基于S7-1200PLCHMI电梯模拟控制.pdf

第2 6 卷第0 5期变频器世界2 0 2 3年0 5月基于S7-1200PLCHMI电梯模拟控制Elevator Simulation Control Based on S7-1200 PLC HMI重庆科创职业学院段莉(DuanLi)摘要：基于S7-1200PLCHMI电梯模拟控制系统是为了提高自动化控制系统的可靠性。本设计以S7-1200PLC为核心控制器的电梯控制系统，通过博途软件TIAportal和组态软件视窗控制中心（SIMATIC WinCC)对电梯系统进行设计。系统地阐述电梯控制系统项目的开发流程，包括项目设计方案、硬件组态、PLC程序设计以及实时监控电梯运行状态的WinCC画面设计。通过西门子电梯仿真软件Elevator进行仿真试验，S7-1200PLC的自动化六层电梯控制系统的算法调度和设计方案符合实际工程应用中群控电梯运行的基本要求，WinCC画面能够实现实时监控电梯的运行状态，具有实际应用价值。关键词：电梯控制；S7-1200PLC；组态；模拟仿真Abstract:The elevator simulation control system based on S7-12ooPLC HMI is designed to improve the reliability ofthe automation control system.This design uses S7-120oPLC as the core controller for the elevator control system.Theelevator system is designed using the TIA portal software and the SIMATIC WinCC configuration software.Systematicallyexplain the development process of the elevator control system project,including project design scheme,hardwareconfiguration,PLC program design,and WinCC screen design for real-time monitoring of elevator operation status.Through simulation experiments using the Siemens elevator simulation software Elevator,the algorithm scheduling anddesign scheme of the automatic six story elevator control system of s7-120o PLC meet the basic requirements for groupcontrolled elevator operation in practical engineering applications.The WincC screen can achieve real-time monitoring ofelevator operation status,which has practical application value.Key words:Elevator control;S7-1200 PLC;Configuration;Simulation【中图分类号】TP23【文献标识码】A【文章编号】156 1-0 330(2 0 2 3)0 5-0 0 8 7-0 41引近年来随着我国的经济高速发展，人民生活水平的迅速提高，工作居住条件得到了巨大的改善。电梯作为建筑物内的垂直交通运输工具，与人们的生活息息相关。传统的电梯控制系统由继电器接触器控制逻辑组成，存在着电气元件多、功能弱、电气故障频繁，可靠性差和工作寿命短等缺陷。可编程控制器（PLC）是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的工业控制装置。同时交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到交流变频调速，这样既能满足乘客的舒适感和保证平稳的精度，又能降低能耗，减小运行费用-3。因此，PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行业的一个热点。本文的主要内容是建立以“基于S7-1200PLCHMI电梯模拟控制”的总体框架；信号控制系统利用S7-1200PLC内部集中处理电梯运行方式、安全保护初始化信号、内部指令信号、外部召唤信号、平层信号、门区Door信号、开关门及限位信号等信号，并显示电梯所到楼层、运行方向及呼梯应答等，实现开关门控制；拖动控制系统中电引机的启动、运行、制动停止，包括正反转信号及多种速度信号，经PLC运算程序、判断后通过电机来实现。最终通过使用PLC实现电梯信号控制及其WinCC监控的软件界面开发而达到提升运行效率、满足平层精度和安全性和电梯运行时的可监控性的要求。WWW.CA168.COM87伺服控制SERVOCONTROL2电梯控制系统整体结构和要求2.1电梯的整体结构如图1所示，电梯整体结构主要由轿厢、拖曳电机、引导轮及各层上、下平层传感器构成，曳引电机采用三相异步电机与引导轮配合由PLC算法控制实现轿梯的上、下行、停层待载的功能。轿厢主要由厢体、轿厢开、关门到位传感器和轿厢门驱动电机构成，其中轿厢开、关门到位传感器用于判断轿厢开关门状态，防止电梯平层开门无法动作的故障发生【4。轿厢门驱动电机采用三相异步电机，在轿厢到达目标层后电机启动开门，当门未全关时，如有光幕信号，轿梯优先响应，保持电梯门打开。当电梯平层开门后，延时关闭。在上行或下行过程中电机关闭，保证轿厢运行过程中处于封闭状态，保证乘客安全。上、下平层传感器用于判断轿厢是否平层准确，通过与PLC算法配合计算出当前轿梯所在楼层。上端位第一、二限位用于电梯上行初始化同时防止电梯失控冲顶，下端位第一、二限位用于下行初始化的同时防止电梯失控坠底，提高了系统运行的可靠性，保证了乘客的安全。拽引电动机引导轮6日日5日3日8日，上平层传感器2下平层传感器基站日8下端站第二限位+卡端站第二限位图1电梯模型示意图2.2电梯的功能要求（1）电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开关门的功能；（2）利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号；（3）能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号；（4）每一层楼设有呼叫上下楼层按钮；轿厢内设有开关轿厢门和选择去往楼层按钮；（5)电梯启动、运行、到站实现速度的调节；88THEWORLDOFINVERTERS（6）电梯运行时，电梯门不能开门。平层时可自动开门、手动开门。3软件设计3.1控制算法计算电梯程序的控制算法流程图如图2 所示。电梯控制算法主要包括电梯检修、电梯初始化、电梯计数、开关门控制、内呼和外呼信号处理、电机定向启动控制、电梯停层、电梯LED指示。主要流程为电梯上电后，首先判断当前是否处于检修状态，如果当前电梯处于检修状态，电梯停止工作，若状态健康，电梯进行初始化复位，完成后电梯处于等待状态。当出现外呼信号时，电梯启动由算法判断电梯运行方向，原则是优先响应最早呼梯信号，但当电梯处于运行时，电梯自动屏蔽反向运行信号，优先响应同向运行信号，即：同向距离最近大于同向呼梯大于反向呼梯 17 。例：当电梯向上运行到3层时，若4层、5层和1层都出现呼梯信号，电梯此时按先接4层再接5层最后接1层的顺序响应。电梯停止在最近一次所到楼层，在等待楼层过程中，若电梯在运行则不能开关门操作。RUN轿厢轿厢关门到位轿厢门驱动电机-轿厢开门到位初始化否Elevator准备Elevator选择是算法定向否Elevator运行Elevator平层是图2 控制算法流程图3.2系统程序设计添加两个OB组织块（脉冲中断型）用于控制Elevator_door和Elevator_升降的脉冲移动速度；添加等待延时关门平层开门第 2 6 卷第0 5期变频器世界2 0 2 3年0 5月RUN初始化1楼位置40 1左门位置1332楼位置32 33楼位置2 45Elevator当前/目标位置40 1右门位置18 55楼位置8 84楼位置16 6图3初始化流程示意图两个OB组织块（通电接通型），用于主程序Elevator_main和RUN楼层信号N楼上灯楼层位置否N楼位置=Elevator当前位置是N楼到达图4平层开门流程示意图RUN楼层信号楼层位置MOVE目标位置N楼位置 目标位置是N楼上/下灯跑马灯程序Elevator_跳动通电输出。Elevator_main初始化流程如图3所所示，图中数字除门位置为X坐标位置，其他数字均为HMI触摸屏模拟仿真模拟量的Y坐标位置。levator_main平层程序流程，如图4所示。Elevator_main各楼层的呼梯上下按键的灯流程，如图5所示。NElevator灯Elevator_main轿门开合控制程序流程，如图6 所示。置位宣位Elevator_doorElevator_dor信号复位Elevator_door关信号Elevator_door开信号Elevator_door开图6 轿门开合控制流程示意图Elevator_main轿箱内楼层显示屏程序流程，如图7 所示。当前位置MW16否Int Real(MD20-10)/78MD206-MW28N楼上下信号N楼到达信号Elevator_door当前位置-楼层位置关信号开关转换SRElevator_door关延时5SMD20UintRealMW28复位Elevator.door开信号关信号图5各楼层的呼梯上按键的灯流程示意图图7 轿箱内楼层显示屏流程示意图Elevator_跳动程序流程，如图8 所示。WWW.CA168.COM89伺服控制SERVOCONTROL5结语MOVE0M10.5中介MW100现目树设备点照控与强制表口在铁餐份生裤库信息本地模快立运行系统证盟面添加新面面腾面管理2连记录品方RUNIF=0MW100+1IF=4IF=3学院图8 Elevator_跳动流程图小613开口天口自动化时代的到来，工业化集成系统不仅局限于工程自动化，还能运用进生活，让我们生活变得更加方便，延时1S简单，更加的舒适。本文以S7-1200PLC为核心控制器件，TIAPortalV16为依托平台开发控制程序，使用文IF=2IF=1理DDBIUSAAEAILI2AEF4F3F2WinCCRTStart开发电梯可操控监视画面，设计了一套运行可靠能够满足当前社会对电梯的绝大部分需求的电梯运行系统，电梯程序的设计从电梯安全、运行效率、节省能源、操作简单多方面考虑，可满足大多数应用场合对电梯运行的要求，通过ElevatorSimulationBasic运行仿真，该程序运行效果良好，运行效率、安全可靠性、电梯节能都表现良好。参考文献：1马振寰，荆丽丽.基于MCGS对实验室监控系统的设计（电梯部分)J.教育教学论坛，2 0 17(5)2 6 4-2 6 6.2杜阳坚，杨颂，等，电梯运行状况监控及安全预警系统的研究 J.中国设备工程，2 0 2 2(17),190-192.文本和国形装用户管理原未分组的设备安全证湾设备功能厅公共教据交档快酒4基于WinCC的HMI画面仿真监控本系统模拟仿真采用西门子“WinCCRuntimeStart”组态运行仿真软件，它可以与多种自动化设备及控制软件集成，是一个高度开放的过程可视化系统。它可以引出“WinCCRTAdvanced”进行程序仿真画面制作和仿真变量与SIMEN_S7-1200PLC互联，并且将做好的仿真组件和变量通过“WinCCRuntimeLoader”放到指定软件进行加载，最后通过WinCCRuntimeStart进行实时组态的仿真运行 。通过WinCC画面可以实现对电梯运行的监控和状态控制，实现对电梯初始化目标层数、电梯运行等进行控制，同时操作员可用WinCC可实时监控电梯当前运行状态，当电梯出现故障或其他非正常信号时，能够及时作出处理，方便管理员的维护和检修。电梯系统组态内部监控图如图9所示。将编写好的程序编译，写入PLC中与HMI触摸屏连接，进入WinCC模拟仿真界面。将真实电梯中的使用方法输入模拟变量中，运行仿真。F1图9 模拟仿真监控画面3宋裕青，李绥，潘阿锁.浅谈人工智能电梯和绿色电梯产品的设计 J.中国电梯,2 0 2 2(33).4胡艳丽，刘团结，等.基于S7-1200PLC三部电梯群控设计 J.数字技术与应用，2 0 18,36(6),14-15.5张忍，基于PLC电梯控制系统设计 J.科技创新与应用，2018(11),6徐秀萍.基于PLC的电梯群控调度系统设计及其交通模式仿真 J.微型电脑应用，2 0 2 1(2),95-98.7张娜，卢超，等.基于PLC技术的三层电梯教学装置分析 J.集成电路应用，2 0 2 2(39),2 13-2 15.作者简介：段莉，197 4年出生，女，汉族，重庆大足人，副教授，硕士，主要研究方向为PLC控制。90THEWORLDOFINVERTERS