基于MCGS軟件的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐曉婧

摘 要：本文以兩層電梯為研究對(duì)象，利用MCGS組態(tài)軟件對(duì)電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在分析項(xiàng)目要求的基礎(chǔ)上，主要闡述系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及監(jiān)視界面設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)鏈接設(shè)計(jì)等步驟。項(xiàng)目結(jié)果表明，基于MCGS組態(tài)軟件的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合項(xiàng)目要求，其人機(jī)交流界面也能實(shí)時(shí)監(jiān)控電梯的運(yùn)行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：電梯;MCGS組態(tài);監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TU857 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2021）30-0006-03

Abstract： This paper takes a two-story elevator as the research object， and the elevator control system is designed by using MCGS configuration software. Based on the analysis of the project requirements， this paper mainly expounds the design idea of the system， monitoring interface design， dynamic link design and other steps. The project results show that the design of elevator control system based on MCGS configuration software meets the project requirements， and the man-machine interface can also monitor the running state of elevator in real time.

Keywords： elevator; MCGS configuration; monitoring

1 MCGS軟件

MCGS是通態(tài)軟件公司研發(fā)的一款基于Windows平臺(tái)的組態(tài)軟件。MCGS組態(tài)軟件是工程師和設(shè)備交流的橋梁，工程師通過它可以實(shí)時(shí)地了解企業(yè)、工廠項(xiàng)目現(xiàn)場終端各類機(jī)器運(yùn)行的狀態(tài)，快速、準(zhǔn)確地獲得各類參數(shù)。與此同時(shí)，該組態(tài)軟件能及時(shí)地控制現(xiàn)場設(shè)備，使它們按照規(guī)定的指令完成上級(jí)系統(tǒng)的任務(wù)。

MCGS組態(tài)軟件由“組態(tài)環(huán)境”“運(yùn)行環(huán)境”兩部分組成，兩者相互獨(dú)立，但又密切相關(guān)，兩者均不可單獨(dú)工作。在組態(tài)環(huán)境中，MCGS軟件系統(tǒng)地完成組態(tài)動(dòng)畫的設(shè)計(jì)、控制腳本的編譯、設(shè)備的連接等工作，并且生成擴(kuò)展名稱為“.mcg”的工程文件。它將和運(yùn)行環(huán)境一起，組成組態(tài)用戶的應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。

該款軟件具有操作簡單、功能完善、可視性好等特點(diǎn)，并且能夠與其他硬件設(shè)備進(jìn)行通信聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸，是實(shí)際生產(chǎn)生活中極具實(shí)用性的一款人機(jī)界面軟件[1]。

2 項(xiàng)目分析

設(shè)計(jì)一個(gè)兩層電梯，當(dāng)按下轎廂內(nèi)或者轎廂外的呼叫按鈕后，電梯運(yùn)行。電梯到達(dá)所呼叫的樓層之后，相應(yīng)樓層的電梯轎廂門就會(huì)打開，一定時(shí)間后轎廂門自動(dòng)關(guān)閉。單獨(dú)按下電梯轎廂內(nèi)的開門或者關(guān)門按鈕時(shí)，電梯的轎廂門就會(huì)做出相應(yīng)的開關(guān)門操作。

電梯的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要包括曳引系統(tǒng)、轎廂、開關(guān)門繼電器等[2]。電梯在整個(gè)運(yùn)行過程中，還包括上下端限位、平層傳感器等輔助元器件;在電梯轎廂開關(guān)門過程中，還包括開門到位和關(guān)門到位繼電器，其用來保證電梯轎廂開關(guān)門操作的正常進(jìn)行。

除此之外，電梯的運(yùn)行操作過程也相對(duì)煩瑣。要完成整個(gè)工程，需要5個(gè)步驟：組態(tài)畫面設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建，圖元?jiǎng)討B(tài)鏈接設(shè)計(jì)，策略腳本編寫以及組態(tài)運(yùn)行調(diào)試。工程項(xiàng)目流程如圖1所示。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 組態(tài)畫面設(shè)計(jì)

打開MCGS組態(tài)軟件，單擊文件夾中“新建工程”選項(xiàng)，創(chuàng)建“兩層電梯控制系統(tǒng)”新工程。在新工程的用戶窗口中創(chuàng)建新的用戶窗口，并且命名為“兩層電梯控制系統(tǒng)”。雙擊“兩層電梯控制系統(tǒng)”用戶窗口，制作電梯轎廂門、動(dòng)態(tài)轎廂、樓層指示燈、轎廂外呼叫按鈕、轎廂內(nèi)樓層呼叫按鈕以及轎廂內(nèi)的開門和關(guān)門按鈕[3]。組態(tài)工程畫面如圖2所示。

3.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是MCGS組態(tài)軟件的重要組成部分，也是整個(gè)系統(tǒng)的核心[4]。根據(jù)項(xiàng)目要求，分析電梯運(yùn)行過程中可能涉及的變量，創(chuàng)建如表1所示15個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫對(duì)象。

3.3 動(dòng)態(tài)鏈接設(shè)計(jì)

在MCGS組態(tài)軟件中，通過將組態(tài)畫面中圖形、圖符對(duì)象和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立聯(lián)系來實(shí)現(xiàn)圖元的動(dòng)畫設(shè)計(jì)，即動(dòng)態(tài)鏈接設(shè)計(jì)。

電梯轎廂門、動(dòng)態(tài)電梯轎廂、轎廂外呼叫按鈕、轎廂內(nèi)樓層按鈕、樓層指示燈以及電梯轎廂內(nèi)的開關(guān)門按鈕，都需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)鏈接設(shè)計(jì)，才能使這些圖元更加形象、準(zhǔn)確地描繪出實(shí)際的工作情況，從而便于工程師等相關(guān)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和指令的操控[5]。

3.3.1 電梯轎廂門。二層電梯轎廂門的開關(guān)門控制是通過設(shè)置數(shù)據(jù)對(duì)象的動(dòng)態(tài)鏈接屬性“大小變化”來實(shí)現(xiàn)的。首先，雙擊電梯的轎廂門圖符，單擊“大小變化”標(biāo)簽，在表達(dá)式中選中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫對(duì)象“二層門開關(guān)控制”，并在變化方向中選擇相應(yīng)的箭頭方向，變化方式選擇為“剪切”。

3.3.2 樓層指示燈。雙擊電梯轎廂內(nèi)樓層顯示屏幕中的“樓層數(shù)字”圖標(biāo)，在其動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置頁面中選中“顯示輸出”屬性。在表達(dá)式中選擇實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫對(duì)象“電梯樓層顯示”，在輸出值類型中選擇“數(shù)據(jù)量輸出”。此外，雙擊樓層顯示屏幕中的“向上”及“向下”運(yùn)行箭頭圖標(biāo)，在出現(xiàn)的“動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置”頁面中選中“可見度”和“閃爍效果”兩個(gè)屬性。以“向下”的運(yùn)行箭頭為例，在可見度的表達(dá)式中選擇實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫對(duì)象“電梯運(yùn)行方向=2”，當(dāng)表達(dá)式非零時(shí)，對(duì)應(yīng)圖符可見。在閃爍效果的表達(dá)式中選擇實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫對(duì)象“電梯運(yùn)行方向=2”，在其實(shí)現(xiàn)方式中選擇“用圖元可見度變化實(shí)現(xiàn)閃爍”的方式。

3.3.3 轎廂內(nèi)呼叫按鈕。雙擊二層電梯轎廂內(nèi)的呼叫按鈕圖標(biāo)，出現(xiàn)其“單元屬性設(shè)置頁面”，選中“按鈕輸入”選項(xiàng)，在出現(xiàn)的“標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件屬性設(shè)置”頁面中，選中“腳本程序”頁面，在頁面中輸入腳本程序。以二層電梯轎廂內(nèi)的“1樓”按鈕為例，輸入的腳本程序如下：

IF 電梯位置<>0 THEN

一層內(nèi)呼=1

ENDIF

3.3.4 動(dòng)態(tài)轎廂。雙擊組態(tài)畫面中的動(dòng)態(tài)轎廂圖標(biāo)，則出現(xiàn)相應(yīng)的“動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置”頁面。在頁面中選擇“垂直移動(dòng)”屬性，在“垂直移動(dòng)”頁面的表達(dá)式中，選擇實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫對(duì)象“電梯位置”，并且在它的“垂直移動(dòng)連接”選項(xiàng)中的兩個(gè)屬性“最小移動(dòng)偏移量”和“表達(dá)式的值”，分別設(shè)置成“-160”和“160”。

3.3.5 轎廂內(nèi)開關(guān)門按鈕。雙擊二層電梯轎廂內(nèi)控制板面上的“開門”和“關(guān)門”按鈕圖標(biāo)，出現(xiàn)相應(yīng)的“標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件屬性設(shè)置”頁面，選擇“腳本程序”頁面，填寫相應(yīng)的腳本程序。以轎廂內(nèi)的關(guān)門按鈕為例，填寫的腳本程序如下：

IF 電梯位置=0 OR 電梯位置=160 THEN

手動(dòng)開關(guān)門=2

運(yùn)行步驟=2

ENDIF

3.4 策略腳本編寫

人機(jī)界面是用于人和計(jì)算機(jī)、機(jī)器設(shè)備之間傳遞信息的橋梁。電梯仿真軟件通過網(wǎng)線、顯示屏、交換機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)人和電梯之間數(shù)據(jù)的交換。而運(yùn)行策略能夠使項(xiàng)目按照腳本設(shè)定的要求執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的精確控制。

新增策略中使用的腳本語言，是一種計(jì)算機(jī)編程語言，它是為了解釋執(zhí)行，并非為了編譯。因此，它擁有簡單、易學(xué)的特點(diǎn)，方便程序員能夠快速地完成程序的編寫，也有利于工程師和現(xiàn)場設(shè)備之間的“溝通”和“交流”。

MCGS組態(tài)軟件中應(yīng)用的腳本語言與其他策略腳本一樣，都具有最基本的語法，只是在腳本的寫法上有所區(qū)別。除了基本語法，腳本程序之間的區(qū)別在于對(duì)象及方法這兩點(diǎn)上。通常來說，策略腳本定義了很多不同的對(duì)象，比如各類控件、各種變量等;而方法就是策略腳本在操作對(duì)象時(shí)使用的函數(shù)。MCGS組態(tài)軟件中除了一些基礎(chǔ)性函數(shù)，比如if、for、while函數(shù)，還自帶一些特殊的操作函數(shù)，比如定時(shí)器函數(shù)。

3.5 組態(tài)運(yùn)行調(diào)試

模擬設(shè)備是給用戶調(diào)試工程的虛擬設(shè)備，它能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等信號(hào)。在組態(tài)工程添加好模擬設(shè)備后，按下“系統(tǒng)運(yùn)行”按鈕，組態(tài)工程進(jìn)入運(yùn)行模式。

當(dāng)電梯在1樓?？?，而2樓有人員按下樓層的呼叫按鈕時(shí)，電梯得到指令后開始向上運(yùn)行，至2樓停穩(wěn)后，轎廂門緩慢打開，待人員進(jìn)入轎廂后，電梯轎廂門關(guān)閉。隨后電梯向下運(yùn)行至1樓，然后轎廂門緩慢打開，人員就可以走出電梯轎廂了。除此之外，當(dāng)電梯停留在2樓時(shí)，如果有人在1樓按下呼叫按鈕，電梯轎廂隨機(jī)緩慢向下運(yùn)行至1樓，電梯轎廂停穩(wěn)后，電梯轎廂門緩慢打開，待人員進(jìn)入轎廂后，電梯轎廂門關(guān)上，電梯向上運(yùn)行到2樓后開門，待人員走出后，電梯轎廂門隨即關(guān)上并處于靜止等待狀態(tài)。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)采用MCGS組態(tài)軟件作為人機(jī)界面，可以自行連接模擬設(shè)備仿真運(yùn)行，也可以與三菱PLC通訊聯(lián)系，把它作為電梯控制系統(tǒng)的主控單元。

通過仿真和調(diào)試，此兩層電梯控制系統(tǒng)不僅能夠確保電梯正常可靠運(yùn)行，而且具有較高的自動(dòng)化水平[6]。在電梯運(yùn)行過程中，MCGS組態(tài)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯狀態(tài)的監(jiān)控，同時(shí)獲取各類反饋信號(hào)。通過設(shè)備的通信技術(shù)，使得工程師或者其他工作人員在世界各地都能通過該軟件系統(tǒng)獲取本電梯的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況。

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