摘 要：本文以兩層電梯為研究對象，利用MCGS組態(tài)軟件對電梯控制系統(tǒng)進行設(shè)計。在分析項目要求的基礎(chǔ)上，主要闡述系統(tǒng)的設(shè)計思路及監(jiān)視界面設(shè)計、動態(tài)鏈接設(shè)計等步驟。項目結(jié)果表明，基于MCGS組態(tài)軟件的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計符合項目要求，其人機交流界面也能實時監(jiān)控電梯的運行狀態(tài)。

　　關(guān)鍵詞：電梯;MCGS組態(tài);監(jiān)控

　　1 MCGS軟件

　　MCGS是通態(tài)軟件公司研發(fā)的一款基于Windows平臺的組態(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時地了解企業(yè)、工廠項目現(xiàn)場終端各類機器運行的狀態(tài)，快速、準確地獲得各類參數(shù)。與此同時，該組態(tài)軟件能及時地控制現(xiàn)場設(shè)備，使它們按照規(guī)定的指令完成上級系統(tǒng)的任務(wù)。

　　MCGS組態(tài)軟件由“組態(tài)環(huán)境”“運行環(huán)境”兩部分組成，兩者相互獨立，但又密切相關(guān)，兩者均不可單獨工作。在組態(tài)環(huán)境中，MCGS軟件系統(tǒng)地完成組態(tài)動畫的設(shè)計、控制腳本的編譯、設(shè)備的連接等工作，并且生成擴展名稱為“.mcg”的工程文件。它將和運行環(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，并且能夠與其他硬件設(shè)備進行通信聯(lián)系，實現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸，是實際生產(chǎn)生活中極具實用性的一款人機界面軟件[1]。

　　2 項目分析

　　設(shè)計一個兩層電梯，當按下轎廂內(nèi)或者轎廂外的呼叫按鈕后，電梯運行。電梯到達所呼叫的樓層之后，相應(yīng)樓層的電梯轎廂門就會打開，一定時間后轎廂門自動關(guān)閉。單獨按下電梯轎廂內(nèi)的開門或者關(guān)門按鈕時，電梯的轎廂門就會做出相應(yīng)的開關(guān)門操作。

　　電梯的結(jié)構(gòu)比較復雜，主要包括曳引系統(tǒng)、轎廂、開關(guān)門繼電器等[2]。電梯在整個運行過程中，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)門操作的正常進行。

　　除此之外，電梯的運行操作過程也相對煩瑣。要完成整個工程，需要5個步驟：組態(tài)畫面設(shè)計，實時數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建，圖元動態(tài)鏈接設(shè)計，策略腳本編寫以及組態(tài)運行調(diào)試。工程項目流程如圖1所示。

　　3 系統(tǒng)設(shè)計

　　3.1 組態(tài)畫面設(shè)計

　　打開MCGS組態(tài)軟件，單擊文件夾中“新建工程”選項，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 實時數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建

　　實時數(shù)據(jù)庫是MCGS組態(tài)軟件的重要組成部分，也是整個系統(tǒng)的核心[4]。根據(jù)項目要求，分析電梯運行過程中可能涉及的變量，創(chuàng)建如表1所示15個實時數(shù)據(jù)庫對象。

　　3.3 動態(tài)鏈接設(shè)計

　　在MCGS組態(tài)軟件中，通過將組態(tài)畫面中圖形、圖符對象和實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立聯(lián)系來實現(xiàn)圖元的動畫設(shè)計，即動態(tài)鏈接設(shè)計。

　　電梯轎廂門、動態(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，都需要進行動態(tài)鏈接設(shè)計，才能使這些圖元更加形象、準確地描繪出實際的工作情況，從而便于工程師等相關(guān)人員進行數(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)對象的動態(tài)鏈接屬性“大小變化”來實現(xiàn)的。首先，雙擊電梯的轎廂門圖符，單擊“大小變化”標簽，在表達式中選中實時數(shù)據(jù)庫對象“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，在其動畫組態(tài)屬性設(shè)置頁面中選中“顯示輸出”屬性。在表達式中選擇實時數(shù)據(jù)庫對象“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”運行箭頭圖標，在出現(xiàn)的“動畫組態(tài)屬性設(shè)置”頁面中選中“可見度”和“閃爍效果”兩個屬性。以“向下”的運行箭頭為例，在可見度的表達式中選擇實時數(shù)據(jù)庫對象“電梯運行方向=2”，當表達式非零時，對應(yīng)圖符可見。在閃爍效果的表達式中選擇實時數(shù)據(jù)庫對象“電梯運行方向=2”，在其實現(xiàn)方式中選擇“用圖元可見度變化實現(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，出現(xiàn)其“單元屬性設(shè)置頁面”，選中“按鈕輸入”選項，在出現(xiàn)的“標準按鈕構(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 動態(tài)轎廂。雙擊組態(tài)畫面中的動態(tài)轎廂圖標，則出現(xiàn)相應(yīng)的“動畫組態(tài)屬性設(shè)置”頁面。在頁面中選擇“垂直移動”屬性，在“垂直移動”頁面的表達式中，選擇實時數(shù)據(jù)庫對象“電梯位置”，并且在它的“垂直移動連接”選項中的兩個屬性“最小移動偏移量”和“表達式的值”，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，出現(xiàn)相應(yīng)的“標準按鈕構(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

　　手動開關(guān)門=2

　　運行步驟=2

　　ENDIF

　　3.4 策略腳本編寫

　　人機界面是用于人和計算機、機器設(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，可以實現(xiàn)人和電梯之間數(shù)據(jù)的交換。而運行策略能夠使項目按照腳本設(shè)定的要求執(zhí)行，實現(xiàn)對系統(tǒng)的精確控制。

　　新增策略中使用的腳本語言，是一種計算機編程語言，它是為了解釋執(zhí)行，并非為了編譯。因此，它擁有簡單、易學的特點，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)別在于對象及方法這兩點上。通常來說，策略腳本定義了很多不同的對象，比如各類控件、各種變量等;而方法就是策略腳本在操作對象時使用的函數(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)，比如定時器函數(shù)。

　　3.5 組態(tài)運行調(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。在組態(tài)工程添加好模擬設(shè)備后，按下“系統(tǒng)運行”按鈕，組態(tài)工程進入運行模式。

　　當電梯在1樓?？?，而2樓有人員按下樓層的呼叫按鈕時，電梯得到指令后開始向上運行，至2樓停穩(wěn)后，轎廂門緩慢打開，待人員進入轎廂后，電梯轎廂門關(guān)閉。隨后電梯向下運行至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，當電梯停留在2樓時，如果有人在1樓按下呼叫按鈕，電梯轎廂隨機緩慢向下運行至1樓，電梯轎廂停穩(wěn)后，電梯轎廂門緩慢打開，待人員進入轎廂后，電梯轎廂門關(guān)上，電梯向上運行到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)軟件作為人機界面，可以自行連接模擬設(shè)備仿真運行，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行，而且具有較高的自動化水平[6]。在電梯運行過程中，MCGS組態(tài)可以實現(xiàn)對電梯狀態(tài)的監(jiān)控，同時獲取各類反饋信號。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)獲取本電梯的實時運行狀況。

　　參考文獻：

　　[1] 溫百東，鄭萍，高麗萍.基于PLC與MCGS的遠程電梯虛擬控制系統(tǒng)設(shè)計[J].成都紡織高等?？茖W校學報，2012(2)：19-22.

　　[2] 楊婷婷.基于PLC和WinCC的六部十層電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].九江學院學報(自然科學版)，2021(1)：57-60.

　　[3] 潘益玲，羅坤明.基于MCGS和三菱PLC的五層電梯控制仿真系統(tǒng)設(shè)計[J].湖州職業(yè)技術(shù)學院學報，2013(3)：68-72.

　　[4] 李小珊.基于MCGS的電梯監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].淮南職業(yè)技術(shù)學院學報，2017(5)：7-13.

　　[5] 歐陽敏.基于西門子PLC的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2020(12)：13-15.

　　[6] 侯靖.基于PLC-MCGS技術(shù)的電梯監(jiān)控系統(tǒng)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017(22)：142.