基于MCGS软件的电梯控制系统设计

　　摘 要：本文以两层电梯为研究对象，利用MCGS组态软件对电梯控制系统进行设计。在分析项目要求的基础上，主要阐述系统的设计思路及监视界面设计、动态链接设计等步骤。项目结果表明，基于MCGS组态软件的电梯控制系统设计符合项目要求，其人机交流界面也能实时监控电梯的运行状态。

　　关键词：电梯;MCGS组态;监控

　　1 MCGS软件

　　MCGS是通态软件公司研发的一款基于Windows平台的组态软件。MCGS组态软件是工程师和设备交流的桥梁，工程师通过它可以实时地了解企业、工厂项目现场终端各类机器运行的状态，快速、准确地获得各类参数。与此同时，该组态软件能及时地控制现场设备，使它们按照规定的指令完成上级系统的任务。

　　MCGS组态软件由“组态环境”“运行环境”两部分组成，两者相互独立，但又密切相关，两者均不可单独工作。在组态环境中，MCGS软件系统地完成组态动画的设计、控制脚本的编译、设备的连接等工作，并且生成扩展名称为“.mcg”的工程文件。它将和运行环境一起，组成组态用户的应用系统，统称为“工程”。

　　该款软件具有操作简单、功能完善、可视性好等特点，并且能够与其他硬件设备进行通信联系，实现设备间的数据传输，是实际生产生活中极具实用性的一款人机界面软件[1]。

　　2 项目分析

　　设计一个两层电梯，当按下轿厢内或者轿厢外的呼叫按钮后，电梯运行。电梯到达所呼叫的楼层之后，相应楼层的电梯轿厢门就会打开，一定时间后轿厢门自动关闭。单独按下电梯轿厢内的开门或者关门按钮时，电梯的轿厢门就会做出相应的开关门操作。

　　电梯的结构比较复杂，主要包括曳引系统、轿厢、开关门继电器等[2]。电梯在整个运行过程中，还包括上下端限位、平层传感器等辅助元器件;在电梯轿厢开关门过程中，还包括开门到位和关门到位继电器，其用来保证电梯轿厢开关门操作的正常进行。

　　除此之外，电梯的运行操作过程也相对烦琐。要完成整个工程，需要5个步骤：组态画面设计，实时数据库创建，图元动态链接设计，策略脚本编写以及组态运行调试。工程项目流程如图1所示。

　　3 系统设计

　　3.1 组态画面设计

　　打开MCGS组态软件，单击文件夹中“新建工程”选项，创建“两层电梯控制系统”新工程。在新工程的用户窗口中创建新的用户窗口，并且命名为“两层电梯控制系统”。双击“两层电梯控制系统”用户窗口，制作电梯轿厢门、动态轿厢、楼层指示灯、轿厢外呼叫按鈕、轿厢内楼层呼叫按钮以及轿厢内的开门和关门按钮[3]。组态工程画面如图2所示。

　　3.2 实时数据库创建

　　实时数据库是MCGS组态软件的重要组成部分，也是整个系统的核心[4]。根据项目要求，分析电梯运行过程中可能涉及的变量，创建如表1所示15个实时数据库对象。

　　3.3 动态链接设计

　　在MCGS组态软件中，通过将组态画面中图形、图符对象和实时数据库中的数据对象建立联系来实现图元的动画设计，即动态链接设计。

　　电梯轿厢门、动态电梯轿厢、轿厢外呼叫按钮、轿厢内楼层按钮、楼层指示灯以及电梯轿厢内的开关门按钮，都需要进行动态链接设计，才能使这些图元更加形象、准确地描绘出实际的工作情况，从而便于工程师等相关人员进行数据的采集和指令的操控[5]。

　　3.3.1 电梯轿厢门。二层电梯轿厢门的开关门控制是通过设置数据对象的动态链接属性“大小变化”来实现的。首先，双击电梯的轿厢门图符，单击“大小变化”标签，在表达式中选中实时数据库对象“二层门开关控制”，并在变化方向中选择相应的箭头方向，变化方式选择为“剪切”。

　　3.3.2 楼层指示灯。双击电梯轿厢内楼层显示屏幕中的“楼层数字”图标，在其动画组态属性设置页面中选中“显示输出”属性。在表达式中选择实时数据库对象“电梯楼层显示”，在输出值类型中选择“数据量输出”。此外，双击楼层显示屏幕中的“向上”及“向下”运行箭头图标，在出现的“动画组态属性设置”页面中选中“可见度”和“闪烁效果”两个属性。以“向下”的运行箭头为例，在可见度的表达式中选择实时数据库对象“电梯运行方向=2”，当表达式非零时，对应图符可见。在闪烁效果的表达式中选择实时数据库对象“电梯运行方向=2”，在其实现方式中选择“用图元可见度变化实现闪烁”的方式。

　　3.3.3 轿厢内呼叫按钮。双击二层电梯轿厢内的呼叫按钮图标，出现其“单元属性设置页面”，选中“按钮输入”选项，在出现的“标准按钮构件属性设置”页面中，选中“脚本程序”页面，在页面中输入脚本程序。以二层电梯轿厢内的“1楼”按钮为例，输入的脚本程序如下：

　　IF 电梯位置<>0 THEN

　　一层内呼=1

　　ENDIF

　　3.3.4 动态轿厢。双击组态画面中的动态轿厢图标，则出现相应的“动画组态属性设置”页面。在页面中选择“垂直移动”属性，在“垂直移动”页面的表达式中，选择实时数据库对象“电梯位置”，并且在它的“垂直移动连接”选项中的两个属性“最小移动偏移量”和“表达式的值”，分别设置成“-160”和“160”。

　　3.3.5 轿厢内开关门按钮。双击二层电梯轿厢内控制板面上的“开门”和“关门”按钮图标，出现相应的“标准按钮构件属性设置”页面，选择“脚本程序”页面，填写相应的脚本程序。以轿厢内的关门按钮为例，填写的脚本程序如下：

　　IF 电梯位置=0 OR 电梯位置=160 THEN

　　手动开关门=2

　　运行步骤=2

　　ENDIF

　　3.4 策略脚本编写

　　人机界面是用于人和计算机、机器设备之间传递信息的桥梁。电梯仿真软件通过网线、显示屏、交换机，可以实现人和电梯之间数据的交换。而运行策略能够使项目按照脚本设定的要求执行，实现对系统的精确控制。

　　新增策略中使用的腳本语言，是一种计算机编程语言，它是为了解释执行，并非为了编译。因此，它拥有简单、易学的特点，方便程序员能够快速地完成程序的编写，也有利于工程师和现场设备之间的“沟通”和“交流”。

　　MCGS组态软件中应用的脚本语言与其他策略脚本一样，都具有最基本的语法，只是在脚本的写法上有所区别。除了基本语法，脚本程序之间的区别在于对象及方法这两点上。通常来说，策略脚本定义了很多不同的对象，比如各类控件、各种变量等;而方法就是策略脚本在操作对象时使用的函数。MCGS组态软件中除了一些基础性函数，比如if、for、while函数，还自带一些特殊的操作函数，比如定时器函数。

　　3.5 组态运行调试

　　模拟设备是给用户调试工程的虚拟设备，它能产生正弦波、方波、三角波等信号。在组态工程添加好模拟设备后，按下“系统运行”按钮，组态工程进入运行模式。

　　当电梯在1楼停靠，而2楼有人员按下楼层的呼叫按钮时，电梯得到指令后开始向上运行，至2楼停稳后，轿厢门缓慢打开，待人员进入轿厢后，电梯轿厢门关闭。随后电梯向下运行至1楼，然后轿厢门缓慢打开，人员就可以走出电梯轿厢了。除此之外，当电梯停留在2楼时，如果有人在1楼按下呼叫按钮，电梯轿厢随机缓慢向下运行至1楼，电梯轿厢停稳后，电梯轿厢门缓慢打开，待人员进入轿厢后，电梯轿厢门关上，电梯向上运行到2楼后开门，待人员走出后，电梯轿厢门随即关上并处于静止等待状态。

　　4 结语

　　本系统采用MCGS组态软件作为人机界面，可以自行连接模拟设备仿真运行，也可以与三菱PLC通讯联系，把它作为电梯控制系统的主控单元。

　　通过仿真和调试，此两层电梯控制系统不仅能够确保电梯正常可靠运行，而且具有较高的自动化水平[6]。在电梯运行过程中，MCGS组态可以实现对电梯状态的监控，同时获取各类反馈信号。通过设备的通信技术，使得工程师或者其他工作人员在世界各地都能通过该软件系统获取本电梯的实时运行状况。

　　参考文献：

　　[1] 温百东，郑萍，高丽萍.基于PLC与MCGS的远程电梯虚拟控制系统设计[J].成都纺织高等专科学校学报，2012(2)：19-22.

　　[2] 杨婷婷.基于PLC和WinCC的六部十层电梯控制系统的设计[J].九江学院学报(自然科学版)，2021(1)：57-60.

　　[3] 潘益玲，罗坤明.基于MCGS和三菱PLC的五层电梯控制仿真系统设计[J].湖州职业技术学院学报，2013(3)：68-72.

　　[4] 李小珊.基于MCGS的电梯监控系统的应用研究[J].淮南职业技术学院学报，2017(5)：7-13.

　　[5] 欧阳敏.基于西门子PLC的电梯控制系统的设计[J].数字技术与应用，2020(12)：13-15.

　　[6] 侯靖.基于PLC-MCGS技术的电梯监控系统[J].电子技术与软件工程，2017(22)：142.

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文章名称： 基于MCGS软件的电梯控制系统设计

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