Abstract: The design of the Siemens S7-1200 (CPU: 1214C DC / DC / DC) series PLC   

and Wincc monitoring software combined with the control mode to achieve two six-story elevator automatic monitoring and control, PLC and elevator 3D model software ees between With the Profibus-dp (PM125) adapter as the Profibus-dp slave module, the CM1243-5 communication module is used as the Profibus-dp master module to ensure normal communication between the PLC and the elevator model.

Key words: S7-1200   Elevator   Wincc   Monitoring system

【中图分类号】X924.2 【文献标识码】B 文章编号1606-5123（2017）07-0000-00

1 引言

PLC(Programmable Logic Controller)通常称为可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计^[1]。它采用了可编程的存储器，用来在其内部存储逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的基于用户指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机器或过程^[2]。

SIMATIC WINCC称为视窗控制中心，它是西门子最经典的过程监视系统，具有良好的开放性和灵活性，它采用了工厂智能，帮助用户更大程度地实现生产过程透明化^[3]。

本文以ees软件中的电梯3D模型为监控对象，上位机装有S7-1200编程软件STEP 7 Professional V13.0和监控软件WinCC Professional V13.0。

2 监测系统硬件选择

监测系统主要实现厅外呼叫信号，轿厢内呼信号检测和电梯上下行状态和所在楼层，轿厢内风扇、照明、故障等的外部显示输出^[4]。

2.1 控制系统中所用I/O点的估算

    本控制系统设计到的PLC输入变量和输出变量主要有：

    (1)厅外呼叫按钮：除去顶层底层外，其余四个楼层均有向上向下两个按钮，即一部电梯有10个输入变量，两部就包括20个输入变量，同理按钮指示灯为对应输出变量，及两部包括20个输出变量。

(2)轿厢内按钮：两部六层电梯包括12个输入变量和输出变量。

(3)轿厢内开关门按钮：两部电梯包括4个输入变量。

楼层门锁信号：两部电梯包括12个输入变量。

(4)上下端站限位开关：两部电梯包括8个输入变量。

(5)上下平层检测信号：两部电梯包括4个输入变量。

(6)楼层显示：两部电梯包括14个输出变量。

通过对本系统的主要输入输出变量的分析，还存在光幕信号，超重检测，开关门到位信号，上下行指示灯，故障照明信号，开关门继电器信号等，一共为63个输入变量，67个输出变量。

S7-1200本地数字量I/O拥有284点， 能充分满足两部六层电梯的输入输出量。

2.2 西门子系列PLC扩展性能

西门子系列PLC扩展性能如图1所示。

图1 西门子系列PLC扩展性能比较图

由图1所示，S7-200可扩展7个信号模块，S7-300可扩展8个通信模块，S7-1200可扩展3个通信模块和8个信号模块，可以看出S7-1200系列PLC的扩展性能明显优于S7-200和S7-300。本设计对象为两部六层电梯，S7-200虽然价格便宜，但其I/O点数和整体性能低于S7-1200，无法满足设计要求^[5]。同时S7-1200的编程软件博途V13完美地集成了控制器和HMI工程。省去了再用其他的软件编辑HMI的麻烦。极大地提高了工作效率，因此本设计选择s7-1200^[6]。

3 wincc监控系统设计

3.1 设备组态

在STEP 7 Professional V13.0软件中进行Wincc监控系统的硬件组态。打开设备组态，选择网络视图，在硬件目录下选择所需设备，控制器选择S7-1200：CPU 1214C DC/DC/DC,控制器通信模块选择PROFIBUS下的CM1243-5，现场总线选用Profibus-dp下常规中的PM125，PC系统选择常规PC，SIMITIC HMI应用软件选择Wincc RT professional，PC系统通信模块选择PROFINE T/Ethernet下的常规IE。添加完所有设备后，如图2所示进行设备组态。

图2 设备组态

3.2 监测系统通信连接设置

    (1)Wincc站名设置。参见图3所示，设备组态进行完后，应将Wincc站名修改为PC机名，保证与PC的正常通信。

图3 Wincc站名设置

    (2)HMI连接名称设置。参见图4所示，由于Wincc属于德国西门子公司针对西门子系列PLC的上位组态软件，所以在连接名称上必须使用英文。

图4 连接名称设置

    (3)HMI连接访问点设置。参见图5所示，由于监测系统与PLC的通信方式采用以太网通信，故将HMI连接访问点改为CP/TCPIP。

图5 HMI访问点设置

    (4)PG/PC接口设置。由图6可知，在PC机控制面板中设置PG/PC接口，将应用程序访问点改为CP-TCPIP，若PC机中没有该访问点可以自行添加访问点，接口分配参数选择pc机网卡选项。

图6 PC机PG/PC接口设置

3.3 HMI变量连接

    参见图7所示，整个电梯监测画面中的各个元素采用与之相对应的变量地址相连接，采用状态或者外观显示动画，通过各部分元素的外观变化或可见性来表示电梯信号的通断，保证信号监测的实时性^[7]。

图7 HMI变量表

3.4 监测系统界面组态

    (1)参见图8所示，在Wincc站下的HMI_RT_1中添加新画面，根据本设计要求编辑Wincc监控画面及地址添加，在Wincc监控画面中主要包括两部六层电梯模型，电梯所处楼层显示及上下行指示，电梯内照明、风扇、故障指示，各楼层厅外呼叫信号及轿厢内信号，电梯限位开关，各楼层门锁信号及平层信号等，各信号状态变化由颜色变化显示，七段数码管显示灯主要显示电梯运行过程中所处楼层，楼层输出地址存储在一个单独的字节之中较为方便。

图8 监控画面

    (2)参见图9所示，电梯上电后，在自动运行信号作用下，两部电梯开始初始化，回到基站一楼等待厅外或轿厢内呼叫信号，此时厅外出现1楼外呼上行信号，1号梯作为基梯优先响应信号，1号电梯此时正在1楼，所以1号梯开门，接待乘客。

图9 电梯初始化

    (3)参见图10所示，1号电梯到达目标六层，电梯六楼楼层门锁信号断开，电梯开门并开始延时，此时2号电梯在二楼保持上行状态，由二号梯上下平层信号可知，2号梯上平层信号接通，下平层信号断开，电梯保持上行状态。

图10 1号梯到达目标六层

(4)参见图11所示，2号电梯到达目标层五层，电梯开门，上下平层信号均处于接通状态，1号电梯在6楼保持静止状态，等待信号，所以两部电梯轿厢内照明和风扇均处于接通状态。

图11 2号梯到达目标五层

本电梯安全监测系统在运行过程中能同步准确地显示出电梯相关的信号通断情况，可以较好地监测电梯的运行情况。监测画面中模拟电梯开关门过程时，采用可观性动画，与电梯各楼层门锁信号进行通信连接，电梯楼层门锁信号在电梯未运行到目标层开门之前，该信号一直处于接通状态，当电梯开门后，该信号处于断开状态，电梯开门的同时加入闪烁动画，表示电梯处于开门状态。

4 结束语

本文设计了一种使用wincc软件制作的监控两部六层电梯运行的监控系统，能较好地监控电梯的实际运行情况，能及时地解决电梯出现的问题，保证电梯的稳定运行和乘坐人员的人身安全，可操行性强，成本低廉，具备很好的发展前景，具备一定的实用价值^[8]。

参考文献

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[2] 西门子(中国)有限公司.深入浅出西门子S7-200 SMART PLC[M].北京:北京航空航天大学

出版, 2015: 222-240.

[3] 周杰,唐明军,曹飞等.基于WinCC与MM440的闸门启闭机组网络控制系统[J].自动化技术

与应用, 2017, 36(1): 75-78.

[4] 冉广鹏,傅允准.基于WinCC和S7-200PLC的转轮除湿多点温湿度监测系统[J].轻工机械,

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[6] 蔡杰.Wincc V7.0在盾构机数据采集系统中应用[J].企业技术开发:学术版,2016,35(22):

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[8] 任建芳,孙涛,胡卫华等. WinCC Global Script在数据存储中的应用[J].控制工程,2004,

11(3): 251-253.

作者简介

毛军（1993-） 男 工学学士 研究方向：机电与控制工程学院自动化专业