陳祥紅 張云云 周婷 熊立貴 陳利偉

（廣東理工職業(yè)學(xué)院 機電工程學(xué)院）

1.引言

大包化肥的塑料包裝通常是尺寸較大的塑料袋。當(dāng)大包化肥用塑料袋包裝好后，需要運輸?shù)讲煌瑯菍拥膫}庫存儲時，若采用人工搬運極易產(chǎn)生塑料包裝袋破損泄漏以及送錯樓層等問題。

為了解決上述所述的問題，本論文采用組態(tài)王軟件建立了一個垂直運輸電梯監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對大尺寸塑料袋裝化肥垂直電梯運輸?shù)谋O(jiān)控和選層。

2.新建設(shè)備和變量

變量新建及其設(shè)置詳細情況如下圖所示：

圖1 電梯監(jiān)控系統(tǒng)變量

按照一般監(jiān)控項目制作的流程，該電梯監(jiān)控系統(tǒng)先要新建組態(tài)工程，然后新建設(shè)備。新建的設(shè)備是西門子 S7200PLC，通信端口是 COM1，通信地址是02。設(shè)備新建好后，還需新建該監(jiān)控系統(tǒng)所使用到的各個變量。

K1、k2、k3、k4這四個變量是為了實現(xiàn)電梯監(jiān)控效果所引入的中間變量。速度、電梯樓層顯示、電梯轎廂和轎廂上升/下降這四個變量類型設(shè)置為內(nèi)存整型。其他的變量均設(shè)置為I/O離散。

3.電梯監(jiān)控系統(tǒng)畫面制作

3.1 畫面繪制

該化肥運輸電梯監(jiān)控系統(tǒng)畫面如下圖所示。它主要有電梯模型與監(jiān)控面板兩部分。

圖2 電梯監(jiān)控系統(tǒng)界面

該電梯模型總共有四層，包括電梯井、轎廂、每一層的呼梯按鈕、呼梯指示燈。監(jiān)控面板上包括電梯運行指示狀態(tài)框、樓層顯示狀態(tài)框、轎廂選層按鈕、上行/下行按鈕、轎廂開門/關(guān)門按鈕、復(fù)位按鈕及其他的相關(guān)文字標識。

3.2 畫面組件設(shè)置

為了能夠?qū)崿F(xiàn)運輸電梯的監(jiān)控功能，畫面繪制完成后還需要完成畫面的各個按鈕、顯示框與指示燈與變量之間的關(guān)系設(shè)置。在整個畫面當(dāng)中需要設(shè)置的組件可以分為輸入模塊和輸出模塊兩大類。輸入模塊包括有呼梯按鈕、選層按鈕、轎廂開關(guān)門按鈕、電梯上下行按鈕以及復(fù)位按鈕。而輸出模塊包括有每層的呼梯指示燈、電梯運行指示框、樓層顯示框以及轎廂與轎廂門。

3.2.1 呼梯按鈕設(shè)置

輸入模塊中的呼梯按鈕設(shè)置的是“按下時”的命令語言連接。比如第一層的呼梯按鈕設(shè)置的按下時命令語言是：

\本站點一層呼梯按鈕=1；

其余的呼梯按鈕設(shè)置與一層呼梯按鈕類似，都是在設(shè)置窗口的按下時命令語言連接中讓其對應(yīng)的呼梯按鈕變量賦值為1。

3.2.2 上下行按鈕設(shè)置

上行和下行按鈕均為多邊形圖素對象，都是在圖素窗口中設(shè)置按下時命令語言連接。上行按鈕連接的命令語言是：

\本站點電梯上升=1；

\本站點電梯下降=0；

為了實現(xiàn)互鎖的功能，將上下行按鈕命令語言中相反的功能變量設(shè)置為 0。復(fù)位按鈕為組合圖素對象，也是在圖素窗口中設(shè)置按下時命令語言連接。按下該按鈕時，執(zhí)行的指令使得各個變量置零。

3.2.3 轎廂選層按鈕設(shè)置

選層按鈕的作用是為整個監(jiān)控系統(tǒng)的選層功能程序提供觸發(fā)的條件，并且還具有變色顯示的功能。選層按鈕是一個組合圖素對象，選擇圖素窗口的隱含進行設(shè)置。

比如一樓的選層按鈕的設(shè)置是：在隱含連接設(shè)置窗口中，條件表達式選擇廂內(nèi)選層按鈕 1，表達式為真時選擇為顯示。其他三個轎廂選層按鈕設(shè)置方法與上述類似，隱含連接的條件表達式做對應(yīng)的改變即可。

3.2.4 轎廂開關(guān)門按鈕設(shè)置

開關(guān)門按鈕是組合圖素，其設(shè)置是將隱含連接窗口中連接表達式設(shè)置為：

\本站點電梯內(nèi)開門 = = 0

表達式為真時，選擇顯示。而關(guān)門按鈕是將按下時命令語言窗口設(shè)置為：

\本站點電梯內(nèi)關(guān)門 = = 0；

以上就是畫面的輸入模塊的設(shè)置，接下來還要對輸出模塊進行設(shè)置。

3.2.5 呼梯指示燈與狀態(tài)框設(shè)置

每一層樓的呼梯指示燈是當(dāng)按下呼梯按鈕時點亮，當(dāng)轎廂到達呼梯按鈕所在樓層時熄滅。因此，將呼梯指示燈與對應(yīng)的呼梯按鈕變量連接起來即可。比如，二層呼梯上指示燈設(shè)置為與\本站點二層呼梯按鈕上的變量相連接。

電梯運行指示狀態(tài)框與樓層顯示狀態(tài)框均是利用文本類型對象的字符串輸出功能。電梯運行指示狀態(tài)框是將其文本輸出連接窗口的表達式設(shè)置為：\本站點運行指示。

而樓層顯示狀態(tài)框是將其文本輸出連接窗口的表達式設(shè)置為：\本站點電梯樓層顯示。

3.2.6 轎廂與轎廂門設(shè)置

轎廂設(shè)置的是組合圖素對象中的垂直運動功能。垂直移動設(shè)置窗口中，表達式為：\本站點電梯橋廂，移動距離是0到700，對應(yīng)值是從最下邊0到最上邊700。

轎廂門需要實現(xiàn)開門與關(guān)門的效果，所以轎廂門設(shè)置的是圓角矩形對象的縮放功能?？s放連接窗口中的表達式為：\本站點k1，最小的對應(yīng)值和占據(jù)百分比均為 0，最大的對應(yīng)值和占據(jù)百分比均為 100。左邊轎廂門方向選擇向左，右邊轎廂門方向選擇向右。

至此，就完成了電梯監(jiān)控系統(tǒng)畫面所有組件的設(shè)置。畫面組件設(shè)置的實質(zhì)是將畫面的各個模塊與后續(xù)的應(yīng)用程序語言連接起來，以便于實現(xiàn)后臺程序與顯示畫面的無縫配合。

4.電梯監(jiān)控系統(tǒng)功能實現(xiàn)

本電梯監(jiān)控系統(tǒng)分為四層。該系統(tǒng)實現(xiàn)的監(jiān)控功能包括電梯上/下行運動控制、電梯運行狀態(tài)指示、轎廂樓層顯示、呼梯功能、選層功能、轎廂開關(guān)門功能。

在畫面各模塊設(shè)置完成的基礎(chǔ)上，各監(jiān)控功能是通過在畫面命令語言界面編程實現(xiàn)的。在編寫系統(tǒng)程序之前，先在畫面命令語言的“顯示時”選項卡的編程界面中編寫系統(tǒng)初始條件。

該初始條件的作用是使系統(tǒng)畫面打開時，讓轎廂處于停止狀態(tài)，轎廂處于電梯井底部，并確定后續(xù)電梯的運動速度。

4.1 電梯監(jiān)控系統(tǒng)功能描述

下面對該電梯監(jiān)控系統(tǒng)的各項具體功能進行詳細解釋和描述。它們分別是：

電梯上/下行運動控制功能是在監(jiān)控畫面點擊控制面板上的上行或者下行按鈕，電梯就會在電梯井內(nèi)上下垂直運動。電梯運行狀態(tài)指示功能是狀態(tài)框可以顯示電梯處于上行、下行或者停止的文字提示。樓層顯示功能是當(dāng)轎廂處于哪一層樓的高度區(qū)間，其狀態(tài)框就顯示器所處樓層對應(yīng)的數(shù)字。

呼梯功能是在某一樓層的運輸員按下該樓層電梯井外面的呼梯按鈕，運輸轎廂即可自動從其他樓層運動到運輸員所在樓層，然后停止運動，并且按下呼梯按鈕后其對應(yīng)的指示燈點亮，轎廂到達運輸員所在樓層后，指示燈熄滅。運輸員即可把該樓層存儲的化肥搬運出來。

選層功能是監(jiān)控運輸員進入轎廂后，可以選擇相應(yīng)的運輸樓層。運輸員按下對應(yīng)的樓層數(shù)字按鈕后，電梯即可自動運動到該樓層，然后停止。轎廂開關(guān)門功能是當(dāng)運輸員按下呼梯或者選層按鈕，轎廂到達指定樓層后，轎廂門自動打開，然后關(guān)閉。

4.2 電梯監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視功能實現(xiàn)

該電梯監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視功能包括電梯運行狀態(tài)顯示與樓層顯示兩個方面。

4.2.1 電梯狀態(tài)指示與上下行功能實現(xiàn)

轎廂連接的變量是“電梯轎廂”，因此只要電梯轎廂變量的值發(fā)送變化，轎廂在垂直方向的位置就會發(fā)生。因此，可以通過讓電梯轎廂變量連續(xù)自加來實現(xiàn)轎廂在垂直方向上的向上運動，即上行功能。

上行功能的具體程序是：

if(\本站點電梯上升==1)

{\本站點電梯橋廂=\本站點電梯橋廂+

\本站點速度；

\本站點運行指示="電梯上行"；}

當(dāng)電梯向上運動時，其對應(yīng)的運行狀態(tài)即為上行。因此，在該條件執(zhí)行中加上\本站點運行指示="電梯上行"的語句，就可實現(xiàn)電梯上行運動狀態(tài)顯示的功能。

同理，通過讓電梯轎廂變量連續(xù)自減即可實現(xiàn)轎廂在垂直方向上的向下運動，即下行功能。電梯下行功能，只要改為自減的語句就可以實現(xiàn)。在下行執(zhí)行語句中加上\本站點運行指示="電梯下行"的語句就可以實現(xiàn)電梯下行運動狀態(tài)顯示的功能。

4.2.2 電梯樓層顯示功能實現(xiàn)

電梯樓層顯示是利用文本工具的模擬值輸出功能實現(xiàn)的。該功能能夠把其所連接的變量以數(shù)字的方式顯示在文本框。在該系統(tǒng)里，將文本的監(jiān)控值輸出與“\本站點電梯樓層顯示”變量連接。

實現(xiàn)該功能的程序如下所示：

if(\本站點電梯橋廂＞=0 && \本站點電梯橋廂＜150 )

{\本站點電梯樓層顯示=1；}

當(dāng)電梯轎廂處于某一樓層高度區(qū)間時，即符合該樓層的顯示條件的時候，就把該樓層數(shù)賦值給電梯樓層顯示的變量，最后就可以通過樓層顯示的文本框把轎廂此刻所在的樓層數(shù)顯示出來。

4.3 電梯監(jiān)控系統(tǒng)控制功能實現(xiàn)

該電梯監(jiān)控系統(tǒng)的控制功能包括呼梯功能和選層功能。其實呼梯功能和選層功能本質(zhì)上是一樣的，都是讓電梯到達所設(shè)定的樓層。不同點在于呼梯功能是運輸員在電梯外用按鈕設(shè)定讓電梯來到運輸員所在的樓層，而選層功能是運輸員在轎廂內(nèi)用按鈕設(shè)定讓電梯運動到運輸員想去的樓層。因此，他們在該系統(tǒng)中的程序控制上實質(zhì)上一樣的。

以運輸員在二樓進行呼梯操作為例，該操作的具體程序如下所示：

if((\本站點二層呼梯按鈕下==1 || \本站點二層呼梯按鈕上==1) && \本站點電梯上升==0&& \本站點電梯下降==0)

{ if(\本站點電梯橋廂＞150)

{\本站點電梯下降=1；}

if(\本站點電梯橋廂＜150)

{\本站點電梯上升=1；} }

運輸員按鈕呼梯后，轎廂開始運動，當(dāng)?shù)竭_運輸員所在的2樓后，轎廂需要停止運動。具體程序如下所示：

if(\本站點電梯橋廂==150 && (\本站點二層呼梯按鈕下 ==1 ||\本站點二層呼梯按鈕上==1))

{ \本站點二層呼梯按鈕下=0；

\本站點二層呼梯按鈕上=0；

\本站點電梯上升=0；

\本站點電梯下降=0；

\本站點k1=0；}

上面詳細列出了運輸員在二樓呼梯的程序，該系統(tǒng)中其他一、三和四層樓層呼梯程序和二層類似，利用if語句及其嵌套來進行實現(xiàn)，不同的是在程序中運輸員所在的樓層高度不同。一樓和四樓不同的是一樓呼梯，由于在底層，轎廂只需下行運動，而四樓呼梯，由于在頂層，轎廂只需上行運動。

在該系統(tǒng)中，運輸員進入轎廂后進行選層實現(xiàn)的程序與上述運輸員在轎廂外呼梯的程序類似。在此就不再詳述。

5.實驗結(jié)果與分析

經(jīng)過在組態(tài)王軟件里面新建變量、繪制畫面、編寫程序和調(diào)試，實現(xiàn)了一個大尺寸塑料袋裝的化肥垂直電梯運輸系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)。該垂直電梯監(jiān)控系統(tǒng)可以順利實現(xiàn)對運輸?shù)幕仕芰洗茡p、化肥泄漏、運動方向監(jiān)視、樓層指示、呼梯選層等重要的監(jiān)控功能。

6.結(jié)語

本文針對大尺寸塑料袋裝化肥在倉庫不同樓層間人工搬運容易產(chǎn)生塑料包裝袋破損，化肥泄漏等問題，采用組態(tài)王軟件設(shè)計與開發(fā)了一個監(jiān)控系統(tǒng)。

該監(jiān)控系統(tǒng)利用攝像頭對所電梯運輸?shù)幕蔬M行實時監(jiān)視，利用組態(tài)王監(jiān)控畫面功能實現(xiàn)了對化肥運輸電梯運動方向、所在樓層等重要信息的監(jiān)視，以及利用所設(shè)計的呼梯選層功能實現(xiàn)不同化肥運輸?shù)讲煌瑯菍拥墓δ堋?/p>