基于西门子S7-300的电梯控制系统设计
张萌萌 西安建筑科技大学
摘 要：本文介绍将可编程序控制器（PLC）应用于四层电梯控制系统，使用西门子S7-300系统作为电梯控制系统的基础，与WinCC监控软件技术相结合，设计出相应的四层电梯的PLC控制系统。 关键词：西门子S7-300；WinCC；电梯控制系统
1 绪论
随着我国经济高速发展，城市化进程也在极速前进，出现了越来越多的高层建筑，由此电梯的使用率越来越高，到现在，电梯已经和人们的日常生活融为一体、密不可分，这个时候，电梯的性能对于人们的生活来说有着重要意义，其好与坏都会直接影响到人们的日常生活。电梯简单来讲就是以电力提供动能，在垂直的两根导轨之间装上轿厢以搭载乘客或货物进行升降。因此，摒弃传统电梯控制方式，提升电梯性能，使电梯的运行变得可靠和安全是当下电梯设计中的重中之重。除了运输这一基本功能之外，现代人对于电梯有了更高的要求，例如，舒适度、安全性等，而不是单一的节省时间这一要求。 2电梯的结构原理及硬件选型 2.1 电梯的主要结构
电梯是机、电合一的垂直运输设备，其中，主要由电力拖动系统、电气控制系统、曳引系统、导向系统、门系统、轿厢、重量平衡系统、安全保护系统等八大系统和机房、井道、层站、轿厢四大空间组成了完整的电梯。 2.1.1电梯的四大空间
（1）机房部分
电梯控制间,一般设置在电梯井道的顶部。包括曳引机、电源控制盒等设备。 （2）井道部分
包括导轨、导轨支架、对重、缓冲器、限速器张紧装置、道照明等设备。 （3）层站部分
位于电梯的各层厅外,该部分包括电梯层门、呼梯装置、楼层显示装置、门锁装置、层站开关门装置及消防按钮等。
（4）轿厢部分
该部分主要由轿厢、轿厢门、平层装置、安全钳装置、开门机、轿内操纵箱、指示灯以及通讯报警装置等组成。 2.1.2电梯的八大系统
(l)曳引系统 (2)导向系统 (3)轿厢
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(4)门系统 (5)重量平衡系统 (6)电力拖动系统 (7)电气控制系统 (8)安全保护系统
2.2 PLC电梯的控制功能及流程图的设计
PLC电梯控制系统实际上是一个人机交互式的控制系统,根据电梯运行要求,利用西门子STEP7编程软件进行模块化编程。其中包括以下程序模块:
(1)选向: (2)平层停车; (3)开/关门控制: (4)电梯运行:
根据PLC电梯系统的控制功能要求,采用了顺序控制和面向对象的设计思想,进行模块化设计,设计流程图如图1所示。
图1 程序流程图
3 基于S7-300的电梯控制系统设计 3.1 总体设计
3.1.1 控制系统的目标
根据提出的电梯控制要求，绘制控制流程图，分配I/O点、通过SIMATIC Manager完成硬件组态，利用梯形图（LAD）编写程序实现电梯控制。
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3.2 S7-300电梯控制系统的总体介绍
本文选用四层电梯模型为被控对象。此模型根据升降式电梯结构，采用WINCC组态画面，具有实际电梯的仿真结构。选用此模型能够很好的模拟实际电梯运行，较适宜实验操作。控制器CPU选用西门子CPU312，另加电源模块PS 307（5A），DI模块SM321 32(24V)，DO模SM322。
电梯模型层数为四层，面板上提供电梯控制的各种功能的检测信号、执行机构和显示器件。检测信号分为外呼信号、内选信号、平层信号、位置检测信号、轿厢门开闭位置信号等。电梯轿厢可上下运行，轿厢门具有开关和限位等保护功能。每个楼层显示当前轿厢所处的楼层位置、运行方向。当有检测信号输入时 PLC的 CPU 根据程序进行处理，并将处理结果经过输出模块最终送到电梯中驱动执行机构进行相应动作。 3.3 电梯控制系统的PLC程序设计 3.3.1 硬件组态的设计
本文中，系统的硬件组态步骤：
（1）首先新建一个 S7-300 的站点，然后双击 Hardware （硬件组态）图标，进入硬件组态窗口。
（2）选择 rack（机架），生成机架，在机架上放置相应的模块。
（3）根据先前所选择的模块，依次添加相应型号的电源模块，CPU 模块，数字量输入模块和数字量输出模块，并对相应的参数进行修改。
（4）保存硬件组态配置，并将它下载到 PLC 中。 3.3.2 STEP7符号表生成
为了将输入、输出各个地址都标注出每一个变量的含义，用符号表生成输入、输出地址，管脚编程定义。
4 WINCC电梯监控系统的设计
WINCC是西门子的一款强大的组态界面软件，它可以进行单用户应用，而且还可以用于复杂的多用户解决方案，WinCC集生产自动化和过程自动化于一体，实现相互之间的整合， 4.1 WINCC画面编辑
（1）按照控制要求和程序设计，用画面模拟电梯控制界面。
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