基于S7-300与Eview触摸屏的五层电梯监控系统设计

1、 本科毕业设计（论文）题目 基于S7-300与Eview触摸屏的 五层电梯监控系统设计 学 院 电气与自动化工程学院 年 级 专 业 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 职 称 中 级 论文提交日期 常熟理工学院毕业设计（论文）基于S7-300与Eview触摸屏的五层电梯监控系统设计摘要本文设计五层电梯监控系统，首先介绍了电梯的基本结构、运行的原理，论述PLC 在电梯控制系统中的运用。深入分析了电梯的工作原理，详细介绍PLC控制电梯系统的软件设计方法。给出了基于S7-300PLC的5层电梯控制系统的设计方案，实现电梯加减速运行、显示楼层、呼叫信号保持、运行方向判断、手动和自动关门等基本功能。为

2、了直观有效监测电梯运行状态，本文以Eview触摸屏作为上位机设计和组态监控界面，通过上下位机的通信，实现了电梯运行状态的实时监控和故障报警。所设计的监控系统操作简单，画面清晰直观，达到了设计要求。关键字：电梯 PLC 触摸屏 监控系统Five-story elevator monitoring system design based on S7-300 and Eview touch screenABSTRACTThis is a five-story elevator control system design, first introduced the basic structure of

3、 the elevator, the principle of operation, discusses the use of PLC in the elevator control system. The working principle of the elevator is analyzed very in-depth , PLC elevator control system software design methods are introduced in detail. It also raises the S7-300 PLC-based five-story elevator

4、control system design, the elevator acceleration and deceleration run, floor indicator ，call signal to maintain the running direction of the judge, manual and automatic door closers and other basic functions are achieved.In order to visually effective monitoring the running of the elevator , the Evi

5、ew touch screen as the design and configuration of the host computer monitoring interface, through the upper and lower computer communication, the real-time monitoring of running the elevator and fault alarm are realized. This design of the monitoring system is simple, clear and intuitive screen, it

6、 also meet the design requirements. key words: elevator PLC touch screen monitored control system目 录1. 绪论11.1背景与意义11.2 电梯的发展概况11.3课题研究的内容21.4本文内容组织安排22. 电梯模型与电气线路设计32.1电梯实训装置结构总体介绍32.2 井道固定架与升降传动结构42.3 层控制按钮面板与轿厢42.4 硬件总体结构53. 硬件选型与接线73.1 可编程控制器的选型73.2 STEP7硬件组态83.2.1组态网络83.2.2主机架硬件配置93.3触摸屏选型及特点103

7、.4 变频器概述与参数设置113.5 硬件接线134. PLC程序设计154.1 PLC程序编写154.2 呼叫信号记忆控制程序184.3 楼层显示控制程序194.4 电梯开关门控制程序204.5 电梯加减速停靠判断控制程序224.6 呼叫方向判断控制程序235. 电梯监控界面设计275.1人机界面的应用275.2 EV5000组态软件简介275.2.1组态软件的功能275.2.2 EV5000简介285.3设置连接与变量设置285.4初始页面组态315.5电梯运行界面325.6电梯内部页面346. 监控系统联机调试376.1软件程序调试376.1.1 PLCSIM简介376.1.2 PLCS

8、IM调试376.2硬件调试407. 总结与展望42参考文献43致谢4442常熟理工学院毕业设计（论文）1. 绪论1.1背景与意义由于社会经济的发展和城市规模的不断扩大，宾馆、酒店、写字楼以及高层与超高层住宅不断增加，电梯的安装需求和使用数量也越来越大。电梯的使用在为人们出入高层建筑提供便利的同时，由于电梯故障所造成的人员伤亡和经济损失也越来越大。电梯运行中突然断电和其它原因造成电梯梯门打不开，人被关在轿厢中，与外界的通讯联系不上，给关在电梯内的人造成极大的身心伤害。现在的电梯有70%左右是无人值守，即使有人值守的电梯大部分也不是全天候在位。当由于电梯机械及电气故障等造成电梯墩底、电梯不能自动平

9、层、电梯轿厢门夹人等事故时，不能及时报警并得到及时救助。电梯安全检测部门应及时掌握该地区各类电梯的运行状态，从而及时有效地预防各类电梯事故的发生。因此安装电梯监控系统具有十分重要的现实意义，可以提高对客户的服务水平，保障乘客的安全，减少排查故障的时间，缩短抢修时间。所以电梯监控的目的是为了以最少的人力资源配备来加强度控制系统的管理，提供较为直观、清晰、准确、稳定的电梯运行状态监视，为设备维修和故障诊断提供多方面的可能性，充分提高电梯控制系统的工作效率和安全性能。1.2 电梯的发展概况如今，电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的交通工具，随着时代的发展，科技的进步，人们对电梯在运行时的平稳性、高速

10、性、准确性、高效性等一系列静、动态性能提出了更高的要求。电梯按用途、拖动方式、运行速度、控制方式、控制核心、有无机房、曳引机分类等可分为各种类型。电梯按控制核心分类可分为以下三类：1、继电器控制电梯。传统的电梯逻辑控制系统由继电器线路组成。继电器逻辑控制线路是由触点互相组合完成逻辑控制功能的。电梯的控制逻辑是从继电器控制系统逐渐进化而来的。2、微机控制电梯。微机控制的功能运用到电梯控制系统上，主要有以下几种功能取代了全部或部分的继电器以及传统选层方法，结合光电编码器实现了数字选层，方便解决调速问题，实现复杂的调配管理。可编程控制器控制电梯。信号登记、消除，定向、选层、平层、停车灯控制电路以可编

11、程控制器为核心，用软件实现各种控制功能的电梯。特点：电梯功能的变化可以通过改变程序来实现。PLC具有以下优势：既保留了传统继电气控制系统的简单易懂，而且具备控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口连接、维修方便等诸多高品质性能。从而PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的运用。综合以上因素，本设计采用PLC控制方式实现电梯控制。1.3课题研究的内容本课题主要研究了以S7-300PLC为控制核心，触摸屏作为监控显示界面。通过软件编程和硬件电路的搭建，对五层电梯的运行状态的实时模拟仿真监控并提供故障自动诊断并解除。本次设计的主要内容有以下几点：编写五层电梯的控制程序；触摸屏上的图

12、形监控页面组态设计与各类传感器状态实时显示组态设计；通过PLC编程判断机构运行状态正常与否，并且在仿真图形中显示故障部位及图形界面显示产生故障之可能原因的说明文字。1.4本文内容组织安排本文各章主要内容如下：第一章为绪论，介绍了五层电梯监控系统课题背景和意义以及课题的主要内容。第二章为电梯模型与电气线路设计，主要介绍本设计中使用的电梯模型以及各部分的具体介绍，总体硬件结构部分选择，第三章硬件选型与接线，具体介绍了PLC、触摸屏等硬件的介绍。STEP7软件的功能、硬件及网络的组态和电气原理图的设计。第四章为PLC程序设计，具体介绍了电梯控制程序的具体要求、电梯运行过程中各分步程序的设计以及举例。

13、第五章为电梯监控界面设计，对EV5000组态软件简单介绍，并且详述了电梯运行状态界面与电梯内部界面的设计与特殊元件的设置要求。第六章为监控系统联机调试，分别对软件调试和硬件调试作了介绍，并对调试中出现的问题、现象以及解决办法进行了阐述。第七章为总结与展望，主要对本设计的工作做了总结，并对设计中的不足以及设计的后续作出展望。2. 电梯模型与电气线路设计2.1电梯实训装置结构总体介绍因为设计阶段在实验室进行，为了满足设计中对电梯功能的要求，在实验室中选用电梯模型。电梯模型主要由井道固定架、轿厢、升降传动机构、层控制按钮面板、电气接口孔板等几个部分组成；可分为机械运行部分和控制部分；该电梯模型是根据

14、最常见的升降式电梯结构，铝制架构制成。其结构与实际电梯原理完全相同，且几乎具备了实际电梯的所有功能。外部框架采用透明有机材料制成，使得电梯的内部结构一目了然；电梯的运行过程，以及每个动作都十分明了，且可以反复实际动手操作。能够很直观、透彻地了解、掌握电梯的结构及其动作原理，达到事半功倍的效果。电梯模型总体结构，如图2-1所示。图2-1 电梯模型示意图1：定位传感器 2：传送齿形带 3：运动配重块 4：轿厢 5：井式固定架 6：缓冲块 7：电梯模型固定基座 8：楼层显示指示 9：内呼和报警按钮 10：楼层呼叫按钮 11：升降驱动结构2.2 井道固定架与升降传动结构井道固定架由30mm×

15、30mm铝制型材、四周采用透明有机玻璃板搭建而成。透明玻璃板隔开了电梯运动并且方便观察电梯运行过程。模型的轿箱升降井式滑道与实际曳引电梯的井式通道是十分相似的。为保证电梯模型运行的安全性、稳定性，在滑道上部和底部设有上下限位行程开关通过电路设计的方式限制轿厢在异常情况下的超程运行。另外在底部设有缓冲装置从硬件上保证轿厢运行的安全。电梯的升降控制系统使用三相交流异步电动机及配套减速机构驱动，通过齿轮与电动机的啮合传递动力，使用变频控制技术对电梯加减速控制实现平稳的停靠，并配备有SJ40/6型旋转编码器以1000脉冲/圈的工作速度反馈电动机的转速。电动机通电后，等待呼叫信号，电梯降压启动，变频器控

16、制电动机低速启动，检测到该层的第二个定位传感器信号后，变频器控制电梯高速运行，在到达目标楼层时，高速转换为低速停靠，齿轮的传送结构配有配种装置，完成升降运动功能以及掉电制动。升降电动机的硬件原理图，如图2-2所示。 图2-2 升降正反转电动机的硬件原理线2.3 层控制按钮面板与轿厢楼层控制按钮面板采用绝缘防火面板制成，分为一至五层控制面板和轿厢内部控制面板6个部分，安装有一至五层上下行呼叫指示按钮（共8个），用于各楼层的上下呼控制和呼叫状态显示。在每层顶部位置安装楼层显示驱动模块（共6个）用于各楼层和内部轿厢当前运行楼层的显示。在面板顶部安装有各层内呼指示按钮、开门、关门和报警按钮，用于轿厢内

17、部的呼叫控制、呼叫状态显示、开关门和紧急报警。采用数码管显示驱动芯片CD4511将PLC的8421编码信号转化为7段数码显示；完成对电梯停靠的楼层显示；芯片DC5V电源由电压转化芯片LM2576完成在1层显示模块上转换，供电电源为DC24V。轿箱的箱体用金属材料制成轿厢内部含有工作电压为DC24V、10转/分的直流减速电机构成的开门结构。轿厢侧面装有并排的3个定位感测块在电梯时用作上下行减速和定位控制。轿箱开门方式采用旋转开门方式，利用3个继电器互锁控制完成直流减速电机的正反转控制，实现轿箱开门关门，有开门和关门位检测开关各1个。有开门信号时，插圈标号45得电，线圈K3、K4得电，利用互锁K2

18、失电，直流电动机正向得电正转，旋转门开启完成后，开门检测开关S4得电，K3、K4失电，电动机停止动作；有关门信号时，插圈标号44得电，线圈K2得电，利用互锁K3失电，直流电动机反向得电反转，旋转门关闭完成后，关门检测开关S3得电，K2失电，电动机停止动作。轿厢开关门电机接线图，如图2-3所示。图2-3 轿厢开关门电机接线图2.4 硬件总体结构本设计是利用PLC控制电梯模型实现五层电梯的加减速运行、显示楼层、呼叫信号保持、运行方向判断、手动和自动开、关门等基本功能。利用触摸屏监控电梯模型的实时运行状态，并且对出现的故障进行报警并且远程解除。具体硬件结构如下：选用西门子PLC编辑程序控制电梯模型各

19、部件的运行，包括显示当前的楼层状态、外部以及内部呼叫信号的保持、连接变频器控制升降的高低速运行等，通过MPI通讯方式连接触摸屏，监控电梯当前的运行状态。硬件总体架构如图2-4所示。图2-4 硬件接线结构示意图首先直流电源对PLC、门电机进行供电；PLC采集电梯的呼叫信号、当前位置信号以及PG控制器采集的电动机与变频器的工作信号，作为PLC的输入信号通过控制程序运行后，控制楼层显示、呼叫信号的显示，以及并通过变频器柜曳引机进行控制；PG控制器对变频器和曳引机进行采集，将数据反馈给PLC，进行下一步控制。3. 硬件选型与接线 3.1 可编程控制器的选型该五层电梯监控方案用西门子公司SIMATIC

20、S7系列PLC进行再开发。较使用单片机线路板控制而言，此方案的优点是开发成本低，周期短，稳定性高且有扩展性。S7系列PLC共有S7-200/300/400三大系列，适用于不同行业、不同规模级别的自动化生产加工。S7-200属于经济的微型PLC，主要满足微型工业生产规模的要求。而S7-300/400系列主要满足中大型规模的满足，凭借集成统一的通讯，在实现车间级、工厂级、企业级乃至全球企业链的生产控制与管理中起到中坚力量。根据电梯运行中的输入点分为层楼定位传感器5个，电梯外部呼叫按钮又区分为上升呼叫4个、下降呼叫4个，轿厢内部呼叫楼层按钮5个、开、关门以及报警按钮3个，电梯控制面板的开始、复位、检

21、修按钮3个，输入点一共24个。输出点分别为楼层显示的BCD码输出3个，楼层外部呼叫显示灯8个，轿厢内部呼叫显示灯8个，电梯控制面板的开始显示灯1个，报警蜂鸣器输出1个，控制电梯升降的高低速、正反转输出点4个，输出点一共24个。I/O点数分配如表3-1所示。表3-1项目所需符号变量I/O输入地址含义I/O输出地址含义I0.0一层定位传感器Q0.0BCD码输出1I0.1二层定位传感器Q0.1BCD码输出2I0.2三层定位传感器Q0.2BCD码输出4I0.3四层定位传感器Q0.3一层上呼指示灯I0.4五层定位传感器Q0.4二层上呼指示灯I0.5一层上呼按钮Q0.5二层下呼指示灯I0.6二层上呼按钮Q

22、0.6三层上呼指示灯I0.7二层下呼按钮Q0.7三层下呼指示灯I1.0三层上呼按钮Q1.0四层上呼指示灯I1.1三层下呼按钮Q1.1四层下呼指示灯I1.2四层上呼按钮Q1.2五层下呼指示灯I1.3四层下呼按钮Q1.3轿箱一层呼叫指示灯I1.4五层下呼按钮Q1.4轿箱二层呼叫指示灯I1.5轿箱开门按钮Q1.5轿箱三层呼叫指示灯 续表I/O输入地址含义I/O输出地址含义I1.6轿箱关门按钮Q1.6轿箱四层呼叫指示灯I1.7轿箱报警按钮Q1.7轿箱五层呼叫指示灯I2.0轿箱呼叫一层按钮Q2.0轿箱开门I2.1轿箱呼叫二层按钮Q2.1轿箱关门I2.2轿箱呼叫三层按钮Q2.2指示灯I2.3轿箱呼叫四层按

23、钮Q2.3蜂鸣器I2.4轿箱呼叫五层按钮Q2.4电梯正转（DIN1）I2.5开始按钮Q2.5电梯反转（DIN2）I2.6复位按钮Q2.6低速运行（DIN4）I2.7检修旋钮Q2.7高速运行（DIN5） 估算电梯运行的PLC程序容量。一般情况下，系统所需要的容量一般占用所选用CPU容量的50%90%。若存储使用量低于50%，则将造成浪费，而使用量高于90%时，会造成对CPU运算速度的影响，不能完全发挥所选CPU的运算速度。根据各型号CPU的参数，最终选择型号为：6ES7315-2FJ14-0AB0的CPU。主要参数具体如表3-2所示。表3-2 西门子S7-315 PLC主要参数6ES7315-2

24、FJ14-0AB0工作存储器DB块FB块FC块OB块数量（最大）1024DB0保留20482048容量（最大）128KB16KB16KB16KB16KB3.2 STEP7硬件组态3.2.1组态网络打开SIMATIC Manager编程软件，创建名为“Five-ladd”的新项目。对于直接新建的项目来说，只有在块中有一个OB1为组织块，其他硬件组态等均未设置。所以在程序编写之前需要先进行网络的组态，以此来确定整个系统的架构。在组态网络编辑窗口中增加本次项目所需要的西门子S7-315CPU，型号可以在右侧的硬件目录中寻找。添加完成后如图3-1所示。图3-1 SIMATIC Manager 网络组态

25、3.2.2主机架硬件配置双击刚刚添加的SIMATIC 300系列CPU，进入HW Config编辑窗口开始配置所需要的硬件。在此处添加一个主机架，此处的主机架相当于实际中的整个PLC。实际PLC包括以下模块：电源模块，提供24V直流工作电压；CPU模块，支持整个PLC的运行；扩展模块，当用于SIMATIC S7-300多层机架配置时，连接主机架和扩展机架；数字量和模拟量I/O模块，用于数据的输入与输出，包括具有中断处理和诊断功能的模块；功能模块，主要在计数、测量及各种控制时使用；通讯模块，供点对点、AS-I、PROFIBUS、工业以太网通讯使用。在主机架配置中，每个模块对应每个真实的模块。如图

26、3-2所示。以下各模块在SIMATIC Manager中并不是都需要配置的。例如电源模块就不需要配置，因为在编程中，电源模块是不占用地址的。在新建主机架中，我们需要做的就是将所需模块插入到相应插槽中。3号插槽只有在是用拓展机架的情况下才会选择相应的接口模块插入，此处不需要，所以将3号插槽留空。图3-2 UR对应中央机架(通用机架)编号0在4号插槽位置插入数字输入模块，在右侧目录中选择DI16/DO16xDC24V的16位输入的数字输入模块拖入插槽4号位置。主要用于控制启动、停止指令的输入。在5、6号插槽位置插入数字输出模块，在右侧目录中找到DO16xDC24V/0,5A的16位输出的数字量输出

27、模块，选中并分别放入插槽5、6、7号位置。到此步为止，主机架的配置工作已经完成，主要添加的模块如图3-3所示。图3-3 主机架(0)UR配置完成效果3.3触摸屏选型及特点市场上有多种触摸屏，有各自的特点来满足各种环境的需求。主要分为按钮面板、操作员面板、触摸屏和多功能面板。按钮型面板 (PP) 比较简单，由若干按键组成。操作员面板（OP）使用液晶显示器和薄膜按键，有的操作员面板的按键多达数十个。触摸屏（TP）由用户在触摸屏的面板上设置具有明确意义和提示信息的按键。触摸屏的面积小，使用直观方便。多功能面板（MP）通过触摸屏或薄膜键盘进行操作的多功能面板的使用方式与用于操作员监控的面板相同。 另外

28、，还可在多功能面板上安装附加应用程序，因而可以通过PLC WinAC MP软件在单一平台上集成进多个自动化任务。 因为本课题用到的传感器较多，需要在屏幕上标识出输入输出点的状态，并且加上手动操作的按钮，所以图形界面比较复杂，需要显示的元素较多，需要使用处理速度非常快的处理器，所以选择尺寸比较大的Eview5520触摸屏，如图3-4所示。图3-4 Eview5520T 10.4" TFT（211.2×158.4mm)3.4 变频器概述与参数设置电梯运行主要方式是轿厢的垂直移动，为提高电梯运行的可靠性和乘梯人员的舒适性，需要对电梯的转速进行控制。在交流电机的控制中，变频器控制是

29、一种主流的控制方式。本文采用西门子MM440 0.75KW 变频器（6SE6440-2UD17-5AA1）。采用变频技术控制三相异步电机实现电梯升降运动；西门子变频器：Din1端为上升方向信号，Din2为下降方向信号，Din4为低速开关量信号，Din5为高速开关量信号（具体对应速度由变频器参数设置而定），三相电机采用星形接法。变频器连接如图3-5所示。图3-5 西门子变频器控制回路连接图本文设计要求电梯在正常运行为高速运行，接近目标层的时候转为低速运行，稳定停靠。所以变频器设为多段数控制方式，具体的变频器参数设置如表3-3所示。表3-3 电梯模型变频器参数设置序号参数号设置值说明1P00103

30、02P09701恢复出厂值3P000334P000475P00101快速调试6P0304380电动机的额定电压7P03050.17电动机的额定电流8P03070.03电动机的额定功率9P031050电动机的额定频率10P03111500电动机的额定速度11P10003选择频率设定值12P100412.00固定频率4（低速）13P100518.00固定频率5（高速）14P10800电动机最小频率15P108250.00电动机最大频率16P11202斜坡上升时间17P11211斜坡下降时间18P39001结束快速调试将变频器复位为工厂的缺省设定值的步骤：为了把变频器的全部参数复位为工厂的缺省设定值

31、，应按照下面的数值设定参数： 设定P0010 = 30， 设定P0970 = 1。这时便开始参数的复位。变频器将自动地把它的所有参数都复位为它们各自的缺省设置值。如果在参数调试过程中遇到问题，并且希望重新开始调试，实践证明这种复位操作方法是非常有用的。复位为工厂缺省设置值的时间大约要60 秒钟。 3.5 硬件接线 根据电梯模型的面板线圈图确定PLC选型后，确定PLC的输入输出I/O地址分布，具体分析电梯运行原理，确定PLC的输出接线，为了能够准确快速的在实验台进行连线，根据硬件结构图，考虑PLC输入输出点分布画出电气原理接线图，电气原路接线图如图3-6所示。图3-6 电气原理接线图4. PLC

32、程序设计4.1 PLC程序编写在STEP7软件中，结构化的用户程序是以“块”的形式实现的。“块”是一些独立的程序或者数据单元，在STEP7中主要有以下几种类型的块：组织块（OB）；功能（FC）；功能块（FB）；系统功能（SFC）；系统功能块（SFB）；背景数据块（DI）；共享数据块（DB）。功能块是由用户编写的程序模块，可以被其他程序块（比如组织块）调用。在功能块中也有参数，类似于其他编程语言中的“函数”，一般用某符号代替绝对地址，可以让程序的阅读者更直观的了解该地址的用处。例如：用符号“一层定位传感器”来代替绝对地址I0.0。在编写OB1块，即五层电梯控制程序之前，首先需要了解电梯的整体运作

33、流程，以及整个电梯模型所需要的输入输出点。整个电梯的主要工作为五层电梯实训装置上电后，开始指示灯闪，按下复位按钮进行复位操作使电梯停靠到1层，完成后开始指示灯亮，按下开始按钮系统正常运行，等待呼叫信号，判断当前是否在呼叫层，高速运行，低速运行停靠，开关门操作，返回等待呼叫状态。整个电梯运行的逻辑关系主要分为以下几个步骤：1、上电开始时，电梯处于任意一层，按下复位按钮，电梯自动运行至一楼，等待开始呼叫信号。2、当有外部呼叫信号时，电梯响应该外部呼叫信号，到达该指定楼层时，电梯停止运行，电梯门打开，延时2秒后自动关门；当有内部呼叫信号时，电梯响应该内部呼叫信号，到达该楼层时，电梯停止运行，电梯门打

34、开，延时2秒后自动关门。电梯行车方向主要由内部呼叫信号决定，同一顺序优先行车。3、在电梯运行过程，即电梯的上升或下降途中，对任何反方向的下降或上升的外部呼叫信号都暂不响应。但是如果收到反向外呼信号前没有其它电梯内、外部呼叫信号时，则电梯响应该外部呼叫信号；电梯行车途中若遇到的电梯呼叫信号是与行车方向相同的，则响应该信号并截车运行，反之不截车。4、具有最远反向外呼信号响应功能。例如：电梯在一楼，二层向下外部呼叫信号、三层向下外部呼叫信号、四层向下外部呼叫信号、五楼向下外部呼叫信号同时发出，则电梯先去五楼响应五层向下外部呼叫信号。5、内部呼叫信号和外呼信号都有记忆功能，在任务执行后该记忆会自动消除

35、。6、信号灯指示内部呼叫信号、外部呼叫信号、电梯运行方向、行车所达楼层位置。7、电梯在指定楼层停车时可以对自动开门和手动开门进行延时，在关门过程中，若有外部呼叫信号，则该外部呼叫信号和本层同向时电梯开门，反之不开；同时若关门动作已执行完毕，遇到任何外部呼叫信号都不开。8、有内部呼叫信号时自动关门延时，关门后延时自动行车。9、无内部呼叫信号时延时8秒自动关门，但不会自动行车，只有内部呼叫信号响应时才可行车。10、电梯未平层或正在运行时，不能手动开门或轿厢内呼叫开门按钮、关门按钮。只有电梯抵达平层且停止运行后，电梯才会响应开、关门信号。根据上述电梯运行的分步解析，每一步的流程都非常清楚，画出电梯运

36、行流程图，从电梯开始上电、按下复位按钮、电梯自动复位至一层、电梯在一楼等待呼叫信号、电梯低速起步、高速运行、检测当前定位传感器是否为目标层、轿厢开关门等等。根据每一步运行的要求，绘出电气运行流程图，如图4-1所示。图4-1 电梯运行流程图 打开FB1块，在变量声明区中定义参数和变量类型。功能块有输入（IN）、输出（OUT）、输入/输出（IN_OUT）、临时变量（TEMP）与静态变量（STAT）五种参数类型。IN类型的参数用于块调用时的数据输入；OUT类型的参数用于输出结果；IN_OUT类型的参数则可以输出数据与输入数据。TEMP和STAT都是变量的类型，不同的是，TEMP变量存储在系统的本地数

37、据堆栈中，意思就是当断电重新得电以后，该变量不能记忆之前变量的值。而STAT变量存储在FB的背景DB中，当FB调用完毕后，STAT变量的值依然被保存。对于定义所需要的变量或参数，只需在相应类型中新增，即在名称栏目中输入变量名称。需要注意的是，名称只能使用英文字母与数字，且开头必须为英文字母。再选择数据类型，而变量或参数的地址与初始值都是软件默认的。电梯运行程序主要可以分为五个部分：呼叫信号记忆、楼层显示、轿厢开关门、加减速停靠、呼叫方向判断。4.2 呼叫信号记忆控制程序所需符号及变量均已建立完成，便可编写程序。下面分步介绍电梯运行中，主要工作流程，首先介绍呼叫信号记忆方面。呼叫信号原理是在该程

38、序中采用自锁的方式实现，并在其中串入各楼层停靠完成信号的常闭，在到达时将对应呼叫信号解除。控制程序如图4-2所示。图4-2 一层呼叫信号记忆因为一层和五层的信号记忆有非常明确的要求，但是二楼、三楼、四楼却需要根据当前电梯的运行方向，判断信号记忆。在编写好FB1后，需要在OB1中调用FB1。打开OB1，可以简单的使用STL语言编写FB1的调用程序。因为我们之前并没有给FB1块建立背景DB1，所以软件会弹出提示窗口。提示DB1不存在，是否要生成它。通过点击确认，软件会自动生成FB1的背景数据块DB1。组织块调用程序如图4-3所示。图4-3 组织块调用功能块程序4.3 楼层显示控制程序电梯运行过程中

39、，定位传感器有信号后，楼层显示模块能显示相应的楼层数字。如“三层定位传感器”有信号，楼层显示模块能显示数字3。 电梯模型采用的是数码管显示驱动芯片CD4511将PLC的8421编码信号转化为7段数码显示；以此完成对电梯停靠的楼层显示。程序中利用I-BCD将各楼层（十进制数）转化为BCD编码，通过外部输出口Q输出给楼层显示模块BCD码接收端进行显示。当每层定位传感器有效时对该楼层号进行转化后输出，在到达下一层前保持当前显示。为当前楼层以下为一段楼层显示梯形图：其中Network 1 为当电梯到达一层时将楼层号“1”转化为BCD编码存入MW10中，Network 6、7、8分别将MW10的BCD码

40、对应输出到Q0.0、Q0.1、Q0.2。如图4-4所示。图4-4 楼层显示梯形图4.4 电梯开关门控制程序在对应呼叫楼层停靠完成后，电梯开门等待人员进入在延时7S后或者厢内按下关门按钮后电梯关门（在完全关闭前按下开门按钮可使门打开），当门完全关闭后接着响应下个呼叫。如图4-5所示。图4-5 轿厢开门梯形图其中M10.0为停靠完成信号，T12作为轿厢完全打开的确认信号，T11为开门等待总时间，T13为轿厢门已关闭的确认信号，当停靠后轿厢立即开门延时T12-2S（表示门已完全打开）后解除开门信号（在轿厢门没完全关闭且在等待时间内可通过厢内开门按钮开门）如图4-6所示。图4-6 关门梯形图其中M10

41、.0为停靠完成信号，T12作为轿厢完全打开的确认信号，T11为开门等待总时间，T13为轿厢门已关闭的确认信号，当停靠情况下轿厢完全打开后可通过厢内关门按钮控制关门或开门等待时间到后自动关门。其中轿箱关门延时程序如图4-7所示。图4-7轿厢关门延时程序4.5 电梯加减速停靠判断控制程序要求当有呼叫信号电梯高速运行，当感测到被呼叫的楼层定位传感器第一次时电梯切换到低速，第二次信号到来时停靠。当有呼叫信号电梯高速运行，当感测到被呼叫的楼层定位传感器第一次时电梯切换到低速，第二次信号到来时停靠。要求注意的是由于轿厢侧有3个定位感测块分别用于上下运行时使用为避免系统运行是经过某层时已过第一个感测点这时该

42、层有呼叫，容易产生误停靠，因此需要加入保护程序。 其中M11.6有效时高速运行，M11.7有效时低速运行。M5.7为停靠第一次感测完成信号，M6.0为第二次感测完成信号，M5.5为电梯已在呼叫楼层的指示信号。如图4-8所示。 图4-8 停靠感测条件梯形图其中C20（计数值为1）为已过第一个感测点时的保护计数，M4.0为1层高速运行结束信号（即停靠响应信号），这样的话如果已过第一个感测点C20触发系统则不会响应该层停靠，到下一层时把计数器清空。C10为1层2次感测计数完成后输出M6.0。4.6 呼叫方向判断控制程序统计在各个楼层时电梯上升的所有呼叫条件并配合各层到位状态信号得到各楼层上升方向信号

43、，依次列出电梯在1到4层时电梯上升方向信号最终输出总的上升方向状态；只要这些状态中有信号输出电梯方向就处于上升方向。下降方向判断方法相同。然后将上升与下降方向信号分别互锁，这样就实现了电梯运行中方向控制。注：如果电梯上升状态，那只响应楼层比当前楼层高的呼叫；当上升方向无呼叫时才响应下降方向；当在下降方向则只响应低于当前楼层的呼叫；当该方向无呼叫信号时响应上升方向信号；在4层时上升方向判断梯形图，如图4-9所示。 图4-9 在4层时上升方向判断梯形图其中M30.0M30.4分别为1至5层到位状态信号，I1.2、I1.4、I2.4为在4层时继续上升的呼叫条件。分别按此方法列出在1至3层时上升方向的

44、判断程序。1层到位状态梯形图，如图4-10所示。图4-10 1层到位状态梯形图控制程序中，各楼层到位停靠状态由楼层显示输出的编码状态产生。在2层时下降方向判断梯形图，如图4-11所示。图4-11 在2层时下降方向判断梯形图其中M30.0M30.4分别为1至5层到位状态信号，I0.7、I0.5、I2.0为在2层时继续下降的呼叫条件。分别按此方法列出在3至5层时下降方向的判断程序。总方向判断梯形图，如图4-12所示。图4-12 总方向判断梯形图其中M2.1M2.4为在1至4层是的上升方向信号，M2.0为总的上升方向信号，M3.1M3.4为在2至5层是的下降方向信号，M3.0为总的下降方向信号。最后

45、将M2.0和M3.0通过互锁后输出方向信号Q2.7。5. 电梯监控界面设计5.1人机界面的应用EViewMT5000、MT4000系列触摸屏被称为工业嵌入式人机界面产品。人机界面是操作人员和机器、机械设备之间双向沟通的连接桥梁，用户可以自由的组合数字、文字、图形、按钮等来处理或监控管理并且随时可能变化信息的多功能显示屏。使用人机界面还可以使机器、机械设备的配线简单化、标准化、同时也可使PLC控制器所需的输入输出I/O点数减少，降低生产成本同时因为面板控制的集成化及较高的性能，整套设备的附加价值相对的提高了。触摸屏作为一种新型的人机界面，从一出现就受到关注，简单易用、强大的功能以及显著的稳定性能

46、使之非常适合用于工业生产、自动化产线监控，也可以用于日常生活，应用普遍、广泛，比如：自动化停车设备、自动洗车机、天车升降控制、生产线监控等，甚至可以用于智能大厦管理、会议室声光控制、温度调整。5.2 EV5000组态软件简介组态软件，又称组态监控软件系统软件，是工业应用软件的重要组成部分。主要功能是采集数据与监控项目操作流程，通过实时监控来控制项目运行。在自动控制系统中，组态软件属于监控层的软件和开发环境。5.2.1组态软件的功能1、组态图形界面。组态软件的画面由各种对象组成，包括按钮对象、图形对象等，可满足各种组态需求。自动化项目设计技术人员在进行界面组态时，可先在类似于像CAD的图形软件中

47、画出所需要的图形，然后将各种图形导入到组态软件中，并通过对图形对象的属性设置，通过内部数据连接，来实现数据与图形的对应。例如，将一个储油罐图形导入组态软件，在组态这个图形的填充属性时，通过讲填充量与某一模拟量相连接，便可完成液位的图形组态。这个过程叫做动画连接。2、现场数据采集与交换。通过组态使计算机图形画面上的各元素与现场设备传回的数据相关联。将组态软件生成的项目投入生产后，当被控对象相关联的I/O设备的值发生变化时，会使画面上先前进行设置的图形对象的属性发生变化。3、现场设备的控制与参数调整。组态软件能接收来自现场设备的数据，从而显示。同样的，可以按照组态要求和操作人员的指令将控制数据发送

48、至现场的I/O设备，对现场设备实行实时控制与调整控制参数。4、报警信号的处理与记录。通过对特定输入输出点的监控，设定一定的报警条件，在发生警报时将报警信息以文字、图像或声音的方式通知给操作人员，同时记录下报警信息，以便检索。5、支持历史数据的存储与查询。6、各类报表的生成和打印输出。7、具有与第三方软件的通讯，方便数据传输共享。5.2.2 EV5000简介EV5000组态编辑软件是上海步科自动化有限公司Kinco Electric（Shanghai）Ltd.为MT4000/5000系列HMI开发的专用人机界面组态编辑软件，该软件为用户提供了一个强大的集成开发环境。产品广泛用于医疗、化工。印刷、

49、纺织、视频、国防和工程机械，智能家居，高速铁路等各领域。通过模块设计，组态用户界面使操作人员能更直观地通过触摸屏来操控机器设备。EV5000软件设计界面如图5-1所示。图5-1 EV500软件界面5.3设置连接与变量设置在EV5000软件打开以后，组态连接协议为SIEMENS S7-300/400(PC Adapter Direct)，双击触摸屏设置HMI通讯参数：19200bps，8，2，奇；PLC站号：2（不支持多站号）；RS232通讯。设置方式如图5-2所示。图5-2 HMI通讯参数设置当HMI通讯参数设置好后，设置在通讯中PLC的站号，因为不支持多站号通讯，PLC站号必须设置相同，此处

50、设置为2，设置方式为：双击PLC组件出现界面，如图5-3所示。图5-3 HMI中PLC站号设置 PLC与Eview触摸屏利用SIEMENS S7-300/400(PC Adapter Direct)协议进行通讯，该协议不支持多点通讯，并且采用RS232接口方式，和HMI通讯时需使用适配器转换，并且只能1HMI对1PLC通讯。使用MT5-S7-300适配器通讯时，PLC波特率需设为187.5Kbps,PLC的MPI端的传输速率必须设为187.5Kbps。设置方式如图5-4所示。图5-4 PLC的MPI传输速率设为187.5Kbps 为了与HMI进行有效的连接，相应地址必须对应一致，PLC中MPI

51、地址设置为2。设置方式如图5-5所示。图5-5 设置PLC中MPI地址为2设置完毕后将设好的参数下载到PLC。然后打开【SIMATIC Manager】菜单【选项】【设置PG/PC接口】，选择PC Adapter(MPI),将MPI端的传输速率改为187.5K。如图5-6所示。图5-6 设置PLC中PG/PC端口的传输速率5.4初始页面组态在菜单画面中选择添加新的组态窗口，来添加新的组态窗口，用该方法添加“电梯运行窗口”、“电梯内部窗口”。项目打开后，默认初始窗口是Farme0，编辑初始窗口如5-7图所示。图5-7 监控系统初始界面设置选择文本域，拖拽到中间工作区，即“初始画面”上。在属性中可

52、设置文本，背景，颜色，大小等属性。如下图所示新建一名为“初始画面”的文本域。利用组态软件独有的快选窗口，放置功能键，切换窗口。如图5-8所示。图5-8 监控系统快选界面设置该函数的功能是，在按钮被单击时，HMI设备能够从初始画面切换到“电梯运行窗口”画面。以同样的方法创建切换至“电梯内部窗口”“主界面”的按钮。具体设置如图5-9所示。图5-9 画面切换按钮函数设置5.5电梯运行界面在“电梯运行界面”中，我们需要组态控制电梯运行的按钮，在电梯运行时能够实时有效的监控电梯的运行状态，首先要求电梯运行过程中，组态界面的电梯位图也能够根据电梯的状态进行运动。利用组态界面的宏模块进行命令语言的编程，界面

53、如图5-10所示。图5-10 电梯运行界面 监控电梯运行状况，最重要的是实时的监控电梯的运行状况，在界面放置电梯矢量位图，电梯分为五层运行，为了准确的在界面中分为五层，利用绝对坐标设置位图的位置，利用EV5000的宏模块进行命令语言的编程。为了更好的监控电梯的实时运行状况，利用时钟扫描触发宏模块。界面如图5-11所示。图5-11 宏模块中设置五层绝对坐标的命令语言程序在页面上放置一至五层的呼叫指示灯，指示灯实时显示电梯外的呼叫情况，要求达到的效果是：未选中的为绿色，选中该按钮后指示灯为红色，因此指示灯需要访问PLC的地址。设置界面如图5-12所示。图5-12 上行指示灯访问PLC地址属性设置电

54、梯上行下行指示灯设置方法同呼叫信号指示灯。 如果电梯遇到故障，不能平层停靠；或者遇到电梯检修，需要将电梯停靠到指定楼层，此时可以在监控室内利用远程控制按钮进行电梯的上行、下行操作。此功能要求不仅能够访问PLC地址进行读功能，并且需要对指定地址进行写功能。设置方法如图5-13所示。图5-13 控制按钮对PLC地址进行读写属性设置5.6电梯内部页面在“电梯内部”上添加电梯位图，电梯内部的呼叫按钮，显示当前楼层，如果电梯内有人报警，监控室应该首先得到报警的楼层信息，在界面中设置报警的指示灯，以及报警的警报声，报警指示灯变为红色可见状态。能够使操作人员在第一时间知道报警种类以及可能发生错误的位置。各文

55、本域及指示灯属性设置与之前设置相似。组态效果如图5-14所示。图5-14电梯内部运行组态画面 为了使电梯开关门具有动态效果，需要自己添加新的位图，我添加的位图为20个状态的电梯位图，将电梯开门的的瞬间分为20个状态，这样就能达到动态的效果。 首先添加一个位图， 选择工程数据库里的加入向量图，选择添加位图、根据实际需要添加20个状态，位图只能输入图片，不能使用画线等工具。建立位图如图5-15所示。位图建立完毕后，在界面中选用。 图5-15 多状态位图设置 因为PLC的开、关门信号只是一个状态，非0即1，因此利用宏模块的命令语言编写程序，一旦扫描到开门的信号，则顺序执行位图中20个开门状态，利用位图的绝对坐标来控制开门的进度，宏模块程序设置如图5-16所示。 图5-16 扫描开门信号时间设置在触摸屏设置中，为了更好的扫描，利用时间扫描触发宏模块。6. 监控系统联机调试6.1软件程序调试6.1.1 PLCSIM简介在SIMAT