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1、基于西门子ST-300PLC的虚拟电梯摘 要随着城市现代化进程的飞速推进,电梯作为一种安全，高效，方便的垂直运输工具已在人们的日常生活中密不可分，因此,设计一种通用性强、可视性好的PLC虚拟电梯教学模型势在必行。针对电梯运行特点,虚拟电梯设计采用了顺序控制分析方法和面向对象的模块化分析设计方法。设计内容包括电梯的控制技术、PLC电梯控制程序设计、虚拟电梯的程序仿真、虚拟电梯的运行监控等。设计选用功能强大先进的西门子(Siemens)S7-300PLC,西门子S7-PLCSIM仿真软件和WINCC flexible监控软件来实现电梯的软PLC控制、仿真与监控,具有良好的教学可视性、实时性。虚拟电
2、梯系统设计以PLC控制系统为主要研究对象,通过分析研究电梯运行原理,控制要求,做好PLC输入/输出(I/0)端口配置,利用软PLC技术,设计出梯形图LAD控制程序,并对电梯的开关门控制,厅内外召唤登记及消除控制、平层控制、选层及电梯运行过程等进行仿真、监控。虚拟电梯系统设计代替了传统的继电器控制系统,提出了一种新颖的便于教师讲授、易于学生编程和调试的控制方法。虚拟电梯系统与电梯物理模型相比,充分发挥了西门子中型PLC和组态软件的强大功能,具有较强的灵活性、可操作性、通用性。教师和学生可以根据教学需要自行开发电梯控制系统,体会程序对现场生产设备的控制效果,并根据仿真结果不断修改程序,增强PLC一
3、体化教学的教学效果,提高教学效率和培训层次。关键词:虚拟电梯仿真；S7-300PLC；STEP7；WINCC flexible；监控AbstractWith the rapid development of city modernization, the elevator as a safe, efficient, convenient for the vertical transportation tool in peoples daily life are inseparable. Therefore, be imperative to design a kind of strong ve
4、rsatility, good visibility of the PLC virtual elevator teaching model.In view of the operational characteristics of the elevator, the virtual elevator design using modular analysis method and object oriented analysis and design method of sequence control. The design includes the elevator control tec
5、hnology, PLC elevator control program design, virtual elevator program simulation, virtual elevator operation monitoring. Design uses powerful advanced Siemens (Siemens) S7-300PLC, Siemens S7-PLCSIM simulation software and WINCC flexible software to realize the soft PLC elevator control, simulation
6、and monitoring, with visibility, good real-time teaching. Virtual elevator system design based on PLC control system as the main object of study, through the analysis of the elevator operation principle, control requirements, do a good job in PLC input / output (I/0) port configuration, using soft P
7、LC technology, designs the trapezoidal chart LAD control program, and control of the door switch of elevator, hall of call register and remove control, level control, layer selection and elevator operation process simulation, monitoring.Design of virtual elevator system to replace the traditional re
8、lay control system, proposes a novel convenient for teachers to teach students, easy programming and debugging control method. Virtual elevator system and elevator model, gives full play to the functions of Siemens medium PLC and configuration software, has strong flexibility, operability, general.
9、Teachers and students can develop the elevator control system according to the needs of teaching, experience of field control effect of production equipment, and modify the program continuously according to the simulation results, enhanced PLC integration teaching effect, improve the efficiency of t
10、eaching and training level.Key words:virtual elevator simulation; S7-300PLC; STEP7; WINCC flexible; monitoring目录摘要IIIAbstractIV目录V1 绪论11.1 虚拟电梯系统的设计背景11.2国内外研究现状及分析11.2.1电梯行业的发展现状和趋势11.2.2 虚拟电梯的优势21.2.3 设计目的与科研意义21.3课题设计思路及方法31.4课题研究内容42 基于PLC控制的虚拟电梯模型的总体设计方案52.1 电梯的主要结构及控制技术52.2 虚拟电梯的控制功能及流程图设计62.3
11、 可编程序控制器(PLC)的硬件实现72.3.1 PLC的定义82.3.2 PLC的基本结构82.3.3 PLC的工作原理92.3.4 PLC控制电梯的优点92.3.5 西门子S7-30OPLC的系统结构92.3.6 西门子S7-300PLC的CPU设计5102.3.7 西门子S7-3OOPLC的通信功能103 虚拟电梯PLC控制系统设计123.1 虚拟电梯PLC控制系统结构123.2 电梯控制系统的I/O分配123.3.1 PLC编程软件的选择133.3.2 STEP7编程软件概述133.3.3 STEP7的硬件接口143.3.4 STEP7与S7-300PLC间系统通信143.3.5 ST
12、EP7与S7-300PLC间硬件组态153.4 虚拟电梯梯形图程序设计及分析153.4.1 虚拟电梯PLC控制系统设计要点153.4.2 平层判断及电梯运行程序153.4.3 楼层指示程序173.4.4 开、关门控制183.4.5 内、外呼信号登记及消除193.4.6 选层定向及反向截梯223.4.7 电梯故障报警224 虚拟电梯系统的仿真设计244.1 S7- PLCSIM仿真软件的主要功能244.2 利用S7- pLCSIM仿真、调试电梯控制程序244.3 虚拟电梯的监控系统设计254.3.1 WinCC flexible人机界面监控软件254.3.2 WinCC flexible监控系统
13、设计26总结30致谢31参考文献32 1 绪论1.1 虚拟电梯系统的设计背景随着城市现代化的不断推进,电梯，一种高效、安全、迅捷的代步升降运输工具，已经完全融入人们的平时生活。我国的电梯使用史已有100年左右,同时其使用数量也快速增长,据不完全统计,我国在用电梯差不多50万台,并且每年有67万台的增长速度。目前,由于智能控制技术的发展，电梯已经从继电器控制过渡到了PLC控制和微机控制。其中PLC技术可扩展性强、抗干扰能力强、成本低，既而应用范围广泛。而电梯控制也成为各高楼智能控制和工艺控制的典型实例。现在社会上PLC技术方面的人才缺口很大，因此,能够设计出一个易于教师传授、便于学生学习掌握的,
14、另外可视性好、通用性强的PLC虚拟电梯教学模板迫在眉睫。同时这样也可以改善各相关职业院校的教学模式，促进其一体化教学的发展,提升培训层次及教学效率。1.2国内外研究现状及分析1.2.1 电梯行业的发展现状和趋势(l)电梯控制技术方面网络化、智能化、人性化; CPU采用高位数,电梯信号的处理和速度增强; 专家控制和模糊逻辑应用到了电梯群控系统中,精度和效率被相应提高;电梯的各种选择功能在不断增加和扩展,目前可以选用的电梯功能预计达到5080种之多,这样电梯轿厢色调、造型的艺术化、多样化就展现出来了,并与建筑物完美巧妙的融成一体。(2)曳引机技术方面伴随机械加工水平的提高,有齿轮曳引机从传统的蜗轮
15、蜗杆传动慢慢被行星式齿轮传动与高精度硬齿面圆柱齿轮传动替代,这样就有利于曳引机体积缩小、传动效率和承载能力提高。(3)电梯拖动技术方面电梯拖动技术有明显的发展,直流电梯的缺点是维修量大、能耗大,所以慢慢被交流电梯替代,液压电梯运行平稳、机房位置灵活,在低楼层场所应用广泛。 (4)电梯安全设计及安装监督方面作为高楼里唯一的代步运输工具,电梯肯定是必不可少的,很显然人们就会非常关注它的寿命、稳定性和安全性。因此,著名的奥的斯电梯公司想出了“电梯全过程绿色化”方案来解决，电梯从设计、制造、安装、维护及更新改造各个环节都充分考虑到了节能和环保因素。(5)电梯装潢方面电梯轿厢装潢采用新颖的装潢材料,如涂塑钢板、铝钢复合材料、钢化玻璃和各种类型石材、木材等,还有特殊的表面处理工艺、喷塑工艺、油漆工艺及镶拼贴装工艺等。轿厢的造型和照明设计、操纵箱设计和轿厢层楼显示设计等逐渐向艺术化、人性化发展。 (6)电梯教学模型方面现在很多厂家经营教具与教学专用设备的生产加工,物理电梯的教学模型主要是3至4层的PLC控制柜模型。有的电梯模型上设置了低压电器、变频器、机械等常见的多项故障实验给学生动手实训。1.2.2 虚拟电梯的优势伴随计算机技术的发展,人们开始利用计算机软件模拟实际的物理模
