本文摘要：【摘要】隨著工業技術的發展，PLC性能的日益提高，可編程控制器已成為大多數自動化系統的必備設備。本文以六部十層電梯為控制對象，結合PLC控制器的特點和WINCC組態軟件，設計六部十層電梯仿真控制系統。經仿真測試運行，能很好地達到控制系統要求，操作方便
【摘要】隨著工業技術的發展，PLC性能的日益提高，可編程控制器已成為大多數自動化系統的必備設備。本文以六部十層電梯為控制對象，結合PLC控制器的特點和WINCC組態軟件，設計六部十層電梯仿真控制系統。經仿真測試運行，能很好地達到控制系統要求，操作方便、安全可靠，人機界面友好，實現節能優化的目的，并為類似系統的控制設計提供一定的借鑒作用。
【關鍵詞】S7-1200PLC;組態軟件;電梯仿真
隨著科學技術的進步和城市的發展，高樓大廈如群峰林立，電梯成為高樓大廈的重要設備。而高樓大廈中，特別是辦公大樓，乘梯人員眾多，單部、雙部電梯顯然不能滿足人們上下班高峰時期的需求，使用三部及以上電梯成為必然，因此對電梯的運行性能提出更高要求。電梯的安全性、舒適性和高效性成為電梯控制系統主要考量的問題。而電梯的仿真設計可為實際安裝運行作好充分的準備。
電梯論文范例：關于直線電機的電梯門機控制系統的研究
1方案設計要求
本設計電梯仿真系統(EET)由控制器與被控對象兩大部分組成。控制器采用西門子S7-1214CDC/DC/DCPLC，電梯為被控對象[1]，要求實現對電梯仿真模型進行模擬控制。電梯仿真軟件安裝于工控機中，模擬真實電梯一樣有效運行。采用WINCC監控系統運行。通信方式選取以太網通信。西門子S7-1200PLC通過PROFIBUSDP與PM125建立通信，讀取電梯仿真模型的狀態并控制其運行[2]。選用操作簡單、便于更換的CM1243-5模塊作為PROFIBUSDP主站，PM125適配器為從站，PLC與PROFIBUSDP主站直接相連，仿真對象與PM125模塊直接相連[3]。
(1)單部電梯要求：能根據不同樓層客戶需求及時響應，實現到站自動平層、平穩開關門、超重、超限(電梯上、下限位)聲光提示報警，各樓層門聯鎖保護等，以及不同乘客的需求響應[3]。程序設計中包括電梯初始化程序：系統初始起動運行，電梯即到首層等候;集選控制程序、啟停控制程序和運行監控、錯誤指令消除、待載休眠等程序。采用開放性與靈活性良好、人機交互界面友好的WINCC制作電梯監控畫面，實時顯示電梯運行狀態，確保電梯安全運行。還要預防各種故障情況出現，制定相應有效的安全策略和對應的保護措施等。
(2)由于是多部電梯控制，所以群控優化設計極為重要。電梯群控要求：并聯運行的六臺電梯共享廳外召喚信號，按照預先設定的群控策略，最優調配原則，自動地調配某臺電梯去應答廳外召喚信號。設計時考慮上下班高峰期，樓層人流密集區等，不同應用場合下，六部電梯能高效響應切換。
(3)WINCC監控畫面要求盡可能美觀大方，樓層顯示明確，實現對電梯運行狀況的實時監控、過載指示等。
2PLC程序設計
該控制系統的設計主要是PLC程序設計和WINCC監控畫面制作。其程序設計的優劣，體現了控制系統的優劣，所以程序設計極為重要。設計時首先要確定控制系統的總體設計規劃，做好流程圖，做到心中有數。然后確定I/O分配表，該系統的輸入/輸出點眾多，在添加變量表時要極為細心慎重。
首先，根據各樓層開關量選定的輸入、輸出點，建立兩個DB數據塊：一個為與電梯各樓層內、外呼按鈕、門鎖及光幕信號傳感器等連接的輸入量DB數據塊;一個為與電梯各樓層指示燈、LED顯示器、接觸器等連接的輸出量DB數據塊。注意要嚴格按照電梯仿真軟件中變量表給定的順序添加變量。DB數據塊中的變量是間接尋址，所以要在DB塊“屬性”中，勾掉“優化的塊訪問”前的復選框，才能正常尋址。博圖編程軟件一般默認勾選，所以要去掉。還要在PLC設備組態常規“屬性”中設置“允許來自遠程對象的PUT/GET通信訪問”。否則數據塊不能與WINCC正常通信。通過這樣的設置，PLC才能與WINCC和電梯仿真模型正常通信。正確地設置配置和通信方式后，然后再根據要求編寫程序。
六部十層電梯輸入輸出點有一千多個，所以編寫程序時要非常細心，各部電梯采用模塊化編程，選取FC塊編程會優于FB塊編程，因為FB塊編程含有背景數據塊，會增加內存容量，在比較繁雜的程序中減少程序內存可增加運行速度。群控算法作為系統的核心部分，對實現電梯群控的最優化控制起著關鍵性作用。目前群控算法應用較廣泛的有模糊控制算法等。本群控電梯控制系統的群控算法是通過設計小組討論，采用靜止優先的位置比較算法。本算法雖簡單，但運行效果良好，通過簡單的算法到達比賽工藝要求且實現可靠電梯運行。下面將簡單敘述。外呼信號只能被同向運行或靜止的電梯響應：比如按下3層上行呼梯按鈕，只有靜止的電梯和具有上行指示且電梯位置小于三樓的電梯才能參與選梯相應此外呼信號。
就近選梯且靜止優先：在滿足參與選梯的前提條件后，如果沒有電梯在靜止狀態，則具有上行指示的電梯誰靠近三層就選誰;若有靜止的電梯，則靜止的電梯比有同向指示燈的電梯優先三個樓層差。6部電梯優先權：當采用本算法出現兩部或多部電梯都同等滿足條件，本算法增設1號梯優先權最高，接著是2號梯，6號梯優先權最低。通過此控制算法設計的程序，在仿真運行時達到較好的效果。
3WinCC監控界面設計
在設計WINCC監控界面前，應將程序調試完成，應用模擬軟件S7-PLCSIM來調試，S7-PLCSIM仿真器能達到實物相同的效果。一般實驗室的PLC實物本體輸入、輸出點不多，該程序中設計有上千個輸入/輸出點，應用仿真器調試比較合適。在將上述編制好的電梯程序下載到仿真器中，通過更改輸入信號和賦值，查看程序運行是否達到預期后，再在WinCC中制作電梯系統監控界面。
為了能達到實際系統運行的效果，WinCC中設置畫面元件時，各個顯示器件，按鈕、指示燈、樓層數據顯示，外部變量等要與PLC中的各個存儲區精確地對應起來[3]。WinCC監控界面主要是監測電梯運行情況，依據電梯運行的工作要求：能用數碼管正確實時顯示電梯運行所到達樓層層數，能正確顯示用戶內呼、外呼，上行、下行樓層指示情況，能顯示電梯開、關門動作，以及相應故障指示等。
在WinCC監控界面設計有：六部十層電梯模型圖、各樓層數碼管顯示燈，以及電梯到達選定層的顯示燈和相應內、外呼，上、下行按鈕。由于電梯部數較多，顯示元件眾多，為了顯示直觀明了，采用分屏顯示，3部電梯一個界面。當操作人員想要改變電梯運行情況時，可以在TIAPortal程序中更改變量賦值，也可以直接在上位機的監控界面中，用鼠標按鍵操作界面中的內呼或外呼按鈕，使電梯自動運行到指定樓層[4]。首先，是電梯初始化，初始化完成后，待機運行，本設計初始化完成時，各梯設在1樓候機(按控制系統的要求，可以設置分別在不同樓層候機)。如有3樓外呼觸發時，電梯會根據群控選擇要求，選梯上行。如6號梯8樓電梯超載時，其故障指示燈立刻閃爍，并輸出電鈴報警，保持開門狀態，在故障未消除前電梯不允許啟動。
4WinCC編程中的注意問題
(1)正確選擇變量，在PLC程序中導入變量，不應在HMI變量中導入變量。應該對PLC變量進行選擇。(2)當畫面內容較多時，畫面應根據自己的電腦分辨率進行相應調整，否則會導致畫面不完整及分配不合理。如果將畫面分辨率設置成符合電腦分辨率的最大值時，依然不夠大，此時應設置多個分畫面，通過按健連接，將畫面布置完整。在該設計中有6部電梯，我們把它分頻成兩個畫面，3部電梯共用1個屏幕。
5結束語
該系統經調試，運行良好，達到預期。對于該項目中的電梯群控系統而言，電梯群控系統雖然控制過程較為復雜，但卻有實際的經濟效益，本系統在設計是主要考慮了乘客的滿意程度，安全兩個方面，也是最核心的問題。首先在乘客滿意度方面，他們對侯梯時間比較敏感而對周期沒有要求，所以滿意度跟等候時間成反比。另外，系統制定了人員超載保護和預防人員被夾傷的開關門保護，以及終端越程保護等。同時為防止故障發生，制定相應的安全策略。如有異常現象時，相應故障指示燈立即顯亮，并采取相應措施，避免造成人員傷害。保障乘客的生命財產安全。通過簡單的分配乘梯時間、侯梯時間便可以滿足不同要求，適應不同的群體，在可預見范圍內可達到較好的經濟效益。
參考文獻
[1]劉明澤,吳何畏,周靖航,等.基于S71200PLC的電梯群控系統的設計與仿真[J].工業控制計算機,2019(3):132-133.
[2]王淑芳.電氣控制與S7-1200PLC應用技術[M].北京:機械工業出版社,2017.
[3]王曉瑜.基于SIMATICS71214CPLC、WINCC和VVVF的雙電梯監控系統設計與仿真[J].自動化與儀表,2018(4):105-109.
[4]許磊,于海生,劉華波,等.基于WINCC及S7-1200的電梯監控系統設計[J].機械工程與自動化,2008(4):117-119.
作者：曾新紅，鐘展金，張銳林，歐陽潔
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