【毕业论文】基于西门子S7-300PLC的虚拟电梯毕业设计说明书

目前，由于智能控制技术的发展，电梯已经从继电器控制过渡到了控制和微机控制。

其中技术可扩展性强抗干扰能力强成本低，既而应用范围广泛。

而电梯控制也成为各高楼智能控制和工艺控制的典型实例。

现在社会上技术方面的人才缺口很大，因此，能够设计出个易于教师传授便于学生学习掌握的，另外可视性好通用性强的虚拟电梯教学模板迫在眉睫。

同时这样也可以改善各相关职业院校的教学模式，促进其体化教学的发展，提升培训层次及教学效率。

国内外研究现状及分析电梯行业的发展现状和趋势电梯控制技术方面网络化智能化人性化采用高位数，电梯信号的处理和速度增强专家控制和模糊逻辑应用到了电梯群控系统中，精度和效率被相应提高电梯的各种选择功能在不断增加和扩展，目前可以选用的电梯功能预计达到种之多，这样电梯轿厢色调造型的艺术化多样化就展现出来了，并与建筑物完美巧妙的融成体。

曳引机技术方面伴随机械加工水平的提高，有齿轮曳引机从传统的蜗轮蜗杆传动慢慢被行星式齿轮传动与高精度硬齿面圆柱齿轮传动替代，这样就有利于曳引机体积缩小传动效率和承载能力提高。

电梯拖动技术方面电梯拖动技术有明显的发展，直流电梯的缺点是维修量大能耗大，所以慢慢被交流电梯替代，液压电梯运行平稳机房位置灵活，在低楼层场所应用广泛。

交流拖动电梯更是迅速的发展，已从变级调速发展成调压调速以及调频调压调速，如此来电梯的速度加速度控制就更符合人的各种生理要求，其给人的舒适感也相应改善了许多。

电梯安全设计及安装监督方面作为高楼里唯的代步运输工具，电梯肯定是必不可少的，很显然人们就会非常关注它的寿命稳定性和安全性。

因此，著名的奥的斯电梯公司想出了电梯全过程绿色化方案来解决，电梯从设计制造安装维护及更新改造各个环节都充分考虑到了节能和环保因素。

自研发开始，就尽量选择绿色环保材料，设计最低能耗的动力系统及更节省空间的布局，确保部件测试与系统集成在严格的考量和认证下合格安装环节中，采用无脚手架安装方法，这样节省空间也节省原材料，同时还保证了电梯在安装方面的质量乃至安全。

电梯装潢方面电梯轿厢装潢采用新颖的装潢材料，如涂塑钢板铝钢复合材料钢化玻璃和各种类型石材木材等，还有特殊的表面处理工艺喷塑工艺油漆工艺及镶拼贴装工艺等。

轿厢的造型和照明设计操纵箱设计和轿厢层楼显示设计等逐渐向艺术化人性化发展。

电梯教学模型方面现在很多厂家经营教具与教学专用设备的生产加工，物理电梯的教学模型主要是至层的控制柜模型。

有的电梯模型上设置了低压电器变频器机械等常见的多项故障实验给学生动手实训。

但是这些物理电梯的教学模型成本都相当昂贵，正常在元之间，性价比不高。

而且这些模型普遍缺少计算机控制软件监控系统通讯实训项目拓展等系列功能。

所以物理电梯模型的发展差不多已跟不上职业教学培训要求，研发新型的电梯模型有着光明的前景。

虚拟电梯的优势伴随计算机技术的发展，人们开始利用计算机软件模拟实际的物理模型。

虚拟模型其实是以计算机技术为基础，辅以数字接口技术，对个模型进行研究和利用。

软技术是项基于工业控制计算机或嵌入式计算机的控制技术，其在当下工业自动化领域正逐渐兴起。

所谓软其实就是以机为硬件支持，通过软件来完成基本功能，提供发散的体系结构。

遵循国际工业标准，支持多种语言包括高级语言编程，能够开发各种用户所要的功能块，有较高兼容灵活性，而且具备离线仿真及在线远程监控功能。

虚拟电梯系统指将计算机和虚拟为台实际运行的软控制的电梯，计算机结合组态软件设计出动画界面，显示电梯的轿厢和井道并模拟电梯的运行，同时把信号传送到控制器。

控制器运行控制程序，通过通讯程序把控制结果传到计算机，虚拟电梯根据传来的控制信号进行电梯的运行和相关信息指示，实际电梯的各种运行状态和故障状态也在模拟的范畴。

虚拟电梯系统与传统的电梯物理模型及继电器控制的电梯系统相比有明显的优势，如技术先进性演示可视性实用操作性等。

通过以上的分析比较，虚拟电梯系统的优势显而易见，既有先进教学设备所需要的低成本高性能易操作易扩展的特点，又有可靠的控制技术灵活的编程方法实时的监控功能等，是体化教学的典型实例，是教学模型设计的典范，在职业技术教育中具有巨大的推广空间。

设计目的与科研意义设计目的选用功能强大先进的西门子及编程软件西门子仿真软件和组态软件来实现电梯的软控制仿真与监控可以弥补物理电梯模型和继电器控制的电梯系统的不足。

使控制技术计算机仿真技术通信技术紧密结合，设计个完整的虚拟电梯教学模型，包括了软硬件组态控制程序于设备端之间以及和控制器之间均存在个接口。

系统承担下列任务过程可视化过程显示在设备上。

设备上的画面可根据过程变化动态更新，这基于过程的变化。

操作员对过程的控制操作员可以通过图形用户界面来控制过程。

例如，操作员可以预置控件的参考数值或者启动电机。

显示报警过程的临界状态会自动触发警报，例如，当超出设定值时。

归档过程值和报警系统可以记录报警和过程值。

该功能使您可以记录过程顺序，并检索以前的生产数据。

过程值和报警记录系统可以输出报警和过程值报表。

例如，您可以在轮班结束时打印输出生产数据。

过程和设备的参数管理系统可以将过程和设备的参数存储在配方中。

电梯现场控制层采用控制电梯，负责现场的数据采集和控制。

主控计算机中的与现场层的通信系统结构如图所示图与的通信系统结构图建立中电梯控制项目与的连接本虚拟电梯系统以计算机中的软代替真实的进行设计，前面的工作中，已经在编程软件中编制好电梯控制程序，因此要正确演示电梯动画监控界面，就要先建立中电梯控制项目与的连接。

把已有的项目文件插入项目文件步骤如下在项目文件中插入个站，然后把它改名为已有的项目名称。

在项目里删除因为仅仅插入站而产生的项目文件，其位置在项目相关文件夹里的文件夹里面，例如。

最后在项目复制机器里用把已有的项目文件存储到项目相关路径下。

项目复制机器位于开始菜单项。

图控制项目与动画界面连接利用建立虚拟电梯监控系统运行系统提供了下列的对象用于操作和监视按钮开关域图形域符号域报警指示器报警画面报警窗口配方视图棒图趋势视图滚动条控件量表日期时间域时钟用户视图符号库状态控制浏览器视图等。

建立虚拟电梯的监控系统过程如下与集成画面设计设计图形界面并建立动画连接，包括建立电梯画面，编辑画面并对各个按钮门指示灯等进行组态，电梯运行过程动画等。

用于教学的虚拟电梯监控系统的动画监控构想如图示，电梯控制项目的界面设计分为三部分，左边部分是电梯的轿厢运行状态监控图，在每层设有平层检测传感器，可以控制轿厢的运行停止和楼层显示。

中间部分可以监控为厅门的开关门状态外呼按钮状态及楼层显示。

厅外的外呼按钮中，层有个上呼叫按钮，层有个下呼叫按钮，层有上下呼叫按钮各个，每个呼叫按钮都有个相应的指示灯，用来表示该呼叫是否已经得到响应。

楼层显示能显示当前电梯运行到的楼层及上下行状态。

右边部分是轿厢内控制面板，包括电梯运行状态指示开关门按钮及指示层内呼按钮及指示。

图虚拟电梯监控系统的动画构想图组态变量使用变量管理器来管理组态变量和通讯驱动程序。

使动画中的各个按钮传感器及数字显示等变量与电梯控制程序中的地址间建立数据连接，而且每个地址都只能指定个唯的逻辑名称与画面连接。

变量承担着交换数据的重任，这种数据交换是双向的动态的实时的。

电梯的动画监控系统运行过程中，每当变量的值改变时，该值就会自动写入中的电梯控制程序每当中的电梯控制程序中的状态改变时，电梯的动画监控系统中的相应变量值也将自动更新。

如果同时打开了仿真器，仿真器中的状态也会随之改变。

消息系统报警记录编辑器负责消息的采集与归档。

消息系统给操作员提供关于操作状态和过程状态的信息。

报表系统提供报表创建与输出功能。

在线模拟在线模拟虚拟电梯的控制过程。

在动画监控系统中模拟真实电梯的操作，按下呼叫按钮，虚拟电梯动画就可以根据设计好的程序运行，形象透彻仿真调试简单，能够让学生清晰地认识与掌握相关的控制条件。

由于设备时间和能力的限制，此部分只提出了监控系统的设计思路和整体规划，初步建立了电梯动画监控模型，但在界面的精心设计画面的组态程序与画面的同步和数据连接等方面还存在定差距，希望这里可以抛砖引玉，为大家的研究提供思路，以便设计出更完善的电梯监控系统。

总结虚拟电梯系统设计利用可靠性高的功能强大的西门子实现电梯控制功能，并利用西门子编程软件仿真软件和组态软件实现虚拟电梯的数据采集与处理软硬件组态程序编写画面显示和实时的动态监控。

虚拟电梯系统设计主要完成了以下几项工作分析虚拟电梯的优势主要结构控制要求设计流程。

选择西门子，利用技术和编程软件中设计四层虚拟电梯的运行控制程序，包括电梯的平层控制开关门控制内外呼控制选层定向楼层指示和故障报警等梯形图程序。

利用西门子仿真软件代替西门子，无须硬件支持，直接调用设计好的控制程序，仿真电梯的运行过程。

采用组态软件提出电梯监控系统的设计方案，通过构建动画界面，直观反映实际电梯的运行状态。

虚拟电梯系统的设计思想先进，设备和软件选择功能强大，程序设计步骤清晰，但在程序与组态仿真界面的同步上不算完善。

通过本系统在教学中的尝试应用，可以体会到用计算机模拟控制的电梯现场状态的直观化，另外大大强化了学生对编程控制的理解，增强了他们的主观能动性。

由于设备时间和能力的限制，本课题只完成了系统设计的主要部分，在虚拟电梯系统的仿真设计部分只提出了监控系统的设计思路，初步建立电梯动画监控模型，但在界面的精心设计画面的组态程序与画面的同步和数据连接等方面还存在差距，希望在今后的工作中可以继续完成监控系统的设计，建立完善的知识体系。

总而言之，通过这次的课题设计，既让我对电梯控制系统有了深入认识，也培养了我的能动创新思维能力和分析解决问题的能力。

致谢在指导老师陈浩高工的认真指导下，论文终于顺利完成。

导师他治学严谨诲人不倦品格正直，无形之中也感染了我，在他的指导和帮助下，我发现我分析和解决问题的综合能力得到了很大提高，总而言之，在学习与工作研究方面受益良多。

在此我要向他表示真心感谢，当然，更要真诚地向百忙之中评阅本论文和参与答辩的每位教授表示感谢，参考文献付应红，李晓帆软技术产品及控制方案探讨测控自动化马馨宏基于的交流货梯控制吉林吉林大学电子与