基于MCGS的電梯仿真實驗平臺設計

[摘 要] 設計了基于MCGS工業(yè)組態(tài)軟件的多層電梯運行仿真實驗平臺，介紹了仿真系統(tǒng)的硬件組成和MCGS軟件的設計步驟。MCGS組態(tài)軟件語言簡單，動畫效果生動形象，有利于PLC技術實驗教學中的動態(tài)過程顯示，既能減少實驗經費，又能提高教學效果。

[關 鍵 詞] 電梯；控制；虛擬

設計的虛擬電監(jiān)控系統(tǒng)主要用于電梯運行過程的監(jiān)控，利用MCGS軟件設計出電梯監(jiān)控畫面，PLC做控制中心來實現(xiàn)。該仿真系統(tǒng)不僅可以克服實物模型成本高、維護困難的問題，而且還能在實驗條件不足的情況下豐富實驗內容，培養(yǎng)學生學習興趣。

一、系統(tǒng)組成

仿真實驗平臺系統(tǒng)主要由一臺計算機和西門子S7-200 PLC組成，也可以增加一個觸摸屏。在計算機安裝好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畫組態(tài)和控制程序，下位機采用觸摸屏和西門子S7-200的PLC。計算機通過RS232/RS485電平轉換模塊實現(xiàn)與PLC的通訊，計算機和觸摸屏之間采用USB通信方式。觸摸屏和PLC之間完成通訊，用圖像動畫代替被控對象實物工作，實現(xiàn)仿真動畫。

二、MCGS監(jiān)視系統(tǒng)設計

1. 畫面設計

由組態(tài)軟件設計電梯運行監(jiān)控系統(tǒng)的流程包括在用戶窗口設計畫面、定義數(shù)據對象、動畫連接、編寫控制流程、設備連接等幾個步驟。根據五層電梯實際使用情況，電梯運行監(jiān)視系統(tǒng)組態(tài)畫面應該包括轎廂內外樓層動態(tài)顯示、當前樓層指示、電梯動態(tài)顯示、外上下呼叫按鈕、轎廂內樓層呼叫按鈕、開門關門按鈕和各種指示燈。指示燈顯示是采集PLC內部實際數(shù)據的輸出而變化的。還有些動畫顯示是由運行策略中的腳本程序來控制。除了電梯運行監(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.建立實時數(shù)據庫

建立實時數(shù)據庫就是定義數(shù)據變量，使工程各個部分能夠進行信息交換與處理。在建立實時數(shù)據庫、定義數(shù)據對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的內部寄存器變量有哪些。例如建立一個 “一層外呼上指示”數(shù)據變量，數(shù)據類型選開關型，用于電梯一層外呼請求和指示，在MCGS與PLC通信時與PLC的輸出寄存器聯(lián)系在一起。建立數(shù)據庫后仿真畫面仍然是靜止不動的，還需要把實時數(shù)據庫中的數(shù)據變量和人機界面的圖形對象進行相關性連接，并設置動畫屬性，這樣人機界面才能動畫仿真。例如，選擇一層外呼上三角箭頭，在單元屬性設置對話框中選擇動畫連接，連接表達式選擇實時數(shù)據庫中的“一層外呼上”，把填充顏色分為兩段用兩種不同的顏色顯示，這樣就設置好了動畫屬性。

3.編寫腳本程序

系統(tǒng)的控制流程主要用PLC控制實現(xiàn)，但是有些動畫需要在“運行策略”中新建相應的控制策略并編寫腳本程序才能實現(xiàn)。例如，轎廂內外樓層顯示功能、電梯上行和下行動畫都要通過編寫腳本程序實現(xiàn)。

4.MCGS與PLC的通信

如果要實現(xiàn)MCGS讀取外部PLC設備數(shù)據，或者通過畫面操作控制PLC的工作狀態(tài)，必須在MCGS設備窗口中做好MCGS系統(tǒng)與PLC的連接關系。主要包括三步：（1）添加硬件設備并設置通信協(xié)議。打開設備窗口，依次添加通用串口父設備和西門子S7-200PPI子設備。雙擊通用串口父設備，根據通訊要求和連接情況設置通信協(xié)議。（2）雙擊子設備，打開設備編輯窗口，對設備內部屬性值進行設置，添加PLC程序中所用到的存儲器信息。（3）添加設備通道，把PLC存儲器與MCGS數(shù)據庫中的數(shù)據變量連接在一起。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行畫面監(jiān)控電梯運行過程了。

三、運行和調試

仿真畫面設置好之后，利用V4.0 STEP7編程軟件編寫好電梯運行控制程序，把程序下載到西門子S7-200PLC中打開設備窗口，在設備調試窗口中出現(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)設置不一致，需要重新調整相關參數(shù)。通訊正常后，進入MCGS組態(tài)運行畫面，點擊畫面上的上行、下行等開關，觀察PLC的輸入、輸出指示燈和運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教學過程中，以仿真實驗代替實物模型完成PLC的編程練習，呈現(xiàn)出動畫效果，畫面逼真，操作簡單。仿真教學系統(tǒng)解決了實驗經費不足的問題，保證實驗安全，給學生提供了更多的實驗平臺，具有很好的應用價值。

參考文獻：

[1] 許志軍.工業(yè)控制組態(tài)軟件及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[2]馬天兵，張新.基于MCGS組態(tài)軟件的電梯監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].起重運輸機械，2009（3）：23-25

[3]雷霞.基于MCGS和PLC自動混料系統(tǒng)的應用[J].儀器儀表用戶，2008（8）：126-127.

[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：自動控制。

[作者單位]宿州職業(yè)技術學院

（編輯：趙文靜）