基于MCGS的电梯仿真实验平台设计

[摘 要] 设计了基于MCGS工业组态软件的多层电梯运行仿真实验平台，介绍了仿真系统的硬件组成和MCGS软件的设计步骤。MCGS组态软件语言简单，动画效果生动形象，有利于PLC技术实验教学中的动态过程显示，既能减少实验经费，又能提高教学效果。

[关 键 词] 电梯；控制；虚拟

设计的虚拟电监控系统主要用于电梯运行过程的监控，利用MCGS软件设计出电梯监控画面，PLC做控制中心来实现。该仿真系统不仅可以克服实物模型成本高、维护困难的问题，而且还能在实验条件不足的情况下丰富实验内容，培养学生学习兴趣。

一、系统组成

仿真实验平台系统主要由一台计算机和西门子S7-200 PLC组成，也可以增加一个触摸屏。在计算机安装好MCGS组态软件和西门子V4.0 STEP7编程软件，利用MCGS组态软件、PLC编程软件分别编写好电梯动画组态和控制程序，下位机采用触摸屏和西门子S7-200的PLC。计算机通过RS232/RS485电平转换模塊实现与PLC的通讯，计算机和触摸屏之间采用USB通信方式。触摸屏和PLC之间完成通讯，用图像动画代替被控对象实物工作，实现仿真动画。

二、MCGS监视系统设计

1. 画面设计

由组态软件设计电梯运行监控系统的流程包括在用户窗口设计画面、定义数据对象、动画连接、编写控制流程、设备连接等几个步骤。根据五层电梯实际使用情况，电梯运行监视系统组态画面应该包括轿厢内外楼层动态显示、当前楼层指示、电梯动态显示、外上下呼叫按钮、轿厢内楼层呼叫按钮、开门关门按钮和各种指示灯。指示灯显示是采集PLC内部实际数据的输出而变化的。还有些动画显示是由运行策略中的脚本程序来控制。除了电梯运行监视系统外还可以做一些电梯基本信息、电梯保养管理显示画面。

2.建立实时数据库

建立实时数据库就是定义数据变量，使工程各个部分能够进行信息交换与处理。在建立实时数据库、定义数据对象的名称和类型之前，要分析清楚电梯的控制要求和所用到PLC的内部寄存器变量有哪些。例如建立一个 “一层外呼上指示”数据变量，数据类型选开关型，用于电梯一层外呼请求和指示，在MCGS与PLC通信时与PLC的输出寄存器联系在一起。建立数据库后仿真画面仍然是静止不动的，还需要把实时数据库中的数据变量和人机界面的图形对象进行相关性连接，并设置动画属性，这样人机界面才能动画仿真。例如，选择一层外呼上三角箭头，在单元属性设置对话框中选择动画连接，连接表达式选择实时数据库中的“一层外呼上”，把填充颜色分为两段用两种不同的颜色显示，这样就设置好了动画属性。

3.编写脚本程序

系统的控制流程主要用PLC控制实现，但是有些动画需要在“运行策略”中新建相应的控制策略并编写脚本程序才能实现。例如，轿厢内外楼层显示功能、电梯上行和下行动画都要通过编写脚本程序实现。

4.MCGS与PLC的通信

如果要实现MCGS读取外部PLC设备数据，或者通过画面操作控制PLC的工作状态，必须在MCGS设备窗口中做好MCGS系统与PLC的连接关系。主要包括三步：（1）添加硬件设备并设置通信协议。打开设备窗口，依次添加通用串口父设备和西门子S7-200PPI子设备。双击通用串口父设备，根据通讯要求和连接情况设置通信协议。（2）双击子设备，打开设备编辑窗口，对设备内部属性值进行设置，添加PLC程序中所用到的存储器信息。（3）添加设备通道，把PLC存储器与MCGS数据库中的数据变量连接在一起。至此，通过编好的MCGS脚本程序和PLC的执行情况就可以用模拟运行画面监控电梯运行过程了。

三、运行和调试

仿真画面设置好之后，利用V4.0 STEP7编程软件编写好电梯运行控制程序，把程序下载到西门子S7-200PLC中打开设备窗口，在设备调试窗口中出现0，则表示通讯连接正常，否则可能是PLC的参数和通讯参数设置不一致，需要重新调整相关参数。通讯正常后，进入MCGS组态运行画面，点击画面上的上行、下行等开关，观察PLC的输入、输出指示灯和运行画面上的指示灯显示是否正确。

基于MCGS组态软件和PLC开发了一套简易的多层电梯监控系统，该系统还可以用于PLC教学过程中，以仿真实验代替实物模型完成PLC的编程练习，呈现出动画效果，画面逼真，操作简单。仿真教学系统解决了实验经费不足的问题，保证实验安全，给学生提供了更多的实验平台，具有很好的应用价值。

参考文献：

[1] 许志军.工业控制组态软件及应用[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]马天兵，张新.基于MCGS组态软件的电梯监控系统设计[J].起重运输机械，2009（3）：23-25

[3]雷霞.基于MCGS和PLC自动混料系统的应用[J].仪器仪表用户，2008（8）：126-127.

[作者简介]

董翠翠，出生于1984年 女，汉族，安徽宿州人，本科工程硕士，助教，研究方向：自动控制。

[作者单位]宿州职业技术学院

（编辑：赵文静）