丝绳将它连接起来，钢丝绳通过驱动装置（曳引机）曳引带动，使电梯轿厢和对重在电梯内导轨上做上下运动。

1.2 仿真电梯的控制要求（以四层电梯为例）①接受每个呼叫按钮（包括内部和外部的呼叫）的呼叫命令，并对此做出相应的响应。②电梯优先响应正在运行的电梯方向的呼叫，直到这些命令全部完成响应之后才响应电梯反方向运行的呼叫，这是电梯运行的不换向原则。比如，电梯正在向下运行，位于4层和3层之间，这时候出现了1层外呼上，2层外呼下，3层外呼上，4层外呼下。那么电梯的依次响应顺序是2层外呼下，1层外呼上，3层外呼上，4层外呼下。

③当电梯停在某一层（例如2层）时，此时按动该层（2层）的外呼按钮，则进行开门的动作；若此时电梯的轿箱不在该层（在1、3、4层），则等到电梯关门后，按照不换向原则控制电梯向上或向下运行。④电梯在每一层都有1个平层开关，当电梯碰到某层平层开关时，表示电梯已经到达该层。⑤当按动某个呼叫按钮后，相应的呼叫指示灯亮起，直到电梯完成该响应以后熄灭。⑥当按动某个外呼按钮（电梯不在该层）后，轿箱内该层内呼指示灯保持闪烁，直到电梯响应该呼叫后熄灭。⑦当电梯停在某层时，在电梯内部按动开门按钮，则电梯门打开，按动电梯内部的关门按钮，则电梯门关闭。但在电梯行进期间电梯门是不能被打开的。⑧当电梯运行到某层后，数码管楼层显示器显示相应数字，直到电梯运行到前方一层时数码管楼层显示器改变。

2 PLC硬件设备及其连接

2.1 PLC的介绍可编程控制器（Programmable Logic controller，简称PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术与自动化技术而开发的新一代工业控制器。它具有可靠性高、适应工业现场的高温、冲击和振动等恶劣环境的特点，已成为解决自动控制问题的最有效工具，是当前先进工业自动化的三大支柱之一。

2.2 计算机与PLC间通讯设备的连接与配合解决计算机与PLC之间的通讯问题是实现上位机（计算机）监控的核心问题。根据三菱FX系列PLC编程口通信协议编写通讯函数，通过计算机串行端口用一根串行通信线和PLC连接，实现了通讯目的。其特点：①可连接PLC用外部设备以及数据存取单元（DU），人机界面（GOT）。②可以与标准装备的外部设备连接器一起将外设备接在FX2N 系列PLC上。③因为安装在PLC单元上，所以不需要安装空间。

2.3 PLC和组态软件的配合利用组态软件可以仿真多种PLC控制对象，仿真的被控对象不仅可以接受由PLC发出的多种控制信号，也可以向PLC发出各种命令信号，还可与PLC进行各种状态数据的传输，从而反映出PLC与被控对象（由组态软件仿真的被控对象）及控制结果之间的关系。组态软件可接受PLC 发出的控制信号，并按照程序的算法以动画、数值、文字、标尺等形式在计算机屏幕上反映出PLC的控制过程及结果，给人以“身临其境”的感觉。

智能大厦的兴起，对大厦内的设备提出了更高的要求尤其是电梯，不仅要求电梯运行要有极高的可靠性而且要更容易监视和维护。可编程控制器（PLC）在现代电梯运行中有极为广泛的应用，但其缺乏良好的人机界面因而难以满足智能大厦的要求。对电梯的监控不仅要有各种状态的显示，更要有运行的动画和声音以便监视人员可以直观的观察到电梯的状态。组态软件通过读取PLC输入继电器X，辅助继电器M和输出继电器Y对控制对象电梯的状态进行监视。梯形图编程语言是在电气控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，它形象、直观、实用，是电气技术人员容易接受，是目前用得最多的一种PLC编程语言。

3 组态软件对电梯运行的监控设定

PC机与PLC之间的双向控制可以利用组态软件设计的电梯监控系统来实现。

3.1 工程设备的连接设备连接主要是通过设备窗口设置来实现。设备窗口是组态系统的重要组成部分，在设备窗口中建立系统与外部硬件设备的连接关系，使系统能够从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态，实现对过程的实时监控。

在组态软件中，实现设备驱动的基本方法是：在设备窗口内配置不同类型的设备构件，并根据外部设备的类型和特征，设置相关的属性，将设备的操作方法如硬件参数配置、数据转换、设备调试等都封装在构件之中，以对象的形式与外部设备建立数据的传输通道连接。系统运行过程中，设备构件由设备窗口统一调度管理，通过通道连接，向实时数据库提供从外部设备采集到的数据，从实时数据库查询控制参数，发送给系统其它部分，进行控制运算和流程调度，实现对设备工作状态的实时检测和过程的自动控制。

3.2 制作工程画面和动画连接首先，建立监控画面。第二步，编辑监控画面。制作出电梯界面，包括电梯内部图和监控板中的各个按钮。第三步，定义数据的对象。定义数据对象的内容主要包括：指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围。

然而，这些制作出来的工程画面都是以静态的形式表达的。要切实的达到实时监控的目的，准确而及时呈现变化的状态，就需要对这些制作好的工程画面进行动画设计。将用户窗口中的图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关的连接，并设置相应的动画属性，就能得到我们想要的效果。在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动，从而实现了图形的动