基于组态软件的PLC电梯控制和仿真研究.pdf

务l 訇 似 基于组态软件的P L C 电梯控制和仿真研究 PL C el e vat or cont r ol sy st em and si m ul a t i on based on con 仍gur at i on s of t w ar e 王宏，王子成，崔光照 W ANG Hon g， WANG Zi ． c h e n g， CUl Gu a n g - z h a o 郑州轻工业学院 电气信息工程学院，郑州 4 5 0 0 0 2 摘要本文介绍了基于西门子 7 - 3 0 0 可编程控制器、S T E P 7 和Wi n C C f l e x i b le 组态软件的电梯控制 系统。阐述了电梯控制系统的组成及P L C 、S T E P 7 和Wi n O C f le x i b le 的程序设计方法。P L C 执 行可靠有效地分散控制及采集现场数据，Wi n C C f l e x i b l e 组态软件制作人机对话界面，进行系 统的监控和仿真。该控制仿真系统可以实现上位P C 对实际电梯控制系统运行的实时监控，也 可以在脱离实际物理的控制对象情况下，实现对控制程序的调试和仿真运行。 关键词；P L O ；电梯控制；组态软件 中图分类号T P 2 7 3 文献标识码A 文章编号1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 3 0 1 下 一 0 1 0 g 一 0 4 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． I s s n ． 1 0 0 9 - 0 1 3 4 ． 2 0 1 3 ． 0 1 下 ． 3 1 0 引言 随着科学技术 的发展 、城市 现代化进程 的突 飞猛 进 ，电梯作为一种高效 、迅捷 、安全 、可靠 的垂 直运输设 备 ，成为 了人们不可缺少的运输工 具 。现代 高层建筑中各办公大楼、住宅 、宾馆、 医院 、工矿企 业、仓库、码头 、大型货轮等都离 不开 它。电梯性能 的好坏 对人们 生活的影响越来 越显著 ，因此必 须努 力提高 电梯 系统的性 能，保 证 电梯 的运行 即高效节能又安全 可靠。传统 的电 气控制 系统采用 的继 电器控制 ，由于触 点多、故 障率高 、可靠性差 、体积大等缺 点，正逐渐被 淘 汰 。目前应用较多 的控制器有单 片机及可编程控 制器 P L C，由于单片机的开发和应用需要专业 人 员 ，抗干扰能力较差 ，维护也 比较 困难 ，因此 在 电梯控制系统 中应用 受到一定的限制 。而采用 P L C的电梯控制系统 ，不但具有很强的抗干扰能力 及负载驱动能力，而且 简单易学、维护方便。 本文在全面 了解 电梯控制技 术的基础上 ，选 择利用可靠性高、功能强大的西门子S 7 3 0 0 P L C 设 计开发出了6 层电梯控制系统 ，同时通过采用组态 软件对P L C电梯控制 系统进行人机界面设计 ，实现 了对该 电梯的实时动态监控，设计 出的人机界面不 仅能直观、准确地反映电梯的运行状态，而且还可 以进行相关得控制操作，为电梯的安全运行提供了 可靠保证。实践证明，该系统具有人机交互界面友 好、运行安全可靠、抗干扰能力强，自动化程度高 等特点，具有一定的先进性和实用性 。 1 P L C电梯控制系统设计 1 ． 1控制系统组成 电梯的主要控制技术包括P L C控制技术和微机 控制技 术，配 合交流变频变压控制技术 ，实现电 梯安全 、可靠、平稳地运行。电梯P L C 控制系统 由 逻辑部分和变频器控制的调速部分组成 如图1 所 示 。电梯中的曳 引电动机 的运行直接 由变频器 控制，变频器的输入控制信号由P L C 提供。逻辑部 分由P L C 控制，P L C 接收呼叫信号、轿厢和厅门系 统的功 能信号以及井道 和变频器 的状态信号 ，经 程序判断与运算实现电梯的集选控制。P L C在输 出 显示和监控信号的同时 ，根据随机逻辑控制的要 求，向变 频器发出运行方 向、启动、加速、减速 和制动停梯 等信号 。调速部分 由变频器根据一定 的控制规律和控制算法来控制 ，利用光电编码器 测量曳引机的转速，构成 闭环矢量控制系统 u 。 以6 层 电梯为例 ，用西 门子可编程 控制器 实 现对 电梯 的控制 。下面从 电梯控制系统的硬件选 型、P L C的I ／ O地址分配等方面进行逐一说明。 1 ． 1 ． 1硬件选型 控制 系统可 以选择西 门子S 7 2 0 0 的，也 可以 选择S 7 3 0 0 的，在本设计中选择S 7 3 0 0 的C P U一 3 1 5 机型，这样可以便于S T E P 7 提供的S 7 一 P L C S I M仿真 软件对程序进行调试和仿真 ，并且可以利用S T E P 7 与wi n C C fl e x i b l e 进行集成调试和仿真。 收稿日期2 0 1 2 - 0 8 -1 2 作者简介 王宏 1 9 7 7 一 ，男，河南平顶山人，讲师，研究方向为计算机控制及自动化检测。 第3 5 卷第1 期2 0 1 3 0 1 下 [ 1 0 9 ] 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 匐 化 逻辑控制部分 调速部分 I 门 电机 HMT 曳引机 ～／ 二 、 、 一 厂 f ● 一 l 。 现场信号 l - l P L c l一 一 亦 黼燹 频 器 图1电梯控制系统结构框图 1 ． 1 ． 2 P L C 输入倚 出地址分配 设计一个6 层电梯控制 系统，需要输入点至少 3 9 点，包括启动／ 停止信号1 个或2 个，外呼信号1 0 个 ，内呼信号6 个 ，开门关门信号2 个 ，开门和关 门到位信号2 个 ，关门防夹检测信号 1 个 ，检测轿 厢到位信号 1 2 个，电梯平层信号检测2 点，电梯内 报警信号1 个。输出点至少3 5 个 ，其 中包括电梯上 行、下行 电机输 出信号2 个，电梯速度控制2 点， 轿厢开门、关 门输 出信号2 个 ，轿厢所在楼层显示 器L E D驱动输 出8 点，呼梯指示信号1 6 个，电梯上 行 、下行输 出指示信号2 个，电梯正在服务方向指 示信号2 个 ，电梯超载显示信号1 个，表1 即为输入／ 输 出地址分配表 。 表1输入愉 出地址分配表 输入 点 输出点 地址编号 作用 她址编号 作用 1 0 O 系统运行开荚 O 0 0 电梯 b 行输m 1 0 l ～ I o ．6 l 屡 行扦程开美 Q o1 电梯下行输出 I o7 消赫 拄毒 开关 Q0 2 电梯开 门输 如 I l O 扦平屡感成器 Q 0 3 电裙芙门输出 l l 1 l 5 1 5 接 t 行呼梯按钮 Q 0 4 授速输 出 I 2 O 抒 麒感缒器 q 0 ． 5 快速输出 l 2 2 2 6 2 ,- 6 睡下行呼梯按钮 Q 0 电梯非正常停lt 搬管 B1 3 6 l 屡轿脯 呼梯按钮 Q 0 ． 7 电梯运行越时 I 4 O 鞒雕开门拨镪 Q B 1 电梯所在横爆输出 I 4 l 轿髑关n投钮 Q 2 ． 0 电撵 I- ．行孵务捂示灯 I 4 ．2 开“到托行程开关 Q 2 ．2 - Q2 6 2 - 6 屡下行呼梯指示姆 I 4 3 关门到位行程开关 Q 3 ． 0 奄梯下行服务指示盯 1 4 4 电梯美门防兜梭{曼 9 Q 3 I --Q 3 6 l 轿辅内 砰梯指示酊 I 5 l ～ I 5 6 l 屡下抒行程开黄 Q 4 ． 1 5 1 - 5崖 行呼梯指示灯 [ 1 1 o 1 第3 5 卷第1 期2 0 1 3 0 1 下 1 ．2软件设计 1 - 2 ． 1电梯运行状态分析 电 梯 运 行 方 向 由呼 梯 信 号 决 定 ， 按 照 顺 向 优 先 原 则 执 行 。 行 车 途 中 如 遇 到 外 呼 信 号 ，顺 向截 车 ， 反 方 向不 截 车 。 内 呼 和 外 呼 信 号 均 具 有 记忆 标 志 ，执 行 后 才 能 被 解 除 记 忆 ；到 达 目的平 层 时 自动 开 门 ， 延 时 关 门 ， 并 具 有 手 动 开 门 ，手 动 关 门功 能 ， 如 果 检 测 到 在 关 门 过 程 中 有 人 通 过 则 电 梯 会 自动 打 开 门。行车途 中不能手动开门，开 门时电梯不允 许运行 ；如 电梯在两层之 间运行超过 1 0 秒 ，则发 出超时警报 ；如果检测到电梯超载 则发出超载警 报 ，并且使 电梯 门打开 ，锁定电梯 ，直到报警信 号消除后才允许电梯运行 J 。 1 _ 2 ． 2 程序流程图 电梯系统控制流程图如图2 所示 。 1 ． 2 ． 3控制程序调试 使用S 7 一 P L CS I M，可以在仿真P L C中执行 以 及测试S T E P 7 用户程序。仿真在P C或编程设备 中 执行 。由于仿真是完全在S T E P 7 软件中实施 的， 因此不需要任何S 7 硬件 ，可 以使用S 7 一 P L C S I M仿 真S 7 3 0 0 用户程序 。S 7 - P L CS I M提供一个 简单的 S T E P 7 用户程序界面 ，以供监视 以及修改诸如输 入和输 出变量这样的不 同对象 如图3 所示 。当 在仿真C P U上运行程序的同时，还可 以使用S T E P 7 软件在线监控应用程序 。 2 组态软件设计 组 态软件是指一 些数 据采集与过程控制 的专 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m