plc的双电梯并行控制系统设计(附件)
本课题以基于S7-300PLC的双电梯并行控制系统为研究对象，完成系统控制部分的设计，结合WinCC监控系统部分进行通信和联合调试；具体研究工作如下 对课题的研究背景、研究目的和研究意义进行概括，对双电梯并行控制系统的国内外研究现状进行整理以及对发展趋势的预估。设计了基于PLC和WinCC的双电梯并行控制系统方案，分析了系统的结构和工作原理，并对系统控制部分的主要硬件模块和软件功能流程进行了介绍。在STEP7中设计了硬件组态和双电梯并行控制系统程序,包括楼层监测程序、电梯内呼指令程序、电梯外呼指令程序、电梯上下行定向程序、电梯楼层停止控制程序、电梯门开关控制程序、伺服电机正反转控制程序、楼层显示程序，实现了双电梯并行控制。最后，对系统软件功能进行了调试，调试结果说明所设计系统能够稳定可靠运行；对系统进行了监控部分与控制部分的联合调试，基本完成了课题设计所要求的功能，调试结果验证了整个系统设计的可行性和正确性。关键词双电梯系统，PLC，监控系统，S7-300 PLC，联合调试
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究目的和意义 1
1.3双电梯并行控制系统研究现状与发展趋势 1
1.4 电梯并联控制概述 2
2 基于PLC的双电梯并行控制系统方案设计 3
2.1 课题的研究内容 3
2.2 系统设计方案 3
2.3双电梯系统控制要求 4
2.4 系统控制部分硬件介绍 5
2.4.1 伺服电机 5
2.4.2 门电机 5
2.4.3 电梯钢缆 6
2.4.4压力传感器 6
2.4.5 I/O分配 6
2.4.6 硬件配置 11
3 系统控制部分软件设计介绍 12
3.1 控制部分设计方案 12
3.1.1 主程序流程图 12
3.1.2双梯并行算法 13
3.2 控制程序设计 13
4 系统WinCC组态监控部分 36
4.1 组态软件介绍 36
4.2 WinCC与PLC的通信原理 36
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4.3 WinCC与S7300的连接实现步骤 37
4.3.1Step7项目的通信设置 37
4.3.2 WinCC项目的连接设置 38
5 与系统WinCC组态监控部分联合模拟调试 39
结 论 49
致 谢 50
参考文献 51
1 绪论
1.1 课题研究背景
由于经济的快速发展，现代社会上的建筑越来越高。电梯作为高层建筑的运输工具，变得越来越重要。它们负责将需要运输上楼的物资和人员运送到指定的楼层，传统的电梯已经不能适应现代社会的需要，因此，对功能更复杂、更加经济的电梯控制系统的需求也就越来越高[1]。利用PLC改善之后的电梯控制系统随之产生，其相比于继电器控制的电梯控制系统，安全性更高，维护也更加方便。
1.2 课题研究目的和意义
社会上的高层建筑随着经济的发展变得越来越多，人流量也越来越高。一座建筑里只安装一台电梯显然不可能满足需求，所以，一座建筑安装两台及以上的电梯的情况越来越多，更多新的问题也随之出现，如果两台电梯分别独立运行，那么造成的资源浪费将无法预估，工作效率也不会达到预期效果，电梯间的协调运行显得更加重要。人员乘坐电梯的时间是一定的，想要提高电梯的工作效率，建筑高度、楼层数量以及调度原则等各个方面都需要细致的考虑[2]。对于停靠次数多的底层楼层，快速电梯往往只能以中速、较低速运行，而中速、低速电梯到达指定楼层时的停靠及人员上下电梯的时间与快速梯几乎没有差异。因此，为了使电梯的运行更加高效，使乘客乘坐电梯的时间减少，出现了直接停止、迅速关门、提早开门和先开门后平层等控制措施。所以，如何控制和调度电梯显得更加重要。在近些年来，很多新的电梯控制措施和调度原则随之产生。而大楼内设置电梯的数量由大楼人流量和单位时间内呼梯按钮按下的次数及电梯的运行速度等因素决定[3]。所以基于PLC的双电梯并行控制系统对于改善电梯群(组)的运转效能有很大的作用。
1.3双电梯并行控制系统研究现状与发展趋势
我国现在已经成为使用电梯数量最大的国家，相应的，对于电梯控制方面的技术水平也跻身世界一流水准[4]。而电梯的高速发展，也导致在电梯功能需求和创新技术应用层面上日益增长。随着应用高科技的现代化建筑的兴起与完善，电梯仅仅只是完成垂直运输的功能，已经满足不了现代社会的要求，还要将以人为本作为核心，在提高职员乘坐电梯时的舒适度的同时，还要使电梯整个运行过程更加人性化[5]。就当前社会电梯发展现状来看，“时间最短”已经不再是当今高质量电梯需要考虑的唯一目标，采用模糊控制、神经网络和专家系统等方法，使单梯或电梯群运行更加智能化已经变得越来越重要[6]。
纵观电梯技术的发展史，我们可以总结下列几个特点：
（1）电梯的逻辑控制已从过去简单的继电器——接触器控制发展为可编程逻辑控制器（PLC）和微机控制，控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等[7]，电梯的可靠运行得到了很大的保障。
（2）电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电梯因为能耗高、维修不方便等缺点,逐渐被交流电梯所取代；液压电梯由于运行平稳性好，机房位置灵活等优点，在低楼层建筑中大多采用液压电梯；而交流伺服系统拖动电梯更是由于交流技术提高进入飞速发展期，已由以前的变极调速（ACVP）发展成为调压调速（ACVV）及调频调压调速（ACVVVF），使得电梯的速度、加速度控制更加符合人们的生理要求，并且使电梯的舒适感大大增强[8]。
（3）电梯的速度要求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多。
（4）电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足用户的使用功能要求。如紧急停车操作，消防员专用、防捣乱系统等等[9]。
（5）电梯的机械传动方面，由于国际上机构加工水平的不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，已经使电梯的传动形式多样化[10]。
1.4 电梯并联控制概述
电梯并联控制指的是一座建筑并排安装两台或多台电梯，而且共享每个层楼的呼梯信息，并且能按照调度原则进行每部电梯的自动调度工作。资料显示，双梯并联后，增加了电梯的运行效率约20%~30%左右[11]。在人流量的高峰期，通过对电梯多次停靠导致的加减速和箱体开关门的时间的减少，而使乘客等待和乘坐电梯消耗的时间大大缩短。电梯消耗的能量中由于到达指定楼层时需要的加减速运行过程占到50%[12]。并且通过对双梯的并联控制，使电梯停靠的次数相对减少，从而节约了电梯运转时的能量。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究目的和意义 1
1.3双电梯并行控制系统研究现状与发展趋势 1
1.4 电梯并联控制概述 2
2 基于PLC的双电梯并行控制系统方案设计 3
2.1 课题的研究内容 3
2.2 系统设计方案 3
2.3双电梯系统控制要求 4
2.4 系统控制部分硬件介绍 5
2.4.1 伺服电机 5
2.4.2 门电机 5
2.4.3 电梯钢缆 6
2.4.4压力传感器 6
2.4.5 I/O分配 6
2.4.6 硬件配置 11
3 系统控制部分软件设计介绍 12
3.1 控制部分设计方案 12
3.1.1 主程序流程图 12
3.1.2双梯并行算法 13
3.2 控制程序设计 13
4 系统WinCC组态监控部分 36
4.1 组态软件介绍 36
4.2 WinCC与PLC的通信原理 36
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4.3 WinCC与S7300的连接实现步骤 37
4.3.1Step7项目的通信设置 37
4.3.2 WinCC项目的连接设置 38
5 与系统WinCC组态监控部分联合模拟调试 39
结 论 49
致 谢 50
参考文献 51
1 绪论
1.1 课题研究背景
由于经济的快速发展，现代社会上的建筑越来越高。电梯作为高层建筑的运输工具，变得越来越重要。它们负责将需要运输上楼的物资和人员运送到指定的楼层，传统的电梯已经不能适应现代社会的需要，因此，对功能更复杂、更加经济的电梯控制系统的需求也就越来越高[1]。利用PLC改善之后的电梯控制系统随之产生，其相比于继电器控制的电梯控制系统，安全性更高，维护也更加方便。
1.2 课题研究目的和意义
社会上的高层建筑随着经济的发展变得越来越多，人流量也越来越高。一座建筑里只安装一台电梯显然不可能满足需求，所以，一座建筑安装两台及以上的电梯的情况越来越多，更多新的问题也随之出现，如果两台电梯分别独立运行，那么造成的资源浪费将无法预估，工作效率也不会达到预期效果，电梯间的协调运行显得更加重要。人员乘坐电梯的时间是一定的，想要提高电梯的工作效率，建筑高度、楼层数量以及调度原则等各个方面都需要细致的考虑[2]。对于停靠次数多的底层楼层，快速电梯往往只能以中速、较低速运行，而中速、低速电梯到达指定楼层时的停靠及人员上下电梯的时间与快速梯几乎没有差异。因此，为了使电梯的运行更加高效，使乘客乘坐电梯的时间减少，出现了直接停止、迅速关门、提早开门和先开门后平层等控制措施。所以，如何控制和调度电梯显得更加重要。在近些年来，很多新的电梯控制措施和调度原则随之产生。而大楼内设置电梯的数量由大楼人流量和单位时间内呼梯按钮按下的次数及电梯的运行速度等因素决定[3]。所以基于PLC的双电梯并行控制系统对于改善电梯群(组)的运转效能有很大的作用。
1.3双电梯并行控制系统研究现状与发展趋势
我国现在已经成为使用电梯数量最大的国家，相应的，对于电梯控制方面的技术水平也跻身世界一流水准[4]。而电梯的高速发展，也导致在电梯功能需求和创新技术应用层面上日益增长。随着应用高科技的现代化建筑的兴起与完善，电梯仅仅只是完成垂直运输的功能，已经满足不了现代社会的要求，还要将以人为本作为核心，在提高职员乘坐电梯时的舒适度的同时，还要使电梯整个运行过程更加人性化[5]。就当前社会电梯发展现状来看，“时间最短”已经不再是当今高质量电梯需要考虑的唯一目标，采用模糊控制、神经网络和专家系统等方法，使单梯或电梯群运行更加智能化已经变得越来越重要[6]。
纵观电梯技术的发展史，我们可以总结下列几个特点：
（1）电梯的逻辑控制已从过去简单的继电器——接触器控制发展为可编程逻辑控制器（PLC）和微机控制，控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等[7]，电梯的可靠运行得到了很大的保障。
（2）电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电梯因为能耗高、维修不方便等缺点,逐渐被交流电梯所取代；液压电梯由于运行平稳性好，机房位置灵活等优点，在低楼层建筑中大多采用液压电梯；而交流伺服系统拖动电梯更是由于交流技术提高进入飞速发展期，已由以前的变极调速（ACVP）发展成为调压调速（ACVV）及调频调压调速（ACVVVF），使得电梯的速度、加速度控制更加符合人们的生理要求，并且使电梯的舒适感大大增强[8]。
（3）电梯的速度要求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多。
（4）电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足用户的使用功能要求。如紧急停车操作，消防员专用、防捣乱系统等等[9]。
（5）电梯的机械传动方面，由于国际上机构加工水平的不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，已经使电梯的传动形式多样化[10]。
1.4 电梯并联控制概述
电梯并联控制指的是一座建筑并排安装两台或多台电梯，而且共享每个层楼的呼梯信息，并且能按照调度原则进行每部电梯的自动调度工作。资料显示，双梯并联后，增加了电梯的运行效率约20%~30%左右[11]。在人流量的高峰期，通过对电梯多次停靠导致的加减速和箱体开关门的时间的减少，而使乘客等待和乘坐电梯消耗的时间大大缩短。电梯消耗的能量中由于到达指定楼层时需要的加减速运行过程占到50%[12]。并且通过对双梯的并联控制，使电梯停靠的次数相对减少，从而节约了电梯运转时的能量。
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