1、 1 目 录 绪言 . 12 第一章 电梯控制系统的组成 . 13 1.1 电力拖动 . 13 1.2 电气控制 . 13 第二章 电梯 PLC 控制 系统的基本结构 . 13. 2. 1 楼层状态指示设计 . 14 2 2 电梯下行程序设计 . 14 2 3 电梯上行程序设计 . 15 2 4 电梯到达时程序设计 . 16 第三章 系统设计 . 17 3.1 PLC 输入信号的确定方法 . 17 3.2 PLC 输出信号的确定方法 . 17 第 四 章 电梯模型 PLC 控制系统设计 . 20 4.1 电梯的控制要求 . 20 4.2 PLC 控制系统的设计分析 . 20 4.3 电梯模型
2、PLC 控制系统设计 . 20 4.4 PLC 的选择 . 21 4.5I/O 分配表 . 22 4.6 PLC 程序梯形图 . 2314 第五章 电梯 PLC 的调试与安装 . 26 5.1 模拟调试 . 26 5.2 安装调试 . 26 5.2.1 单指令运行调试 . 27 5.2.2 复杂运行调试 . 27 第六章 结束语 . 27 第七章 致谢 . 28 第八章 参考文献 . 29 PLC 控制五层电梯 绪论 一 本课题的研究的背景以及现实意 电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性
3、。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机 械零部件和电 器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造安装调试、售后 服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。在国外，已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化， 实行由各制造企业认可的、 法规认证的专业安装队伍维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。 目前，由可编程序控制器 (PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用 PLC 控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可 以
4、完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向。 总之，电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。 PLC 是专门为工业过程控制而设计的控制设备， 随着 PLC 应用技术的不断发展， 将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰能增强、机械与电气部件有机地结合在一 个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。 因此，它已经成为电梯运行中的关键技术。 二 五层 电梯整体设计方案 设计要求 电梯输入信号及其意义 ： （ 1） 位置信号 位置信号由安装于电梯停靠位置的 5 个传感 器 SQ1 SQ5 产生。平时为 OFF，当电梯运行到该位置
5、时 ON。 （ 2） 指令信号 指令信号有 5 个，分别由“一至四”（ K7 K11） 5 个指令按钮产生。按某按钮，表示电梯内的乘客欲往相应楼层。 （ 3） 呼梯信号 呼梯信号有 8 个，分别由 K1 K8 个呼梯按钮产生。按呼梯按钮，表示电梯外乘客欲乘电梯。例如，按 K3 则表示二楼乘客欲往上，按 K4 则表示三楼乘客欲往下。 第一章 电梯控制系统的组成 电梯控制系统主要由电力拖动部分和电气控制部分组成。 1.1 电力拖动 电力拖动部分由拽引电机、抱闸和相应的开关电路以及开门机组成。由于所设计的只是一个教学模型，梯速低于 1.5m/s，所以只要能实现电机的正反转即可，而不必考虑电机的机械特
6、性。制动时为满足准确停层的需要，定子回路可接入电抗器减速最后再加上抱闸制动。故在制动过程中采用了三档延时切换控制。 1.2 电气控制 电气控制部分又称控制电路，它是电梯控制系统的核心。它包含两部分：拖动控制电路和信号控制电路。拖动控制电路因电梯的拖动方式不同而各异。可以是接触器线圈及其相关的控制电路 ，也可以是 电力电子器件的门极控制电路，对于有速度闭环控制的系统，还必须考虑含有电源、电压、速度检测电路和调节电路。信号控 制电路与拖动的方式关系不大，主要与程序能够实现的功能有直接的关系。因此，不同的拖动方式的电梯可以采用同一信号控制电路。 PLC 系统部分 完成所设定的控制任务所需要的 PLC
7、 规模主要取决于控制系统对输入， 禽出点的需求量和控制过程的难易程度。 (1)I O 点的估算： 系统的输入点有：门厅召唤按钮 8 个输入点；轿内指令按钮 5 个点；楼层感应器 5个点；门区感应 l 点；手动开门 l 点：共计输入点 20 点。而输出点有：快慢速接触器 2 点；上下行接触器 2 点；楼层指示灯 5 点；门锁 1 个点；共计输出点 10 点。总计 I O 点数为20 10. 综上所述，根据具体情况，我们选择三菱的 FX 系列。输入输出点数为 34 点，电机20 点 ，我们选择 FX2n-48MR 这种型号。 第二章 电梯 PLC 控制系统的基本结构 系统控制核心为 plc 主机，
8、通过 plc 输入接口送入 plc. 由存储器的 plc 软件运算处理，然后经输出接口分别向指层器及召唤指示灯等发出显示信号，向主拖动系统发出控制信号。具体的电梯控制信号原理如图所示。 2.1 楼层状态指示设计 当电梯运行至某层有指令发出时指示位置及指令。以二层为例： LD 二层内选掸 ， 1 二层内选择指示 LD 二层上呼 二层上呼指示 二层下呼 S twodownq， 1 二层下呼指示 LD twoseat 二层位置 = twoeeatq 二层位置指示 2 2 电梯下行程序设计 以电梯在三层下行情况为例。当电梯的一或二层有指令时，将三层下行位置 1，同时无上行，驱动电梯下行。程序说明如下：
9、 电棒在三 层 时下行情况 LDoneseletq 一层内选择 0 twmeletq 或二层内选择 Ooneupq 或一层上呼 O twodownq 或二层下呼 O tWoup_q 或二层上呼 Aeseatq 在三层位置时 SV0.1.1 置三层下行位 电 梯 下行 LDV0.0 有 五 层下行位 OV0.1 或 有四层下行位 OV0.2 或有三层下行位 OV0.3 或有二层下行位 AN up 同时无上行 =down 电梯下行 2 3 电梯上行程序设计 以电梯在二层上行情况为例。程序说明如下 ： 电梯在二层时上行情况 LD fiveseletq 五 层选择 O fourupq 或四层上呼 O
10、fourseletq 或四层选择 O threeseletq 或三层选择 O fourdownq 或四层下呼 O hreedownq 或三层下呼 O threeupq 或三层上呼 A twoseatq 在二层位置时 S V0.4.1 置二层上行位 电梯上行 LD V0.3 有一层上行位 O V0.4 或有二层上行位 O V0.5 或有三层上行位 O V0.6 或有 四 层上行位 AN down 同时电梯无下行 = UP 电梯上行 2 4 电梯到达时程序设计 电梯到达某层时。将已完成的指令信号复位。以电梯到达三层为例。程序 说 明如下： 电梯到达三 层 LD threesearq 电梯到达三层
11、R threeseletq.1 复位三层内选择 R V0.0.1 复位五层下行 R V0.1.1 复位四层 上 行 R V0.5.1 复位一层上行 R V0.4.1 复位二层上行 LD threesceatq 电梯到达三层 AN down 同时无下行 R threeupq.1 复位三层上行 LD threeseatq 电梯到达三层 AN up 同时无上行 R hreedownq.1 复位三层下行 组态软件模拟电梯 PLC 控制系统 显示设计 MCGsm 态软件具有全中文、面向窗口的可视化操作界面。实时性强，有良好的并行处理性能和丰富生动的多媒体画面。 MCGSm 态软件的开放式结构拥有广泛的数
12、据获取和强大的数据处理功能。同时。提供良好的安全机制，为多个不同级别用户设定不同的操作权限。 MCGS 组态软件支持多种硬件设备，实现 “设备无关 ”，用户不必因外部设备的局部改动，而 影响 整个系统。 MCGS 组态软件由 “MCGS 组态环境 ”和 “MCGS 运行环境 ”两个系统组成。两部分互相 独立。又紧密相关。 本文利用 MCGS 组态软件设计。在设备组态窗口中选择适当的串口通讯设备添加 FX2 年 -48MR。正确设置其属性。正确设置组态软件中数据变量设备 通道的连接，即可实现 PLC 与组态软件的通讯。将 PLC 中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合，使电脑对 PLC 发出
13、的信号有响应。在 MCGS 组态软件的用户窗口中，制作一个动画界面。在界面上设置各个控件的属性，使设置的控件按照真实的情况动作，检验和测试电梯 PLC 控制系统对电梯的运行状态的控制效果。 MCGS 用主控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个 应用 系统的人机交互图形界面组态配置各种不同类型和功能的对象或构构。可以对实时数据进行可视化处理。 第三章 系统设计 电梯 PLC 控制方案 电梯 PLC 控制系统的控制核心是 PLC 。哪些信号需要输入 PLC ， PLC 要驱动哪些负载，以及采用何种编程方式。输入输出点的确定，是设计整个控制系统的首要问题，决定系统的程序及线路设计方案。 3.1 PLC
14、 输入信号的确定方法 PLC 输入信号的确定方法 在保证电梯运行安全的前提下，各种控制信号尽量 直接输入 PLC，如图：内外呼信号及层楼感应信号、急停按钮及开关门信号等。 本模块输入信号主要由楼层呼叫信号（ 8 个）和平层号（ 5 个）组成 #楼层呼叫信号用带指示灯的按钮直接控制 plc 的输入端子就可实现。 平层信号需提供的是开关信号，由于霍尔元件具有结构牢固、体积小、重量轻、安装方便、功率小、耐震动、不怕灰尘等优点，我选择了桥厢下安装磁铁，通过非接触的霍尔元件产生开关信号的方法。 开关霍尔集成传感器与 plc 的输入端子连接示意图如图所示 霍尔集成与 plc 连接示意图 霍尔集成与 plc
15、 连接示意图 可用梯形图 或顺序功能图 SFC 来编程 #梯形图编出的程序简短，但可读性差，而且需要长期的编程技巧积累才能完成。建议学生用 SFC 来编，根据呼叫信号和平层信号的变化控制 PLC 的输出端 Y13， Y14， Y15 产生升、降、停信号来进 一步控制单片机的工作。要求学生编程时， Y13、 Y14 要互锁，避免同时接通，损坏步进电机。 3.2 PLC 输出信号的确定方法 PLC 通过软件对输入控制信号进行处理后，由输出接口发出控制信号及各种指示信号。 3.3 PLC 控制程序的编制方法 PLC 梯形图软件的设计采用模块化设计。模块化程序结构清晰、便于调 试。如分为开关门、内选、
16、外召唤、层楼数指示、定向、换速、到层延时等模块。模块间不完全独立，它们之间存在着有机联系。且在编程时要注意各条指令间的逻辑关系，梯形图中的内部辅助继电器和定时器统一分配编号，除了列 I/O 分配表外，还应列出内辅功能分配表。充分利用PLC 提供的指令。 输出部分（步进电机的控制与驱动） 模拟电梯桥厢需根据呼叫和平层信号在短距离内（约 25cm）不停上下移动和启停 ,尝试了用多种控制方法去控制直流和交流电机都不能满足要求 ,最后选用步进电机满足了设计的要求 .通过对 PLC 进行编程 ,能直接控制步进电机 ,但这样同一 PLC 完成两种任务 ,就会运行两种不同的程序和有两种接口 ,本模块的设计会
17、很复杂 ,这也偏离了设计的原意 ,为此设计了通过单片机控制步进电机的方法实现 . 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构 . 当步进驱动器接收到一个脉冲信号 , 他就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度 (称为“步距角” )， 他的旋转是以固定的角度一步一步运行的，步进电机具有瞬间起动与急速停止的优越性，速度可以控制得很慢，方便演示。 控制步进电机必须由环形脉冲、信号分配、功率放大等组成的控制系统，方框图如图所示 控制步进电机方框图 步进电机的驱动电路如图所示 脉冲信号的产生 脉冲信号由程序控制单片机产生，如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步，没有脉
18、冲，就停止。两个脉冲的间隔越短，步进电机就 转得越快，调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。为方便演示，速度要较慢， 单片机程序设计电机转速为 20ms 对单片机进行编程 ,当 PLC 的 Y13 Y14,Y15 分别有信号时 ,使电机分别完成正转、反转、停止动作， 4 层电梯仿真模块的控制原理方框图如图所示 4 层电梯仿真模块的控制原理方框图 由信号输入、控制电梯的 PLC 编程、步进电机控制 3 大部分组成。模块的面板如图所示 4 层电梯模块面板 基本控制原理：编制 PLC 控制程序 #对楼层的呼叫信号、平层信号作出停止、升 /降判断，然后将信号传送到单片机，调用单片机的正反转、停止控制程序 #再由单片机输出回路的励磁信号经放大驱动步进电机，带动 皮带使桥厢上、下移动，完成电梯的模拟运行。
