基于S7-300与组态王的五层电梯监控系统设计

　　摘   要

　　随着高层建筑的飞速发展，电梯已成为不可缺少的垂直运输设备。为提高电梯运行的可靠性和舒适性，本文采用 S7-300 PLC 和组态王软件设计了五层电梯的监控系统。

　　本文首先介绍了电梯模型中主要部件的工作原理和结构，给出了关键元件的选型和电气接线图设计。接着根据控制系统要求编写 PLC 控制程序,完成了电梯的楼层显示、呼叫记忆、方向判断、当前位置判断、加减速停靠和轿厢的开关门等功能的设计。然后利用“组态王”  组态软件设计了五层电梯的监控画面,对轿厢运动、电梯门开关、运行状态等进行了动画连接。通过 PLC 和组态王的实时通讯，实现了上位机对电梯实时运行状态的有效监控。

　　最后整个系统在实验室进行了调试运行，结果表明所设计的监控系统运行稳定、动画直观，达到了设计要求。

　　关键词：    电梯  可编程控制器 PLC  组态王  控制电路。

　　Abstract

　　With the rapid development of high-rise buildings, the elevator has become indispensable inthe vertical transportation equipment. In order to improve the reliability of elevator operation andcomfort,  this  paper  designed  a  monitoring  system  of  five  elevators  using  S7-300  PLC  andKingview software.

　　This  paper  introduces  the  working  principle  and  structure  of  the  main  components  ofelevator  model,  gives  the  key  components  of  the  selection  and  design  of  the  electrical  wiringdiagram. Then according to the requirement of control system PLC control program was written,To complete the design of the elevator floor display, memory judgment, judgment call direction,current  position and  door switch  function deceleration  stop  and  the  car. And then the  design  ofthe monitor screen of five elevators using configuration software "Kingview", the car movement,the  running  state  of  the  elevator  door  switch,  such  as  the  animation.  Through  real-timecommunication  PLC  and  Kingview,  realize  the  effective  monitoring  of  the  elevator  real-timerunning state of host computer.

　　Finally,  the  whole  system  is  tested  in  laboratory  operation,  results  show  that  the  controlsystem runs stably, animation design and intuitive, reached the design requirements.

　　Key Words:   　Elevator; PLC; King View; Control 。

　　第一章 绪论

　　1.1、 课题研究的背景及意义。

　　电梯作为一种重要的交通运输工具，已经成为城市物质文明的一种标志。电梯在公办大楼、公司、高层住宅、宾馆等场所得到了广泛应用。特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。随着高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期，载人电梯控制技术已经发展到了调频调压调速控制阶段，具有乘坐安全、运行可靠、舒适度较高等特点。

　　电梯是将机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。

　　电梯作为一种较为复杂的机电一体化设备，它由多许机械构件和电子、电气、大规模集成电路组成的微型计算系统及声、光控部件所组成。从按下电梯的按钮到完成电梯的运行并走出电梯轿厢，实际上已包含了电梯的许多功能，如：电梯的呼叫记忆、电梯的方向判断、电梯的加减速停靠、电梯轿厢的开关门等。还有检修功能、安全保护功能、消防功能、楼层显示等。

　　对于现代电梯来说，应具有很好的舒适感和高度的安全性。事实上，在设计电梯构件的时候已经考虑到了，对于机械部件和电气元件来说都采取了很大的安全和保险系数。

　　但是真正保证电梯最终高质量的运行，那就必须在电梯的制造、安装调试、售后服务及维修保养等都达到了高质量。

　　电梯控制系统主要采用以下三种方式：一是继电器控制系统、二是 PLC 控制系统、三是微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高，控制方式不灵活及功率消耗大等缺点，目前已逐渐被人们所淘汰。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强大的功能，但也存在一定的不足之处，即抗干扰性差，系统设计较复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术，这些都限制了微机控制系统应用的广泛性。而  PLC 控制系统由于运行可靠、使用维修方便、抗干扰性强等优越性，成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。

　　为了实现对现代化电梯的要，求亚控公司开发出来的组态软件具有良好的安全措施、丰富完善的监控功能和友好的人机界面，利用组态软件对工业生产流程进行监视和控制在现代化生产中得到广泛应用。因此可以通过组态软件采集电梯的运行状态数据，分析处理后对电梯进行监控  ，控制电梯的运行，提供较为直观、清晰、准确的电梯运行状态现场。

　　本文针对我国电梯行业的发展现状，将基于组态软件的监控系统和 PLC 用于五层电梯的控制系统设计中，通过分析电梯控制需求，确定合理的控制方案，以提高电梯的可靠性，安全性，舒适性和节能性，同时缩短电梯控制开发周期，取得良好的社会经济效益。因此研究此课题具有重要的实际意义。

　　1.2、 毕业设计主要内容。

　　本文旨在采用 PLC 和组态软件相结合来实现一个监控系统，使得电梯运行更加安全、方便、舒适。根据电梯的运行控制要求，以 PLC 为核心设计电梯的控制系统，研究的主要内容包含：

　　(1)电梯模型设计中主要部件的工作原理和结构，以及主要元件的选型。

　　(2)能够绘制 PLC 控制系统电气接线图。

　　(3)使用西门子 S7-300PLC 编写五层电梯控制系统程序。

　　(4)使用人机界面组态王软件对五层电梯模型的画面监控应用。

　　(5)掌握组态王与 PLC 的通讯，并能实现双控的技术。

　　1.3、 本文章节内容安排。

　　第一章  绪论。首先介绍了课题研究的背景及意义，对本课题的主要内容和任务进行了详细的描述。

　　第二章  电梯基本结构的介绍与电梯控制原理的分析。本次的控制对象为实验室里的模型五层电梯，主要分析变频器的调速系统以及开关门电机和升降电机的特点，同时根据控制要求绘制电气控制流程图。

　　第三章  电梯 PLC 控制系统设计。基于第二章的控制流程图设定 I/O 输入输出点的估算以及电梯控制过程的总体设计思想及部分程序内容的实现阐述与分析。

　　第四章  组态王 kingview 监控界面的设计。本章的任务就是能通过组态王 kingview软件对控制对象进行运行状态的监控，从通讯参数的设定到画面布置以及画面的监控都是通过深思熟虑后才进行设计安排的。

　　第五章  总结与展望。对本文的内容进行了总体的概括，并对下一步如何更好地开展基于 S7-300 PLC 的控制系统研究进行了展望。

　　【由于本篇文章为本科论文，如需全文请点击底部下载全文链接】

　　第二章   电梯的基本结构与控制原理.

　　2.1、电梯模型结构及主要技术参数

　　2.1.1、电梯基本模型结构

　　2.1.2、电梯模型的主要技术参数表

　　2.2、电梯门的驱动电机

　　2.3、升降曳引电机

　　2.4、变频器调速的基本原理

　　2.4.1、变频调速电梯的工作原理

　　2.4.2、变频器的参数设定

　　2.5、电梯控制流程图

　　第三章   电梯PLC控制系统设计

　　3.1、电梯控制要求

　　3.2 、PLC选型

　　3.2.1 、I/0估算

　　3.2.2、 CPU型号选型

　　3.2.3 、I/0分布与接线.

　　3.3 、PLC程序设计

　　3.3.1、呼叫信号环节

　　3.3.2、楼层显示环节

　　3.3.3、电梯的方向判断环节.

　　3.3.4、当前位置判断环节

　　3.3.5、电梯开关门环节

　　3.3.6、电梯加减速停靠环节

　　第四章   组态软件的电梯监控系统设计

　　4.1、组态软件的简介，

　　4.2、通讯参数设置

　　4.2.1、 PLC 的通讯参数设置

　　4.2.2、组态王的通信参数设置

　　4.3、组态软件的监控设计

　　4.3.1、创建工程

　　4.3.2、画面设计

　　4.3.3、变量定义及动画连接

　　4.3.4、命令语言编写

　　4.4、运行调试

　　第五章    总 结

　　本设计是以西门子S7-300  PLC为控制核心，通过选用通用型M440变频器等设备完成对五层电梯控制模型的设计。在本设计中着重使用西门子S7-300  PLC与组态王kingview6.55来双向控制五层电梯的运行，试验证明本设计所设计的电梯完全符合当初的预想，该电梯的调度完全符合高效、省时、人性化的特点。

　　本毕业设计的主导思想是，当有顾客按下楼层呼叫电梯时，通过PLC编写的程序，将该信息传递给相关的状态变量，为电梯控制程序的判断提供依据，然后PLC再实时地控制输出使电梯按照指令运行并使楼层显示和提示模块改变。组态王的监控主要是通过改变PLC输入输出点的状态来实现远程控制，当有顾客在组态界面上按下楼层上呼按钮，在实际电梯中也就会响应该动作。然而组态软件的最大用途是实时监控运行画面。

　　虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐，但我的收获却更加丰富。通过与许仙珍老师的沟通与交流，我了解到许多 PLC 的实际运用知识，硬件设备的选用方法等，让我的综合能力得到了提高。同时，在这次完整的 PLC 电梯控制程序设计中，我摆脱了单纯的理论知识的学习方式，通过与实际相结合，锻炼我综合运用所学专业基础知识来解决实际工程问题的能力,同时也提高查阅文献资料，与人沟通以及制图等能力。

　　电梯作为当今高层建筑中的交通工具，为了更好地满足用户的要求，它将随之不断改进，使之更加舒适、安全、可靠、方便。电梯和 PLC 都是一个非常复杂的系统,由于对电梯运行理解有所不同，也会有很多种控制方法。同时我也会跟上时代的脚步去探究更完美的设计方案。

　　顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。虽然已经将电梯运行的整个结构和特点加以模拟，但是由于实验室模型的制约，难以像现实生活中的电梯一样，所以只能有一个大概的现象出现。

　　对于电梯运行安全，故障处理等单元仍有许多的不足之处。作为积极乐观新时代青年，我不会因为这些不足而失去信心，反而我会更加迫切要求自己充实充实再充实，完善自我。希望通过以后的学习，对 PLC 和组态软件的应用有更深刻的了解。不足和遗憾不会给我打击，它只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为社会做出应有的贡献，为祖国的四化服务。

　　参考文献

　　[1]陈宇编着.可编程控制器基础及编程技巧.广州:华南理工大学出版社，1999

　　[2]林小峰编着.可编程控制器原理及应用.北京:高等教育出版社，1991

　　[3]陈家盛编着.电梯结构原理及安装枝术.北京:机械工业出版社，1990

　　[4]李秧耕主编、电梯基本原理及安装维修全书、北京市:机械工业出版社，2001

　　[5] 余雷声编着.电气控制与PLC应用、北京:机械工业出版社，1996

　　[6] 廖常初主编。跟我动手学S7300400PLC. 北京:机械工业出版社，2010-9

　　[7]廖常初主编。S7-300/400PLC 应用教程北京:机械工业出版社，2008-10

　　[8]王善斌主编。组态王Kingniew和西门子WnCC.北京:化学工业出版社，2011

　　[9]朱文杰编着. S7-300/400 PLC编程设计与案例分析.北京市:机械工业出版社，2010-01

　　[10]韩晓新主编。从基础到实践:PLC与组态王.北京:机械工业出版社，2011-8

　　[11] 漆汉宏主编。PLC电气控制技术。北京:机械工业出版社，2007

　　[12]穆亚辉主编.组态王软件实用技术。黄河水利出版社，2012-6-1

　　[13] 段玉生编着. PLC控制的自动化系统:仿真与实现北京:清华大学出版社，2012-41

　　[14] 吴亦锋主编. PLC及电气控制.电子工业出版社，2012-1

　　[15] 周美兰，周封，王岳宇编着. PLC电气控制与组态设计.北京:科学出版社，2009

　　[16] 郭宗仁，吴亦锋， 郭宁明编着.可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术.北京:人民邮电出版社，2009

　　[17] 王卫兵编着. PLC系统通信、扩展与网络互连技术。北京:机械工业出版社，2005

　　[18]梁庆保主编。变频器、可编程序控制器、触摸屏及组态软件综合应用技术.北京:机械工业出版社，201 2-09-01

　　[19]赵清，姜海涛等编着.变频器与电动机控制电路解读.北京:电子工业出版社，2011

　　[20]吴启红主编。变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术实操指导书。北京:机械工业出版社，2007

　　[21] (美) FrankD. Ptrull.PLC 教程，人民邮电出版社，2007， 19-23

　　[2]漆汉宏。PLC 电气控制技术.机械工业出版社[D]，2007, 13

　　[23]郑凤翼，郑丹丹，赵春江。图解PLC控制系统梯形图和语句表[].人民邮电出社,2006,12(3): .90-116

　　[24] 陈建明，《电气控制与PLC应用》[M]电子工业出版社，2006，6 (17)

　　[25]谢克明。自动控制原理P]电子工业出版社.2007 26(4)，11-1115