五层电梯PLC仿真实战】用博途V16玩转电梯调度算法

基于博途1200PLC+HMI五层电梯控制系统仿真程序： 1、任务：PLC.人机界面控制电梯运行 2、系统说明：系统设有上呼、下呼、内呼、手动开关门等可选择模式运行五层电梯途仿真工程配套有博途PLC程序+IO点表+PLC接线图+主电路图+控制流程图，附赠：设计参考文档(与程序不是配套，仅供参考)。博途V16+HMI 可直接模拟运行程序简洁、精炼，注释详细

最近在工控实训室折腾了个有意思的项目------基于S7-1200 PLC和HMI的五层电梯仿真系统。这个项目的精髓在于用最简练的代码实现真实的电梯调度逻辑，咱们直接上干货看看关键代码实现。

先看这个核心状态机，电梯的运行状态全靠它撑着：

ST 复制代码

CASE #ElevatorState OF
    0:  // 待机状态
        IF #AnyCallSignal THEN
            #ElevatorState := 1;  // 转入移动状态
            #TargetFloor := #GetNearestFloor();  // 调用寻址算法
        END_IF;
        
    1:  // 移动中
        IF #CurrentFloor = #TargetFloor THEN
            #DoorTimer(IN:=TRUE , PT:=T#3S);  // 开门计时3秒
            #ElevatorState := 2;
        ELSE
            #MotorUp := #CurrentFloor < #TargetFloor;
            #MotorDown := NOT #MotorUp;
        END_IF;

    2:  // 开关门状态
        IF #DoorTimer.Q THEN
            #DoorOpen := FALSE;
            #ElevatorState := 0;  // 返回待机
        ELSIF #ManualDoorSwitch THEN  // 手动开关门打断
            #DoorTimer.RESET;
            #ElevatorState := 0;
        END_IF;
END_CASE;

这段状态机处理了电梯的三种基本状态，亮点在于用#GetNearestFloor函数实现就近响应逻辑。这个寻址算法是电梯调度的核心，咱们扒开看看：

ST 复制代码

FUNCTION #GetNearestFloor : INT
VAR
    floorWeight : ARRAY[1..5] OF INT;  // 楼层权重数组
    i : INT;
BEGIN
    // 给每个有呼梯信号的楼层计算权重
    FOR i := 1 TO 5 DO
        IF #CallUp[i] OR #CallDown[i] OR #InsideCall[i] THEN
            floorWeight[i] := 10 - ABS(i - #CurrentFloor);  // 距离越近权重越高
            IF (i > #CurrentFloor) AND #CallUp[i] THEN 
                floorWeight[i] += 2;  // 同方向加分
            END_IF;
        ELSE
            floorWeight[i] := 0;
        END_IF;
    END_FOR;
    
    // 找出最大权重楼层
    #GetNearestFloor := 1;
    FOR i := 2 TO 5 DO
        IF floorWeight[i] > floorWeight[#GetNearestFloor] THEN
            #GetNearestFloor := i;
        END_IF;
    END_FOR;
END_FUNCTION

这个算法妙在通过动态权重计算，让电梯像外卖小哥一样智能选择最优路径。距离分+方向分的组合策略，有效减少了电梯的空跑距离。

HMI交互部分用了事件驱动设计，这是楼层按钮的典型处理：

ST 复制代码

// 二层外呼上按钮事件
ON #HMI_Btn_2U := TRUE DO
    #CallUp[2] := NOT #CallUp[2];  // 按钮状态翻转
    #HMI_Led_2U := #CallUp[2];     // LED同步显示
END_ON;

这种处理方式让按钮操作带自锁功能，指示灯实时反馈呼叫状态。IO映射表里把每个按钮/指示灯都对应到具体地址，接线图里用到了数字量输入输出的分组分配。

自动开关门的安全逻辑值得注意：

ST 复制代码

IF #DoorOpen AND (#ObstacleSensor OR #SafetyLightCurtain) THEN
    #DoorTimer(IN:=FALSE, PT:=T#5S);  // 遇障碍物重新计时
    #DoorHolding := TRUE;  // 保持开门状态
ELSIF #DoorHolding AND NOT (#ObstacleSensor OR #SafetyLightCurtain) THEN
    #DoorHolding := FALSE;
    #DoorTimer(IN:=TRUE, PT:=T#3S);  // 恢复关门倒计时
END_IF;

这里用了双重保险：红外光幕+机械传感器，确保关门时绝对安全。定时器的PT值在博途里可以直接用T#语法配置，比传统定时器编号更直观。

项目里还藏了个调试彩蛋------在HMI连续点击五层按钮三次会进入维护模式：

ST 复制代码

IF #InsideCall[5] THEN
    #MaintenanceMode := NOT #MaintenanceMode;
    #HMI_MaintIndicator := #MaintenanceMode;
END_IF;

这个隐藏功能在联机调试时特别实用，可以直接屏蔽外呼信号做单梯测试。

仿真时发现个有趣现象：当同时存在多个同方向呼梯时，电梯会像贪吃蛇一样按顺序"吃掉"各个楼层请求。通过修改权重算法的加分项参数，可以调整电梯的"性格"------是优先响应远距离呼叫还是先解决近端需求。

整个项目最烧脑的部分是处理上下行时的最远反向截梯，后来用了个巧妙的办法：在电梯运行方向确定后，只响应同向或当前方向更远的反向呼叫。比如电梯正在上行到4楼时，会响应5楼的下呼，但不会立即响应3楼的上呼。

源码里随处可见这种实用小技巧：

ST 复制代码

// 电梯到达楼层时的信号清零
IF #FloorReached THEN
    #CallUp[#CurrentFloor] := FALSE;
    #CallDown[#CurrentFloor] := FALSE;
    #InsideCall[#CurrentFloor] := FALSE;
    // HMI指示灯同步更新
    #HMI_Led_Up[#CurrentFloor] := 0;
    #HMI_Led_Down[#CurrentFloor] := 0;
    #HMI_Led_Inside[#CurrentFloor] := 0;
END_IF;

这种集中式信号清理避免了状态残留，配合HMI的实时更新，确保仿真界面和PLC状态严格同步。

最后说下模拟运行技巧：在博途里启用仿真器后，先强制给个初始楼层信号，不然电梯会以为自己在虚空层。IO映射表里预留了手动模式接口，可以通过强制输入信号来模拟各种突发状况，比如在电梯运行时突然断电又恢复的场景。