STEP7與wincc flexible集成在虛擬電梯中的應(yīng)用

趙鳳英 王翠

摘要

目前，PLC與組態(tài)軟件已經(jīng)廣泛應(yīng)用與樓宇、鋼鐵、電力、造紙、化工等各個行業(yè)，PLC與組態(tài)軟件已經(jīng)應(yīng)用到邏輯控制，模擬量的控制，速度控制，過程控制、數(shù)據(jù)監(jiān)測、通訊控制等自動化領(lǐng)域。結(jié)合STEP7與winCCflexible集成的的特點以及電梯在教學(xué)中的現(xiàn)狀，應(yīng)用STEP7與winCC flexible集成仿真虛擬電梯對樓宇自動化中電梯項目的教學(xué)有重大的意義。

【關(guān)鍵詞】STEP7 winec flexible 應(yīng)用

1 前言

1.1 現(xiàn)狀

在教學(xué)過程中，由于客觀試驗條件的限制，一些PLC項目無法實現(xiàn)。電梯控制是智能樓宇控制一個重要的項目，但是由于電梯的體型龐大，機械電氣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制邏輯比較復(fù)雜，所以在自動化樓宇教學(xué)中，電梯教學(xué)即是一個重點又是一個難點。

1.2 S7-300與winCC flexible集成軟件介紹

西門子的的HMI設(shè)備主要是與S7-300/400配合使用，由于它的價格較高，初學(xué)者編寫出PLC程序和組態(tài)后，一般沒有條件用硬件來實驗，為了解決硬件缺乏的問題，西門子公司將HMI的項目集成在S7-300/400的編程軟件STEP7中，用仿真軟件PLCSIM來模擬S7-300/400的運行，用winCC flexible的運行系統(tǒng)來模擬運行HMI的功能。在沒有PLC和HMI的硬件設(shè)備條件下，計算機也能很好的模擬真實的PLC和HMI設(shè)備組成的控制系統(tǒng)，模擬系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)的功能基本相同。

2 項目的建立

2.1 項目的集成

建立虛擬實驗室是以電腦為平臺，在電腦上安裝STEP7軟件與Wincc flexible軟件，在STEP7軟件中以對象插入的形式，將HMI虛擬硬件插入到STEP7項目中，用仿真軟件PLCSIM來模擬S7-300的運行，用WinCCFLEX113LL的運行系統(tǒng)來模擬HMI設(shè)備的功能。

在STEP7的編程軟件中，插入虛擬 S7-300站點和HMI站點，分別進行硬件組態(tài)，應(yīng)用MPI協(xié)議完成二者的通信，如圖1。

2.2 PLC程序的編寫與運行

完成電梯控制程序的編寫主要包括符號表的建立和電梯控制邏輯程序。符號表的建立對編寫梯形圖程序以及與組態(tài)畫面的聯(lián)接起到很重要的作用。電梯邏輯控制程序主要包括轎廂的外呼與轎廂的內(nèi)呼，呼叫的記憶功能，電梯開關(guān)門程序。相對與實際的電梯程序來說，電梯模型是基于winCC flexible畫面建立的一個虛擬模型，要想完整的在組態(tài)畫面上動態(tài)的顯示電梯的上下，開關(guān)門，必須在實際電梯模型添加電梯上下，開關(guān)門模擬程序。電梯上下，開關(guān)門模擬程序主要是在電梯開關(guān)門的邏輯中，創(chuàng)造一個變化的虛擬數(shù)據(jù)，比如電梯開門的狀態(tài)，數(shù)據(jù)增大，關(guān)門的狀態(tài)時，數(shù)據(jù)變小。在電梯上下行駛，開門的過程中創(chuàng)造虛擬數(shù)據(jù)是一個創(chuàng)新點，同時也是動態(tài)模擬電梯的運動的一個關(guān)鍵點。電梯模擬程序編寫完成，但是沒有S7-300PLC硬件連接，在缺乏硬件的基礎(chǔ)上，PLCSIM是一個強大的仿真軟件，可以代替S7-300PLC運行程序，打開軟件，把程序下載到PLCSIM中，可以運行電梯程序。并可以監(jiān)控程序的運行狀態(tài)，可以修改調(diào)試程序。

2.3 組態(tài)畫面的建立

針對電梯試驗項目，由于試驗條件限制，電梯項目缺乏真正的電梯模型，為了讓學(xué)生更好的學(xué)習(xí)電梯運行的基本原理，在WTINCCflexible組態(tài)畫面中建立多幅畫面，電梯運行的外觀組態(tài)一幅畫面，此畫面包括電梯上下運行的畫面，電梯的顯示系統(tǒng)，電梯的內(nèi)部呼叫系統(tǒng)，電梯的外部呼叫系統(tǒng);電機運行的內(nèi)部電氣原理組態(tài)一幅畫面包括電梯的主接線圖，PLC接線圖。如果有需要還可以建立更多的畫面，讓學(xué)生更直觀的研究電梯的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。

2.4 變量的連接

變量分為外部變量和內(nèi)部變量，每個變量都有一個符號名稱和數(shù)據(jù)類型，內(nèi)部變量存儲在HIM的存儲器中，與PLC沒有聯(lián)系。外部變量是操作單元與PLC進行數(shù)據(jù)交換的橋梁，其值隨著PLC程序的執(zhí)行而改變。外部變量在PLC程序編寫之前在以符號表的方式建立。變量的聯(lián)接主要是PLC的外部變量與需要動態(tài)演示的畫面聯(lián)接，設(shè)置畫面的屬性。外部變量變化，畫面的屬性也發(fā)生變化，可以動態(tài)的演示電梯運行的過程。

2.5 模擬仿真運行

在STEP7軟件中集成HMI仿真，運行時必須把PLC程序下載到PLSIM中運行，同時運行組態(tài)程序，通過集成軟件，可以完成自動化項目的各個環(huán)節(jié)的聯(lián)動。圖2為電梯運行的各個環(huán)節(jié)圖。

3 總結(jié)

基于S7-300與winCCflexible集成軟件在虛擬電梯中的應(yīng)用，編寫了電梯控制程序，組態(tài)了電梯運行畫面，轎廂外部呼叫畫面，轎廂內(nèi)部呼叫畫面，以及電梯開關(guān)門畫面，除此之外還包括電梯的電氣線路電氣畫面，在PLC程序基礎(chǔ)上，建立變量聯(lián)接，動態(tài)模擬電梯各個環(huán)節(jié)，使得樓宇自動化教學(xué)在沒有實際電梯的基礎(chǔ)上，能夠形象動態(tài)的完成教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，使得電梯的教學(xué)提高了一個新的層次，節(jié)省了教育資金的同時提高了課堂教學(xué)效果，為自動化的教學(xué)開辟了一種新的教學(xué)思路。