使用西门子1200PLC和虚拟工厂仿真实现三层电梯的模拟控制 

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文章目录

前言

一、编程前的准备

1.博图

2.虚拟工厂

二、电梯控制要求 

1.实验原理

2.具体控制要求

3.I/O分配 

4.在虚拟工厂布置场景和变量

三、编写思路 

四、编写程序

1.单个按钮对电梯的控制

 1.初始化块 

2.电梯开门关门 

3.外部和内部按钮 

 4.电梯上升和下降

5.到达楼层 

6.触发开门关门

7.效果

8.小结 

2.多个内部按钮的控制

1.外部和内部按钮 

 2.内部按钮多重控制

3.电梯在1层执行1 2 3 

 4.电梯在1层执行 2 1 3

 5.电梯在1层执行3 2 1 

6.效果 

7.小结 

3.多个外部按钮的控制

 1.外部1层（第5第6控制要求）

 2.外部3层（控制要求：第7第8）

3.到这里外部按钮的部分就完成了，但是控制要求还没完： 

4.互锁 

5.控制

 6.小结

4.程序完善 （指示灯）

1. 外部内部指示灯

 2.上升下降指示灯

3.楼层指示灯

五、完整程序 

1.主程序 

​编辑 2.fc块

1.初始化 

 2.外部内部呼叫按钮

​编辑 3.上升下降

4.按钮指示灯 

6.到达楼层 

7.内部按钮多重控制 

8.外部按钮控制 

9.开门关门 

总结

在前面几篇笔记中写过一些PLC实现的应用案例，像传送带，自动装料系统模拟等等，这些都比较简单一些，属于小型控制案例，这篇文章所要实现的三层电梯主要是用1200和factoryio进行模拟仿真来实现的一个中小型应用案例，和前面相比难度会大大不同，来接着向下看吧！

为了控制效果可见，这里使用博图和factoryio（虚拟工厂）这两个软件进行编写并调试。

在虚拟工厂里没有直接的电梯模型，但是有一个非常相似的虚拟设备——升降机！和电梯的运动原理一样，都是上升和下降；在编程之前要在博图创建好项目（注意：一定是仿真项目，带有驱动的）并且在虚拟工厂中建好升降机的场景；然后定义变量并上传的博图变量中！

创建博图项目时，一定要导入虚拟工厂的工程模板（虚拟工厂的驱动），否则无法和虚拟工厂进行仿真连接。

 在虚拟工厂创建一个场景，里面的东西主要就是：升降机、电梯外部的按钮和内部按钮、限位等；根据电梯的控制要求进行添加，然后和博图连接上。大概是这样：

（11）当轿厢分别停在1、2、3层时，若先按S1，接着按S2，然后再按S3，则轿厢按照所按的先后顺序分别到达1、2、3层。（延时1s开门，再延时2s关门）

（12）当轿厢分别停在1、2、3层时，若先按S2，接着按S1，然后再按S3，则轿厢按照所按的先后顺序分别到达2、1、3层。（延时1s开门，再延时2s关门）

（13）当轿厢分别停在1、2、3层时，若先按S3，接着按S2，然后再按S1，则轿厢按照所按的先后顺序分别到达3、2、1层。（延时1s开门，再延时2s关门） 

根据控制要求和I/O分配，我们将虚拟工厂的场景布置好并定义一下变量：场景需要1个升降机，3个限位传感器，3个3色灯，8个按钮（7个内部和外部，1个启动）。将这些组合在一起拼成1个模拟电梯；然后将英文的名称改为变量表中的名称，方便使用和确认。

将场景中的各个部件的英文名改成中文的（连点两下就可以更改了） ，然后再文件---驱动中选择最后一个模拟仿真（S7-PLCSIM）。

 在虚拟PLC中将变量拖拽上去。

最后就是将变量导出到文件夹，然后再博图中导入就OK了。

 点击右下角导出：

然后在博图变量表中导入刚刚的文件夹：步骤如下

OK，最后再将博图仿真和虚拟工厂连接上，前期的工作就完成了！下面就是编写思路和程序啦！ 

 看过控制要求后，理一下思路；实验原理主要是这个电梯的大致运行要求，在具体控制里面是要实现的控制要求；如果不太好理解，可以想象一下平时坐的电梯：在外面选择上升或下降，然后电梯到达你所在的楼层，然后电梯开门关门，最后在电梯里面选择所要到达的楼层，电梯上升或下降到达目的地，OK！下图可以参考一下：

 我们再看一下具体控制要求可以发现：1、2、3、4是要求电梯可以在3层之间任意呼叫；5、6、7、8、9、10这几步是要求电梯在2个外部或内部按钮同时按下或先后按下，进行相应的动作；11、12、13是电梯内按钮都按下，电梯进行什么样的动作。

当这样分析过之后，可以简单划分为3个部分：单个按钮对电梯的简单控制，多个内部按钮的控制，多个外部按钮的控制。 

好的先看一下要求：

开始时，按下 启动按钮 使轿厢停靠在 1 层，当有外呼电梯信号 时，轿厢响应该外呼信号到达该楼层，延时 1S 打开轿厢门，再延时 2S 后自动关闭轿厢门， 内选需要到达的楼层，到达楼层后延时 1S 开门。

1.按下启动按钮后，电梯轿厢到一层；这里可以是一个初始化的动作，按下之后接通一层限位，当离开限位之后断开，电梯就停在一层限位。 

2.不管是外呼还是内呼电梯都要相应并到达楼层，然后开门关门；我们可以看到每次到达楼层都要开门关门，那每次都要写开门关门，会很麻烦。这里我们可以将开门关门程序写到一个fc块中每次只要调用一下就可以了，非常方便！

3. 然后就是外部和内部的按钮，既然都能呼叫电梯，放在一起就可以；但是题目要求每一层都可以呼叫，那按下按钮之后，就分三种情况：1层，2层，3层。这里我们也做一个块。

4.然后就是电梯的上升和下降了。 

5.最后就是当到达指定的楼层之后，触发开门关门就OK了。 

 理通之后，我们建立5个块：

 在块里面将初始化程序写进去，置位中继1，接通电梯上升（中继2是后面要用的，这里不用管），到达限位后复位掉，让电梯到一层的指示灯亮。

电梯开门关门 ，这里使用定时器1，延时1s开门，然后2s之后断开电梯开门，接通电梯关门，然后计时2s，时间到后断开一下中继10（这里数据块传送是后面用的，这里不需要）。

 外部和内部的按钮呼叫，这里按下按钮后判断电梯在哪一层，然后传不同的数给数据块，让电梯上升或下降；这里电梯在2层或3层的时候为什么传相同的数呢？因为无论在2层还是3层按下1层按钮后都要回到1层，是相同的；下面的3层按钮也是一样的，不管在电梯1层还是2层按下按钮后都到达3层停。

 在呼叫按钮那里，根据每种情况，我们都给数据块传了相应的数，用比较指令来接通上升和下降就可以了，到达指定楼层限位后停止上升和下降，然后开门关门就OK了。（这里使用电梯开门关门的常闭，是为了避免开关门时电梯上升或下降）

到达楼层之后，传相应的数字给数据块 ，来让电梯开门关门；最后不要忘记给数据块清零（否则就只能按一次）。

根据到达楼层传的数来触发开门关门。 

时长原因，这里是1层到2层效果；将上面程序写好可以实现外部内部按钮控制电梯到指定楼层；电梯左侧是每楼的上升和下降按钮呼叫，右侧是电梯内部的楼层选择按钮，左边三色灯的绿灯表示正在开门，红灯表示正在关门。 

这一部分实现不是特别的难，上面的程序只是我自己的一个思路，使用传送和比较指令来实现功能，不过都是使用的fc块来写的，然后拿来用，最后写完的话fc块会比较多；当然也可以直接使用线圈和直接写程序或者其他的方法，只要功能实现都是可以的！  

 实现上面程序，我们就完成了具体要求的1,2,3,4条，用内外部按钮让电梯进行上升下降。

下面我们实现具体要求的11,12,13条：

（11）当轿厢分别停在1、2、3层时，若先按S1，接着按S2，然后再按S3，则轿厢按照所按的先后顺序分别到达1、2、3层。（延时1s开门，再延时2s关门）

（12）当轿厢分别停在1、2、3层时，若先按S2，接着按S1，然后再按S3，则轿厢按照所按的先后顺序分别到达2、1、3层。（延时1s开门，再延时2s关门）

（13）当轿厢分别停在1、2、3层时，若先按S3，接着按S2，然后再按S1，则轿厢按照所按的先后顺序分别到达3、2、1层。（延时1s开门，再延时2s关门）

这里我们以电梯在1层为例：分别按电梯内的123按钮，或者213按钮，或者321按钮，电梯按照先后顺序到达相应的楼层，2层3层也是123,213,321.

 那么只要完成其中一层的控制，二层三层依葫芦画瓢就可以啦！

 我是这么想的：

1.在1层的时候按123这三个，在没有写程序时电梯会在1层开门关门，然后上升到2层停止，只有3层没有执行，也就是说只要在电梯到2层开门关门后，再传一个数给相应的数据块，让他执行去3层就OK了。

2.在1层时按213这3个按钮，如果没写其他程序，电梯只会到2层开门关门，后面不会执行。那我们只要在到2层限位开门关门之后，传1个去1层的数值，到1层之后，再传1个去3层的数值，就可以了。

3.按321这3个的话和上面相同，到达第一个，传第二个，到第二个传第三个。

（但是这里要注意不能和前面的呼叫按钮重复，因为这个控制里面需要相应的数值。）

这里我们建一个多个内部按钮控制的块和电梯1层，2层，3层的块，（以及外部内部按钮的块，要再加一些控制）：

  这里前面的3个程序段不变，在后边又增加了一些；增加了3个电梯内按钮的上升沿；触发3个按钮会给数据块789传入数值，代表这3个按钮 被按下；同时下面给数据块151617传的数是为了确定第一个被按下的按钮，执行第一个按钮对应的楼层，然后再执行后面的按钮对应的楼层。这样会有按钮按下的条件，再用条件来控制电梯就可以了。 

 这里我们用上面按钮触发的3个条件：数据块7 8 9，接通相对应的楼层；这里的mw90,95，也是按钮按下时传的数，如果电梯在1层，我们按下这3个按钮，接通第一个将1传送给数据块11（下面的置位和复位是3层相互互锁，避免冲突）。

当数据块11和数据块15等于1的时候（数据块15是用来判断是不是电梯内1层按钮先按下），mw90,95是2层和3层按下时传的数值；当条件满足，先将去3层的数据块4传0，然后等电梯到达2层，并且开门关门之后，传1给数据块4，让电梯上3层；（数据块20==0是判断是否关门完毕）。 最后到达楼层，将所用到的数据都清零。 

 好的，写到这里电梯在1层时执行1 2 3 层就完成了；那2 1 3和3 2 1怎么写呢！来接着往下看：

前面这里没有再使用数据块11了，而是用了一个中继15的常开，为什么呢！因为电梯在1层时，按下电梯内按钮2 1 3 那么电梯会首先上升到2层，那么在上升时电梯就不在1层停靠限位了；如果用数据块11就无法接通了；所以在上面我们用mw95和电梯上升指示灯为信号来接通程序。               

首先还是将去1层和2层的数据块传0，等待电梯到达2层停靠限位开门关门之后，再让电梯去1层，到一层停靠限位后，再去3层。 

这一个和上面基本相同，只要改一下数据块和楼层数据块就可以了。  

到这里，电梯在1层时，让电梯实现1 2 3 ，2 1 3 ,  3 2 1   的控制就完成了！那么电梯在2 层3 层的控制就和这相同，只要稍微修改一下就可以了。 

按下启动按钮，电梯到1层 ，然后依次按下1 2 3 电梯先开门关门，然后到2层开门关门，最后到达3层。

 这里我们第2个大的控制要求就完成了！不管在哪一层，按下随意的3个连续按钮（1 2 3 ，2 1 3 ，3 2 1），都可以按照先后顺序来执行上升或下降。稍微总结一下，这里的控制程序不是特别的好，稍微有些乱，不方便更改和阅读；但是目前来说我没有特别好的程序，好在控制要求可以实现！如果大家有好的思路或者程序可以写评论区或者私信！ 

下面来实现两个外部（内部）同时按或先后按的具体控制要求：

 5,6,7,8这四条要求都是同时按下，9,10这两条在前面已经实现了，在2层时只相应先按下的按钮，上升或下降。

1.在1层时，同时按下SU2  SD3（或S2 S3）也就是外部2层上升和3层下降，或者电梯内的2层3层按钮 ；要求电梯先到2层开门关门后暂停5s再去3层。

然后如果同时按SD2 SD3，外部2层下降和3层下降，就先去3层，暂停5s然后下降去2层。

2.在3层时，也是两个按钮同时按下，然后先执行再执行。

这里的思路和内部的基本相同，两个按钮同时按下，传1个数；当等于这个数时，就执行先后操作。我们还建立fc块来给它封装一下，直接调用就好了。 

这里就比较简单一些，在一层限位时 按下相对应的按钮，传数给数据块；然后根据控制要求的先后顺序，先传0然后再传对应数值，让电梯运行。（这里的手动是模拟实现同时按下的效果，用了一个M点）

结构思路和上面的一样。 

电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中 只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在一层，在三层轿厢外呼叫时， 电梯响应呼叫（从一层运行到三层），若电梯在没到达二层时，在二层外呼叫上升，电梯经 二层停后继续上升到三层；如若电梯在没到达二层时，在二层外呼叫下降，电梯到达三层后 下降途径二层再停止。

在实验原理中：要求，上升时不能下降，下降时不能上升；并且还有一个控制要求。

1.第一个我们只要在上升下降时加上互锁就可以了。

2.第二关键点就在“是否到达2层”，我想到的还是这两个按钮按之后，传值，然后判断是否在2层；是就执行要求，不是就不执行。 

在这里用上升下降的常闭，来进行互锁；并且还用了开门关门的互锁，防止电梯在开门关门时进行上升下降，这里需要注意。 

这里用2层上升和下降的上升沿来传1个数值；  

 当两个按钮按下后，为了保证在2层之前，加上了2层3层的限位；如果在2层之前触发2层上升按钮，就先到达2层，然后再去3层。

 如果先按2层下降再按3层下降，则先去3层，然后去2层。 

这一部分写完，最后1个大的要求就完成了。控制要求实现不是太难，但是需要相应的条件，如果没有就自己创造条件！ 

 3个主要控制要求完成后，就剩一些收尾工作了；指示灯的控制要求：

L1、L2、L3 为楼层指示灯，L4、L5为电梯上升下降指示灯，L6、L7、L8、L9为电梯外部按钮指示灯，L10、L11、L12为电梯内部按钮指示灯，UP、DOWN 为轿厢上升、下降指示，OPEN、 CLOSE 为轿厢开门、关门指示。

1.楼层指示灯：到达每层限位后让线圈得电，离开后灭。

2.电梯外部按钮指示灯：按下外部楼层按钮的时候置位线圈，到达限位开门关门后将线圈复位。

3.电梯内部按钮指示灯：和外部实现相同。

4.电梯上升下降指示灯：电梯上升下降时接上线圈，停止时灭掉。

5.开门关门指示灯：在开门关门线圈外再加指示灯就可以了。

每次上电的时候，都将所有的数组和线圈复位，这里用首次脉冲循环来触发。 

 电梯1层：

 电梯2层：

电梯3层：

外部1层：

外部3层：

以上就是本文的全部内容了，将这个3层模拟电梯整体过了一遍；从主程序一直到fc块，这里我所用的大多都是传送和比较指令，题目的思路不复杂，但是要把它们整体连接起来还是用难度的。这里用了很多fc块，然后主程序调用；感觉还有很多可以改进的地方的，比如内部按钮的多个控制还有外部的，和上面的控制要求。这里还是给一个整体的思路，具体编写要根据自身的方法；这里程序只做参考使用。如果程序或者思路有问题，可以说一下，交流一下；另外3层电梯不止只用这1种方法，只要能实现功能都可以！