基于PLC和Kingview的电梯监控系统设计

汪雅丹

摘 要 本文介绍了基于西门子S7-200可编程控制器、STEP7和Kingview组态软件的电梯控制系统。阐述了电梯控制系统的组成及PLC、STEP7和Kingview的程序设计方法，PLC执行可靠有效地分散控制及采集现场数据，Kingview组态软件制作人机对话界面，进行系统的监控和仿真。该控制系统可以实现上位PC实时监控电梯控制系统的运行状态。

关键词 PLC 电梯控制 Kingview组态

中图分类号：TU857 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.12.019

Abstract This paper introduces the elevator control system Siemens based on S7-200 programmable controller， STEP7 and Kingview configuration software. It Describes the composition of the elevator control system and the program design method of PLC， STEP7 and Kingview. PLC performs reliably and effectively decentralized control and data sampling. And Kingview configuration software makes the man-machine conversation interface， monitors simulation system. The control system realizes the real-time monitoring of the upper PC elevator control system running state.

Keywords PLC； elevator control； Kingview configuration

0 引言

将PLC应用在电梯控制系统中，有许多优点，比如使用维修方便，其运行可靠性较高，尤其是抗干扰能力强，因此，PLC控制电梯系统受到越来越多企业的重视，并成为目前电梯应用最多的控制方式之一。同时，安全性是电梯的首要条件，所以必須建立良好完善的电梯监控系统，本文阐述应用组态软件Kingview和PLC共同构建电梯监控系统。

1 电梯PLC控制系统的设计

1.1 控制系统的组成部分

电梯PLC控制系统主要由两个部分组成，包括变频器控制的电机调速部分和PLC控制的逻辑部分。电机调速部分中，变频器的输入信号由PLC提供控制，通过对变频器进行合理参数设置，直接控制曳引电动机，并通过光电编码器测量电机的转速，送回到PLC，进行比较、运算，构成一个闭环矢量控制系统。合适的参数设置和算法，不仅可以让电梯在运行过程中，具有超速、缺相等方面故障发生时的保护作用，而且还可以让电梯在启动加速、制停减速过程中更加舒适和平稳。

变频器自身的启动、停止、加减速、制动停机等输入信号由逻辑控制部分完成，由PLC提供。而PLC接收外部信号，有每层厅门外呼梯信号、轿厢里面的选层信号、开关门信号、平层停车信号以及各种安全电气触点信号等。对这些信号，PLC通过程序判断和运算，来实现电梯的集选控制。

图1是电梯PLC控制系统的结构示意图，可以看出，控制系统由电梯本体和控制系统组成。其中电梯本体的组成部分包括曳引电机底座、轿厢、内、外呼控制面板等；控制器由变频器、PLC等部分组成。

1.2 硬件选型

电梯共分三层，每层有厅外呼叫按钮、轿厢内呼按钮（包括1～3层内呼按钮）、以及外呼信号登记指示、内呼信号登记指示和电梯上、下行运行方向指示灯。本设计根据楼层和控制要求选西门子S7-200 CPU224型号的PLC。输入输出地址分配表如表1。

设计的三层电梯控制系统的主要功能有：（1）电梯在上行过程中，只响应上升呼梯信号；反之在下行过程中，只响应下降呼梯信号；（2）选定楼层后，该楼层会得到响应，没有选择的楼层不会得到处理；（3）到达选定的楼层，相应楼层指示灯会亮；（4）当电梯停在选定的楼层时，楼层指示灯闪烁1秒，然后常亮。

1.3 软件设计

其程序主要由几个模块组成，包括电梯的启动制停程序、轿厢内呼梯指令信号程序、厅门外呼梯指令信号程序、轿厢的开关门程序、电梯上下运行方向确定和指示程序、电梯换速平层的程序等等。

电梯系统启动后，首先检测电梯是否停在二楼或者三楼，同时，要检测电梯是否有呼叫信号，如果没有信号呼叫，则将电梯返回到一楼等待，如果有呼叫信号，则等待呼叫信号；检测到了呼叫信号，就需要对轿厢所在楼层和呼叫楼层进行比较，确定电梯是上升还是下降，比如电梯在二楼，三楼有呼叫信号，则经过比较后，电梯上行到三楼停止；在电梯上升过程中，如果又检测到有呼叫信号，需要判断呼叫信号是否在电梯同方向运行中，如果是，则到呼叫楼层停后，继续向原先呼叫楼层运行，如果不是，则等响应原先呼叫信号后，再响应后面的呼叫信号，比如电梯在一楼停靠，三楼有呼叫信号，经比较判断，电梯上行，上行过程中，又检测到二楼有呼叫信号并且此时电梯还已过二楼，继续上行到三楼停止，再下降响应二楼呼叫信号。软件设计流程如图2所示。

2 Kingview组态监控设计

Kingview组态软件是一种通用的工业监控软件，利用组态软件来设计电梯监控系统，可以从电梯运行现场采集数据，并将电梯运行过程以动画形式直观地显示在监控画面上。建立工程应用的一般过程主要包括以下几个方面：定义外部硬件设备、制作图形画面、添加工程变量数据库包括内存变量和I/O变量、定义动画连接、系统运行调试等几方面。

2.1 定义外部硬件设备

许多设备通常包括PLC、智能仪表、变频器、智能板卡等等，都会与Kingview组态软件进行数据交换，相对于Kingview软件把这些硬件称作外部设备。由于本系统是PLC与Kingview组态软件间进行通讯，因此，将PLC的生产厂家、设备名称、通讯方式等选择好即可。在计算机和PLC硬件通过PC-PPI电缆线连接好后，为了实现组态王和外部硬件设备的实时数据通信，需要在组态软件中定义与外部设备信号对应的变量，也可以根据“设备配置向导”，来一步步完成外部设备的连接。

2.2 设置变量，构造数据库

数据库是组态软件最核心的部分。在Kingview软件运行时，操作者在监控室看到系统的运行状态，同时发布的指令也要很迅速地到达电梯控制系统，数据库是联系上位机和PLC下位机的桥梁。数据库中变量的基本类型分为内存变量和I/O变量两种。在电梯监控系统中，I/O变量是组态软件与PLC交换的变量，这种数据交换是双向的、动态的，那些从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令，比如“內、外呼按钮”、“开、关门”等变量，都需要设置成I/O变量。在电梯监控系统运行过程中，当I/O变量的值改变时，如果是可读写变量，该值就会自动写入PLC设备；反之，当PLC的I/O变量的值改变时，Kingview组态软件中的变量值也会自动更新。

2.3 制作图形监控画面，定义动画连接

主要是模拟实际工业现场来进行监控画面的绘制和动画的设置。本系统设计的监控画面就是电梯运行系统仿真画面，如图3所示。电梯运行仿真画面由井道、曳引钢丝绳、轿厢、三层楼各层厅门呼梯按钮、当前楼层显示、电梯运行方向指示、内呼按钮等组成。画面制作时可以从软件自带的图库中选取一些图素，并利用工具箱等进行绘制。在控制厅门打开的时候，门向两边移动，门边缩放保留一部分作为门框。轿厢内呼按钮直接放在画面旁边，可以作为控制信号传给PLC。

3 结束语

利用西门子STEP7编程软件和 Kingview组态软件设计的电梯监控系统，可以进行电梯运行中的数据采集与处理、动画显示和实时动态监控，监控画面友好、自动化程度高、可靠性好。

参考文献

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