基于wincc的电梯控制系统设计【字数：12378】
摘 要随着社会经济的发展，电梯已成为城市物质文明的代表。电梯是高层建筑中的必备设备。作为一种垂直运输设备，它承载着人员和物流的运输。随着当今高层建筑的快速发展，相应地，电梯对舒适性，可靠性，低能耗和低噪音的性能要求也越来越高。这一系列要求加速了当今电梯行业的发展。其驱动技术已发展到频率，电压和速度调节阶段，逻辑控制也由可编程逻辑控制器由继电器控制代替。本文的设计以西门子PLC平台为控制核心，采用控制系统模拟电梯运行。当外部呼叫信号或内部呼叫信号发生时，电梯可以立即响应并运行到目标楼层。同时，通过电梯模拟软件或WinCC监控电梯运行图，利用人机界面可实时进行楼层检测、记录、电梯运行状态等显示功能。因此，可以完全监视和控制电梯控制系统。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景及意义 1
1.2电梯监控系统的发展现状 1
1.3本课题研究内容 2
第二章 PLC与WinCC的概述 3
2.1可编程控制器(PLC)的概述 3
2.2 WinCC flexible的概述 6
第三章 电梯控制系统的整体设计方案 8
3.1电梯设备的组成 8
3.2电梯的动作原理 9
3.3电梯控制系统的设计要求 9
3.4电梯控制系统的工作原理 10
第四章 电梯控制系统设计的PLC设计 15
4.1 PLC的基本结构 15
4.2 I/O点分配 15
4.3 PLC的硬件选型 16
4.4电梯控制系统的总体框图 17
4.5电梯控制系统的PLC程序设计 18
4.6 PLC程序的写入 22
第五章 四层电梯系统的仿真设计 24
5.1 S7PLCSIM仿真软件的主要功能 24
5.2四层电梯控制系统监控画面的设计 24
5.3结果演示 28
结束语 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1课题背景及意义
电梯在汉语词典的解释下可以理解为：建筑中用电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
作动力的升降机，可以替代步行上下的楼梯。
电梯的雏形始于商周时期的水上升降轮。它是一个简单的绞车，由木托架，鼓和曲柄绳组成。 在人力或动力的驱动下，提水速度非常慢。在公元前2600年，埃及人利用最旧的上下运行系统去打造金字塔，不过起重机却是由人力进行驱动。法国的第二修道院在1203年装置了一台起重机。但是不同地方是在于起重机是由驴提供动力，并且负载由缠绕在大鼓上的绳索提升，这种方法一直到后来的瓦特发明的蒸汽机才被停止使用，在1800年时，煤矿可以用起重机在矿井中输送煤炭。
几个世纪以来，人们发明了各式各样的电梯，这些电梯都有一个相同的毛病：一旦牵引的绳子突然断裂，电梯就会非常快速的到底部。直到1854年，美国人奥蒂斯发明了一种制动器，利用弹簧和起重绳连接，可以在吊绳突然断裂时，避免轿厢继续下降从而引发危险。这是电梯发展历史上的里程碑。这个发明不仅为电梯行业开创了先锋，更加为那些建筑物的建造师提供了极大的便利。不过真正的电梯产品是近年来才发展起来的。
电梯监控领域的一项先进技术是电梯远程监控系统（REM），它可以集中对电梯进行维护和管理。对采集到的电梯数据进行分析加以处理，告知电梯的运动情况，故障次数和故障问题的分析，能够及时了解到电梯的运行记录和监测数据，对电梯的故障进行诊断和处理。极大地减少了工作人员的维护时间，对电梯的管理，维护和安全运行提供了便捷。
1.2电梯监控系统的发展现状
电梯的监控系统是跟随计算机和工业化网络通信技术的发展研究出的能集中监控管理的新型技术，在目前的电梯维护管理方面起着非常重要的角色。当电梯发生故障时，监控系统能及时报警以便维护人员能快速进行排除故障。除此之外，有些监控系统可以远程对电梯进行诊断维护、故障报警以及对电梯的运行性能进行分析数据并统计，从而提高电梯运行的可靠性。
就目前而言，在电梯监控这方面有两种类型的企业，一种是专业的电梯生产商，另一种与电梯有关的监控设备公司。
专业的电梯生产商主要是做电梯产品配套的监控系统和对电梯的维修保养的远程监控设备。电梯生产商推出的监控系统监控信息种类全面，功能专业且内容丰富，增值功能比较多。例如可以在电梯故障之前可以实现预警，同时对故障诊断并且记录和分析电梯的运行数据。电梯使用的监控技术也与控制系统有紧密结合的专业技术，例如可以直接向电梯控制系统进行信息采集。一些大工程的电梯公司一般都会在电梯控制系统中安装维修保护的模块等。这类监控系统为客户提供了高质量的服务，可现场安装，维护方便，影响不到电梯的运行。而且，这类监控系统一般只适用自己公司的电梯技术。
与电梯相关的监控设备公司主推的监控系统，具有一定通用性，但是也有一些不足，因掌握不到电梯控制的核心技术，所以电梯控制系统内部的信息采集不了，为了采集到电梯内部的信息，便需要在电梯里装上传感器。该系统的缺点是：现场的安装布置工作量大、成本高、可靠性低、不便于维护，存在影响电梯运行的隐患，不能收到电梯故障信息，难以实现对电梯的预保养。
1.3本课题研究内容
本篇论文主要内容就是利用西门子PLC技术结合WinCC组态软件设计出电梯的监控系统，通过采集数据分析并处理、人机界面显示的画面以及报警处理等功能，对电梯的运行进行实时动态监控，并通过计算机技术及网络通信技术对电梯实现远程监控与报警。以PLC为控制器，控制电梯的上下运行、楼层停靠、报警响应等操作。运用可编程控制器的梯形图语言进行对程序的编写，来实现电梯控制系统的设计。主要章节的内容如下：
第二章主要是介绍可编程控制器（PLC）和WinCC人机界面。对于可编程控制器方面，主要介绍了它的定义、特点、结构组成、工作原理以及对本篇论文所选用的PLC编程软件进行分析。对于WinCC人机界面方面，主要介绍了所选用的WinCC组态软件的组成及功能。了解了这些对接下来的设计提供了很大的便利。
第三章是电梯控制系统整体设计分析。首先从电梯的结构开始说明电梯运动的机械结构；其次分析电梯的工作原理，分为五个模块用流程图简洁的展示出电梯的工作原理。简单说明该系统的设计要求。
第四章是电梯控制系统的PLC程序设计。首先展示选用的可编程控制器的实物图。由上章说明了该系统的设计要求，开始对I/O输入输出地址分配列表，并对PLC的型号以及硬件配置进行选择。画出该控制系统设计选用S7300系列的CPU321以及模拟量输入模块SM321，模拟量输出模块SM322的总体框图。下面开始进行PLC梯形图的编写。完成后，下载到PLC硬件中为电梯的运行测试做准备。
第五章是电梯系统的仿真设计。首先对仿真软件的功能进行介绍，然后建立STEP7与WinCC flexible项目的连接，根据课题的要设计出电梯控制的组态画面，并根据PLC的I/O输入输出点进行变量的设定及绑定元件符号。然后就可以把设计好的PLC程序和组态画面进行仿真模拟运行，开始运行测试，并分析运行结果。第二章 PLC与WinCC的概述
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景及意义 1
1.2电梯监控系统的发展现状 1
1.3本课题研究内容 2
第二章 PLC与WinCC的概述 3
2.1可编程控制器(PLC)的概述 3
2.2 WinCC flexible的概述 6
第三章 电梯控制系统的整体设计方案 8
3.1电梯设备的组成 8
3.2电梯的动作原理 9
3.3电梯控制系统的设计要求 9
3.4电梯控制系统的工作原理 10
第四章 电梯控制系统设计的PLC设计 15
4.1 PLC的基本结构 15
4.2 I/O点分配 15
4.3 PLC的硬件选型 16
4.4电梯控制系统的总体框图 17
4.5电梯控制系统的PLC程序设计 18
4.6 PLC程序的写入 22
第五章 四层电梯系统的仿真设计 24
5.1 S7PLCSIM仿真软件的主要功能 24
5.2四层电梯控制系统监控画面的设计 24
5.3结果演示 28
结束语 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1课题背景及意义
电梯在汉语词典的解释下可以理解为：建筑中用电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
作动力的升降机，可以替代步行上下的楼梯。
电梯的雏形始于商周时期的水上升降轮。它是一个简单的绞车，由木托架，鼓和曲柄绳组成。 在人力或动力的驱动下，提水速度非常慢。在公元前2600年，埃及人利用最旧的上下运行系统去打造金字塔，不过起重机却是由人力进行驱动。法国的第二修道院在1203年装置了一台起重机。但是不同地方是在于起重机是由驴提供动力，并且负载由缠绕在大鼓上的绳索提升，这种方法一直到后来的瓦特发明的蒸汽机才被停止使用，在1800年时，煤矿可以用起重机在矿井中输送煤炭。
几个世纪以来，人们发明了各式各样的电梯，这些电梯都有一个相同的毛病：一旦牵引的绳子突然断裂，电梯就会非常快速的到底部。直到1854年，美国人奥蒂斯发明了一种制动器，利用弹簧和起重绳连接，可以在吊绳突然断裂时，避免轿厢继续下降从而引发危险。这是电梯发展历史上的里程碑。这个发明不仅为电梯行业开创了先锋，更加为那些建筑物的建造师提供了极大的便利。不过真正的电梯产品是近年来才发展起来的。
电梯监控领域的一项先进技术是电梯远程监控系统（REM），它可以集中对电梯进行维护和管理。对采集到的电梯数据进行分析加以处理，告知电梯的运动情况，故障次数和故障问题的分析，能够及时了解到电梯的运行记录和监测数据，对电梯的故障进行诊断和处理。极大地减少了工作人员的维护时间，对电梯的管理，维护和安全运行提供了便捷。
1.2电梯监控系统的发展现状
电梯的监控系统是跟随计算机和工业化网络通信技术的发展研究出的能集中监控管理的新型技术，在目前的电梯维护管理方面起着非常重要的角色。当电梯发生故障时，监控系统能及时报警以便维护人员能快速进行排除故障。除此之外，有些监控系统可以远程对电梯进行诊断维护、故障报警以及对电梯的运行性能进行分析数据并统计，从而提高电梯运行的可靠性。
就目前而言，在电梯监控这方面有两种类型的企业，一种是专业的电梯生产商，另一种与电梯有关的监控设备公司。
专业的电梯生产商主要是做电梯产品配套的监控系统和对电梯的维修保养的远程监控设备。电梯生产商推出的监控系统监控信息种类全面，功能专业且内容丰富，增值功能比较多。例如可以在电梯故障之前可以实现预警，同时对故障诊断并且记录和分析电梯的运行数据。电梯使用的监控技术也与控制系统有紧密结合的专业技术，例如可以直接向电梯控制系统进行信息采集。一些大工程的电梯公司一般都会在电梯控制系统中安装维修保护的模块等。这类监控系统为客户提供了高质量的服务，可现场安装，维护方便，影响不到电梯的运行。而且，这类监控系统一般只适用自己公司的电梯技术。
与电梯相关的监控设备公司主推的监控系统，具有一定通用性，但是也有一些不足，因掌握不到电梯控制的核心技术，所以电梯控制系统内部的信息采集不了，为了采集到电梯内部的信息，便需要在电梯里装上传感器。该系统的缺点是：现场的安装布置工作量大、成本高、可靠性低、不便于维护，存在影响电梯运行的隐患，不能收到电梯故障信息，难以实现对电梯的预保养。
1.3本课题研究内容
本篇论文主要内容就是利用西门子PLC技术结合WinCC组态软件设计出电梯的监控系统，通过采集数据分析并处理、人机界面显示的画面以及报警处理等功能，对电梯的运行进行实时动态监控，并通过计算机技术及网络通信技术对电梯实现远程监控与报警。以PLC为控制器，控制电梯的上下运行、楼层停靠、报警响应等操作。运用可编程控制器的梯形图语言进行对程序的编写，来实现电梯控制系统的设计。主要章节的内容如下：
第二章主要是介绍可编程控制器（PLC）和WinCC人机界面。对于可编程控制器方面，主要介绍了它的定义、特点、结构组成、工作原理以及对本篇论文所选用的PLC编程软件进行分析。对于WinCC人机界面方面，主要介绍了所选用的WinCC组态软件的组成及功能。了解了这些对接下来的设计提供了很大的便利。
第三章是电梯控制系统整体设计分析。首先从电梯的结构开始说明电梯运动的机械结构；其次分析电梯的工作原理，分为五个模块用流程图简洁的展示出电梯的工作原理。简单说明该系统的设计要求。
第四章是电梯控制系统的PLC程序设计。首先展示选用的可编程控制器的实物图。由上章说明了该系统的设计要求，开始对I/O输入输出地址分配列表，并对PLC的型号以及硬件配置进行选择。画出该控制系统设计选用S7300系列的CPU321以及模拟量输入模块SM321，模拟量输出模块SM322的总体框图。下面开始进行PLC梯形图的编写。完成后，下载到PLC硬件中为电梯的运行测试做准备。
第五章是电梯系统的仿真设计。首先对仿真软件的功能进行介绍，然后建立STEP7与WinCC flexible项目的连接，根据课题的要设计出电梯控制的组态画面，并根据PLC的I/O输入输出点进行变量的设定及绑定元件符号。然后就可以把设计好的PLC程序和组态画面进行仿真模拟运行，开始运行测试，并分析运行结果。第二章 PLC与WinCC的概述
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