基于PLC和WinCC的六部十层电梯控制系统的设计*

杨婷婷

(滁州学院机械与电气工程学院 安徽滁州 239000)

自从电梯发明之后，电梯控制技术的优化一直是人们研究的重点，从一开始的继电器，到PLC控制再到今天的微处理器控制，电梯控制技术的变化就是现代科学技术进步的一个缩影。电梯控制的核心是能够对程序进行不断优化以响应人们的需求和目标。老式电梯控制采用的是继电器组进行控制。为了提高运行效率，节约运行成本，PLC控制应运而生。PLC控制具有高稳定，低成本，强抗干扰能力等。

当今的网络通信技术迅速的发展，计算机的出现方便了人们的日常生活，与此同时，利用现代的计算机与网络实时的掌握工业现场的情况正逐渐成为热点。使用网络，计算机等现代化的工具能够让工程师实时的掌握PLC的运行情况，以便于在故障发生的时候快速的解决故障，恢复设备的正常工作。因此，采用PLC和现代的计算机以及互联网相结合的方式，大大提高了设备工作的可靠性，正在逐渐发展成为一种常态。

1 电梯的结构和特点

电梯对象主要包括：电梯整体(包括轿厢、电机、限位开关等)、各个楼层按钮(上下行呼梯按钮及指示灯等)、电梯内部设备(轿厢开关门按钮、轿厢选层按钮及指示灯等),电梯模型采用六部十层结构。

电梯的结构十分的复杂，主要包括曳引电动机、引导轮、轿厢、开门和关门继电器等。其中电梯运行的空间内还包括上端第一限位、上端第二限位、下端第一限位以及下端第二限位。电梯的每一层还包括平层传感器、上平层传感器和下平层传感器。其中这几个限位是用来在电梯进行初始化的时候确定位置用的，也用来保证电梯在发生故障时能够不冲顶或者冲底。而平层传感器是用来保证电梯在停止的时候开门口和电梯的出口保持在同一水平面，防止因电梯轿厢的出口和电梯的出口不一致对人造成的危险。轿厢中还包含有开门到位，关门到位以及轿门电机等。轿厢的开门到位以及关门到位是用来保证开关门时候的平稳，而轿门电机是用来对轿门执行开关动作的。

2系统总体方案设计

2.1控制逻辑流程图

电梯监控系统由SIMATIC S7-1200 PLC 为控制器实现电梯自动运行,主要功能包括电梯呼梯登记、电梯开关门控制、电梯上下行控制、电梯楼层显示和超载保护等。

电梯开始运行之前，首先判断是否复位，如果没有指示信号，则进入运行模式。当有开关门信号指示时，则执行上行或下行控制；如果没有开关门信号指示，那么进入休眠状态。延迟20秒，如果没有信号指示，则关闭照明和风扇节能。如果有上行信号指示，则进入上行状态。如果有在此上行指示之外有其他楼层呼叫信号时，则优先服务当前上行信号指示，就是根据最早登记的信号决定电梯的上行或下行，下行同理。控制逻辑流程如图1所示。

图1 控制逻辑流程图

2.2 电梯的I/O分配

六部十层电梯所需的I/O口有很多，合理的安排I/O口的位置是成功的关键，六部十层电梯的I/O分配如表1所示。

3 软件系统设计

基本功能模块主要包括上行处理模块、下行处理模块、待载休眠模块、开关门处理模块。对于电梯来说，最重要的就是电梯的上下行处理，也成为了群控，电梯的群控原则是当有外呼某一层信号时候，相应的那层的上行或者下行处理会被激活，再激活电梯的上下方响应。根据系统流程框图完成软件部分设计。电梯上下行PLC梯形如图2所示。

图2 电梯的群控

4 利用WinCC和WEB对电梯的运行状态进行监控

人机界面是用来人和计算机之间传递信息和交换信息。可编程控制(power line commnnicationt,PLC)，电梯仿真软件等通过交换机，网线和显示屏，可以轻松的实现人机数据之间的交换。WinCC是西门子公司和微软公司共同开发的软件，它在自动化领域具有重要地位。WinCC的功能十分的强大，可以方便的实现人机对话的功能，使操作更为便捷和流利。人机界面和组态的软件是有一定的区别的，人机界面通常是被人们称为触控面板，不同的硬件HMI具有不同的硬件结构，也就有不同的画面组态软件，一般情况下他们连接的主要设备就是PLC。VNC则是一种远程的控制软件，这里window下也有自带的远程软件，但是灵活性受限，所以采用的VNC，功能更加强大，可以依据不同的要求选择不同的VNC软件。

4.1 组态监控画面设计

首先建立组态王和 PLC之间的连接，将电梯程序下载入 PLC中，打开“六层十部电梯控制系统”监控画面，如图3所示。

图3 前三部电梯画面

4.2 WEB监控

WEB监控室基于WinCC监控的，由于WinCC只适用于内网，而且需要采用相应的软件进行监控，受到地点和电脑的软件制约。为了让监控在任何地点进行，文章采用了基于VNC和WinCC进行监控的方案，这个方法简单易用，适用范围很广。

启动WinCC服务，点击菜单栏的RT标签，即可进入仿真模式。启动VNC服务器，点击桌面上的ThinVNC图标启动程序程序。打开ThinVNC选择Communication选项卡选择端口和协议类型以及分配的IP地址启动。利用浏览器进行WEB监控。在客户机上启动连接openVPN，待openVPN连接成功，通过浏览器访问刚才的服务端绑定的OpenVPN的地址，端口号为刚才脚本中设置好的端口号，访问效果如图4所示。

图4 WEB监控的效果图

5 结论

文章介绍六部十层电梯控制系统的设计，控制器采用西门子S7-1200PLC，控制工程软件版本为西门子博图 V14, 在 SIMATIC S7-1200 PLC 上，完成硬件组态和控制程序开发；在 SIMATIC WINCC 上，完成监控画面组态与开发；建立 PLC 和 WINCC 之间的通讯连接，并且在此基础上添加网络监控。仿真实验表明,该电梯控制系统可以实现自动平层、开关门、内呼外呼、超重提示等功能, 在电梯整个运行过程中 , WinCC可以完成监测状态的参数以及各种反馈信号。采用这种方案简单明了，操作简洁，便于维护。同时，由于采用了内网穿透技术，使得工作人员可以在世界上任何一个角落对PLC的运行情况进行监视。