基于组态软件的电梯监控系统.docx
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基于组态软件的电梯监控系统
基于组态软件的电梯监控系统设计
摘要:
随着我国城市化进程的发展，高层建筑在各大、中城市不断的出现,变得不足为奇。
这也就带动我国电梯行业的飞速发展，电梯也逐渐深入到人们的日常生活当中。
电梯作为高层建筑物内的主要交通工具，人们对电梯的服务质量要求越来越高。
因此促进了对高性能电梯系统的有关研究。
当前，对电梯控制系统的研究主要集中在这两个方面：
（1）对电梯监控系统的研究；
（2）对电梯群控制系统算法的研究。
本文主要讨论了基于组态王的电梯监控与数据采集系统的设计步骤和有关内容，实现了对电梯运行状态的监控、故障报警和记录等作用。
论文分为以下三大部分：
首先介绍了电梯远程监控的背景、概念及系统的一般构成。
第二部分介绍了组态王软件。
最后是用组态王软件实现电梯监控系统的设计。
关键词：
电梯控制系统，组态王，电梯群监控系统，故障报警,，故障记录
DESIGNOFREMOTEMONITORINGELEVATORBASEDONKINGVIEW
ABSTRACT：
WiththedevelopmentofChina'surbanizationprocess,high-risebuildingsinmajorandmediumcitiesconstantlyemergeandbecomesurprising.Thisalsoledtherapiddevelopmentoftheelevatorindustry,elevatorgraduallypenetratedintopeople'sdailylife.High-risebuildingelevatorasthemainmeansoftransport,peopleontheelevatorincreasinglyhighqualityofservicerequirements.Therefore,topromotethestudyofhigh-performanceelevatorsystem.Atpresent,theelevatorcontrolsystemmainlyintwoaspects:
（1）researchontheelevatorcontrolsystem;
（2）elevatorgroupcontrolsystemalgorithm.
ThispaperdiscussestheelevatorbasedonConfigurationMonitoringanddataacquisitionsystemdesignstepsandthecontent,therealizationoftheelevatoroperationstatusmonitoring,faultalarmandrecordsandsoon.Thethesisisdividedintothefollowingthreeparts:
thefirstintroducesthegeneralcompositionoftheREMSbackground,conceptsandsystems.ThesecondsectiondescribestheConfigurationsoftware.Finally,thedesignoftheelevatorcontrolsystemwithConfigurationsoftware.
Keywords:
elevatorcontrolsystem,configurationWang,elevatorgroupcontrolsystem,faultalarm,faultrecording
目录
基于组态软件的电梯监控系统设计1
1.绪论1
1.1课题研究背景和意义1
1.2电梯远程监控系统的国内外发展现状1
1.2.1电梯远程监控系统的基本组成部分1
1.2.2电梯远程监控系统的国外发展状况1
1.2.3电梯远程监控系统的国内发展状况2
1.2.4目前的电梯远程监控系统存在的问题2
1.3本文的主要工作3
2.北京亚控组态王KingView简述3
2.1组态王及应用概述3
2.1.1组态王（Kingview）概述3
2.1.2组态王应用概述4
2.2工程管理器4
2.2.1工程管理器的使用4
3.电梯组态画面设计5
3.1设计控制画面5
3.2定义数据变量6
3.3电梯控制画面元素设计7
3.3.1轿内按钮与显示设计7
3.3.2驱动电梯及电梯位置廓图设计9
3.3.3电梯外围轮廓图设计10
3.3.4紧急控制箱设计10
3.4动画连接11
3.4.1轿内按钮与显示动画连接11
3.4.2驱动电梯及电梯位置廓图动画连接15
3.4.3电梯外围轮廓图动画连接19
3.4.4紧急控制箱动画连接21
3.5应用程序命令22
3.6动画演示29
4．电梯群监控软件设计29
4.1电梯群监控方案设计29
4.2监控主界面设计30
4.3监控画面元素设计及动画连接31
4.3.1楼层监视设计及其动画连接31
4.3.2报警显示及其按钮向导32
4.3.3楼层指示设计33
4.3.4运行监视设计34
4.5报警和数据记录36
4.5.1概述36
4.5.2定义报警组36
4.5.3设置变量的报警属性37
4.5.4建立报警窗口38
4.5.5报警窗口自动弹出39
4.5.6监控界面的报警指示39
4.5.7报警和事件的输出40
结论41
致谢42
参考文献43
1.绪论
1.1课题研究背景和意义
随着计算机、信息技术快速的发展，管理建筑设备时，用计算机管理系统来代替操作人员是一种自然的发展。
智能建筑是计算机技术与建筑技术相配合的产物，是当今社会和国际化形式的需要。
它主要包括楼宇自动化控制、通信自动化、办公自动化等系统。
它内部有大量的电气设备,这些设备多而散，多达上百到上万个；分散在各层和各个角落。
若采用分散管理、就地控制，监视和测量的难度可以想象。
为了合理利用设备，节省人力资源，确保设备的安全运行，更高效的设备管理应运而生。
电梯监控具有十分重要的现实意义。
它的存在提高了服务水平,保障了乘客的安全,减少了抢修的时间，更加合理的来管理电梯控制系统；它提供实时的运行状态监控画面,方便设备维修和故障诊断,提高了工作效率和安全性能.
1.2电梯远程监控系统的国内外发展现状
电梯的监控在信息、计算机技术以及监控软件等快速发展的情况下，有了很大的进步，下面对电梯的远程监控做相关介绍。
1.2.1电梯远程监控系统的基本组成部分
（1）安全保障体系，包括采集的数据的安全防护措施，各种信息的准确性，在Internet上传输的数据安全性。
电梯硬件的安全等。
（2）中心控制平台，包括信息数据的管理，电梯的远程控制，把故障信息传递给维修人员等；
（3）测量传输体系，有信息的采集、传输等部分；
（4）信息综合管理平台，负责对数据进行分析、处理、生成图形报表等；
（5）数据库平台，对文档数据、音频数据、视频数据等进行分类储存；
（6）运行维护平台。
1.2.2电梯远程监控系统的国外发展状况
（1）日本三菱的电梯远程监视系统
上世纪90年代，日本三菱公司开发的电梯远程监视系统，获得了很多信息资料和利润回报，
让公司有了长足的发展。
通过租用线路和pstn线的特点。
每台电梯配备通信控制器和远程监控单元，控制器通过租用线路和pstn线与远程控制中心、设备服务终端连接。
远程监控单元具备检测、监控和诊断和控制等功能。
（2）日立电梯远程监控系统
日立公司的电梯监视系统可以全天候的监视电梯的运行状况，该系统可以为每一台电梯建立运行状态的文档，降低了电梯故障的发生率，从而提高了电梯的运行寿命。
1.2.3电梯远程监控系统的国内发展状况
远程监控系统主要有远程监视和远程控制两部分，而国内的电梯监控系统由于种种原因,大都定位在远程监视上。
（1）上海三菱电梯的远程监控系统
公司在2000年初与日本三菱公司签订了有关电梯远程监视的协议，但是，这种系统存在许多不足：
在监视系统中，与监视中心进行数据连接用的是电话线，而每根电话线至多可监视8台电梯，所以运用的地方必须是电梯比较集中的，而且通常无法对本公司之外的电梯进行监视。
这也促使上海三菱公司的自主研发，为公司的发展奠定了基础。
（2）阿尔法电梯远程监测系统
“阿尔法电梯远程监测系统”是能够对多部电梯进行连续的实时监测。
它能显示楼层、井道信息、方向、功能输入与输出等电梯的基本运行情况；还可以分级监测，自动故障报警；实时记录每台电梯的运行状态数据；实时记录电梯故障发生时间，类型。
1.2.4目前的电梯远程监控系统存在的问题
（1）成本高，通用性差
通常价格比较昂贵，而且国外的电梯监控系统不能相互监控。
（2）操作比较难
英文的操作界面使得操作起来不是很容易。
（3）缺少数据库功能
大多电梯远程监控系统都没有储存和提取信息的数据库，使好多信息资源浪费。
（4）需要较高的有线电话网络质量
有线电话网络是远程电梯监控系统不可缺少的一部分，其质量直接关系到监控系统的发展。
1.3本文的主要工作
本文以电梯群为研究对象,阐述了组态王在电梯上的应用,设计了一个基于组态王的电梯监控软件｡本论文的主要工作如下：
（1）概述了电梯监控的背景与意义，并介绍了电梯远程监控系统的国内外发展现状。
（2）介绍软件开发平台组态王的概念知识｡
（3）在熟悉组态王知识的基础上,用组态王软件设计了电梯的虚拟控制显示界面。
（4）用组态王软件绘制电梯监控主界面，来完成电梯楼层、运行、报警等监视和楼层指示设计，以实现电梯的远程监控｡
（5）设计了故障报警窗口与报警和事件的输出让监控人员及时准确掌握故障信息。
（6）最后对论文进行了总结，致谢｡
2.北京亚控组态王KingView简述
2.1组态王及应用概述
2.1.1组态王概述
组态王软件是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。
它基于MicrosoftWindowsXP/NT/2000/7操作系统，用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。
采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。
它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。
组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。
建立一个应用工程大致可分为以下几个步骤：
（1）创建一个用来存放与工程相关文件的目录；
（2）定义硬件设备并添加包括内存变量和I/O变量的工程变量；
（3）绘制图形并让其产生动态效果；
（4）编写脚本程序完成较复杂的上位操作控制；
（5）对运行系统进行配置；
（6）保存工程后运行
需要说明的是，这几个步骤常常是交错进行的，并不是独立的。
在用组态王画面开发系统编制工程时，还要考虑以下方面：
用户如何用抽象的图形画面来模拟工业的现场和相应的工控设备；用户如何创建一个反映工控对象各种属性的具体数据库，属性包括压力和温度等；虚拟画面上的图形元素如何以动画的形式来模拟现场设备的运行，以及如何让操作者输入控制设备的指令。
组态王功能强大、使用方便，可以实现监视、控制、管理等有关功能，并且提供了软、硬件的全部接口，可以方便、快速地进行系统集成，构成各种数据采集与监控系统。
2.1.2组态王应用概述
（1）组态王技术
组态王产品中创造性地提出了模型技术等先进理念。
为了使产品更加易用、稳定、开放，组态王公司广泛汲取用户们的宝贵建议，使得其具有人性化的操作与管理。
其广泛应用于楼宇中央控制系统。
（2）组态王的优势
组态王处于尖端自动化技术领域，利用当代计算机控制技术和工业网络平台，降低了其管理的成本、操作的复杂性以及工作的强度，能够满足各种用户的需要。
（3）组态王的标准协议
组态王完全支持BACnet协议、Lonworks协议、及标准OPC接口这三个标准协议；在楼宇自动化产品中，许多品牌都支持这些协议，也就避免了通讯联络的一些麻烦。
（4）组态王智能控制系统
组态王智能控制系统可以确保系统方案在不同环境中稳定、持久的运行。
多层次特点使得其可以在同一时间为多个用户提供帮助。
该系统可以选择标准的IE浏览器当作客户端，或者选用组态王专有客户端。
2.2工程管理器
在组态王中建立的每个组态称为一个工程。
每个工程在操作系统中是一个包含多个文件的文件夹。
工程的建立需要工程管理器。
2.2.1工程管理器的使用
组态王工程管理器是用来建立新工程，对添加到工程管理器的工程做统一的管理。
工程管理器的主要功能包括：
新建、删除工程，对工程重命名，搜索组态王工程，修改工程属性，工程备份、恢复，数据词典的导入导出，切换到组态王开发或运行环境等。
（这里仅对工程管理器进行简单的介绍，其他结构部分在设计中都会有所涉及，这里不做介绍。
）启动后的工程管理窗口如图2-1所示：
图2-1工程管理器
3.电梯组态画面设计
现有一四层电梯，采用PLC进行控制，实现数据传输、控制信号传递的功能，通过控制器上的I/O点的连接，用PLC实现了与上位机组态王的信号连接，PLC对电梯采集控制的信号包括：
紧急控制箱的各种信号，外召唤信号登记及消除，内指令信号登记及消除，电梯的平层信号处理，选层定向及反向截梯，内指令外召唤信号的保持，各楼层停车信号，自动开关门等等，在这里通过组态软件要对电梯的实时运行状况进行监控，首先构造出一个虚拟对象，也就是设计一个基于组态王的模拟电梯控制，然后通过对模拟电梯的控制来模拟真实电梯的运行情况，最后在监控室的配合下达到监控的效果。
3.1设计控制画面
在组态平台上，创建4层电梯控制系统，电梯控制整体画面如图3-1所示。
图3-1电梯控制画面图
3.2定义数据变量
数据库是组态王重要的部分。
当系统运行的时候，要以动画的形式将工业现场的生产状况反映在操作屏幕上，操作人员在计算机前发出的各种指令也要快速的送达生产现场，所有这些过程都是以数据库为中心，所以说数据库是作为上位机和下位机联系的桥梁。
数据库形象地被称为数据词典，它记录了所有可使用的数据变量的有关信息。
在定义数据变量之前，必须要定义仿真PLC。
过程如下图所示。
图3-2仿真PLC定义
数据词典中存放着系统变量和应用工程中所定义的变量。
变量的类型包括：
基本类型、特殊类型。
基本类型的变量又划分为内存变量和I/O变量。
根据数据的类型，基本类型的变量又分为离散型、整型、实型和字符串型。
图3-3数据变量的定义
3.3电梯控制画面元素设计
3.3.1轿内按钮与显示设计
轿内按钮与显示设计就是虚拟真实电梯内的按钮、数字显示以及运行方向显示等。
能够清晰明了的反映当前位置，实时时刻，运行方向，开关门情况，设计结果如图3-4所示。
图3-4轿内按钮与显示
（1）数字按钮设计
按钮设计清晰明了，参见图3-5所示。
图3-5数字按钮
（2）数字显示与方向设计
数字显示与方向设计结果如图3-6所示。
图3-6上运行
（3）开关门按钮设计
电梯开关门操作按钮设计主要是虚拟电梯实际运行时，电梯的开关门动作，所以设计时虚拟了两个方向按钮，一个虚拟开门，一个虚拟关门，结果如图3-7所示。
图3-7开关门按钮
（4）开关门设计
在画面上画两个矩形框，表示两个门，结果如图3-8所示，然后设计娇内画面以及电梯外面的样式，即电梯开门后直接看见的图。
图3-8电梯门及开门图
（5）警示语言设计
电梯内部禁止吸烟标志，如图3-9。
图3-9禁止吸烟
（6）时钟设计
打开图库，选择时钟样式，设计包括表盘、背景、文本颜色，选择完成后，单击确定。
电梯内部的时钟，能够实时的反映当前时刻。
如图3-10。
图3-10时钟显示
3.3.2驱动电梯及电梯位置廓图设计
电动机驱动电梯，能够清晰反映电梯运行情况，轮廓位置图能够准确的显示电梯实时位置。
如图3-11。
图3-11驱动电梯及电梯位置廓图
3.3.3电梯外围轮廓图设计
站在每层电梯门外面，能够清楚的了解电梯运行方向，实时位置，上召和下召按钮能够及时为群众提供服务响应。
如图3-11。
图3-11电梯外围轮廓图
3.3.4紧急控制箱设计
当电梯出现突发情况时，可以利用特殊位置的控制箱让电梯及时开关门，上下门，或者停止运行。
如图3-12。
图3-12紧急控制箱
3.4动画连接
3.4.1轿内按钮与显示动画连接
（1）数字按钮动画连接
按钮设计好便进行按钮动画连接，过程如下：
双击按钮，弹出对话框，如图3-12所示，选中按下时命令语言连接，又见图3-14对话框。
输入命令语言可实现相关功能。
点击文本色属性变化，连接设置如图3-15所示。
每个按钮设计方法相同，只是命令语言稍做修改就可以了。
图3-13按钮动画连接
图3-14按钮命令语言
图3-15文本色动画连接
（2）数字显示与方向动画连接
数字动画连接包括文本色属性和隐含设置，如图3-16和3-17。
图3-13数字文本色设置
图3-14隐含连接
（3）开关门按钮动画连接
只设计按钮还不能达到目的，要达到目的必须设计按钮的相关命令语言，即在按钮“按下时”命令窗口中设计如下图图3-15开门按钮命令语言。
同时设置填充色如图3-16。
关门按钮设置方法类似，只是语言稍改就行了。
图3-15开门按钮命令语言
图3-16填充色设置
（4）开关门动画连接
娇内画面以及电梯外面的画面是由多层图片叠加在一起的，当可视界面设计好以后，下一步就需要进行开关门动画设计。
双击电梯门，在弹出的动画连接对话框中，选择位置与大小变化下的缩放，选中后又将弹出缩放连接对话框，在框中表达式处设计变量：
\\本站点\门电机，对应最小值设为0，最大值设计为100，并设置收缩方向，具体如图3-17和图3-18所示。
图3-17电梯门动画连接图
图3-18缩放连接设置图
3.4.2驱动电梯及电梯位置廓图动画连接
（1）电动机动画连接
打开图库，选择相应马达，与圆角矩形和组合图素构成电动机，如下图3-19。
相应动画连接如图3-20，3-21，3-22。
图3-19电动机图像
图3-20圆形矩形动画连接
图3-21组合图素隐含连接
3-22组合图素填充属性
（2）门电机动画连接
用不同粗细、颜色的直线构成楼层机架与电动机皮带，如图3-23。
图3-23楼层机架与皮带
相应的电动机皮带动画连接，设置其“垂直移动”连接，具体参数如下图。
图3-33垂直移动动画连接
整个电梯轿厢是由图层叠加和组合图素构成的，如图3-34。
图3-34电梯轿厢
电梯轿厢的动画连接由电梯门和轿厢轮廓的动画连接组成，具体的参数设计如图3-35，图3-36，图3-37。
图3-35电梯门缩放连接
图3-36电梯门垂直移动连接
电梯门所有叠加图层的动画连接参数一致。
图3-37轿厢轮廓动画连接
3.4.3电梯外围轮廓图动画连接
四层电梯外围轮廓图在设计上，每层的布局基本一致，只是每层的命令语言不一样，稍作改动，就可以达到控制显示的目的。
我们以第二层来讲解其动画连接。
如图3-38二层轮廓显示。
3-38二层轮廓显示
二层轮廓的动画连接包括电梯门、上下按钮、数字显示和方向显示动画连接，具体参数设计如下图集。
图3-39电梯门缩放连接
图3-40上召填充属性动画连接
图3-41上召命令语言设置
下召按钮的动画连接与上召按钮的类似，只需稍作调整就可达到相应的功能，这里不做祥介。
图3-42数字文本色
图3-42数字隐含连接
上、下方向显示动画连接线相似，只是条件表达式不一样，这里只做上行举例。
图3-43上行填充属性
图3-44上行隐含连接
3.4.4紧急控制箱动画连接
紧急控制箱中五按钮动画连接设置类似，只是“填充属性”中表达式和“命令语言连接”下的“按下时”中的命令语言表达式不一样，这里以上行按钮为例。
具体参数设置如图3-45和图3-46。
图3-45控制箱上行填充属性
图3-46控制箱上行命令语言
3.5应用程序命令
本程序以最基本的IF语句完成，初始化的电梯处于第一层，当有内选或呼梯时，启动轿厢前往目标层，能够实现顺向截梯，当条件满足时，也可实现反向截梯。
当有紧急控制时，可实现开关门，上下行和停止的功能，具体的命令语言如下。
if（!
上行&&!
下行）
{
if（下召2||上召2）
选层2=1;
if（下召3||上召3）
选层3=1;
}
if（!
上行&&（（（选层1||上召1）&&电动机>0）||（（选层2||下召2）&&电动机>120）||（（选层3||下召3）&&电动机>240）））
{
下行=1;
}
if（!
下行&&（（（选层2||上召2）&&电动机<120）||（（选层3||上召3）&&电动机<240）||（（选层4||下召4）&&电动机<360）））
{
上行=1;
}
if（上行||下行）
{
if（!
关门&&（开门!
=1）&&门电机==100&&下行）
{
向下=1;
}
else
{
向下=0;
}
if（!
关门&&（开门!
=1）&&门电机==100&&上行）
{
向上=1;
}
else
{
向上=0;
}
}
if（（选层1||上召1）&&电动机==0）
{
停止=1;
开门=1;
}
if（（选层2||（上召2&&上行）||（下召2&&下行））&&电动机==120）
{
停止=1;
开门=1;
}
if（（选层3||（上召3&&上行）||（下召3&&下行））&&电动机==240）
{
停止=1;
开门=1;
}
if（（选层4||下召4）&&电动机==360）
{
停止=1;
开门=1;
}
if（!
上行&&!
下行&&（（电动机==120&&（上召2||下召2））||（电动机==240&&（上召3||下召3））））
{
开门=1;
if（上召2）
上召2=0;
if（下召2）
下召2=0;
if（上召3）
上召3=0;
if（下召3）
下召3=0;
}
if（电动机==0）
{
选层1=0;
上召1=0;
}
if（电动机==120）
{
选层2=0;
if（下行）
下召2=0;
if（上行）
上召2=0;
}
if（电动机==240）
{
选层3=0;
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