1、基于 PLC 的六层电梯控制Page 1 of 21【摘 要】随着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯成为人们日常生活必不可少的代步工具。电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著，因此必须努力提高电梯系统的性能，保证电梯的运行既高效节能又安全可靠。传统的电梯控制系统采用的是继电器逻辑控制电路，这种控制易出故障，维护不便，运行寿命短，占地空间大，正逐步被淘汰。为了提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率，设计了一套以PLC为核心控制器的电梯自动控制系统，用来取代以往的较复杂的继电器接触器控制。系统的核心部分（控制部分）使用了日本三菱公司生产的FX2N-80型PLC，因为在核心控制部分采用的是软
2、件程序控制，从而在保证电梯正常运行这个要求的情况下，大大的提高了电梯故障检查与维修的方便性和容易性，同时还克服了手动操作所带来的一些人为干扰因素，取得了良好的预期效果。关键词：电梯、PLC、梯形图基于 PLC 的六层电梯控制Page 2 of 21目 录1.前言21.1 课题的主要讨论内容41.2 PLC 及其在电梯控制中的应用特点51.3 课题的提出51.4 电梯的功能要求52.三菱 FX2N 系列可编程序控制器介绍53.设计的主要内容63.1 电梯的主要电气设备53.2 输入输出设计63.3 算法说明83.4 程序中相关中间继电器的说明93.5 梯形图的设计103.6 梯形图程序123.7
3、 电梯模拟调试及安装174.总结18致 谢19参考文献20基于 PLC 的六层电梯控制Page 3 of 211.前 言1.1 课题的主要讨论内容我的课题所研究的内容主要是用可编程控制器（PLC）改造在用电梯自动控制系统。由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳，用户寻求对电梯的电控系统进行改造，以节约资金。因此，对电梯控制技术进行研究，找出一条适合国产老式电梯的改造之路，并进而提高国产电梯的技术水平和质量，具有十分重要的意义。针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷，提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯。1.2 PLC
4、及其在电梯控制中的应用特点1.1.1 PLC 的特点PLC 是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC 与普通微机一样。以通用或专用 CPU 作为字处理器，实现字运算和数据存储，另外还有位处理器（布尔处理器） ，进行点（位）运算与控制。PLC 控制一般具有可靠性高、易操作、维修。编程简单、灵活性强等特点。1、可靠性（1） PLC 不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短。（2） PLC 采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，（3） PLC 有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的
5、错误。（4） PLC 是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程错误率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。（5） 在 PLC 的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。（6） PLC 的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。2、易操作性（1） 操作方便PLC 的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数 PLC 采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的 PLC，编程器采用了 CRT 屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的
6、地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或 CRT 上显示。（2） 编程方便PLC 有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言，十分有助于编程人员的编程。（3） 维修方便基于 PLC 的六层电梯控制Page 4 of 21PLC 具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求减低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。3、灵活性（1） 编程的灵活性。PLC 采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使
7、编程方便、应用面拓展。（2） 扩展的灵活性。PLC 的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可根据应用的规模不同，即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。（3） 操作的灵活性。操作十分灵活方便，监视和控制变得十分容易。1.3 课题的提出PLC 以其优越的性能，在很多领域中得到了广泛的应用。在电梯业也是如此，目前国内 7080 年代安装完成的电梯绝大部分是继电器控制，线路复杂，节点接线多，故障率高，系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大，严重地影响电梯运行质量。应对这些电梯进行更新和改造。但是更新需要大量资金，对使用单位来说有一定困难，所以对电梯进行局部改造是经济的、实际的。近年来，采用
8、功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯，取得了良好效果。利用 PLC 和变频器对旧电梯进行改造，不但可以增加电梯的舒适感、安全性、可靠性，还可以降低能耗，节约能源，减少运行费用。1.4 电梯的功能要求（1）电梯运行到指定位置后应具有手动或自动开/关门的功能。（2）利用指示灯显示电梯轿厢外的呼唤信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号。（3）能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。（4）电梯的上行下行有一台交流双速电机牵引。电机正传，电梯上升；电机反转，电梯下降。（5）电梯轿厢门由另一台小功率电机驱动。电机正传，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。（6）每一层楼设有
9、呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮；轿厢内的层面指令按（7）电梯启动、运行、到站实现速度的调节。（8）运行时，厅门和轿厢都不能开门。开门之后不能运行，有门连锁保护。平层时可自动开门、手动开门，夹人时自动开门。基于 PLC 的六层电梯控制Page 5 of 212.三菱 FX2N 系列可编程序控制器介绍1. 三菱 FX2N PLC 的主要特点：1)集成型高性能。CPU、电源、输入输出三为一体。 对 6 种基本单元，可以以最小 8 点为单元连接输入输出扩展设备，最大可以扩展输入输出 256 点。 2)高速运算 3)安全、宽裕的存储器规格 4)丰富的软元件范围 5)除了具有输入输出 16256 点的
10、一般速途，还有模拟量控制、定位控制等特殊控制。 6)面向海外的产品适合各种安全规格。2. PLC 的性能指标和分类1) PLC 的主要性能指标(1)输入输出点数（IO 点数） (2)存储容量 (3)扫描速度 (4)功能扩展能力 (5)指令系统2) PLC 的分类通常，PLC 产品可按结构形式、控制规模等进行分类。按结构形式不同, 可以分为整体式和模块式两类。按控制规模大小、则可以分为小型、中型和大型 PLC 三种类型。3. PLC 系统的组成PLC 是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其硬件结构与微型计算机控制系统相似。PLC 也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。1) PLC 的
11、硬件结构一套 PLC 系统在硬件上由基本单元（包含中央处理单元、存储器、输入输出接口、内部电源） 、IO 扩展单元及外部设备组成。2) PLC 的软件PLC 的软件系统指 PLC 所使用的各种程序的集合，它由系统程序（系统软件）和用户程序（应用软件）组成。系统程序：包括监控程序、输入译码程序及诊断程序等。用户程序是用户根据控制要求，用 PLC 的编程语言（如梯形图）编制的应用程序。基于 PLC 的六层电梯控制Page 6 of 213.设计的主要内容3.1 电梯的主要电气设备（1）牵引电动机 齿轮牵引机为电梯的提升机构。（2）自动门机 用来完成电梯的开门与关门。电梯的门分为厅门（每层站一个）与
12、轿门（只有一个） 。（3）层楼指示灯 层楼指示灯也叫层显，安装在每层站厅门的上方和轿箱内轿门的上方，用以指示电梯的运行方向及电梯所处的位置。（4）呼梯盒 用以产生呼叫信号。常安装在厅门外，离地面一米左右的墙壁上。（5）操纵箱 操纵箱安装在轿箱内，供乘客对电梯发布动作命令。其上面设有与电梯层站数相同的内选层按钮。（6）平层及开门装置 该装置如图所示。由平层感应器及楼层感应器组成。上行时，上磁铁板先触发楼层感应器，发出减速停车信号，电梯开始减速，至平层感应器触发时，发出开门及停车信号，电动机停转，抱闸抱死。下行时，下磁铁板出发楼层感应器，发出减速停车信号，电梯开始减速，至平层感应器触发时，发出开门
13、及停车信号。（7）轿厢位置检测装置俗称选层器，它检测电梯轿厢运行状态，所处位置，及时向控制系统发出所需要的信号。电梯的平层、停层装置示意图基于 PLC 的六层电梯控制Page 7 of 213.2 输入输出设计元件符号 名称及作用 输入 元件符号 名称及作用 输出KA1 门锁 X000 KM1 上行 Y000SA1-1 自动 X001 KM2 下行 Y001SA1-2 检修 X002 KM3 高速 Y002SB1 开门 X003 KM4 低速 Y003SB2 关门 X004 KM5 启动加速 Y004SB3 上行启动 X005 KM6-KM8 制动减速 Y005Y007SB4 下行启动 X00
14、6 KM9 开门 Y010SQ5 基站开关 X007 KM10 关门 Y011SQ6 开门到位开关 X010 1HL-5HL 1-5层楼层指示 Y014Y017,Y020SQ7 关门到位开关 X011 6HL-7HL 上行和下行指示 Y021,Y022SQ17 上限位开关 X012 HL1-HL5 内选记忆指示 Y023Y027SQ18 下限位开关 X013 HL8 1楼外呼记忆灯 Y030SB5-SB9 1-5楼内选 X014X017,X020 HL9 2楼上呼记忆灯 Y0311KR-5KR 1-5层感应器 X021X025 HL10 2楼下呼记忆灯 Y0326KR 上平层感应器 X036
15、HL11 3楼上呼记忆灯 Y0337KR 下平层感应器 X037 HL12 3楼下呼记忆灯 Y0348KR 关门感应器 Y000 HL13 4楼上呼记忆灯 Y035SB10 6楼内选 X044 HL14 4楼下呼记忆灯 Y036HL15 5楼下呼记忆灯 Y037X026,X027,X031 HL16 5楼上呼记忆灯 Y0421SB1-5SB1 1-5楼上行外呼 X033,X041 HL17 6楼下呼记忆灯 Y043X030,X032,X034 HL18 6层层楼指示灯 Y0402SB2-6SB2 2-6楼下行外呼X035,X042 HL19 6层内选记忆灯 Y041基于 PLC 的六层电梯控制
16、Page 8 of 21综合考虑输入输出要求，估计需要 PLC 输入输出点 73 左右。因此，采用三菱 FX2N-80可编程控制器完成本次设计。其输入输出接口电路如图所示。基于 PLC 的六层电梯控制Page 9 of 213.3 算法说明程序的基本控制流程如图 4-5 所示。 （其中不包括检修及司机开关电梯环节，只是电梯运行的基本流程图） 。NNYNNYNYYY停止是否停止运行关门电梯启动延时开门电梯制动平层信号是否目标层目标层与本层是否同层电梯运行电梯选向确认本层与目标层是否轿厢呼叫是否厅外呼叫初始化 等待上电基于 PLC 的六层电梯控制Page 10 of 213.4 程序中相关中间继电
17、器的说明元件符号 名称及作用 元件符号 名称及作用M100 开门辅助继电器 M130 1 层上行辅助继电器M101 关门辅助继电器 M131 2 层上行辅助继电器M102 自动运行时开门禁止 M132 2 层下行辅助继电器M103 定上行辅助继电器 M133 3 层上行辅助继电器M104 定下行辅助继电器 M134 3 层下行辅助继电器M105 停车辅助继电器 M135 4 层上行辅助继电器M106 制动过程辅助继电器 M136 4 层下行辅助继电器M107 停层辅助继电器 M137 5 层下行辅助继电器M110 1 楼楼层信号辅助继电器 M141 上平层感应辅助继电器M111 2 楼楼层信号
18、辅助继电器 M142 下平层感应辅助继电器M112 3 楼楼层信号辅助继电器 M143、M144 上行辅助继电器M113 4 楼楼层信号辅助继电器 M145、M146 下行辅助继电器M114 5 楼楼层信号辅助继电器 M150 1 楼停车辅助继电器M120 内选 1 层辅助继电器 M151 2 楼停车辅助继电器M121 内选 2 层辅助继电器 M152 3 楼停车辅助继电器M122 内选 3 层辅助继电器 M153 4 楼停车辅助继电器M123 内选 4 层辅助继电器 M154 5 楼停车辅助继电器M124 内选 5 层辅助继电器 T50 停层时间计时T51 启动延时 T52-T54 减速延时M140 平层开门 M115 6 楼楼层信号辅助继电器M125 内选 6 层辅助继电器 M160 5 层上行辅助继电器M161 6 层下行辅助继电器 M155 6 楼停车辅助继电器
