關于六層電梯的組態(tài)軟件設計

1、摘 要 本次課程設計是基于MCGS組態(tài)軟件的6層電梯的模擬設計，在MCGS工作界面的用戶窗口對電梯外觀的設計，然后在實時數(shù)據(jù)庫對所需數(shù)據(jù)的連接，以及在運行策略中進行程序的編寫。通過電梯內部的樓層按鈕對電梯進行上下行的操作以及在電梯外部的控制，實現(xiàn)電梯的模擬。利用組態(tài)環(huán)境對電梯進行設計和動畫的仿真。最后通過組態(tài)通用運行環(huán)境直觀逼真的顯示電梯的動態(tài)運行控制過程。關鍵字 MCGS 組態(tài)軟件 6層電梯ABSTRACTThis course design is based on the software MCGS 6 elevator simulate design. And it is imitate

2、 the elevator system design process. In the function of MCGS configuration and operation software are describes the design of the elevator appearance and the design based on the configuration software MCGS the elevator system. Using configuration software MCGS environment simulation, animation desig

3、n, functional design of the six-story elevator simulation platform so to understand the simulation and demonstration experiment based on MCGS platform role. Key Words: MCGS Six-story Simulation目 錄摘 要 IIABSTRACTII1、設計準備11.1前言11.2 MCGS簡介113電梯控制的要求32、組態(tài)界面設計32.1 用戶窗口畫面設計32.2 實時數(shù)據(jù)庫鏈接52.3運行策略設計73、程序的設計94、

4、運行結果115、結論11參考文獻12附 錄13答 謝17161、設計準備1.1前言城市的建設不斷進行,高級住宅小區(qū)，超市,商務大樓,賓館,酒店的建筑正在不斷的增加,它們的統(tǒng)一特點使越來越高，而電梯用得越來越廣泛。電梯是根據(jù)人們的需求以及自身控制規(guī)律等運行的,而人工呼叫是隨機的,電梯實際上是一個人機交互式的控制系統(tǒng),電梯系統(tǒng)涵蓋了電機拖動技術、變頻技術、PLC技術、電工電子技術、電氣控制技術、裝配技術、通訊技術、組態(tài)技術等。電梯控制系統(tǒng)采用隨機邏輯方式。利用組態(tài)軟件實時控制電梯的運行,可實現(xiàn)內層呼叫、開關門控制，查看電梯的當前狀態(tài),樓層顯示,上行、下行顯示。MCGS通用監(jiān)控系統(tǒng)是一套用于快速構造

5、和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，能夠在Windows平臺上運行。通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理。以動畫顯示、報警處理、流程控制、實時曲線、歷史曲線和報表輸出等多種方式。向用戶提供解決實際工程問題的方案。比以往使用專用機開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具通用性，在自動化領域有著更廣泛的應用。MCGS組態(tài)軟件具有全中文、面向窗口的可視化操作界面。實時性強，有良好的并行處理性能和豐富生動的多媒體畫面。其開放式結構擁有廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強大的數(shù)據(jù)處理功能，同時提供良好的安全機制，為多個不同級別用戶設定不同的操作權限。1.2 MCGS簡介MCGS(Monitor and Control Generated System)是

6、一套基于Windows平臺的，用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡等功能。使用MCGS，用戶無須具備計算機編程的知識，就可以在短時間內輕而易舉地完成一個運行穩(wěn)定，功能成熟，維護量小并且具備專業(yè)水準的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點，已成功應用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機械制造、交通運輸、能源原材料、農業(yè)自動化、航空航天等領域，經過各種現(xiàn)場的長期

7、實際運行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠主控窗口是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設備窗口和多個用戶窗口，負責調度和管理這些窗口的打開或關閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。設備窗口是連接和驅動外部設備的工作環(huán)境。在本窗口內配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設備，注冊設備驅動程序，定義連接與驅動設備用的數(shù)據(jù)變量。用戶腳本程序是由用戶編制的、用來完成特定操作和處理的程序，腳本程序的編程語法非常類似于普通的Basic語言，但在概念和使用上更簡單直觀，力求做到使大多數(shù)普通用戶都能正確、快速地掌握和使用。對于大多

8、數(shù)簡單的應用系統(tǒng)，MCGS的簡單組態(tài)就可完成。只有比較復雜的系統(tǒng)，才需要使用腳本程序，但正確地編寫腳本程序，可簡化組態(tài)過程，大大提高工作效率，優(yōu)化控制過程。用戶窗口主要用于設置工程中人機交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等 。實時數(shù)據(jù)庫是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個部分連接成有機的整體。在本窗口內定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設備驅動的對象。運行策略主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序（ifthen腳本程序），選用各種功能構件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等。13電梯控

9、制的要求用MCGS組態(tài)軟件設計一個6樓層單個載客箱的電梯演示實驗，該演示實驗達到的目的是控制電梯完成六個樓層的載客服務其設計內容與要求如下： 1電梯無人控制,完全自動響應人們的需求 2通電起動后,若有呼梯信號,運行至呼叫所在樓層后經1秒鐘自動 開門，然后進過3秒后自動閉門3運行到請求樓層的同時，電梯上樓指示箭頭亮，并且顯示電梯到達的樓層，到達后開門3秒后電梯門自動關閉 5在有內、外召喚指令信號的同時電梯自動定向移動。2、組態(tài)界面設計2.1 用戶窗口畫面設計 為了形象的表示現(xiàn)實中的機械設備，仿真人機界面的設計需要通過繪制逼真的平面或立體圖形來展現(xiàn)。在MCGS組態(tài)平臺上進入用戶窗口的“動畫組態(tài)”即

10、進入監(jiān)控界面制作窗口。圖形繪制的方法和手段可以是多樣的開始。通過對電梯內外部圖像的處理，例如電梯的外形以及電梯開門后的背景圖像，使電梯更逼真，且這些都可以在MCGS工具箱中的工具里找到。例如電梯門就是矩形工具，可以是圖形對象庫中的元件，例如樓層也是可以用大的凹面形畫出來，還有在等待電梯的時候，上下按鈕也可以在工具箱中找到。此外，整個用戶窗口中背景畫面也可以自己裝載位圖。用戶窗口界面如下圖所示： 圖一 電梯外部設計 圖二 電梯內部設計圖三 樓梯上下移動界面2.2 實時數(shù)據(jù)庫鏈接 MCGS用數(shù)據(jù)對象來表述系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)，用對象變量代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義的值變量。把用數(shù)據(jù)庫技術管理的所有數(shù)據(jù)對象的集合稱為實

11、時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫是MCGS的核心，是應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，如下圖所示，系統(tǒng)各個部分均以實時數(shù)據(jù)庫為公用區(qū)交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各個部分協(xié)調動作。設備窗口通過設備構件驅動外部設備，將采集的數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫；由用戶窗口組成的圖形對象，與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立連接關系，以動畫形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化；運行策略通過策略構件，對數(shù)據(jù)進行操作和處理。實時數(shù)據(jù)庫是MCGS工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)變量是構成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實時數(shù)據(jù)庫的過程也就是定義數(shù)據(jù)變量的過程。定義數(shù)據(jù)變量的過程主要包括：制定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量相關的參數(shù)，如存盤周期、存盤的時間范圍和保

12、存期限等。變量類型可以是開關量、數(shù)值量、字符、數(shù)據(jù)組。有了圖形模擬的機械設備、控制對象，這些圖形還需要動態(tài)顯示，而過程需要對這些圖形對象進行動畫設計真實地描述，以達到對外界對象的狀態(tài)變化達到過程實時監(jiān)控的目的。MCGS實現(xiàn)圖形動畫設計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關性連接，并設置響應的動畫屬性。在系統(tǒng)運行過程中圖形動畫的外觀和狀態(tài)特征由數(shù)據(jù)對象的實時采集值驅動從而實現(xiàn)了圖形的動畫效果。MCGS為用戶制訂了許多動畫屬性如直線運動、閃爍、顏色變化、可見度等等。利用軟件提供的這些動畫屬性很容易設計出仿真生產現(xiàn)場的各種動態(tài)界面。但是有些動畫需要在運行策略中編寫腳本程序來

13、實現(xiàn)。本次設計中的數(shù)據(jù)鏈接如下圖所示：2.3運行策略設計運行策略是MCGS為用戶提供的一個較為高級的開發(fā)平臺。在這一平臺中MCGS提供了大量的策略構件，諸如腳本程序、窗口操作、存盤數(shù)據(jù)瀏覽、定時計數(shù)操作等等。還可以編寫與設計有關的動畫運動或是編寫與現(xiàn)場控制參數(shù)有關的數(shù)據(jù)處理控制程序，還可以利用其提供的定時器構件實現(xiàn)現(xiàn)場需要的定時操作，打開關閉各種窗口及策略等。本次課程設計中，主要用到運行策略中的循環(huán)策略，在循環(huán)策略中寫腳本程序，對電梯運行的控制。圖一 策略屬性的設置圖二 循環(huán)策略的運行3、程序的設計在本次課程設計中，控制電梯的運行主要是程序的設計。在運行策略中主要完成工程運行流程的控制，在循環(huán)

14、策略中添加腳本程序，主要應用腳本程序里自帶的庫函數(shù)，使之可以對電梯的開關門、上下移動進行操作。程序中主要設置了時間延時函數(shù)a、向下運動down、向上運動up、運行到樓層參數(shù)X、樓層顯示Y、以及門內外控制gat n、k n，樓層控制key n。在樓層的上升下降過程中，門的寬度為132個單位，豎直運動以10個單位的速度移動，樓層的高度是125，則顯示的樓層Y=Y+0.08(由1/125得到)。以門為例的簡單控制程序：IF gat=1 AND X=1 THEN gat1=gat1+10ENDIFIF gat1>132 THEN gat1=132ENDIFIF gat1=132 THEN a=a

15、+1 IF a>10 THEN a=1 gat=0ENDIFENDIF當門在一樓的時候，且門是開著的，此時門的移動自動加10，當加到大于們的寬度132時，延時函數(shù)自動加1，加到大于10的時候，延時自動變?yōu)?，門已經關上。在程序中出現(xiàn)的問題有：電梯里在按鍵按得太多的時候會出現(xiàn)按鍵的失靈，出現(xiàn)跳變的情況，例如，有人在六樓按下到一樓的時候有人在二樓按下打開電梯門，會先在二樓停下來。改正的方法就是在下樓的時候先設置優(yōu)先級，具體的就是在先按下的上樓或者下樓的情況下，先設置優(yōu)先級。4、運行結果本設計能實現(xiàn)最基本的電梯功能，能進行電梯的上下移動，能在所在樓層看見電梯所處位置指示及電梯的位置，能看見上升

16、或下降指示。每層電梯入口處設有上下請求開關，能隨時對樓體進行操作，最后當電梯處于運行模式上升或者下降時，不能中途攔截電梯，只能當電梯運行到指定樓層后再呼叫電梯再繼續(xù)使用。5、結論本設計簡單分析了電梯的運行方式，利用MCGS組態(tài)軟件來實現(xiàn)電梯的演示實驗，證明了仿真地優(yōu)點，仿真實驗的實質就是借助于組態(tài)軟件，生成仿真實驗環(huán)境。仿真實驗教學以仿真動畫代替實物模型既能節(jié)約大量的實驗室經費，又能提高實驗的安全性，縮短實驗時間。以仿真動畫的形式表示控制和程序的執(zhí)行結果，極大地增加了學生的參與實驗的意識，提高了學生的動手能力，加深學生對課程的理解提高教學的效果，特別是在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實驗，鍛煉創(chuàng)新精神時是非常

17、有用的;以仿真程序代替實驗設備，開發(fā)后不需要過多的維護，還可以增強實驗的多樣性。 此次課程設計將本學期所學的MCGS組態(tài)軟件知識較好的串聯(lián)起來。本設計還有較多地方未能達到預期想法、效果希望在今后的學習中能夠將設計更加完善。參考文獻1 吳中俊，黃永紅 可編程控制原理及應用 北京：機械工業(yè)出版社，20042 廖常初 PLC基礎及應用 北京：機械工業(yè)出版社，20053 張運波 工廠電氣控制技術 北京：高等教育出版社，20024 齊占慶，王振臣電氣控制技術 北京: 機械工業(yè)出版社，20025 史國生電氣控制與可編程控制器技術 北京: 化學工業(yè)出版社，20036 郁漢琪電氣控制與可編程序控制器應用技術

18、南京: 東南大學出版社， 2003附 錄IF K1=1 AND Z=1 AND X=1 THENa=a+1IF a>80 THEN 豎直移動=豎直移動+10 Y=Y+0.08up=1IF 豎直移動<0 AND K1=1 THEN豎直移動=0IF Y>1 THENY=1ENDIFK1=0Z=0gat=1X=1up=0ENDIFENDIFENDIFIF K2=1 AND Z=1 AND X<=2 THENa=a+1IF a>80 THEN 豎直移動=豎直移動+10Y=Y+0.08up=1IF 豎直移動>125 AND K2=1 THEN豎直移動=125IF Y&

19、gt;2 THENY=2ENDIFK2=0Z=0gat=1X=2up=0ENDIFENDIFENDIFIF K3=1 AND Z=1 AND X<=3 THENa=a+1IF a>80 THEN 豎直移動=豎直移動+10Y=Y+0.08up=1IF 豎直移動>250 AND K3=1 THEN豎直移動=250IF Y>3 THENY=3ENDIFK3=0Z=0gat=1X=3up=0ENDIFENDIFENDIFIF K4=1 AND Z=1 AND X<=4 THENa=a+1 IF a>80 THEN 豎直移動=豎直移動+10Y=Y+0.08up=1IF

20、 豎直移動>375 AND K4=1 THEN豎直移動=375IF Y>4 THENY=4ENDIFK4=0Z=0gat=1X=4up=0ENDIFENDIFENDIFIF K5=1 AND Z=1 AND X<=5 THENa=a+1 IF a>80 THEN 豎直移動=豎直移動+10Y=Y+0.08up=1IF 豎直移動>500 AND K5=1 THEN豎直移動=500IF Y>5 THENY=5ENDIFK5=0Z=0gat=1X=5up=0ENDIFENDIFENDIFIF K6=1 AND Z=1 AND X<=6 THENa=a+1 IF

21、 a>80 THEN 豎直移動=豎直移動+10Y=Y+0.08up=1IF 豎直移動>625 AND K6=1 THEN豎直移動=625IF Y>6 THENY=6ENDIFK6=0Z=0gat=1X=6up=0ENDIFENDIFENDIFIF K1=1 AND Z=1 AND X>=1 THENa=a+1 IF a>80 THEN 豎直移動=豎直移動-10Y=Y-0.08up=1IF 豎直移動<0 AND K1=1 THEN豎直移動=0IF Y<1 THENY=1ENDIFK1=0Z=0gat=1X=1up=0ENDIFENDIFENDIFIF K2=1 AND Z=1 AND X>=2 THENa=a+1 IF a>80 THEN 豎直移動=豎直移動-10Y=Y-0.08up=1IF 豎直移動<125 AND K2=1 THEN豎直移動=125IF Y<2 THENY=2ENDIFK2=0Z=0gat=1X=2up=0ENDIFENDIFENDIFIF K3=1 AND Z=1 AND X>=3 THENa=a+1 IF a>80 THEN 豎直移動=豎直移動-10Y=Y-0.08up=1IF 豎直移動<250 AND K3=1 THEN豎直移動=2