基于组态王的电梯系统集成设计

施倩楠，陈永良，李海航,，陈曦曦

(1.中国计量大学质量与安全工程学院，浙江 杭州 310018；2.浙江省家具五金研究所，浙江 杭州 310018)

基于组态王的电梯系统集成设计

施倩楠1，陈永良1，李海航1,2，陈曦曦2

(1.中国计量大学质量与安全工程学院，浙江 杭州 310018；2.浙江省家具五金研究所，浙江 杭州 310018)

为了提高电梯控制系统的准确性和稳定性，实现组态监控，基于组态王软件设计了电梯集成系统。通过控制室对电梯运行状态进行实时监控，当运行发生异常时，可及时采取有针对性的措施，以防止事故的发生。分别对PLC软件、配置电梯集成系统、设计图形界面、创建数据库、构建动画链接等步骤进行了设计。组态系统与PLC控制系统能够实现数据实时交换，并且反映电梯的运行状态。通过监控画面控制电梯的运行状态，实现了对电梯运行的双向控制。该系统实现了各数据信息的实时传送，优化了控制现场工作流程，提高了工作效率；与传统专用机开发的工业控制系统相比，其更具通用性、智能性和便捷性。该系统适用于各类电梯控制，能够有效保证电梯运行过程的安全性、可靠性及稳定性，是未来智能楼层控制的发展趋势。

电梯； 组态王； 智能控制； 自动化； 检测； PLC; 系统集成； 组态监控； 数据交换

0 引言

电梯是机械化及电气相结合的产物。目前，使用PLC控制电梯运行的技术已经被广泛应用，通过监控室上位机对电梯运行状态进行监控是电梯控制系统的发展趋势。电梯控制方案设计主要分为使用微机作为信号控制单元和使用PLC作为控制单元两种。由于后者能够结合组态软件实现电梯运行状况的实时监控，所以本文采用第二种方案设计电梯控制系统。该系统能够反映电梯实时运行状况，并且将其传递到控制室中，从而有效优化、控制现场作业。

1 电梯控制系统集成设计

电梯监控系统由电梯、微机、PLC等组成，主要功能就是确保电梯运行，使组态软件与PLC相互通信，并运用组态王对电梯的运行状态进行监控。

电梯控制系统的底层由PLC进行设置，由减速结构和直流电机及输入、输出设备组成。其中，微机作为上位机对电梯的运行状态进行监控，电梯主要由PLC进行控制。上位机的设置主要由组态王软件进行设计，以实现对电梯运行信息的监控和检测[1]。 PLC和上位机之间的通信由串行数据接口协议制定，电梯在运行中的状态则是由PLC传递给上位机，利用上位机对这些数据进行采集和分析处理之后，再对电梯的运行状况进行监控和测试。在此过程中，上位机还可以将命令传送给PLC，使其能够对电梯的运行状况进行合理控制[2]。

2 电梯控制系统集成设计中的PLC控制系统

2.1 PLC的配置

根据电梯的特点，对PLC进行配置设计[3]。PLC地址编号及输入、输出信号如表1所示。其中，内选信号为轿厢内的按钮信号，上、下选信号为电梯外门口选择上下的按钮信号。

表1 PLC地址编号及输入、输出信号

2.2 PLC软件设计

电梯控制系统在设计的时候是非常复杂的，因为它不仅要满足位置的需求，还要满足控制的需求；电梯在接受用户信息的时候不仅要对这些信息进行处理，而且还要对其他离散信号进行处理，所以在设计系统软件的时候需要基于电梯的运行流程[4]：开电梯门—关电梯门—选择楼层—转换方向—启动电梯—加速—减速—匀速—落层—停止。

3 运用组态王设计控制系统流程

组态王开发监控系统软件的作用是：以标准的工业计算机软件、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭系统。组态王软件的特点主要为：①只需使用计算机即可进行试验软件的实现，减少了资金投入；②组态王软件系统为中文界面，不但具有可视化的优点，操作简便，还具有仿真运行的控制能力，可实时显示趋势曲线，使自动控制试验达到预想效果。组态王在运行中可以自动收集数据并存储在数据库中，能将这些数据以动画的形式进行呈现，还具有记录、报警等监视功能[5]。

采用组态王软件来进行电梯监控系统的设计，其步骤主要包括配置设备、构建数据库、设计图形界面、建立动画链接和运行调试[6]。

组态王控制系统流程如图1所示。

图1 组态王控制系统流程设计图

①配置设备。要利用组态王设计监控系统，就要对通信设备进行连接，使PLC与组态王可以通信。与组态王进行连接的输入/输出设备的参数主要有:计算机中的COM1端口、9 600 bit/s的通信速率、8位数据位、1位停止位，采用PPI的通信方式[7]。

②构建数据库。在编写程序时要先确定在程序中所使用的变量。组态王软件中对输入/输出变量和中间变量的定义为:数据表述对象的属性，组态王对所有变量都构建数据库；组态王在运行过程中，当输入/输出变量的值发生变化时，就说明输入/输出变量的值将自动进入远程程序中；如果远程程序中的值发生变化，就说明组态王中的输入/输出变量将自动更新[8]。

③图形界面的设计。对图形界面进行设计主要是为了模拟电梯现场的进行状况，基于组态王设计电梯集成系统的界面就是为了能够模拟电梯运行的现场画面。对电梯系统的图形界面进行了设计，包括电梯画面、操作界面、监控画面及程序查看画面等，可以使整个电梯控制集成系统更加人性化，并丰富了其内容。

④创建动画链接。要想使电梯图形界面动态运行，以模拟电梯的运行情况，就要创建动画链接。动画链接是指对画面中的图形与数据库变量创建关系链接，使两者存在某种关系。当数据库变量中的值发生变化的时候，画面中的图形就可以通过动画来模拟电梯状态[9]。为了使电梯进行上下移动，可以对电梯的运行状况及落层感应器分别编码，使电梯每到一个楼层都将电梯值与该楼层的编码进行比较。当电梯值与楼层编码不相同的时候，落层感应器就可以将这个值传送到电梯中。

⑤电梯的运行及调试。在对电梯进行运行和调试的时候，主要测试的是系统与模拟仿真电梯图形界面和电梯中的控制模式是否都可以实现。按下电梯中的控制按钮，检查电梯是否可以运行、平稳地落到指定的楼层中以及开门[10]；同时，检查电梯的按钮状态与PLC的输入/输出状态是否在组态监控软件中有动态显示。相反，在组态监控软件画面中，按下操控按钮，检查电梯在运行过程中与电梯中的控制按钮是否相同，是否在组态监控软件画面上有动态显示[11]。

在对电梯进行调试的过程中，有时还会出现一系列的故障需要排除。故障举例及原因分析如下：①无法对变量进行设置，可能是要设置的变量超出了软件的规定；②在测试通信的时候显示失败,可能是串口中的默认数据与PLC通信口设置不一致[12]；③电梯按钮无法对电梯进行控制,可能是电梯按钮设置的读写属性变量被设置为“只读”；④电梯在达到某一楼层的时候按钮颜色没有变化,可能是按钮的颜色设计过于接近，或者是PLC中的输出点有错误[13]。

4 结束语

本文设计的电梯控制系统以组态王为基础，以PLC控制为辅助。PLC控制能够有效提高电梯控制系统中的稳定性和精确性，而组态软件则能够将控制现场的信号实时反馈到控制室中。基于此，工作人员就可以通过控制室来实时监控电梯的运行状况，而不用亲临现场。电梯在运行过程中如果发生意外状况，工作人员可以通过监控室监控的电梯实时运行画面第一时间采取相应的措施，以降低事故的发生机率。该系统还可以在高层电梯控制中使用，高层电梯可以采用模块法及变量法相结合的编程方法，其有待进一步的研究和实现。将该系统应用到日常生活里普及使用的电梯中，能够保障电梯的安全运行性能，也是未来智能楼层控制的发展趋势。

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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

浙江省家具检测技术研究重点试验室开放基金资助项目(2016J09)

施倩楠(1992—)，女，在读硕士研究生，主要从事风险监测方向的研究。 E-mail:850168889@qq.com。 李海航(通信作者),男，博士，讲师，主要从事安全检测工作。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