本文摘要：【摘要】隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，PLC性能的日益提高，可編程控制器已成為大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)的必備設(shè)備。本文以六部十層電梯為控制對(duì)象，結(jié)合PLC控制器的特點(diǎn)和WINCC組態(tài)軟件，設(shè)計(jì)六部十層電梯仿真控制系統(tǒng)。經(jīng)仿真測(cè)試運(yùn)行，能很好地達(dá)到控制系統(tǒng)要求，操作方便
【摘要】隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，PLC性能的日益提高，可編程控制器已成為大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)的必備設(shè)備。本文以六部十層電梯為控制對(duì)象，結(jié)合PLC控制器的特點(diǎn)和WINCC組態(tài)軟件，設(shè)計(jì)六部十層電梯仿真控制系統(tǒng)。經(jīng)仿真測(cè)試運(yùn)行，能很好地達(dá)到控制系統(tǒng)要求，操作方便、安全可靠，人機(jī)界面友好，實(shí)現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化的目的，并為類(lèi)似系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)提供一定的借鑒作用。
【關(guān)鍵詞】S7-1200PLC;組態(tài)軟件;電梯仿真
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和城市的發(fā)展，高樓大廈如群峰林立，電梯成為高樓大廈的重要設(shè)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(shí)期的需求，使用三部及以上電梯成為必然，因此對(duì)電梯的運(yùn)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(tǒng)主要考量的問(wèn)題。而電梯的仿真設(shè)計(jì)可為實(shí)際安裝運(yùn)行作好充分的準(zhǔn)備。
電梯論文范例：關(guān)于直線電機(jī)的電梯門(mén)機(jī)控制系統(tǒng)的研究
1方案設(shè)計(jì)要求
本設(shè)計(jì)電梯仿真系統(tǒng)(EET)由控制器與被控對(duì)象兩大部分組成�？刂破鞑捎梦鏖T(mén)子S7-1214CDC/DC/DCPLC，電梯為被控對(duì)象[1]，要求實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯仿真模型進(jìn)行模擬控制。電梯仿真軟件安裝于工控機(jī)中，模擬真實(shí)電梯一樣有效運(yùn)行。采用WINCC監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行。通信方式選取以太網(wǎng)通信。西門(mén)子S7-1200PLC通過(guò)PROFIBUSDP與PM125建立通信，讀取電梯仿真模型的狀態(tài)并控制其運(yùn)行[2]。選用操作簡(jiǎn)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(duì)象與PM125模塊直接相連[3]。
(1)單部電梯要求：能根據(jù)不同樓層客戶需求及時(shí)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)到站自動(dòng)平層、平穩(wěn)開(kāi)關(guān)門(mén)、超重、超限(電梯上、下限位)聲光提示報(bào)警，各樓層門(mén)聯(lián)鎖保護(hù)等，以及不同乘客的需求響應(yīng)[3]。程序設(shè)計(jì)中包括電梯初始化程序：系統(tǒng)初始起動(dòng)運(yùn)行，電梯即到首層等候;集選控制程序、啟�？刂瞥绦蚝瓦\(yùn)行監(jiān)控、錯(cuò)誤指令消除、待載休眠等程序。采用開(kāi)放性與靈活性良好、人機(jī)交互界面友好的WINCC制作電梯監(jiān)控畫(huà)面，實(shí)時(shí)顯示電梯運(yùn)行狀態(tài)，確保電梯安全運(yùn)行。還要預(yù)防各種故障情況出現(xiàn)，制定相應(yīng)有效的安全策略和對(duì)應(yīng)的保護(hù)措施等。
(2)由于是多部電梯控制，所以群控優(yōu)化設(shè)計(jì)極為重要。電梯群控要求：并聯(lián)運(yùn)行的六臺(tái)電梯共享廳外召喚信號(hào)，按照預(yù)先設(shè)定的群控策略，最優(yōu)調(diào)配原則，自動(dòng)地調(diào)配某臺(tái)電梯去應(yīng)答廳外召喚信號(hào)。設(shè)計(jì)時(shí)考慮上下班高峰期，樓層人流密集區(qū)等，不同應(yīng)用場(chǎng)合下，六部電梯能高效響應(yīng)切換。
(3)WINCC監(jiān)控畫(huà)面要求盡可能美觀大方，樓層顯示明確，實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控、過(guò)載指示等。
2PLC程序設(shè)計(jì)
該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是PLC程序設(shè)計(jì)和WINCC監(jiān)控畫(huà)面制作。其程序設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，體現(xiàn)了控制系統(tǒng)的優(yōu)劣，所以程序設(shè)計(jì)極為重要。設(shè)計(jì)時(shí)首先要確定控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)規(guī)劃，做好流程圖，做到心中有數(shù)。然后確定I/O分配表，該系統(tǒng)的輸入/輸出點(diǎn)眾多，在添加變量表時(shí)要極為細(xì)心慎重。
首先，根據(jù)各樓層開(kāi)關(guān)量選定的輸入、輸出點(diǎn)，建立兩個(gè)DB數(shù)據(jù)塊：一個(gè)為與電梯各樓層內(nèi)、外呼按鈕、門(mén)鎖及光幕信號(hào)傳感器等連接的輸入量DB數(shù)據(jù)塊;一個(gè)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(shù)據(jù)塊。注意要嚴(yán)格按照電梯仿真軟件中變量表給定的順序添加變量。DB數(shù)據(jù)塊中的變量是間接尋址，所以要在DB塊“屬性”中，勾掉“優(yōu)化的塊訪問(wèn)”前的復(fù)選框，才能正常尋址。博圖編程軟件一般默認(rèn)勾選，所以要去掉。還要在PLC設(shè)備組態(tài)常規(guī)“屬性”中設(shè)置“允許來(lái)自遠(yuǎn)程對(duì)象的PUT/GET通信訪問(wèn)”。否則數(shù)據(jù)塊不能與WINCC正常通信。通過(guò)這樣的設(shè)置，PLC才能與WINCC和電梯仿真模型正常通信。正確地設(shè)置配置和通信方式后，然后再根據(jù)要求編寫(xiě)程序。
六部十層電梯輸入輸出點(diǎn)有一千多個(gè)，所以編寫(xiě)程序時(shí)要非常細(xì)心，各部電梯采用模塊化編程，選取FC塊編程會(huì)優(yōu)于FB塊編程，因?yàn)镕B塊編程含有背景數(shù)據(jù)塊，會(huì)增加內(nèi)存容量，在比較繁雜的程序中減少程序內(nèi)存可增加運(yùn)行速度。群控算法作為系統(tǒng)的核心部分，對(duì)實(shí)現(xiàn)電梯群控的最優(yōu)化控制起著關(guān)鍵性作用。目前群控算法應(yīng)用較廣泛的有模糊控制算法等。本群控電梯控制系統(tǒng)的群控算法是通過(guò)設(shè)計(jì)小組討論，采用靜止優(yōu)先的位置比較算法。本算法雖簡(jiǎn)單，但運(yùn)行效果良好，通過(guò)簡(jiǎn)單的算法到達(dá)比賽工藝要求且實(shí)現(xiàn)可靠電梯運(yùn)行。下面將簡(jiǎn)單敘述。外呼信號(hào)只能被同向運(yùn)行或靜止的電梯響應(yīng)：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(yīng)此外呼信號(hào)。
就近選梯且靜止優(yōu)先：在滿足參與選梯的前提條件后，如果沒(méi)有電梯在靜止?fàn)顟B(tài)，則具有上行指示的電梯誰(shuí)靠近三層就選誰(shuí);若有靜止的電梯，則靜止的電梯比有同向指示燈的電梯優(yōu)先三個(gè)樓層差。6部電梯優(yōu)先權(quán)：當(dāng)采用本算法出現(xiàn)兩部或多部電梯都同等滿足條件，本算法增設(shè)1號(hào)梯優(yōu)先權(quán)最高，接著是2號(hào)梯，6號(hào)梯優(yōu)先權(quán)最低。通過(guò)此控制算法設(shè)計(jì)的程序，在仿真運(yùn)行時(shí)達(dá)到較好的效果。
3WinCC監(jiān)控界面設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)WINCC監(jiān)控界面前，應(yīng)將程序調(diào)試完成，應(yīng)用模擬軟件S7-PLCSIM來(lái)調(diào)試，S7-PLCSIM仿真器能達(dá)到實(shí)物相同的效果。一般實(shí)驗(yàn)室的PLC實(shí)物本體輸入、輸出點(diǎn)不多，該程序中設(shè)計(jì)有上千個(gè)輸入/輸出點(diǎn)，應(yīng)用仿真器調(diào)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(guò)更改輸入信號(hào)和賦值，查看程序運(yùn)行是否達(dá)到預(yù)期后，再在WinCC中制作電梯系統(tǒng)監(jiān)控界面。
為了能達(dá)到實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的效果，WinCC中設(shè)置畫(huà)面元件時(shí)，各個(gè)顯示器件，按鈕、指示燈、樓層數(shù)據(jù)顯示，外部變量等要與PLC中的各個(gè)存儲(chǔ)區(qū)精確地對(duì)應(yīng)起來(lái)[3]。WinCC監(jiān)控界面主要是監(jiān)測(cè)電梯運(yùn)行情況，依據(jù)電梯運(yùn)行的工作要求：能用數(shù)碼管正確實(shí)時(shí)顯示電梯運(yùn)行所到達(dá)樓層層數(shù)，能正確顯示用戶內(nèi)呼、外呼，上行、下行樓層指示情況，能顯示電梯開(kāi)、關(guān)門(mén)動(dòng)作，以及相應(yīng)故障指示等。
在WinCC監(jiān)控界面設(shè)計(jì)有：六部十層電梯模型圖、各樓層數(shù)碼管顯示燈，以及電梯到達(dá)選定層的顯示燈和相應(yīng)內(nèi)、外呼，上、下行按鈕。由于電梯部數(shù)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(gè)界面。當(dāng)操作人員想要改變電梯運(yùn)行情況時(shí)，可以在TIAPortal程序中更改變量賦值，也可以直接在上位機(jī)的監(jiān)控界面中，用鼠標(biāo)按鍵操作界面中的內(nèi)呼或外呼按鈕，使電梯自動(dòng)運(yùn)行到指定樓層[4]。首先，是電梯初始化，初始化完成后，待機(jī)運(yùn)行，本設(shè)計(jì)初始化完成時(shí)，各梯設(shè)在1樓候機(jī)(按控制系統(tǒng)的要求，可以設(shè)置分別在不同樓層候機(jī))。如有3樓外呼觸發(fā)時(shí)，電梯會(huì)根據(jù)群控選擇要求，選梯上行。如6號(hào)梯8樓電梯超載時(shí)，其故障指示燈立刻閃爍，并輸出電鈴報(bào)警，保持開(kāi)門(mén)狀態(tài)，在故障未消除前電梯不允許啟動(dòng)。
4WinCC編程中的注意問(wèn)題
(1)正確選擇變量，在PLC程序中導(dǎo)入變量，不應(yīng)在HMI變量中導(dǎo)入變量。應(yīng)該對(duì)PLC變量進(jìn)行選擇。(2)當(dāng)畫(huà)面內(nèi)容較多時(shí)，畫(huà)面應(yīng)根據(jù)自己的電腦分辨率進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，否則會(huì)導(dǎo)致畫(huà)面不完整及分配不合理。如果將畫(huà)面分辨率設(shè)置成符合電腦分辨率的最大值時(shí)，依然不夠大，此時(shí)應(yīng)設(shè)置多個(gè)分畫(huà)面，通過(guò)按健連接，將畫(huà)面布置完整。在該設(shè)計(jì)中有6部電梯，我們把它分頻成兩個(gè)畫(huà)面，3部電梯共用1個(gè)屏幕。
5結(jié)束語(yǔ)
該系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試，運(yùn)行良好，達(dá)到預(yù)期。對(duì)于該項(xiàng)目中的電梯群控系統(tǒng)而言，電梯群控系統(tǒng)雖然控制過(guò)程較為復(fù)雜，但卻有實(shí)際的經(jīng)濟(jì)效益，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)是主要考慮了乘客的滿意程度，安全兩個(gè)方面，也是最核心的問(wèn)題。首先在乘客滿意度方面，他們對(duì)侯梯時(shí)間比較敏感而對(duì)周期沒(méi)有要求，所以滿意度跟等候時(shí)間成反比。另外，系統(tǒng)制定了人員超載保護(hù)和預(yù)防人員被夾傷的開(kāi)關(guān)門(mén)保護(hù)，以及終端越程保護(hù)等。同時(shí)為防止故障發(fā)生，制定相應(yīng)的安全策略。如有異�，F(xiàn)象時(shí)，相應(yīng)故障指示燈立即顯亮，并采取相應(yīng)措施，避免造成人員傷害。保障乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全。通過(guò)簡(jiǎn)單的分配乘梯時(shí)間、侯梯時(shí)間便可以滿足不同要求，適應(yīng)不同的群體，在可預(yù)見(jiàn)范圍內(nèi)可達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效益。
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作者：曾新紅，鐘展金，張銳林，歐陽(yáng)潔
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