基于可编程逻辑控制器与视窗控制中心的三部十层电梯控制系统设计研究

来源:用户上传      作者:郭亮亮 田海 汪世娇

　　摘 要：以三部十层电梯作为研究对象，采用西门子S7-1200可编程逻辑控制器，通过博途软件TIA portal和组态软件视窗控制中心（SIMATIC WinCC）对三部十层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、可编程逻辑控制器（PLC）程序设计以及实时监控电梯运行状态的WinCC画面设计。将开发完毕的程序下载到PLC里，通过西门子电梯仿真软件EET进行仿真试验，EET评分结果表明，基于S7-1200 PLC的三部十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三部电梯的运行状态，具有实际应用价值。
　　关键词：电梯;TIA portal;WinCC;S7-1200 PLC;监控系统
　　中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2022）23-0111-06
　　Abstract： This paper takes three ten-story elevators as the research object， uses Siemens S7-1200 programmable logic controller， designs the three ten-story elevator system through the TIA portal and the configuration software Window control center （SIMATIC WinCC） and systematically expounds the development process of the elevator control system project， including project design programme， hardware configuration， Programmable Logic Controller （PLC） program design and WinCC screen design for real-time monitoring of elevator running state. The developed program is downloaded to PLC， and the simulation test is carried out by Siemens elevator simulation software EET. The EET score results show that the algorithm scheduling and design scheme of the three ten-story elevator control system based on S7-1200 PLC are in line with the basic requirements of the group control elevator in the actual engineering application， and the WinCC screen can monitor the running status of the three elevators in real time， which has practical application value.
　　Keywords： elevator; TIA portal; WinCC; S7-1200 PLC; monitoring system
　　当今社会计算机网络通信技术广泛应用于各行各业，极大程度地方便了人们的日常生活。随着人们生活水平的提高，电梯对于大多数人来说早已不再陌生，然而电梯的可靠性是人们一直所关注的，因此对电梯控制技术优化的研究一直在不断进行。早期电梯控制系统行业采用的是继电器控制技术，缺乏必要的可靠性，现阶段电梯控制系统行业大多采用可编程逻辑控制器（PLC）控制技术，PLC就是小型的计算机，具有一系列运算指令，通过数字或模拟输入输出进行控制，具有较高的可靠性。电梯控制系统行业充分发挥了可编程逻辑控制器的优点，大大提高了整个电梯控制系统行业的水平和可靠性，通过PLC和视窗控制中心（WinCC）技术对电梯控制系统进一步优化，不仅能更好地满足人们对电梯使用的各项需求，还能使系统操作更加简便、可靠。
　　1 三部十层电梯模型
　　本课题是以2021年西门子杯中国智能挑战赛的离散行业自动化赛项为背景，控制对象是三部十层电梯，其中梯主要包括轿厢、限位开关和曳引电机等构成电梯整体，电梯上行呼梯按钮、下行呼梯按钮以及上行指示灯、下行指示灯等各个楼层按钮指示，轿厢开门按钮、关门按钮、轿厢选层按钮及指示灯等电梯内部设备，可通过工业以太网或PROFIBUS-DP总线网络与控制系统实现通信。
　　电梯模型原理示意图如图1所示，包括曳引电机、引导轮、轿厢、上下端站第一限位、上下端站第二限位以及每一层都有的上平层传感器和下平层传感器等。曳引电机通过引导轮来驱动轿厢上下运行，通过每一层的上平层传感器和下平层传感器的信号精确判断出电梯当前所在的楼层，同时确保电梯在到达目的楼层时轿厢门与电梯的出口保持水平，防止出现电梯到达目的楼层时轿厢门与电梯门不能恰好重合从而引发的事故。限位开关一方面可以在电梯初始化的时候进行电梯复位，另一方面可以作为一种安全保障，防止电梯故障时上行冲顶或者下行冲底，保证乘梯人员的人身安全。
　　2 系统方案设计
　　2.1 单部电梯运行方案设计
　　单部电梯要实现自动运行需要具备的功能包括电梯初始化、启停控制、上下行控制、开关门控制、超重保护、外部按钮登记、轿厢内选层按钮登记、风扇照明控制和楼层显示等。

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