基于组态王软件的电梯控制

基于组态王软件的电梯控制摘要：本文介绍了利用组态王KingView6.51制作四层电梯监控系统的设计过程，该系统与PLC控制系统进行实时数据交换，在组态监控画面上能实时反映电梯的运行状态，并能通过监控画面控制电梯运行状态，从而实现对电梯运行状态的双向控制。这种用组态王建立的四层电梯软件模型，对建立双梯以及多梯软件模型提供了思路，并且在应用中容易实现监测，因此有较大的应用价值。关键词：电梯；组态王软件；监控1引言电梯作为建筑物内的一种主要交通工具，向人们提供安全、快速、舒适的垂直交通运输服务，随着建筑物向高层化和大型化方向发展,特别是近年来由于智能大楼的出现，电梯控制系统变得越来越复杂，可编程控制器和交流调速控制在电梯领域的广泛应用，使电梯的舒适性和安全性及智能化程度得到很大的提高。以PLC为核心的电梯控制系统具有很强的稳定性，维护起来也比较方便。对电梯群控系统算法的研究和对电梯监控系统的研究是当前电梯控制系统研究的重要内容。目前人们已不仅限于要求电梯搭乘快速、舒适、制造坚固、装潢考究，而且对电梯的安全可靠性及多功能性也提出越来越高的要求，一方面它能够分析各种用户的要求，然后决定相应的运动方向，并能对一些紧急事件作出特殊的处理。另一方面系统作出的调度应能使电梯的总运动路径尽量少，也能协调各层楼用户的需要，不用让用户等待时间过长等。为了实现对现代化电梯的要求，北京亚控公司开发出来的组态软件具有良好的安全措施、丰富完善的监控功能和友好的人机界面，利用组态软件对工业生产流程进行监视和控制在现代化生产中得到广泛应用。因此可以通过组态软件采集电梯的运行状态数据，分析处理后对电梯进行监控，控制电梯的运行，提供较为直观、清晰、准确的电梯运行状态现场。所谓组态软件就是一个快速建立计算机监控系统界面的软件工具，用组态王软件所作的监控系统可以对大量的现场控制设备进行控制，实时采集各种参数，能对各种事件做出反应，进行报警处理，并可以对数据进行历史记录。组态王还可以和其他应用程序进行数据交换。组态软件具有良好的安全措施、丰富完善的监控功能和友好的人机界面，利用组态软件对工业生产流程进行监视和控制在现代化生产中得到广泛应用。因此可以通过组态软件采集电梯的运行状态数据，分析处理后对电梯进行监控，控制电梯的运行，提供较为直观、清晰、准确的电梯运行状态现场，保证了正常运作，大大提高了运行的安全和可靠性，同时也减轻了运行人员的工作强度。随着电梯技术和组态软件的发展，绿色化、低能耗、智能化、网络化的电梯一定能为人类提供更好的服务。2电梯及组态王软件简介2.1电梯系统的组成四层电梯的监控系统主要由电梯、微机和PLC等组成，电梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成；传统的电气控制系统采用的继电器控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。目前电梯设计采用可编程控制器(PLC)，具有功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低，维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，占地面积少等优点。控制系统主要由电梯模块、三菱变频主回路、输入输出单元及PLC单元构成。具体控制要求如下：当乘员进入电梯，按下楼层按钮，电梯门自动关闭后，控制系统根据轿厢所处位置及乘员所处层数判定轿厢运行方向，保证轿厢平层时减速将轿厢第1页停在选定的楼层上；同时，根据楼层的呼叫，顺路停车，自动开关门等。另外在轿厢内外均要有信号灯显示电梯运行方向及楼层数。2.2组态王软件概述所谓组态软件就是一个快速建立计算机监控系统界面的软件工具，英文为HUMANANDMACHINEINTERFACE（简称为HMI），它运行于Windows2000/WindowsXP/WindowsNT4.0中文平台的中文界面人机界面软件，用组态王软件所作的监控系统可以对大量的现场控制设备进行控制，实时采集各种参数，能对各种事件做出反应，进行报警处理，并可以对数据进行历史记录。组态王还可以和其他应用程序进行数据交换，如：EXCEL、ACCESS、VB以及专家系统等。使用组态软件可以不必关心复杂的通信协议、繁琐的图形处理、枯燥的数字系统，无需编写大量的程序代码，设计者只需按照使用说明绘制图形界面，进行I/O设备的连接，编写简单的命令语言，就可以完成一个监控系统的设计。由于它易于学习和使用，并且软件内拥有丰富的工具箱、图库和操作向导，因此也可以方便的使用户构造适应自己需要的“数据采集系统”。组态王软件包由工程管理器（TOUCHEXPLORER）、工程浏览器（PROJMANAGER）和画面运行系统（TOUCHVEW）三部分组成。在工程浏览器中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程管理器内嵌画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统TOUCHMAK和运行系统TOUCHVEW来完成。TOUCHMAK是应用工程的开发环境。需要在这个环境中完成画面设计、动画连接等工作。TOUCHMAK具有先进完善的图形生成功能；数据库提供多种数据类型，能合理地提取控制对象的特性；对变量报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能都有简洁的操作方法。组态王软件是一个易用性、开放性和集成能力的通用组态软件。3电梯的逻辑功能控制电梯作为组态王的监控对象，它可以反映出PLC与电梯及控制结果之间的关系，在此简要介绍一下电梯的基本结构及功能、初始状态、运行状态以及实际中的运行状态。其主要功能如下：(1)实现电梯的自动运行；(2)实现组态软件与PLC之间的通讯连接；(3)利用组态王软件监视并控制电梯的运行状态。3.1电梯内视图结构及功能简介在电梯内部，应该有四个楼层按钮、开门和关门按钮以及楼层显示器、电梯上升和下降显示器。当乘客进入电梯后，电梯内应该有能让乘客按下的代表其要去目的地的楼层按钮，称为内呼叫按钮。电梯停下时，应具有开门关门的功能，即电梯门可以自动打开，经过一定延时后，又可自动关闭。而且，在电梯内部也应有控制电梯开门、关门的按钮，使乘客可以在电梯停下时随时地控制电梯的开门与关门。电梯内部还应配有指示灯，用来显示电梯现在所处的状态，即电梯是上升还是下降以及电梯所处在楼层的第几层，这样可以使电梯里的乘客清楚的知道自己所处的位置，离自己到的楼层还有多远，电梯是上升还是下降等。3.2电梯的外视图结构及功能简介电梯的外部共分四层，每层都应该有呼叫按钮、呼叫指示灯、楼层显示器。呼叫按钮是乘客用来发出呼叫的工具，呼叫指示灯在完成相应的呼叫请求之前应一直保持为亮，它和上升指示灯、下降指示灯、楼层显示器一样，都是用来显示电梯所处的状态的。四层电梯中，一层只有上呼叫按钮，四层只有下呼叫按钮，其余两层都同时具有上呼叫和下呼叫按钮。而楼层显示器，四层电梯均应该相同。3.3电梯的各状态分析第2页3.3.1电梯的初始状态、运行中状态和运行后状态分析(1)电梯的初始状态假设电梯位于一层待命，各层显示器都被初始化，电梯处于以下状态：①各层呼叫灯均不亮。②电梯内部及外部各楼层显示器均为“1”。③电梯内部及外部电梯门均关。(2)电梯运行中状态以一层到二层为例进行说明：①按下二层外呼上按钮后,该层呼叫指示灯亮,电梯响应该层呼叫。②电梯轿厢上行直至该层。③各楼层显示随电梯轿厢的移动而变为“2”,各层指示灯也随之而变。④运行中电梯门电机始终关闭,到达二层平层时,门电机才打开。⑤在电梯运行过程中,支持其他呼叫信号。(3)电梯运行后状态在到达指定楼层后，电梯会继续待命，直至新命令产生。下面以二层为例进行说明：①电梯在到达二层平层后,电梯门会自动打开,经过3s延时自动关闭,在此过程内视图中支持手动开门或关门。②各楼层显示值为“2”,且上行与下行指示灯均灭。3.4实际运行中的情况分析实际中，电梯服务的对象是许多乘客，乘客乘坐电梯的目的地是不完全一样的，而且，每一个乘客呼叫电梯的时间有前有后，因此，我们将电梯在实际中的各种具体情况加以分类，做出分析。3.4.1分类分析(1)电梯上行分析若电梯在上行过程中，某楼层有呼叫产生时，可分为以下两种情况：①若呼叫层处于电梯当前运行层之上目标运行层之下，则电梯应在完成前一指令之前先上行至该层，完成该呼叫后再由近及远的完成其他各个呼叫动作。例如：电梯当前运行层在二层，这时三层外呼上发出呼叫，目标运行层是四层，则电梯先执行三层外呼上命令，到达三层平层后，在由近及远的响应其它呼叫动作。②若呼叫层处于电梯当前运行层之下，则电梯在完成前一指令之前不响应该指令，直至电梯重新处于待命状态为止。如当前运行层在二层，此时有一层外呼上发出呼叫，同时又有三层外呼上发出呼叫，则电梯在没有完成三层外呼上命令时，一层外呼上指令不响应。直到电梯到达三层平层后，又重新处于待命状态为止，才响应一层外呼上命令。(2)电梯下行分析若电梯在下行过程中，某楼层有呼叫产生时，可分为以下两种情况：①呼叫层处于电梯当前运行层之下目标运行层之上，则电梯应在完成前一指令之前先下行至该层，完成该层呼叫后在由近及远地完成其他各个呼叫动作。如下：假设当前运行层在三层，这时二层外呼下发出信号，目标运行层是一层，那么电梯先完成二层外呼下指令后，在由近及远的执行其它呼叫动作。②呼叫层处于电梯运行层之上，则电梯在完成前一指令之前不响应该指令，直至电梯重新处于待命状态为止。比如：当前运行层在三层，这时有四层外呼下发出呼叫，同时又有二层外呼下发出呼叫，则电梯先执行二层外呼下命令，直至到达二层平层后，电梯又重新处于待命状态，这时才响应四层外呼下命令。由以上分析可知：电梯在接受命令后，总是由近及远地完成各个呼叫任务。电梯机制第3页只要依此原则进行设计动作，就不会在运行时出现电梯上下乱跑的情况了，同时我们也知道了电梯系统中哪些设备是可以人工操作的。4设计部分4.1电梯监控系统的方案电梯是机械和电气结合的一种机电产品，其控制方案常采用两种以下方式：(1)采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状况和功能的设定，实现电梯的自动调度和机选运行功能，拖动控制则由变频器来实现.(2)可编程控制器(PLC)控制电梯的运行，微机进行实时数据采集和监控，采用组态软件制作监控画面以实时反映电梯的运行状况。目前组态软件作为人机接口的智能软件包，是一种流行的PC机上建立工控的对象，能够将现场的信号实时的传送到监控室，保证现场操作人员和管理人员不需要到现场即可得到各种数据以优化控制现场的作业。因此本文中采用第二种控制方案进行四层电梯的监控系统的设计。4.2电梯监控系统的组成四层电梯的监控系统主要由电梯，微机和PLC等组成，其主要功能如下：(1)实现电梯的运行；(2)实现组态王软件与PLC之间的通讯连接；(3)利用组态王软件监视并控制电梯的运行状态。微机作为上位机对电梯的状态进行监控，电梯的运行通过PLC进行控制，PLC采用松下公司的FP3产品。上位机则采用组态王软件实现对电梯的开关量等信息的检测与监控。本系统中PLC与上位机的通讯是按RS—232协议进行的，电梯运行状态由PLC送入上位机，上位机采集这些数据，分析处理后对电梯的运行状态进行监测；同时上位机也可发布命令给PLC，以控制电梯的运行。4.3组态王监控电梯的要求(1)接受每个呼叫按钮（包括内部和外部）的呼叫命令，并做出相应地响应。(2)电梯停在某层（如二层）时，此时按动该层地呼叫按钮（上呼或下呼叫），则相当于发出电梯门打开命令，进行开门动作过程；若此时电梯的轿厢不在该层（在一、三、四层），则等电梯关门后，按照不换向原则控制电梯向上或向下运行。(3)电梯运行的不换向原则是指电梯有限响应不改变现在电梯运行方向的呼叫，直至这些命令全部响应完毕后才响应使电梯反方向运行的呼叫。例如现在电梯的位置在一层和二层之间上行，此时出现了一层上呼叫、二层下呼叫和三层上呼叫，则电梯的首先响应三层上呼叫，然后在依次响应二层下呼叫和一层上呼叫。(4)电梯有轿厢位置，当电梯门位置碰到该层的轿厢位置时，表示电梯已经到达该平层。(5)当按动某个呼叫按钮后，相应的呼叫指示灯亮并保持，直至电梯响应该呼叫为止。(6)当电梯停在某层时，在电梯