本文摘要：【摘要】随着工业技术的发展，PLC性能的日益提高，可编程控制器已成为大多数自动化系统的必备设备。本文以六部十层电梯为控制对象，结合PLC控制器的特点和WINCC组态软件，设计六部十层电梯仿真控制系统。经仿真测试运行，能很好地达到控制系统要求，操作方便
【摘要】随着工业技术的发展，PLC性能的日益提高，可编程控制器已成为大多数自动化系统的必备设备。本文以六部十层电梯为控制对象，结合PLC控制器的特点和WINCC组态软件，设计六部十层电梯仿真控制系统。经仿真测试运行，能很好地达到控制系统要求，操作方便、安全可靠，人机界面友好，实现节能优化的目的，并为类似系统的控制设计提供一定的借鉴作用。
【关键词】S7-1200PLC;组态软件;电梯仿真
随着科学技术的进步和城市的发展，高楼大厦如群峰林立，电梯成为高楼大厦的重要设备。而高楼大厦中，特别是办公大楼，乘梯人员众多，单部、双部电梯显然不能满足人们上下班高峰时期的需求，使用三部及以上电梯成为必然，因此对电梯的运行性能提出更高要求。电梯的安全性、舒适性和高效性成为电梯控制系统主要考量的问题。而电梯的仿真设计可为实际安装运行作好充分的准备。
电梯论文范例：关于直线电机的电梯门机控制系统的研究
1方案设计要求
本设计电梯仿真系统(EET)由控制器与被控对象两大部分组成。控制器采用西门子S7-1214CDC/DC/DCPLC，电梯为被控对象[1]，要求实现对电梯仿真模型进行模拟控制。电梯仿真软件安装于工控机中，模拟真实电梯一样有效运行。采用WINCC监控系统运行。通信方式选取以太网通信。西门子S7-1200PLC通过PROFIBUSDP与PM125建立通信，读取电梯仿真模型的状态并控制其运行[2]。选用操作简单、便于更换的CM1243-5模块作为PROFIBUSDP主站，PM125适配器为从站，PLC与PROFIBUSDP主站直接相连，仿真对象与PM125模块直接相连[3]。
(1)单部电梯要求：能根据不同楼层客户需求及时响应，实现到站自动平层、平稳开关门、超重、超限(电梯上、下限位)声光提示报警，各楼层门联锁保护等，以及不同乘客的需求响应[3]。程序设计中包括电梯初始化程序：系统初始起动运行，电梯即到首层等候;集选控制程序、启停控制程序和运行监控、错误指令消除、待载休眠等程序。采用开放性与灵活性良好、人机交互界面友好的WINCC制作电梯监控画面，实时显示电梯运行状态，确保电梯安全运行。还要预防各种故障情况出现，制定相应有效的安全策略和对应的保护措施等。
(2)由于是多部电梯控制，所以群控优化设计极为重要。电梯群控要求：并联运行的六台电梯共享厅外召唤信号，按照预先设定的群控策略，最优调配原则，自动地调配某台电梯去应答厅外召唤信号。设计时考虑上下班高峰期，楼层人流密集区等，不同应用场合下，六部电梯能高效响应切换。
(3)WINCC监控画面要求尽可能美观大方，楼层显示明确，实现对电梯运行状况的实时监控、过载指示等。
2PLC程序设计
该控制系统的设计主要是PLC程序设计和WINCC监控画面制作。其程序设计的优劣，体现了控制系统的优劣，所以程序设计极为重要。设计时首先要确定控制系统的总体设计规划，做好流程图，做到心中有数。然后确定I/O分配表，该系统的输入/输出点众多，在添加变量表时要极为细心慎重。
首先，根据各楼层开关量选定的输入、输出点，建立两个DB数据块：一个为与电梯各楼层内、外呼按钮、门锁及光幕信号传感器等连接的输入量DB数据块;一个为与电梯各楼层指示灯、LED显示器、接触器等连接的输出量DB数据块。注意要严格按照电梯仿真软件中变量表给定的顺序添加变量。DB数据块中的变量是间接寻址，所以要在DB块“属性”中，勾掉“优化的块访问”前的复选框，才能正常寻址。博图编程软件一般默认勾选，所以要去掉。还要在PLC设备组态常规“属性”中设置“允许来自远程对象的PUT/GET通信访问”。否则数据块不能与WINCC正常通信。通过这样的设置，PLC才能与WINCC和电梯仿真模型正常通信。正确地设置配置和通信方式后，然后再根据要求编写程序。
六部十层电梯输入输出点有一千多个，所以编写程序时要非常细心，各部电梯采用模块化编程，选取FC块编程会优于FB块编程，因为FB块编程含有背景数据块，会增加内存容量，在比较繁杂的程序中减少程序内存可增加运行速度。群控算法作为系统的核心部分，对实现电梯群控的最优化控制起着关键性作用。目前群控算法应用较广泛的有模糊控制算法等。本群控电梯控制系统的群控算法是通过设计小组讨论，采用静止优先的位置比较算法。本算法虽简单，但运行效果良好，通过简单的算法到达比赛工艺要求且实现可靠电梯运行。下面将简单叙述。外呼信号只能被同向运行或静止的电梯响应：比如按下3层上行呼梯按钮，只有静止的电梯和具有上行指示且电梯位置小于三楼的电梯才能参与选梯相应此外呼信号。
就近选梯且静止优先：在满足参与选梯的前提条件后，如果没有电梯在静止状态，则具有上行指示的电梯谁靠近三层就选谁;若有静止的电梯，则静止的电梯比有同向指示灯的电梯优先三个楼层差。6部电梯优先权：当采用本算法出现两部或多部电梯都同等满足条件，本算法增设1号梯优先权最高，接着是2号梯，6号梯优先权最低。通过此控制算法设计的程序，在仿真运行时达到较好的效果。
3WinCC监控界面设计
在设计WINCC监控界面前，应将程序调试完成，应用模拟软件S7-PLCSIM来调试，S7-PLCSIM仿真器能达到实物相同的效果。一般实验室的PLC实物本体输入、输出点不多，该程序中设计有上千个输入/输出点，应用仿真器调试比较合适。在将上述编制好的电梯程序下载到仿真器中，通过更改输入信号和赋值，查看程序运行是否达到预期后，再在WinCC中制作电梯系统监控界面。
为了能达到实际系统运行的效果，WinCC中设置画面元件时，各个显示器件，按钮、指示灯、楼层数据显示，外部变量等要与PLC中的各个存储区精确地对应起来[3]。WinCC监控界面主要是监测电梯运行情况，依据电梯运行的工作要求：能用数码管正确实时显示电梯运行所到达楼层层数，能正确显示用户内呼、外呼，上行、下行楼层指示情况，能显示电梯开、关门动作，以及相应故障指示等。
在WinCC监控界面设计有：六部十层电梯模型图、各楼层数码管显示灯，以及电梯到达选定层的显示灯和相应内、外呼，上、下行按钮。由于电梯部数较多，显示元件众多，为了显示直观明了，采用分屏显示，3部电梯一个界面。当操作人员想要改变电梯运行情况时，可以在TIAPortal程序中更改变量赋值，也可以直接在上位机的监控界面中，用鼠标按键操作界面中的内呼或外呼按钮，使电梯自动运行到指定楼层[4]。首先，是电梯初始化，初始化完成后，待机运行，本设计初始化完成时，各梯设在1楼候机(按控制系统的要求，可以设置分别在不同楼层候机)。如有3楼外呼触发时，电梯会根据群控选择要求，选梯上行。如6号梯8楼电梯超载时，其故障指示灯立刻闪烁，并输出电铃报警，保持开门状态，在故障未消除前电梯不允许启动。
4WinCC编程中的注意问题
(1)正确选择变量，在PLC程序中导入变量，不应在HMI变量中导入变量。应该对PLC变量进行选择。(2)当画面内容较多时，画面应根据自己的电脑分辨率进行相应调整，否则会导致画面不完整及分配不合理。如果将画面分辨率设置成符合电脑分辨率的最大值时，依然不够大，此时应设置多个分画面，通过按健连接，将画面布置完整。在该设计中有6部电梯，我们把它分频成两个画面，3部电梯共用1个屏幕。
5结束语
该系统经调试，运行良好，达到预期。对于该项目中的电梯群控系统而言，电梯群控系统虽然控制过程较为复杂，但却有实际的经济效益，本系统在设计是主要考虑了乘客的满意程度，安全两个方面，也是最核心的问题。首先在乘客满意度方面，他们对侯梯时间比较敏感而对周期没有要求，所以满意度跟等候时间成反比。另外，系统制定了人员超载保护和预防人员被夹伤的开关门保护，以及终端越程保护等。同时为防止故障发生，制定相应的安全策略。如有异常现象时，相应故障指示灯立即显亮，并采取相应措施，避免造成人员伤害。保障乘客的生命财产安全。通过简单的分配乘梯时间、侯梯时间便可以满足不同要求，适应不同的群体，在可预见范围内可达到较好的经济效益。
参考文献
[1]刘明泽,吴何畏,周靖航,等.基于S71200PLC的电梯群控系统的设计与仿真[J].工业控制计算机,2019(3):132-133.
[2]王淑芳.电气控制与S7-1200PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社,2017.
[3]王晓瑜.基于SIMATICS71214CPLC、WINCC和VVVF的双电梯监控系统设计与仿真[J].自动化与仪表,2018(4):105-109.
[4]许磊,于海生,刘华波,等.基于WINCC及S7-1200的电梯监控系统设计[J].机械工程与自动化,2008(4):117-119.
作者：曾新红，钟展金，张锐林，欧阳洁
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