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(gè)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(guò)程控制、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、通訊控制等自動(dòng)化領(lǐng)域。結(jié)合STEP7與winCCflexible集成的的特點(diǎn)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(duì)樓宇自動(dòng)化中電梯項(xiàng)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(guò)程中，由于客觀試驗(yàn)條件的限制，一些PLC項(xiàng)目無(wú)法實(shí)現(xiàn)。電梯控制是智能樓宇控制一個(gè)重要的項(xiàng)目，但是由于電梯的體型龐大，機(jī)械電氣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制邏輯比較復(fù)雜，所以在自動(dòng)化樓宇教學(xué)中，電梯教學(xué)即是一個(gè)重點(diǎn)又是一個(gè)難點(diǎn)。

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(jià)格較高，初學(xué)者編寫出PLC程序和組態(tài)后，一般沒(méi)有條件用硬件來(lái)實(shí)驗(yàn)，為了解決硬件缺乏的問(wèn)題，西門子公司將HMI的項(xiàng)目集成在S7-300/400的編程軟件STEP7中，用仿真軟件PLCSIM來(lái)模擬S7-300/400的運(yùn)行，用winCC flexible的運(yùn)行系統(tǒng)來(lái)模擬運(yùn)行HMI的功能。在沒(méi)有PLC和HMI的硬件設(shè)備條件下，計(jì)算機(jī)也能很好的模擬真實(shí)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(xiàng)目的建立

2.1 項(xiàng)目的集成

建立虛擬實(shí)驗(yàn)室是以電腦為平臺(tái)，在電腦上安裝STEP7軟件與Wincc flexible軟件，在STEP7軟件中以對(duì)象插入的形式，將HMI虛擬硬件插入到STEP7項(xiàng)目中，用仿真軟件PLCSIM來(lái)模擬S7-300的運(yùn)行，用WinCCFLEX113LL的運(yùn)行系統(tǒng)來(lái)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(diǎn)和HMI站點(diǎn)，分別進(jìn)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(yùn)行

完成電梯控制程序的編寫主要包括符號(hào)表的建立和電梯控制邏輯程序。符號(hào)表的建立對(duì)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(kāi)關(guān)門程序。相對(duì)與實(shí)際的電梯程序來(lái)說(shuō)，電梯模型是基于winCC flexible畫面建立的一個(gè)虛擬模型，要想完整的在組態(tài)畫面上動(dòng)態(tài)的顯示電梯的上下，開(kāi)關(guān)門，必須在實(shí)際電梯模型添加電梯上下，開(kāi)關(guān)門模擬程序。電梯上下，開(kāi)關(guān)門模擬程序主要是在電梯開(kāi)關(guān)門的邏輯中，創(chuàng)造一個(gè)變化的虛擬數(shù)據(jù)，比如電梯開(kāi)門的狀態(tài)，數(shù)據(jù)增大，關(guān)門的狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)變小。在電梯上下行駛，開(kāi)門的過(guò)程中創(chuàng)造虛擬數(shù)據(jù)是一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，同時(shí)也是動(dòng)態(tài)模擬電梯的運(yùn)動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。電梯模擬程序編寫完成，但是沒(méi)有S7-300PLC硬件連接，在缺乏硬件的基礎(chǔ)上，PLCSIM是一個(gè)強(qiáng)大的仿真軟件，可以代替S7-300PLC運(yùn)行程序，打開(kāi)軟件，把程序下載到PLCSIM中，可以運(yùn)行電梯程序。并可以監(jiān)控程序的運(yùn)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(duì)電梯試驗(yàn)項(xiàng)目，由于試驗(yàn)條件限制，電梯項(xiàng)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(yùn)行的基本原理，在WTINCCflexible組態(tài)畫面中建立多幅畫面，電梯運(yùn)行的外觀組態(tài)一幅畫面，此畫面包括電梯上下運(yùn)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(jī)運(yùn)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(gè)變量都有一個(gè)符號(hào)名稱和數(shù)據(jù)類型，內(nèi)部變量存儲(chǔ)在HIM的存儲(chǔ)器中，與PLC沒(méi)有聯(lián)系。外部變量是操作單元與PLC進(jìn)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(hào)表的方式建立。變量的聯(lián)接主要是PLC的外部變量與需要?jiǎng)討B(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(dòng)態(tài)的演示電梯運(yùn)行的過(guò)程。

2.5 模擬仿真運(yùn)行

在STEP7軟件中集成HMI仿真，運(yùn)行時(shí)必須把PLC程序下載到PLSIM中運(yùn)行，同時(shí)運(yùn)行組態(tài)程序，通過(guò)集成軟件，可以完成自動(dòng)化項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)的聯(lián)動(dòng)。圖2為電梯運(yùn)行的各個(gè)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(yùn)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(kāi)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(dòng)態(tài)模擬電梯各個(gè)環(huán)節(jié)，使得樓宇自動(dòng)化教學(xué)在沒(méi)有實(shí)際電梯的基礎(chǔ)上，能夠形象動(dòng)態(tài)的完成教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，使得電梯的教學(xué)提高了一個(gè)新的層次，節(jié)省了教育資金的同時(shí)提高了課堂教學(xué)效果，為自動(dòng)化的教學(xué)開(kāi)辟了一種新的教學(xué)思路。