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摘要：本文虚拟电梯模型相对于实物模型成本低廉，所以其具有广泛的应用前景。提出了一种通过组态软件设计构建虚拟电梯模型的方法，实现了虚拟电梯模型和软PLC之间的通信，并应用倍福Twincat软PLC实施了对虚拟电梯模型的控制仿真。所提出的方法可以很方便地实现电梯群控模型建模，应用此模型不仅可以实现电梯控制程序的逻辑故障分析而且还可以实现机械故障的模拟。用此方法设计出一个三层的虚拟电梯模型，同时编写并调试了三层电梯的控制程序，实现了Twincat软PLC控制虚拟电梯的正常运行，验证了仿真系统的可用性和控制程序编写方法的合理性。
关键词：虚拟电梯模型；软PLC控制系统仿真；系统建模；组态软件
电梯是一个典型的控制对象，目前电梯的控制主要采用PLC控制系统。在电梯控制系统的工程设计中，首先要经过控制系统逻辑关系的设计编程，然后进行运行试验测试，取得满意效果后才能投入实际系统中使用。但是，由于受到场地、经费等诸多客观条件的限制，直接使用实际电梯对象进行控制测试是不现实的[1]。
为此，需要应用和现场相一致的PLC控制设备与具有相应功能的虚拟对象相结合的方式搭建电梯控制运行的测试平台，这样既可在实验室里进行控制系统软件的早期开发，同时又可以进行控制算法的优化设计和测试。应用力控监控组态软件构建虚拟电梯模型，通过调用力控组态软件的通信接口，实现了Twincat软PLC与虚拟电梯模型间的实时数据交互，实现了控制器软PLC与虚拟电梯模型集成的目的。这种新型测试平台改变了以往实物实验测试平台的运行模式，可以实现全虚拟运行[2-3]。
1三层电梯建模
应用力控组态软件对三层电梯进行虚拟建模来模拟电梯运行逻辑。为使模型简单可靠，在电梯建模时略去了和电梯逻辑控制关系不太密切的电梯结构，以实现电梯逻辑控制中关键结构平层开关的设计并用动画形式表达模型的运行状态。
为真实模拟电梯的运行，首先把基本的输入输出信号进行定义，再设计基本的限位开关，然后进行基本的动画设计，最后进行通讯设置，以实现软PLC和电梯模型的联合运行。
2电梯控制仿真程序设计
仿真设计步骤为:先对电梯的各种不同状态进行划分；然后把具有相同性质的状态进行合并并考虑每一种状态的状态转移情况[4]；最后对力控组态软件与倍福软PLC两者的通信进行设置，则由电梯的状态转移图和力控组态软件与软PLC两者的关联就可以快速且正确地设计电梯的控制程序。
1)自动响应各层楼召唤信号(含上呼唤和下呼唤)。2)自动响应轿厢内服务指令信号。3)控制遵循顺路服务原则。4)自动开门。5)延时关门。6)待服务超时后自动下1楼等待。
3系统运行
系统运行前需要先进行通信设置，以实现控制器和虚拟电梯模型间的实时数据交换。然后把控制程序写入软PLC，运行电梯模型和控制程序，通过虚拟电梯的人机界面就可以观察控制程序对电梯的实时控制结果。通过对三层电梯控制系统的联合仿真表明了本文所提出的电梯模型设计方法的可行性。系统运行的步骤为:1)运行虚拟电梯模型;2)打开软PLC，并运行系统;3)下载PLC程序到软PLC;4)运行PLC程序;5)在虚拟电梯界面上进行操作，并观察电梯的运行情况。
4结束语
该系统克服了电梯模型自身电气、机械故障等缺点，使用方便、简单、直观，可以为电梯程序的设计者提供一个综合系统设计测试平台，通过虚拟电梯模型可以很方便地模拟出真实电梯的各种动作情况，而且可扩展性好，可很方便地扩展至任意层数的电梯模型，以方便电梯PLC程序的调试，保证控制程序的正确性。由于虚拟电梯模型还可以模拟一些电梯常见故障，方便故障分析和排除故障。同时虚拟电梯模型成本低廉，而且不会在程序调试过程中由于程序的错误而导致设备的损坏。
应用本文方法，根据实际电梯层数设计相应的电梯模型，然后即可根据电梯控制状态转移图编写相应的控制程序，和相应的虚拟电梯模型进行联合仿真，观察电梯的运行情况，运用本文的故障分析方法，修改相应的控制程序，反复进行仿真修改，直到电梯模型运行正常。该系统不仅可以应用于控制程序的逻辑调试，而且还可以主动进行电梯机械故障的模拟，该功能用于电梯的维修培训效果良好。所提方法应用于15层电梯控制程序设计表明，该方法不仅可以及时发现一些控制逻辑错误，而且电梯的运行速度快，可以节省调试时间，取得了良好的运用效果。
参考文献
[1]周永勤，周美兰，颜景斌，等.基于组态技术虚拟被控对象的PLC仿真实验研究[J]．哈尔滨理工大学学报，2004;9(6):7—13
[2]胡兆勇，何汉武，罗海峰.基于虚拟PLC的四层虚拟电梯控制系统设计[J]．装备制造技术，2004;(4):87—89
[3]德国倍福电气有限公司.TwinCATPLC编程手册．北京:德国倍福电气有限公司，2005
[4]吴小滔，王素娟，唐国春.逻辑控制系统的一种建模方法[J]．计算机仿真，2006;23(8):49—54