摘要:從工程實(shí)際出發(fā)，分析了國內(nèi)外電梯監(jiān)控系統(tǒng)的基本現(xiàn)狀，結(jié)合計(jì)算機(jī)組態(tài)技術(shù)，提出了基于MCGS工控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)電梯監(jiān)控系統(tǒng)的方案。該系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)構(gòu)建動(dòng)畫，模擬電梯運(yùn)行，直接、直觀、準(zhǔn)確地反映電梯的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。及時(shí)對(duì)電梯系統(tǒng)中的故障進(jìn)行報(bào)警，分析判斷故障原因，并可通過計(jì)算機(jī)直接控制電梯的運(yùn)行。

引言

隨著城市化進(jìn)程的加速，電梯已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚慕煌üぞ?，其運(yùn)行的可靠性也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，所以開發(fā)和研制電梯監(jiān)控系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。電梯監(jiān)控的目的在于以最少的人員配備來加強(qiáng)對(duì)電梯的管理，提供較為直觀、清晰、準(zhǔn)確的電梯運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而為維修和故障診斷提供多方面的可能性，充分提高系統(tǒng)的工作效率。本文從工程實(shí)際出發(fā)，全面分析國內(nèi)外電梯監(jiān)控系統(tǒng)的基本現(xiàn)狀，結(jié)合計(jì)算機(jī)組態(tài)技術(shù)，提出了基于MCGS工控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)電梯監(jiān)控系統(tǒng)的方案，系統(tǒng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通過計(jì)算機(jī)的串行口采集電梯的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)構(gòu)建動(dòng)畫模擬電梯運(yùn)行，直接、直觀、準(zhǔn)確地反映電梯的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。及時(shí)對(duì)電梯系統(tǒng)中的故障進(jìn)行報(bào)警，分析判斷故障原因，并可通過計(jì)算機(jī)直接控制電梯的運(yùn)行。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

圖1所示為系統(tǒng)整體框圖，圖中主控計(jì)算機(jī)通過RS-232/485轉(zhuǎn)換器與多個(gè)PLC相連，每個(gè)PLC分別賦子各自的地址以識(shí)別身份，這樣上位機(jī)就能通過485通信線與掛在下面的所有PLC(下位機(jī))進(jìn)行串口通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的分布式控制。

圖1系統(tǒng)整體構(gòu)架框圖

2 開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控部分應(yīng)用MCGS(MonitorandControlSystem)組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)。MCGS是一套基于Windows平臺(tái)用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。MCGS為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、事實(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出等功能。MCGS軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。運(yùn)行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫一起才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成，運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨(dú)立運(yùn)行在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。MCGS組態(tài)運(yùn)行環(huán)境見圖2所示。

圖2MCGS組態(tài)運(yùn)行環(huán)境

3 電梯的監(jiān)控分析

PLC能實(shí)時(shí)地采集電梯運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，如指令、召喚、運(yùn)行方式、開關(guān)門信號(hào)等;動(dòng)態(tài)顯示電梯的運(yùn)行狀態(tài)，如方向、位置、開關(guān)門、平層等;及時(shí)進(jìn)行故障分析判斷，提示和告知維修人員，同時(shí)進(jìn)行應(yīng)急處理。

4 設(shè)計(jì)過程

(1)制作監(jiān)控界面。值得注意的是在此過程中建立了16個(gè)電梯監(jiān)控畫面，這是為了達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的，因?yàn)樵趧傔M(jìn)入運(yùn)行環(huán)境后，電梯各自可能處在任意樓層，這16個(gè)窗口將電梯的可能初始畫面一一列舉，在開始進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境后，只須根據(jù)具體的條件調(diào)用畫面即可。

(2)建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是MCGS系統(tǒng)的核心，是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個(gè)部分連接成一個(gè)有機(jī)的整體。在此過程中將電梯對(duì)應(yīng)的各種內(nèi)呼、外呼信號(hào)定義出來，以便屬性設(shè)置和編程時(shí)使用。

(3)進(jìn)行畫面屬性設(shè)置。將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中定義的各種開關(guān)型或數(shù)值型變量和監(jiān)控畫面中相對(duì)應(yīng)的按鈕、指示燈等相連接起來，以便能使動(dòng)畫按照要求動(dòng)起來。

(4)與PLC進(jìn)行通信。在設(shè)備窗口中選用COM口編程協(xié)議建立設(shè)備通道，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中定義的各種變量與PLC中相對(duì)應(yīng)的I/0分配相對(duì)應(yīng)起來，通過讀寫PLC中的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。這是整個(gè)過程中最關(guān)鍵和最重要的部分。

(5)報(bào)警分析。報(bào)警分析是電梯監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。電梯在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)各種各樣的故障，這時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)要能檢測出故障類型并組織報(bào)警。系統(tǒng)涉及到的報(bào)警情況主要有:①電梯由于某種原因沒有在平層停止，處理方法是使電梯上行或下行到就近的平層停止;②電梯不能正常開、關(guān)門，就是電梯在運(yùn)行到指定的平層后，門無法正常關(guān)閉，這時(shí)通過故障檢測通知相關(guān)人員進(jìn)行維修;③電梯運(yùn)行超過了上行或下行限位，處理方法是使電梯初始化到1層平層;④電梯轎廂內(nèi)出現(xiàn)超載現(xiàn)象，這時(shí)伴隨有鈴聲來告知用戶。此外，在電梯轎廂內(nèi)還有應(yīng)急按鈕，當(dāng)電梯出現(xiàn)意外故障時(shí)，用戶可按下按鈕來告知監(jiān)控系統(tǒng)，以便盡快進(jìn)行維修。

(6)完成腳本程序的編制。腳本程序包括電梯門控部分、轎廂上行或下行部分、進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境調(diào)用畫面部分和報(bào)警部分。

5 系統(tǒng)調(diào)試

(1)監(jiān)控系統(tǒng)脫機(jī)調(diào)試

在制作完監(jiān)控界面以后，首先要進(jìn)行的是脫機(jī)調(diào)試，使電梯能夠響應(yīng)內(nèi)呼或外呼信號(hào)，根據(jù)不同的信號(hào)上行或下行，電梯門適時(shí)開與關(guān)。這需要很好的編程技巧，熟練掌握MCGS腳本程序的編程環(huán)境和編程語句。要確保電梯很好地動(dòng)起來，首先動(dòng)畫界面屬性要設(shè)置的完全正確，并且和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)變量對(duì)應(yīng)起來，然后通過腳本程序來控制畫面的運(yùn)行。由于會(huì)遇到并聯(lián)或群控電梯的監(jiān)控系統(tǒng)，要考慮到電梯運(yùn)行時(shí)的各種情況，還要考慮到很多因素，比如信號(hào)的重疊。在開始時(shí)會(huì)遇到這樣的問題，當(dāng)按下電梯1一層內(nèi)呼信號(hào)后，電梯1開門，之后再按下電梯1二層內(nèi)呼信號(hào)后，電梯上升到二層，可馬上又回到一層，電梯就始終在一、二層之問運(yùn)行，這是由于一層信號(hào)沒有清零的緣故。由于兩部電梯的信號(hào)很多，要同時(shí)綜合考慮各種情況，使所有信號(hào)都不沖突。

(2)與PLC通信調(diào)試

在進(jìn)行完最初的畫面運(yùn)行之后，開始進(jìn)行與PLC之問的通信調(diào)試。首先是選擇串口通信父設(shè)備，進(jìn)行各種屬性設(shè)置，之后選擇PLC設(shè)備，建立輸入、輸出寄存器，進(jìn)行通道的連接。在連接過程中遇到了很多問題，如在將各種通道值設(shè)置好后，通信標(biāo)志位始終顯示為1，這說明沒有和PLC通信上，如果通信成功，通信標(biāo)志位應(yīng)該顯示為0，經(jīng)過多次測試，最終解決了此問題。隨后是多部電梯的通信問題，雖然是同樣的設(shè)置，但只有一部電梯可以正常地通信，經(jīng)分析研究表明PLC編程協(xié)議選擇的對(duì)象是錯(cuò)誤的，因?yàn)镻LC的編程口是一對(duì)一通信，而COM口才是一對(duì)多通信，經(jīng)過努力終于完成了多臺(tái)PLC的同時(shí)通信。最后就是監(jiān)控與控制PLC的運(yùn)行，這時(shí)只需要選擇正確的信號(hào)作為編程的對(duì)象就可以了，不過選擇信號(hào)也需要一定的經(jīng)驗(yàn)，否則程序不能做到簡單而實(shí)用。

6 結(jié)論

MCGS組態(tài)軟件功能強(qiáng)大，操作簡單，易學(xué)易用，普通工程人員經(jīng)過短時(shí)間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。本文作者創(chuàng)新點(diǎn):能夠在上位機(jī)由MCGS組態(tài)的監(jiān)控界面上觀察到電梯的運(yùn)行動(dòng)態(tài)曲線，它可以實(shí)時(shí)地反映出電梯的運(yùn)行狀況及其運(yùn)行舒適感等動(dòng)態(tài)信息，并可預(yù)先分析出電梯潛在的故障隱患，工程人員就可集中精力去解決工程問題本身。所以說，研制電梯遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。