基于s7—300与wincc的电梯控制系统设计

基于s7—300与wincc的电梯控制系统设计内容摘要：

模块（简称为 CPU）都有一个编程用的 RS485 接口，有 些接口还 有 PROFIBUSDP 接口或 PtP 串行通信接口，可以建立一个 MPI（多点接口）网络或 DP 网络。 图 S7300控制器 电源模块 后备电池 3.、 24V DC 连接器 模式开关 状态和故障指示灯 存储器卡 (CPU 313 以上 ) 7.、 MPI 多点接口 前连接器 前盖 S7300 的组成部件 S7300 PLC 是模块式的 PLC，它由以下几部分组成： （ 1） 中央处单元（ CPU） 各种 PLC 有不同的性能，例如有的 CPU 集成有数据量和模拟量输入、输出点，有的 CPU 集成有 PROFIBUSDP 等通信接口。 （ 2） 负载电源模块（ PS） 负载电源模块用于将 AC220V 电源转换为 DC24V 电源，共 CPU 和 I/O 模块使用。 额定输出电流有 2A、 5A、和 10A 3 种，过载时模块上的 LED 闪烁。 （ 3） 信号模块（ SM） 信号模块是数字量输入 /输出模块和模拟量输入 /输出模块的总称，它们使不同的过程信号广西工学院 2020 届毕业论文 基于 S7— 300 与 WinCC 的电梯控制系统设计 第 8 页 电压或电流与 PLC 内部的信号电平匹配。 信号模块主要有数字量输入模块 SM321 和数字量输出模块 SM322，模拟量输入模块 SM331 和模拟量输出模块 SM332。 （ 4） 通信处理器 (CP) 通信处理器用于 PLC 之间、 PLC 与计算机和其他智能设备之间的通信，可以将 PLC 接入PROFIBUSDP、 ASi 和工业以太网，或用于实现点对点通信等。 通信处理器可以减轻 CPU 处理通信的负担，并减少用户对通信的编程工作。 （ 5） 接口模块（ IM） 接口模块用于多机架配置时连接主机架 (CR)和扩展机架 (ER)。 S7300 通过分布式的主机架和 3 个扩展机架，最多可以配置 32 个信号模块、功能模块 和通信处理器。 I/O 模块地址 的 确定 S7300 的开关量地址由地址标识符、地址的字节部分和位部分组成，一个字节由 0～ 7这 8位组成。 地址标识符 I 表示输入， Q 表示输出， M 表示存储器位。 S7300 的信号模块的字节地址与模块所在的机架号和槽号有关，位地址与信号线接在模块上的哪一个端子有关。 对于数字量模块，从 0 号机架的 4 号槽开始，每一槽位分配槽位 4B（ 4 个字节）的地址，相当于 32 个 I/O点（见表 ）。 根据本次设计的要求， I/O 分配表如下所示（见表 ）。 表 I/O 模块的字节 地址 机架号 模块类型 槽 号 4 5 6 7 8 9 10 11 0 数字量 0~3 4~7 8~11 12~15 16~19 20~23 24~27 28~31 模拟量 256~271 272~287 288~303 304~319 320~335 336~351 352~367 368~383 1 数字量 32~35 36~39 40~43 44~47 48~51 52~55 56~59 60~63 模拟量 384~399 400~415 416~431 432~447 448~463 464~479 480~495 496~511 2 数字量 64~67 68~71 72~75 76~79 80~83 84~87 88~91 92~95 模拟量 512~527 528~543 544~559 560~575 576~591 592~607 608~623 624~639 3 数字量 96~99 100~103 104~107 108~111 112~115 116~119 120~123 124~127 模拟量 640~655 656~671 672~687 688~703 704~719 720~735 736~751 752~767 广西工学院 2020 届毕业论文 基于 S7— 300 与 WinCC 的电梯控制系统设计 第 9 页 表 I/O分配表（这个表应放到后面项目设计的内容中） 说明 对应 PLC 地址 说明 对应 PLC 地址 外部 1 层上呼叫按钮 内部 2 层呼叫灯 外部 2 层上呼叫按钮 内部 3 层呼叫灯 外部 2 层下呼叫按钮 内部 4 层呼叫灯 外部 3 层上呼叫按钮 内部 5 层呼叫灯 外部 3 层下呼叫按钮 外部 1 层上呼叫灯 外部 4 层上呼叫按钮 外部 2 层上呼叫灯 外部 4 层下呼叫按钮 外部 2 层下呼叫灯 外部 5 层下呼叫按钮 外部 3 层上呼叫灯 1 层行程开关 外部 3 层下呼叫灯 2 层行程开关 外部 4 层上呼叫灯 3 层行程开关 外部 4 层下呼叫灯 4 层行程开关 外部 5 层下呼叫灯 5 层行程开关 1 层位灯 内部 1 层呼叫按钮 2 层位灯 内部 2 层呼叫按钮 3 层位灯 内部 3 层呼叫按钮 4 层位灯 内部 4 层呼叫按钮 5 层位灯 内部 5 层呼叫按钮 电梯上升 开门按钮 电梯下降 关门按钮 上升指示灯 开门行程开关 下降指示灯 关门行程开关 电梯开门 内部 1 层呼叫灯 电梯关门 广西工学院 2020 届毕业论文 基于 S7— 300 与 WinCC 的电梯控制系统设计 第 10 页 STEP 7 编程软件简介 STEP 7 编程软件用于 SIMATIC S M C7 和基于 PC 的 WinAC， 是供它们编程、监控和参数设置的标准工具。 本书对 STEP 7 操作的描述，都是基于 STEP 7 版的。 为了在个人计算机上使用 STEP 7，应配置 MPI 通信卡或 PC/MPI 通信适配器，将计算机连接到 MPI 或 PROFIBUS网络，来下载和上载 PLC 的用户程序和组态数据。 STEP 7 的编程功能 1）编程语言 STEP 7 的标准版只配置了 3 中基本的编程语言：梯形图（ LAD）、功能块图（ FBD） 和语句表（ STL） ，有鼠标拖放、复制和粘贴功能。 STEP 7 专业版的编程语言包括 S7SCL（结 构化控制语言）； S7GRAPH（顺序功能图语言）； S7 HiGraph 和 CFC。 2）符号表编辑器 STEP 7 用符号表编辑器工具管理所有的全局变量；用于定义符号名称、数据类型和全局变量的注释。 使用这一工具生成的符号表可供所有应用程序使用，所有工具自动识别系统参数的变化。 3）增强的测试和服务功能 测试功能和服务功能包括设置断点、强制输入和输出、多 CPU 运行（仅限于 S7400）、重新布线、先是交叉参考表、状态功能、直接下载和调试块、同时监测几块的状态。 STEP 7 的硬件组态与诊断功能 1） 硬件组态 （ 1）系统组态：从目录中选择硬件机架，并将所选模块分配给机架中希望的插槽。 （ 2） CPU 的参数设置：可以设置 CPU 模块的多种属性。 （ 3）模块的参数设置：用户可以在屏幕上定义所有硬件模块的可调整参数。 2） 通信组态。 （ 1）连接的组态和显示。 （ 2）设置用 MPI 或 PROFIBUSDP 连接的设备之间的周期性数据传送的参数，选择通信的参与者。 （ 3）设置用 MPI、 PROFIBUS 或工业以太网实现的事件驱动的数据传输，包括定义通信链路。 广西工学院 2020 届毕业论文 基于 S7— 300 与 WinCC 的电梯控制系统设计 第 11 页 3 五层电梯控制系统的 设计 电梯控制要求 在该控制系统中，电梯按照如下要求进行控制： 1．接受每个呼叫按钮（包括内部和外部的呼叫）的呼叫命令，并做出相应的响应。 2．电梯停在某一层时，此时按动该层的呼叫按钮，则相当于的出打开电梯门命令，进行开门的动作过程；若此时电梯的轿箱不在该层，则等到电梯关门后，按照不换向原则控制电梯向上或向下运行。 3．电梯运行的不换向原则是指电梯优先响应不改变现在电梯运行方向的呼叫，直到这些命令全部响应完毕后才响应使电梯反方向运行的呼叫。 4．电梯在每一层都有一个行程开关，当电梯碰到某层行程 开关时，表示电梯已经到达该层。 5．当按动某个呼叫按钮后，呼叫指示灯亮并保持，直到电梯响应该呼叫为止。 6．当电梯停在某层时，在内部按动开门按钮，则电梯门打开，按动电梯内部的关门按钮，则电梯门关闭。 但在电梯先进期间电梯门是不能被打开的。 7．当电梯运行到某层后，相应层指示灯亮，直到电梯运行到前方一层时楼层指示灯改变。 电梯控制过程 1．电梯的初始状态。 电梯位于 1 层待命，各层显示器都被初始化，电梯处于以下状态： （ 1）各层呼叫灯均不亮。 （ 2）电梯内部及外部各楼层显示器显示均为“ 1”。 （ 3）电梯 内部及外部各层电梯门均关。 2．电梯在运行过程中： （ 1）按下某层呼叫按钮（ 1~5 层）后，该层呼叫灯亮，电梯响应该层呼叫。 （ 2）电梯下行或上行至该层。 （ 3）各楼层显示随着电梯移动而改变，各层指示灯也随之而变。 （ 4）运行中电梯门始终关闭，到达指定层时，门才打开。 （ 5）在电梯运行过程中，支持其他呼叫。 3．电梯运行后状态：在到达指定楼层后，电梯会继续待命，直至新命令产生。 （ 1）电梯在到达指定楼层后，电梯门会自动打开，经一段延时自动关闭，在此过程中，支持手动开门或关门。 （ 2）各楼层显示值为该层所在位置 ，且上行与下行指示灯均灭。 广西工学院 2020 届毕业论文 基于 S7— 300 与 WinCC 的电梯控制系统设计 第 12 页 电梯控制系统总体流程图 图 系统流程图 控制界面的设计 工业监控组态软件 WinCC(Windows Control Center)是一个集成的人机界面 (HMI)系统和监控管理 (SCADA)系统，它是结合西门子公司在过程自动化领域中的先进技术和微软公司强大软件功能的产物。 WinCC是 Windows环境下面向对象的 32位工业监控组态软件，它适合任何自动化控制系统。 WinCC组态软件集成了图形技 术、人机界面技术、数据库技术、控制技术、网络与通讯技术等，使控制系统开发人员不必依靠某种具体专业的计算机语言，只需通过可视化的组态方式，就可以完成监控软件设计，降低了监控画面开发的难度。 组态软件拥有丰富的工具箱、图形库和操作向导，使开发人员避免了软件设计中许多重复性的开发工作，可提高开发效率，缩短开发周期， WinCC已经成为监控系统主要的软件开发工具之一。 WinCC提供各种 PLC的驱动软件，因此使 PLC与上位机的通讯变得非常容易，如果用户把 WinCC和 STEP 7结合在一起使用，结果更是大幅度降低了工程时 间，因为在 STEP 7中配置的变量表可以在与 WinCC连接时过程 WinCC的过程编程直接使用。 WinCC软件是适合监控级应用的软件，它是一个“开放的” HMI。