【導(dǎo)讀】真指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行的研究工作及其所取得的研究成果。除在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別標(biāo)注引用，表示真誠(chéng)致謝的內(nèi)容外，獻(xiàn)均已在論文中明確表達(dá)了謝意。2021年電梯的總產(chǎn)量突破40萬(wàn)臺(tái)沒(méi)有問(wèn)題。的生活已經(jīng)密不可分。能，拖動(dòng)控制則由變頻器來(lái)完成。從控制方式和性能上來(lái)說(shuō)，這兩種。方法并沒(méi)有太大的區(qū)別?？删幊踢壿嬁刂破?ProgrammableLogic. 非常明顯的優(yōu)點(diǎn)。PLC程序設(shè)計(jì)方便靈活，可靠性高。①熟悉基于S7-300的電梯控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容和基本原理。頻器、拽引機(jī)等。④學(xué)習(xí)并掌握西門(mén)子S7-300PLC的使用及STEP7開(kāi)發(fā)環(huán)境編制程序。S7-PLCSIM仿真軟件和WINCCflexible監(jiān)控軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯的軟PLC控制、仿真與監(jiān)控,具有良好的教學(xué)可視性、實(shí)時(shí)性。虛擬電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)以PLC控制系統(tǒng)為主要研究對(duì)象,通。虛擬電梯系統(tǒng)與電梯物理模型相比,充分發(fā)揮了西門(mén)子中型。PLC和組態(tài)軟件的強(qiáng)大功能,具有較強(qiáng)的靈活性、可操作性、通用性。教師和學(xué)生可以根據(jù)。斷修改程序,增強(qiáng)PLC一體化教學(xué)的教學(xué)效果,提高教學(xué)效率和培訓(xùn)層次。

　　

【正文】 來(lái)銜接。則電梯控制系統(tǒng)大致可分為以下一些程序模 塊 :平層判斷及電梯運(yùn)行模塊、樓層指示模塊、開(kāi)關(guān)門(mén)控制模塊、內(nèi)外呼信號(hào)登記及消除模塊、選層定向及順向截梯模塊、電梯故障報(bào)警模塊、換速模塊、檢修模塊等。 (2)由于采用循環(huán)掃描方式 ,要注意各條指令或模塊間的時(shí)序關(guān)系 ,以確保程序可以按照設(shè)計(jì)功能運(yùn)行。尤其注意計(jì)數(shù)器、定時(shí)器的計(jì)數(shù)條件以及復(fù)位位置。 (3)需要調(diào)整的參數(shù) ,如自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)問(wèn)、換速時(shí)間、啟制動(dòng)切換時(shí)間等與程序分離。這樣當(dāng)調(diào)整參數(shù)時(shí)無(wú)需改動(dòng)程序 ,可以直接修改 ,大大提高了軟件可靠性且便于調(diào)試。 (4)將串聯(lián)開(kāi)關(guān)、聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)視為一個(gè)輸入點(diǎn)。如各層門(mén)連鎖開(kāi)關(guān)即門(mén)安 全信號(hào) ,轎項(xiàng)和轎廂、控制柜的檢修選擇開(kāi)關(guān) 。 (5)作用相同的開(kāi)關(guān)信號(hào)并聯(lián)輸入 PLC,如開(kāi)門(mén)按鈕和各層安全觸板開(kāi)關(guān)。 (6)按鈕組合輸入 :這種方法需要有兩個(gè)輸入觸點(diǎn) ,將按鈕鍵盤(pán)組合輸入后再由程序?qū)⒔M合信號(hào)識(shí)別、復(fù)原。 (7)編碼輸入：如果將按鈕開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)通過(guò)二進(jìn)制編碼后再輸入到 PLC,可很大程度上減少 PLC 輸入點(diǎn)。編碼輸入的信號(hào)再由程序?qū)⑿盘?hào)復(fù)原。 本課題的設(shè)計(jì)以闡述設(shè)計(jì)思路為主 ,舉例程序用了基本指令來(lái)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)電梯的控制功能。 平層判斷及電梯運(yùn)行程序 圖 為電梯平層控制梯形圖 。其中 ,、 、 分別為上平層感應(yīng)干簧管、下平層感應(yīng)干簧管和門(mén)區(qū)感應(yīng)干簧管 ,、 為上、下行指示 ,、 為快速接觸器、全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 慢速接觸器 , 為運(yùn)行繼電器 ,、 為電梯上、下行方向控制繼電器。其原理為：當(dāng)電梯位于平層位置時(shí)， 、 、 動(dòng)作壓合， 、 、 均為 ON, 和 均為 OFF，即電動(dòng)機(jī)脫離三相電源，并抱閘制動(dòng)。如果電梯上行超過(guò)了平層位置，則上平層感應(yīng)干簧管離開(kāi)隔磁板，使 、 失電，則 接通 ，電梯繼續(xù)上行；電梯在下降時(shí)，直至隔磁板重新進(jìn)入上平層感應(yīng)干簧管，使 得電。下行時(shí)同理 [7]。 圖 電梯平層控制梯形圖 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 樓層指示程序 樓層指示程序如圖 所示 ,樓層信號(hào)用來(lái)控制樓層指示燈、選向、選層等。根據(jù)電梯控制要求 ,樓層信號(hào)應(yīng)當(dāng)連續(xù)變化 ,即電梯運(yùn)行到下一層樓層感應(yīng)器動(dòng)作之前的任何位置 ,應(yīng)一直顯示上一層的樓層數(shù)。例如電梯原在一層 , 動(dòng)作 , 得電 ,即一樓樓層指示燈亮 ,數(shù)碼顯示為“ 1”。當(dāng)電梯離開(kāi) 1 樓向上運(yùn)行時(shí) ,由于離開(kāi) 1 層感應(yīng)干簧管區(qū)位使得 復(fù)位失電 ,但 通過(guò)自鎖維持得電狀態(tài) ,故一樓位置指示燈一直亮。當(dāng)?shù)竭_(dá) 2 樓感應(yīng)干簧管區(qū)位時(shí) , 得電 ,使得 得電 , 的常閉觸點(diǎn)使 斷電 ,即二樓樓層指示燈“ 2”亮 ,同時(shí)一樓指示燈“ 1”熄滅。在其他各層 ,情況與此相同。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 樓層指示梯形圖 開(kāi)、關(guān)門(mén)控制 電梯在某層平層停車后自動(dòng)關(guān)門(mén) ,、 為開(kāi)、關(guān)門(mén)信號(hào) ,若乘客按下開(kāi)、關(guān)門(mén)按鈕可對(duì)門(mén)開(kāi)、關(guān)進(jìn)行手動(dòng)控制。圖 35 為開(kāi)關(guān)門(mén)控制梯形圖 , 是平層信號(hào)中間繼電器。當(dāng)電梯完全平層時(shí) , 得電 ,緊接著 和 均轉(zhuǎn)變?yōu)?OFF,其動(dòng)斷觸點(diǎn)復(fù)位 ,于是 得電 ,開(kāi)門(mén)繼電器得電 ,電梯自動(dòng)開(kāi)門(mén)。 是開(kāi)門(mén)按鈕輸入 ,用于當(dāng)門(mén)關(guān)好后重新使其打開(kāi)。當(dāng)電梯在運(yùn)行時(shí) ,為保證安全運(yùn)行 ,任何情況都不能開(kāi)門(mén) ,這一點(diǎn)由 和 的常閉觸點(diǎn)來(lái)確保。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 開(kāi)關(guān)門(mén)控制梯形圖 內(nèi)、外呼信號(hào)登記及消除 圖 為內(nèi)呼信號(hào)登記及消除控制梯形圖。中間繼電器 ~ 中的一個(gè)或幾個(gè)為 ON 時(shí)，表示相應(yīng)樓層的內(nèi)呼指令被登記，反之則表示相應(yīng)內(nèi)呼指令信號(hào)被消除。如果電梯停在一樓處， 、 均為 OFF,當(dāng)內(nèi)呼去 2 層按 鈕、內(nèi)呼去 4 層按鈕被按下 ,則、 得電 ,從而將 、 置位 ,即 4 兩層的內(nèi)呼指令信號(hào)被記憶。當(dāng)電梯上行到達(dá) 2 層感應(yīng)干簧管區(qū)位時(shí) ,由樓層信號(hào)控制環(huán)節(jié)可知 得電 ,于是 被復(fù)位 ,即去2 層的內(nèi)呼指令被消除 ,該指令己被執(zhí)行完畢。而 由于其復(fù)位端的條件不具備 ,所以去4 層的內(nèi)呼指令仍 保留下來(lái) ,直到電梯到達(dá) 4 層時(shí) , 才具備復(fù)位的條件 ,信號(hào)才會(huì)被消除。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 內(nèi)呼信號(hào)登記及消除控制梯形圖 圖 為外呼信號(hào)登記及消除控制梯形圖。它實(shí)現(xiàn)廳外呼指令的記憶與消除。設(shè)電梯在 一層處于停止?fàn)顟B(tài)。 3 層廳外乘客欲乘梯上行 ,故分別按下外呼 2 上按鈕、外呼 3 上按鈕 ,同時(shí)若 2 層還有乘客欲下行 ,按下外呼 2 下按鈕 ,于是圖 中 、 、 均得電 ,輸出繼電器 、 、 分別使外呼 2 上指示燈、外呼 3 上指示燈、外呼 2 下指示燈亮。司機(jī)接到指示信號(hào)后操縱電梯上行 ,故 得電。當(dāng)電梯到達(dá) 2 層?？繒r(shí) 得電 ,故 失電 ,外呼 2 上指示燈熄滅。由于還未到達(dá) 3 層 ,外呼 3 上信號(hào) 仍然處于記憶、登記狀態(tài) ,故上行控制信號(hào) 仍未釋放 (具體分析見(jiàn)選向環(huán)節(jié) )。因此 ,電梯目前雖然在 2 層 ,但該層的下召信號(hào)即外呼 2 下 仍然不能清除 ,外呼 2 下指示燈并未熄滅。只有當(dāng)電梯執(zhí)行完全部上行任務(wù)返回到 2 層時(shí) ,由于 、 得電 ,外呼 2 下控制信號(hào) 才能被清除。這就實(shí)現(xiàn)了只清除與電梯運(yùn)行方向一致的召喚信號(hào)這一控制要求 ,即順向截梯功能。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 外呼信號(hào)登記及消除控制梯形圖 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 選層定向及反向截梯 選向就是電梯根據(jù)內(nèi)呼指令自動(dòng)選擇合理的走向。圖 為自動(dòng)選向控制梯形圖。圖中內(nèi)部中間繼電器 ,它們雖然不能直接輸出驅(qū) 動(dòng)外部負(fù)載 ,卻直接決定著方向輸出繼電器 “ 0N”或“ OFF”狀態(tài) ,從而控制上升接觸器和下降接觸器 ,即決定著電梯的上下走向。 圖 自動(dòng)選向控制梯形圖 電梯故障報(bào)警 設(shè)置 CPU 的屬性時(shí) ,在“ Cycle/Clock Memory”標(biāo)簽頁(yè)令 M5 為時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié) ,其中 提供周期為 的時(shí)鐘脈沖 , 提供周期為 1s 的時(shí)鐘脈沖 ,分別控制超載和報(bào)警輸出。故障報(bào)警程序如圖 示 : 圖 電梯故障報(bào)警梯形圖 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 以上為虛擬電梯主要功能模塊的梯形圖程序 ,完整的電梯控制 程序還要包括初始化程序、換速、樓層七段碼指示、檢修、消防、急停等模塊 ,由于篇幅限制 ,本文中不再一一闡述。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 4 虛擬電梯系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì) S7 PLCSIM 仿真軟件的主要功能 S7PLCSIM(Simulating Modules)是由西門(mén)子公司推出 ,可以替代西門(mén)子 PLC 的仿真軟件 ,無(wú)須 PLC 硬件支持 ,可以直接調(diào)用仿真軟件來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)好的控制程序。主要功能如下 : (1)模擬 PLC 的寄存器。包括計(jì)時(shí)器 (TOT511)、 M 寄存器、 I/O 寄存 器、數(shù)據(jù)塊、功能塊 (FBS)和功能 (FCS)、數(shù)據(jù)堆棧、系統(tǒng)功能塊 (SFBOSFB65)、系統(tǒng)功能 (SFCOSFB127)、組織塊 (OBOOB122)。 (2)對(duì)硬件進(jìn)行診斷。對(duì)于 CPU,可顯示其操作方式 ,SF(system fault)表示系統(tǒng)報(bào)警； DP表示總線或遠(yuǎn)程模塊報(bào)警； DC 表示 CPU 有直流 24 伏供給； RUN 表示系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài)；STOP 表示系統(tǒng)在停止?fàn)顟B(tài)。 (3)監(jiān)控變量?？梢员O(jiān)控 IB/OB/C/T/MW 等變量 ,這些變量可以用二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制來(lái)訪問(wèn) ,但是必須注意輸出變量 QB 一般不強(qiáng)制修 改。 (4)對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。設(shè)置 /刪除斷點(diǎn) 利用“設(shè)置 /刪除斷點(diǎn)”可確定程序執(zhí)行到何處停止。斷點(diǎn)處的指令不執(zhí)行。利用“下一條指令” ,可以單步執(zhí)行程序。如果遇到塊調(diào)用 ,用“下一條指令”就跳到塊后的第一條指令 [9]。 利用 S7 PLCSIM 仿真、調(diào)試電梯控制程序 (1)用 STEP7 軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件組態(tài) ,允許程序被結(jié)構(gòu)化 ,通過(guò)系統(tǒng)組織塊 OB1 編寫(xiě)電梯控制程序。 (2)在 STEP7 軟件的 SIMATIC Manager 管理器界面中點(diǎn)擊工具欄的 “ Simulation On/Off” 圖標(biāo) ,或選 擇 OPTIONS 菜單中的“ Simulating Modules” 命令為 ON 狀態(tài) ,打開(kāi)仿真器“ S7PLSMSimView l” 窗口進(jìn)行程序的仿真調(diào)試。 先調(diào)試樓層指示燈 ,在 內(nèi)選層指示燈 ,到所在樓層后 ,則其所對(duì)應(yīng)層的指示燈滅；外呼叫上指示燈 ,到所在樓層后 ,則其所對(duì)應(yīng)層的指示燈滅。同理調(diào)試外呼叫下指示燈。保證外圍燈都沒(méi)有問(wèn)題時(shí) ,再調(diào)試控制運(yùn)動(dòng)部分的程序 ,這是關(guān)鍵部分 ,因?yàn)殡娞莸矫恳粚雍?,它的所有可能情況都要考慮到 ,且不能有沖突。 調(diào)試過(guò)程中所遇到的問(wèn)題 : (l)一定要在打開(kāi) S7PLCSIM 窗口 后 ,在虛擬 PLC 的 CPU狀態(tài)為 STOP 的狀態(tài)下 ,回到SIMATIC Manager 管理器窗口 ,把電梯程序下載到 PLC 仿真器中才可以正常仿真。 (2)仿真調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)程序錯(cuò)誤 ,停止 CPU的運(yùn)行 ,轉(zhuǎn)到“ LAD/STL/FBD【 OB1四層虛擬電梯控制 \SIMATIC 300(1)\CPU 314C2DP】”窗口 ,修改程序后保存；然后到 SIMATIC Manager 管理器窗口 ,把修改后的程序重新下載到 PLC 仿真器中才可以按新程序仿真。 (3)仿真時(shí)要思路清晰 ,輸入信號(hào)較多 ,仿真時(shí)要對(duì)應(yīng) I/O 分配表按控制要求正確 操作。由于 I/O地址分配由符號(hào)與數(shù)字表示 ,很容易混淆 ,所以可在 SIMATIC Manager 管理器窗口的“ S7 Program”結(jié)構(gòu)下雙擊“ Symbols”圖標(biāo) ,進(jìn)入符號(hào)表窗口 ,創(chuàng)建符號(hào)表如圖 示 ,以全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 文字符號(hào)代替 I/O 地址顯示在程序中。在“ LAD/STL/FBD【 OB1四層虛擬電梯控制\SIMATIC 300(1)\CPU 314C2DP】”窗口選擇“ monitor”監(jiān)視圖標(biāo)為“ ON”狀態(tài) ,即可在梯形圖中方便地操作并監(jiān)視各個(gè)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)。因?yàn)?STEP7 和 S7PLCSIM 集成在一起 ,而且電梯控制程 序己經(jīng)下載到 S7PLCSIM 仿真器中 ,所以梯形圖在“ monitor”狀態(tài)下的 I/O觸點(diǎn)的狀態(tài)變化與 S7PLCSIM 中各虛擬 I/O/M 等點(diǎn)數(shù)的狀態(tài)變化是同步的。 Statu Symbol Address Data typ Comment 1 門(mén)安全信號(hào) I BOOL 2 一層上選按鈕 I BOOL 3 二層上選按鈕 I BOOL 4 三層上選按鈕 I BOOL 5 二層下選按鈕 I BOOL 圖 電梯控制信號(hào)符號(hào)表 虛擬電梯的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 虛擬電梯設(shè)計(jì)以 PLC為控制對(duì)象 ,對(duì)電梯控制系統(tǒng)的 PLC控制程序及功能進(jìn)行調(diào)試與完善。為了更加直觀的進(jìn)行 PLC 的程序設(shè)計(jì)及調(diào)試訓(xùn)練 ,除了利用上述 S7PLCSIM 仿真軟件進(jìn)行調(diào)試仿真外 ,還可在安裝有 WINCC Flexible 組態(tài)、監(jiān)控軟件的計(jì)算機(jī)上 ,設(shè)計(jì)出功能齊全的動(dòng)畫(huà)仿真系統(tǒng)來(lái)模擬電梯的控制現(xiàn)場(chǎng) ,反映出電梯的運(yùn)行過(guò)程及各元件的安裝位置。通過(guò) WINCC Flexible 和 S7300PLC 間的通信連接 ,將動(dòng)畫(huà)界面的模擬操作信號(hào)傳送給PLC 并執(zhí)行 電梯控制程序 ,再將 PLC 的運(yùn)算結(jié)果反饋到動(dòng)畫(huà)仿真系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)電梯的平層、開(kāi)關(guān)門(mén)、上下行、樓層指示等運(yùn)行狀態(tài)。 由于此虛擬電梯系統(tǒng)主要應(yīng)用于教學(xué) ,為使學(xué)生能更形象深入的感受電梯的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)與控制過(guò)程 ,要求動(dòng)畫(huà)界面要形象逼真 ,電梯動(dòng)作要接近真實(shí)。 虛擬電梯的動(dòng)畫(huà)仿真系統(tǒng)既能直觀反映電梯結(jié)構(gòu)及運(yùn)行規(guī)律 ,又能靈活調(diào)整電梯的層數(shù)、速度、數(shù)量等功能。設(shè)計(jì)成本低 ,同時(shí)又將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)融入電梯技術(shù)中 ,對(duì)新型電梯設(shè)備的開(kāi)發(fā)和 PLC 電梯的教學(xué)培訓(xùn)都有很重要的意義。 WINCC flexible 人機(jī)界面監(jiān)控軟件 人機(jī) 界面 (Human Machine Interface, HMI):是人和計(jì)算機(jī)之間傳遞交換信息的媒介 ,是控制系統(tǒng)的重要組成部分。可連接可編程序控制器 (PLC)、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)設(shè)備 ,利用顯示屏顯示 ,通過(guò)輸入單元 (如觸摸屏、鍵盤(pán)等 )寫(xiě)入工作參數(shù) /輸入操作指令 ,實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器信息交換。其由硬件和軟件兩部分組成。 硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存貯單元等 ,其中處理器的性能決定了 HMI 產(chǎn)品的性能高低 ,是 HMI 的核心；而 HMI 軟件一般分為兩部分 ,一是運(yùn)行于 HMI 硬件中的系統(tǒng)軟件，二 是運(yùn)行于 PC