6ES7277-0AA22-0XA0诚信经营
1 引言
近年来,随着建筑业的蓬勃发展，高层建筑和智能化建筑的不断涌现，人们对电梯提出了越来越高的要求，单台电梯往往不能满足建筑物内的交通需要，这时候就需要合理安装多台电梯来缓解电梯运行的压力，电梯qunkong系统(elevatorgroup control system)应运而生。随着自动化技术的快速发展，也极大地促进了电梯控制技术的进步,大量先进的控制技术应用于电梯qunkong系统,使得电梯qunkong系统的控制特性得到很大的改善。针对目前这一现状，本论文以两台五层电梯为设计对象，对电梯的qunkong问题进行了较为深入的分析研究，提出了一些自己的认识和看法，设计出了一套PLC双电梯联动控制系统。
2 控制系统的硬件设计
本系统是主要由PLC、变频器、控制箱、显示器、曳引电动机组成的交流变频调速系统(Variable VoltageVariable Frequency，简称VVVF)。通过一台PLC去控制两台电梯运行的方式，可以省去两台可编程控制器之间的相互通信,从而使得控制系统的可靠性更高，结构显得更加紧凑。本系统的硬件框图如图1所示。
图1PLC双电梯联动控制系统硬件框图
从图1可以看出，该系统主要由两个部分组成，其中电梯控制的逻辑部分由PLC来实现。通过分析研究电梯的实际运行情况和控制规律，从而设计开发出一套双电梯联动控制程序，使得PLC能够控制两台电梯的运行操作。电梯的调速部分则选用高性能的矢量控制变频器，配以脉冲发生器(编码器)测量鼠笼式曳引电动机的转速，从而构成电机的闭环矢量控制系统，实现鼠笼式曳引电动机的交流变频调速(VariableVoltage Variable Frequency，简称VVVF)运行。
PLC接收来自电梯的呼梯信号、平层信号，根据这些输入信号的状态，通过其内部一系列复杂的控制程序，对各种信号的逻辑关系有序地进行处理，后向直流门控电机、变频器和各类显示器适时地发出开关量控制信号，对两台电梯实施qunkong。在电梯控制系统中，由于电梯的控制属于随机性控制，各种输入信号之间、输出信号之间以及输入信号和输出信号之间的关联性很强，逻辑关系处理起来非常复杂，这就给PLC的编程带来很大难度。从某种意义上来说，PLC编程水平的高低就决定整个系统运行质量的好坏。PLC应用在电梯控制中的编程技术就成为控制电梯运行的关键技术，这也是本系统设计的一个重点。
在PLC向变频器发出开关量控制信号的为了满足电梯的要求，变频器又需要通过与鼠笼式曳引电动机同轴连接的脉冲发生器和PG卡,对电动机完成速度检测及反馈,形成闭环系统。脉冲发生器输出A、B两相脉冲，PG卡接收到脉冲信号以后，再将此反馈给变频器内部,以便进行运算调节。根据A、B脉冲的相序,可判断出电动机的转动方向,并可以根据A、B脉冲的频率测得电动机的转速。由于本设计选用的是通用型变频器，其参数设置和外部线路设计的复杂程度要远远地高于电梯专用变频器，其设置的好坏也将直接影响到电梯运行的实际效果。
2.1 PLC的型号的选择及I/O点数分配
电梯逻辑控制系统的控制核心是PLC，哪些信号需要输入至PLC，PLC需要驱动哪些负载,以及采用何种编程方式，都是需要认真考虑的问题，都会影响到其内部I/O点数的分配。I/O点数的确定,是设计整个PLC电梯控制系统需要解决的问题,决定着系统硬件部分的设计，也是系统软件编写的前提。
本系统是为一幢5层大楼所设计,根据PLC的I/O节点使用原则,应留出一定的I/O点以做扩展时使用。系统中实际需要输入点47点,输出点40点,我们选用西门子S7-300PLC，其中CPU的型号选为CPU315，输入模块的型号选为DI32xDC24V，总共需要两块，输出模块的型号选为DO32xDC24V/0.5A，总共也需要两块。I/O地址分配表如表1所示。
2.2 变频器的选型及参数设置
基于价格等方面因素的考虑，本次电梯调速控制的设计选用的是VS-616G5 型通用变频器,选择有PG矢量控制作为曳引鼠笼式电动机的控制方式。
PLC通过向安川616G5变频器发出电梯上行输出和电梯下行输出信号，从而控制曳引电动机的转动方向，决定电梯的上/下行运动；PLC通过向安川616G5变频器发出电梯高速运行和电梯低速运行信号，从而间接控制曳引电动机的转动速度，决定电梯的高速/低速运动。电动机通过脉冲发生器(编码器)和PG卡将速度信号及时反馈给安川616G5变频器，从而形成速度闭环控制。接线图如图2所示。
图2变频器拖动部分线路图
由于本控制系统选择的是有PG矢量控制，在运行之前，需要变频器对电机单体进行自学习，否则变频器将不能正常工作。其具体做法是先将电机铭牌上面记载的额定电压、额定电流、额定频率、额定转数、PG卡脉冲数及电机极数输入至变频器，启动变频器，使电机空载运转，后这些数值通过自学习，自动地计算后写入到变频器的电机参数中。对于这些参数，没有必要去人工进行设置。VS-616G5通用型变频器设置如表2所示。
3 控制系统的软件设计
硬件系统设计完成以后，为了实现优化控制，还需要用西门子STEP 7编程软件对双电梯联动控制程序进行设计。由于电梯控制系统实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯采用顺序控制或逻辑控制是不能够满足要求的，而应该在设计中采用随机逻辑控制方式。由于梯形图之间的相互关联性很强，程序设计比较复杂，在双电梯联动控制系统的软件部分时，主要采用模块化的编程思想来进行设计。
根据电梯的运行规律,设置了有/无司机、检修、优先服务、消防等四种工作方式。其编制的程序主要遵循以下控制规律:
两台电梯都遵守集选规则，即将呼叫信号先进行登记，对与电梯运行同向的呼叫信号逐一应答，当同向指令和召唤应答完毕后电梯可以自动换向。
除此以外，电梯并联运行还遵循的相应的调度原则：正常情况下，当电梯使用以后，二号电梯作为忙梯会自动上升至第三层待命，一号电梯则作为基站电梯在层楼待命。当某层站有门厅呼叫信号时，则“忙梯”立即启动并定向运行去接该层站的乘客。
当两台电梯因轿厢内指令而到达基站后关门待命时，则应按照有效利用的原则，执行相互交替程序段。原先充当忙梯的电梯现在即作为基站电梯来使用，而原先作为基站电梯使用的电梯此时即成为忙梯。不论是一号电梯还是二号电梯均停留在后停靠的层站待命。
当忙梯正在上行时，若其上方出现任何方向的门厅呼叫信号或是其下方出现向下的门厅呼叫信号，则均由忙梯在一周行程中去完成，而基站电梯不予应答运行。若在忙梯的下方出现向上的门厅呼叫信号，则由基站电梯来应答信号而发车运行接客。
当忙梯正在下行时，若其下方出现任何方向的门厅呼叫信号，则均由忙梯在一周行程中去完成，而基站电梯不予应答运行。若在忙梯的上方出现任何向上或是向下的门厅呼叫信号，则由基站电梯来应答信号而发车运行接客。
当其中一台电梯由于故障而停止运行，另一台电梯则自动承担全部的运行任务，遵循单台电梯的运行规则。
无论是作为一号电梯还是二号电梯,由于轿内呼叫信号而使电梯定向的,电梯都必须启动运行。电梯停用以后，不论当前处在哪一层，都会自动下降至底层。
4 结论
实践证明，PLC双电梯联动控制系统完全能够运用于两台电梯的联动控制，具有较好的兼容性，并且可以达到稳定可靠的性能。该系统很容易实现实现多台qunkong,具有广阔的应用前景。
西门子S7-200 PLC在直流电源监控器中的应用
1引言
直流电源设备是电力系统不可缺少的辅机设备。供给断路器分合闸用电，后备电池充电以及二次回路的仪器仪表等低压设备用电都采用直流电源。目前国内发电厂及变电站使用的直流电源设备已广泛采用高频整流模块为功率单元，为了对整个直流系统进行合理的实时监控、管理，本文设计了一种基于西门子s7-200plc［1］的高频直流监控器。其功能主要是实时采集直流系统的电压、电流及供电支路的开关状态等运行参数，并对数据进行分析处理，判断直流系统的运行工况，并根据pid控制理论进行实时运行控制和故障处理，并对蓄电池进行在线监测，为电力综合自动化控制系统提供安全、稳定、可靠的直流电源。
2系统硬件组成及工作原理
系统硬件组成原理框图如图1所示。系统主要由高频直流监控器（以下简称监控器）、模拟量采样板、高频整流模块等组成。其中监控器是整个系统的核心部分，主要由西门子s7-216cpu配以em-235模拟量模块、台湾人机电子mt-510t触摸屏等组成。
系统交流供电采用两路三相三线制方式实现主备用供电电源的自动切换，经过交流配电输入单元供电给智能高频整流模块，智能高频整流模块按监控器控制方式输出所需的直流电压供合闸母线、控制母线、蓄电池充电用。监控器通过plc各开关量输入通道采集各模块报警量输入、各馈线开关量输入、各熔断器信号输入等开入量；通过模拟量采样板将模块采集交流输入电压、直流输出电压、合母电压、蓄电池电压、输出电流、控母电流、合母电流、充电电流等模拟转化为0-5vdc电压量或4-20ma电liuliang由em-235模块12位a/d通道采样；通过程序内部数据处理，按照程序设定的控制曲线，利用比例微分积分pid（proportionalintegraldifferential）控制算法［2］，产生调节量，由em-235模拟量输出口产生0-10vdc电压量，控制高频整流模块的输出电流、电压，实现闭环控制。
监控器采集现场各种运行参数，系统故障时发报警信息；系统事故时保护动作，保护充电设备和电池安全。触摸屏是整个监控器的人机接口部分，通过rs485与plc通讯，显示直流系统的各种信息，如系统直流电压、电流参数，系统状态信息、故障信息、系统设置参数等，并可设置系统各参数，控制监控器的运行状态。可通过rs485通信接口与上位计算机及智能通讯设备通讯，以实现“四遥”功能［3］。
3程序设计
3.1 程序流程图设计
plc终端软件采用stl语言编写，程序设计采用模块化，功能化结构，便于维护、扩展。为tigao终端的抗干扰能力，软件控制中采用了数字滤波、故障自检、控制口令等措施，保证控制操作的正确性和可靠性。装置plc主要程序流程如图2所示，主要由初始化程序、数据采集处理子程序、时钟处理子程序、充电转换子程序、故障报警及保护子程序、交流中断子程序、pid调节计算子程序、硅链投切控制子程序等组成。
主程序始终处于循环运行状态，其中初始化程序主要完成系统的初始化，设定各寄存器、计数器、plc工作模式、定时器中断、通讯方式等参数初始值等。不断调用模拟量采集及处理子程序对系统数据进行实时采集；调用充电程序运行方式子程序决定监控器的运行方式；调用故障报警及保护子程序判断故障报警及保护继电器输出；调用时钟处理子程序对蓄电池充电程序各种运行时间累计；调用交流电中断子程序保证系统在交流中断后自动恢复；调用硅链投切子程序根据系统设置的控母电压定值对硅链进行自动投切控制；调用通讯子程序（中断方式）实现与上位机监控系统及其它智能设备通讯。
西门子的PLC远程在线访问实验室
3.3 项目难点
本项目中，主要的难点在于如何将本端plc的数据传到一个固定的远端的设备，通过常规的方式，如果某一端如服务器端固定ip，客户端找固定ip将十分容易。而两端都是动态变化的ip，则必须通过一个ip解析服务器进行ip解析，本方案中，ip连接着一个域名，域名解析的工作由赛远专门搭建的域名解析工作站完成，没有使用免费的ip解析，主要是考虑解析工作的稳定性。
对于其中的plc搭建，采用的是原来的气动机械手里面的控制器，加装了以太网接口模块，调试过程中，需要将ip地址进行统一规划，如在plc端，采用的网关为192.168.0.1，plc的地址，摄像头的地址都要处于该网段。
对于数据的安全方面，本实验室项目中，通过公共的internet网络，数据都可能存在一些安全的问题，赛远的网络加密技术，遵循了，并加入了具有赛远特色的加密方式，在两端的网络安全通讯模块中加入了s-bbbb安全连接密钥，这是一个私钥，128位加密，对于网络的安全来说，具有稳定、可靠和安全。
3.4 安全设计
由于是工业自动化系统的远程通讯，数据传送中的安全保障是非常重要的，本文采用了以下几种方法进行数据安全处理［3］：
（1）通过虚拟专用网络（vlan）过滤和检查数据通讯；
（2）在受保护的自动化单元中进行分段。远程通讯模块具有防火墙功能，用于保护网络节点。一组受保护的设备构成一个受保护的自动化单元，只有来自同一组的安全通讯模块或它们正在保护的设备才可互相交换数据；
（3）节点的认证（标识），使用认证过程在安全（加密）通道上互相标识，未经授权的实体无法访问受保护的网段；
（4）对数据通讯进行加密，通过对数据通讯进行加密来确保数据的机密性，为每个安全通讯模块提供一个包含加密密钥的vlan证书。
本系统采用的s-bbbb网络安全传输协议，是数据安全的重要的一个环节，s-bbbb通过软件的加密形式，对ip报文封装，以实现tcp/ip网络上数据的安全传送。s-bbbb属于osi模型的第三层协议即网络层，相对第二层协议，提供了认证、加密，包括对控制报文和传输中的数据加密，是一种完整的安全解决方案［4］。s-bbbb安全体系结构如图7所示。
s-bbbb安全体系结构综合了密码技术和协议安全机制，s-bbbb协议的设计目标是在ipv4环境中为网络层liuliang提供灵活的安全服务。其提供的安全服务包括：访问控制、无连接完整性、数据源鉴别、重传攻击保护、机密性、有限的liuliang保密等。s-bbbb协议主要内容包括：协议框架－rfc2401；安全协议：ah协议－rfc2402、esp协议－rfc2406。
两种协议ah和esp的数据封装格式如图8所示。
4结束语
本实验室平台自搭建以来，已经开放给了校外学生使用，一直稳定运行，收到了诸多学生以及来校参观者的好评，而本实验室采用的安全通讯技术的专利系统也即将参加第十二届国际高新技术产品交易会，届时将通过3g网络，现场演示访问西门子的plc操作。
在实验室的搭建过程中，对于西门子的自动化产品，一直是以稳定著称，在通讯方面十分的方便，用户无需高深的计算机水平，即可完成通讯。搭建过程中，为了建立虚拟通道而专门开发的s-bbbb，是赛远为了增强安全性而特殊定制的，这个是本系统的难的地方。在工业网络通讯方面，西门子提倡的是一网到底，profinet取代profibus也是大势所趋，综合来说，欧美的产品通讯能力强过日系的品牌，赛远的通讯接入模块和软件则是西门子的产品的一个有益补充。现在的设备或者系统安装在用户，作为本实验室所采用的远程技术，也一样可以用于设备或系统的远程在线访问和调试，对于传统的售后服务方式来说，节省时间、人力成本，减少停机时间，tigao快速响应能力，预先的投入将发挥出巨大的效益。