一种简便的自动扶梯控制系统测试装置的搭建方法_李琳.pdf

28China Elevator Vol.33，No.24 Dec.15，2022研究设计Research&Design 李 琳，王珍珍/LI Lin,WANG Zhenzhen上海新时达电气股份有限公司，上海 201802一种简便的自动扶梯控制系统测试装置的搭建方法A Simple Construction Method of Testing Device for Escalator Control System由于自动扶梯应用场合和使用环境不同，客户对自动扶梯提出了不同的功能需求，自动扶梯企业需要不断修改自动扶梯控制系统的软件程序来满足客户个性化要求。自动扶梯企业在自动扶梯正式发货前，必须对自动扶梯控制系统的软件设计和功能实现等方面进行必要的测试，保证自动扶梯功能完整且安全可靠。为了方便对自动扶梯控制系统进行反复测试，需要快捷、有效地搭建自动扶梯控制系统测试装置。1 当前搭建自动扶梯控制系统测试装置的两种方法1.1 方法一方法一是根据端口定义直接从硬件上将输入输出端口通过导线连接(见图 1)。下面以实例描述具体过程：对于自动扶梯主控板的软件程序命名为 ES01AB01，其中 ES01A 为硬件名称，B01 为软件版本号，有端口定义如表 1 所示(仅列出其中一部分，其他原理部分类似)。当自动扶梯收到运行指令例如“上行输入 X2”或“下行输入 X3”动作时，“KM1输出Y0”输出，“KM1检测”为“KM1输出 Y0”的反馈点。在“KM1 输出 Y0”输出时，其反馈点应该动作，否则测试装置报出“KM1 不吸合故障”。为了满足自动扶梯控制系统基本运行条件，需将“KM1 输出 Y0”接入“KM1 检测 X4”，“KM1输出 Y0”的输出 COM 对接“KM1 检测 X4”的输入COM。同理，需要保持一致的输入/输出端口均从控制系统板卡端通过导线逐一连接，例如抱闸接触器、星/三角形接触器、上行接触器、下行接触器等各接触器驱动信号与对应的接触器反馈信号。对于不同自动扶梯控制系统的软件程序，如果端口定义有变化，例如上述提到的“KM1 检测 X4”为“备用”，而“备用 X0”为“KM1 检测”，若其他端口同表 1 所示，则需将原有部分接线(“KM1 检测 X4”和“KM1 输出Y0”硬件端口上连接的导线)拆除，更改为“KM1 输出 Y0”对接“KM1 检测 X0”，“KM1输出 Y0”的输出 COM 对接“KM1 检测 X0”的输入 摘要 介绍了当前搭建自动扶梯控制系统测试装置的两种方法，并指出了这两种方法的不足之处，提出了一种简便的自动扶梯控制系统测试装置的搭建方法。介绍了该自动扶梯控制系统测试装置的搭建原理和方案，并以一个搭建实例进行说明。该测试装置不改动硬件接线，无需进行 PLC 二次编程，可直接使用或人工调整后使用，将测试过程关键信息可视化，简化了操作工序，提升了测试效率。关键词 自动扶梯；控制系统；测试装置；搭建方法；PLC；端口配置表 中图分类号 TH236 文献标识码 B 文章编号 1001-7151(2022)24-0028-07 通信作者图 1 自动扶梯控制系统测试装置搭建方法一 自动扶梯控制系统板卡 输入点 1 输入点 N输出点 1 输出点 M端口定义表端口定义表 29中国电梯 第 33 卷，第 24 期 2022 年 12 月 15 日COM，以达到当“KM1输出Y0”端口有输出时，“KM1检测 X0”有输入，否则测试装置会报故障，无法满足测试需求。同一个自动扶梯控制系统的软件程序存在兼容两种甚至多种模式的情况，可通过参数选择模式满足不同工况需求。对于兼容两种模式的自动扶梯控制系统端口定义如表 2 所示。由表 2 可知，不同模式端口定义不同，根据自动扶梯控制系统运行条件和原理，若硬件端口按照变频模式进行接线，在测试星/三角形模式时，则必须改动硬件接线以满足对应模式下的运行条件。图 2 所示为采用相同的硬件、同一自动扶梯控制系统软件程序时，板卡端口的两种接线方法。控制系统不同模式下端口定义差异越大(常规自动扶梯控制系统 I/O 高达百个)，I/O 接线更改越费时费力。另外,若要控制某一个输入端口的通或断，需人为用导线将该输入端口与其对应输入 COM 连接。若同时控制多个输入端口，则需多线操作，导致拆装不便。总结方法一有以下不足：(1)接线更改工作量随着“端口定义差异”和“端口数”成正比增加，效率低且不便反复使用；(2)输入信号的开(ON)和关(OFF)通过手动接线或拆除，操作不便。1.2 方法二方法二是将自动扶梯控制系统板卡的部分输入/输出点接入可编程逻辑控制器(programmable logic controller，简 称 PLC)，如 图 3 所 示。在 图 3 中，PLC 作为中间设备，承接自动扶梯控制系统测试装置的输入和输出信号。可对 PLC 进行编程1，以控制PLC 输出信号的时序和逻辑。以自动扶梯主控板软件程序 ES01AB02 为例，端口功能如表 2 所示，按照方法二搭建测试装置如图 4 所示，仅需对 PLC 进行编程，端子位号端口编号功能(变频模式)JP1.1X0备用JP1.2X1检修JP1.3X2上行输入JP1.4X3下行输入JP1.5X4KM1 检测JP1.6X5变频器运行JP1.7X6抱闸检测JP1.8COM输入端口公共端JP2.1Y0KM1 输出JP2.2Y1上行接触器JP2.3Y2下行接触器JP2.4Y3抱闸输出JP2.5Y4复位输出表 1 自动扶梯主控板软件程序 ES01AB01 端口定义端子位号端口编号功能(变频模式)功能(星/三角形模式)JP1.1X0备用备用JP1.2X1检修检修JP1.3X2上行输入上行输入JP1.4X3下行输入下行输入JP1.5X4KM1 检测星形接触器检测JP1.6X5变频器运行三角形接触器检测JP1.7X6抱闸检测抱闸检测JP1.8COM输入端口公共端输入端口公共端JP2.1Y0KM1 输出三角形接触器JP2.2Y1上行接触器星形接触器JP2.3Y2下行接触器星/三角形上行JP2.4Y3抱闸输出星/三角形下行JP2.5Y4复位输出抱闸输出表 2 自动扶梯主控板软件程序 ES01AB01 两种不同模式下的端口定义a)变频模式b)星/三角形模式图 2 自动扶梯主控板软件程序 ES01AB01 根据表 1 按照方法一在不同模式下的硬件接线 自动扶梯控制系统板卡JP1.1 JP1.2 JP1.3 JP1.4 JP1.5 JP1.6 JP1.7 JP1.8JP2.1 JP2.2 JP2.3 JP2.4 JP2.5自动扶梯控制系统板卡JP1.1 JP1.2 JP1.3 JP1.4 JP1.5 JP1.6 JP1.7 JP1.8JP2.1 JP2.2 JP2.3 JP2.4 JP2.530China Elevator Vol.33，No.24 Dec.15，2022研究设计Research&DesignPLC 程序编写如图 5 所示。自动扶梯主控板软件程序 ES01AB01 两种模式端口定义不同，但无需更改硬件接线，只需对 PLC 的软件程序进行二次编程。方法二解决了方法一存在的问题，通过多次编写 PLC 的软件程序可实现自动扶梯控制系统测试装置的搭建和重复使用。但是方式二仍有两点不足：(1)测试人员需具备 PLC 编程基础，需定制配套专用 PLC 程序；(2)需在 PLC 编程软件(例如 GX Developer 或 GX Works)中实现PLC 输出点通或断控制，以达到改变自动扶梯控制系统输入端口的状态。故需先确定 PLC 程序中的变量，再定位到对应的变量(在实际使用中GX Developer 或 GX Works 中梯形图有成百上千行，非常多)，然后进行该变量的 ON/OFF 值改写，不够及时和方便。不论是通过方法一还是方法二来搭建自动扶梯控制系统测试装置，都是为了测试自动扶梯控制系统功能的可靠性、安全性。测试过程操作越简单、越便捷，越有利于测试装置在调试和测试过程中的重复使用2。2 一种简便的自动扶梯控制系统测试装置的搭建原理和方案针对上述问题，在本文中，笔者提出了一种简便的自动扶梯控制系统测试装置的搭建方法。首先，使用 PLC 作为自动扶梯控制系统输入和输出信号之间的中继设备，配合通用 PLC 程序，处理自动扶梯控制系统测试装置输入和输出信号之间映射的逻辑关系以及自动扶梯控制系统测试装置输入信号的通/断控制。其次，根据已知的自动扶梯控制系统测试装置的端口定义，输出端口配置表，通过上位机导入端口配置表，可实现任意单个或多个自动扶梯控制系统测试装置的输出信号与任意单个或多个自动扶梯控制系统测试装置的输入信号的映射关系，从而实现自动扶梯控制系统测试装置的搭建。最后，上位机提供自动扶梯状态监控，且界面上端口注释能够根据端口配置表自适应，简化自动扶梯控制系统测试装置搭建工序，提升测试效率和准确性，并将测试过程关键信息可视化，便于操作过程的准备定位和结果判断。2.1 测试装置搭建原理笔者提出的自动扶梯控制系统测试装置的系统框架如图 6 所示，具体原理如下。(1)自动扶梯控制系统板卡的图 4 自动扶梯主控板软件程序 ES01AB02 根据表 1 端口定义按照方法二的硬件接线 自动扶梯控制系统板卡PLC专用 PLC 程序端口定义JP2.2JP2.4 JP2.5 COMJP2.3JP1.8JP1.1 JP1.2JP1.4JP1.5JP1.6JP1.7JP1.3X1XCOMX2X3X0Y6COMY0Y2Y3Y4Y5Y1X4JP2.1图 5 自动扶梯主控板软件程序 ES01AB01 按照方法二编写的专用 PLC 程序a)变频模式b)星/三角形模式024Y002Y000Y001X004X001X002X003024Y001Y002Y000X004X003X000图 3 自动扶梯控制系统测试装置搭建方法二 自动扶梯控制系统板卡PLC输出点 1 输出点 N专用PLC程序端口定义输出点 1 输出点 M输出点 1 输出点 N输出点 1 输出点 M 31中国电梯 第 33 卷，第 24 期 2022 年 12 月 15 日输入信号来自 PLC 的输出信号。仅需控制 PLC 的输出信号的通/断即可控制自动扶梯控制系统测试装置输入信号的 ON/OFF。(2)自动扶梯控制系统板卡各输出点是否有输出，均可通过 PLC 的输入点状态观察到，监视 PLC 的输入信号即可得知自动扶梯控制系统测试装置输出点的输出情况。(3)PLC 作为中间设备，给出自动扶梯控制系统所需输入，接收自动扶梯控制系统所有输出。自动扶梯控制系统测试装置中输出与输入满足基本运行条件的映射关系，只需操作 PLC，无需手动改线。(4)上位机与 PLC 按照通信协议进行交互。上位机终端连接通信线到PLC 的通信口，按照 PLC 的通信协议发送读取命令给 PLC，可读取到所有输入/输出信号的当前状态，做到实时监控；上位机发送写入命令给PLC，可控制 PLC 所有输出信号的 ON 和 OFF。上位机对 PLC 的输入/输出信号进行监控，实际就是对自动扶梯系统所有 I/O 信号进行监控。(5)上位机与自动扶梯控制系统板卡按照通信协议进行交互。上位机终端连接通信线到自动扶梯控制系统板卡的通信口，按照自动扶梯控制系统测试装置的通信协议发送读取命令给自动扶梯控制系统测试装置，可读取到自动扶梯的运行状态；上位机发送写入命令给自动扶梯控制系统，完成参数复位、故障复位、自动扶梯状态获取等测试需求。2.2 测试装置搭建方案具体搭建方案如图 7 所示。根据自动扶梯控制系统与 PLC 之间的硬件连接端口编写通用 PLC 程序，烧录进 PLC，不需要对 PLC 进行二次编程。自动扶梯控制系统都有类似于表 1 或表 2 中所示的端口表，首先在端口配置表库中筛选符合的表单直接使用。若无，则按照固有格式手动图 6 一种简便的自动扶梯控制系统测试装置的系统框图 自动扶梯控制系统板卡输入点 1 输入点 N输出点 1 输出点 MPLC输出点 1 输出点 N输入点