405 PLC控制電梯

405 PLC控制電梯,plc,控制,節(jié)制,電梯 上海師范大學機電學院畢業(yè)論文35附錄：三菱 FX2N PLC 單臺 電梯控制系統(tǒng)梯形圖三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用36上海師范大學機電學院畢業(yè)論文37三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用38上海師范大學機電學院畢業(yè)論文39三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用40上海師范大學機電學院畢業(yè)論文41三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用42上海師范大學機電學院畢業(yè)論文43三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用44上海師范大學機電學院畢業(yè)論文45上海師范大學機電學院畢業(yè)論文1三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用摘 要本文主要介紹可編程控制器（PLC）在電梯電氣控制系統(tǒng)中的應用，通過對系統(tǒng)硬件設計方法和程序設計思路的介紹，給出了 5 層電梯邏輯控制部分的方法。主要涉及 5 層電梯的 PLC 控制系統(tǒng)的總體設計方案、組成及模塊化程序設計。關鍵詞：PLC；電梯；邏輯控制；程序設計三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用2The Application of Mitsubishi FX2N PLC in Elevator ControlAbstractThe implement of PLC (Programmable Logic Controller) in elevator electric control system is presented in this paper. The method of logic control part of five-floor elevator is also described by providing system hardware design and program design clues. This paper include of main design method, composition, program design in this elevator control system.Key words: PLC; elevator; logic control; program design上海師范大學機電學院畢業(yè)論文1三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用隨著人口的增加，科學技術日新月異地發(fā)展，人們物質文化生活水平的逐步提高，建筑業(yè)得以迅速發(fā)展，大批的高樓大廈拔地而起，十幾層至幾十層的賓館、飯店、辦公樓、住宅樓鱗次櫛比。伴隨建筑業(yè)的發(fā)展，為建筑內提供上下交通運輸的電梯工業(yè)也在日新月異地發(fā)展著。電梯已不僅是一種生產環(huán)節(jié)中的重要設備，更是一種工作和生活中的必需設備，完全可以預想到，隨著社會的發(fā)展，電梯產品在人們物質文化生活中的地位將和汽車一樣，成為重要的運輸設備之一。一、電梯的概述（一）電梯的發(fā)展簡史據國外有關資料介紹，公元前 2800 年在古代埃及，為了建筑當時的金字塔，曾使用過由人力驅動的升降機械。公元 1765 年瓦特發(fā)明了蒸汽機后，1858 年美國研制出以蒸汽為動力，并通過帶傳動和蝸輪減速裝置驅動的電梯。1878 年英國的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓梯。并隨著水壓梯的發(fā)展，淘汰了蒸汽梯。后來又出現了液壓泵和控制閥以及直接柱塞式和側柱塞式結構的液壓梯。這種液壓梯至今仍為人們所采用。但是，電梯得以興盛發(fā)展的根本原因在于采用了電力作為動力來源。18 世紀末發(fā)明了電機，并隨著電機技術的發(fā)展，19 世紀初開始使用交流異步單速和雙速電動機作動力的交流電梯，特別是交流雙速電動機的出現，顯著改善了電梯的工作性能。在 20 世紀初，美國奧的斯電梯公司首先使用直流電動機作為動力，生產出以槽輪式驅動的直流電梯，從而為后來的高速度、高行程電梯的發(fā)展奠定了基礎。20 世紀 30 年代美國紐約市的 102 層摩天大樓建成，美國奧的斯電梯公司為這座大樓制造和安裝了 74 臺速度為 6.0m/s 的電梯。從此以后，電梯這個產品，一直在日新月異地發(fā)展著。目前的電梯產品，不但規(guī)格品種多，自動化程度高，而且安全可靠，乘坐舒適。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，可編程序控制器（PLC）和電子計算機成功地應用到電梯的電氣控制系統(tǒng)中去后，電梯產品的質量和運行效果顯著提高。（二）電梯的運行工作情況三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用2一部電梯主要由轎廂、配重、曳引機、控制柜／箱、導軌等主要部件組成。電梯在做垂直運行的過程中，有起點站也有終點站。對于三層以上建筑物內的電梯，起點站和終點站之間還設有停靠站。起點站設在一樓，終點站設在最高樓。各站的廳外設有召喚箱，箱上設置有供乘用人員召喚電梯用的召喚按鈕。一般電梯在起點站和終點站上各設置一個按鈕，中間層站的召喚箱上各設置兩個按鈕。而電梯的轎廂內都設置有（雜物電梯除外）操縱箱，操縱箱上設置有手柄開關或與層站對應的按鈕，供司機或乘用人員控制電梯上下運行。召喚箱上的按鈕稱外召喚按鈕，操縱箱上的按鈕稱指令按鈕。電梯的運行工作情況和汽車有共同之處，但是汽車的起動、加速、?？康热克緳C控制操作，而且在運行過程中可能遇到的情況比較復雜，因此汽車司機必須經過嚴格的培訓和考核。而電梯的自動化程度比較高，一般電梯的司機或乘用人員只需通過操縱箱上的按鈕向電氣控制系統(tǒng)下達一個指令信號，電梯就能自動關門、定向、起動、在預定的層站平層停靠開門。對于自動化程度高的電梯，司機或乘用人員一次還可下達一個以上的指令信號，電梯便能依次起動和?？浚来瓮瓿扇恐噶钊蝿?。盡管電梯和汽車在運算工作過程中有許多不同的地方，但仍有許多共同之處，其中乘客電梯的運行工作情況類似公共汽車，在起點站和終點站之間往返運行，在運行方向前方的?？空旧嫌许樝虻闹噶钚盘枙r，電梯到站能自動平層?？块_門接乘客。而載貨電梯的運行工作情況則類似卡車，執(zhí)行任務為一次性的，司機或乘用人員控制電梯上下運行時一般一次只能下達一個指令任務，當一個指令任務完成后才能再下達另一個指令任務。在執(zhí)行任務的過程中，從一個層站出發(fā)到另一個層站時，假若中間層站出現順向指令信號，一般都不能自動?？浚暂d貨電梯的自動化程度比乘客電梯低。本課題主要研究單臺五層電梯的 PLC 控制方法，分述其硬件設計和軟件設計過程。設計程序要求完成電梯控制系統(tǒng)主要達到以下要求：1) PLC 電梯控制系統(tǒng)應具備：有司機、無司機、消防三種工作模式。2) 系統(tǒng)應具備自動響應層樓召喚信號（含上召喚和下召喚） 。3) 具有轎廂層樓顯示（二進制方式或十進制方式） 。能自動顯示電梯運行方向。4) 具有電梯直駛功能和反向最遠停站功能。具有消防應急處理功能。5) 電梯開門時間設為 3 秒，電梯關門時間也設定為 3 秒。6) 具有應急手動開門、關門按鈕。在單臺電梯控制系統(tǒng)的基礎上進一步探討用一臺 PLC 控制多臺電梯協調運行的實施方上海師范大學機電學院畢業(yè)論文3案。（三）電梯控制系統(tǒng)的組成電梯控制系統(tǒng)主要由電力拖動部分和電氣控制部分組成。1. 電梯的電力拖動部分電梯主拖動類型有直流電動機拖動、交流電動機拖動、直流 G－M（即發(fā)電機－電動機組供電）拖動、晶閘管供電（SCR－M）的直流拖動和交流雙速電動機拖動、交流調壓調速（AVCC）拖動、交流變頻調速（VVVF）等。因直流電梯的拖動電動機有電刷和換相器，維護量較大，可靠性低，現已被交流調速電梯所取代。為了得到較好的舒適感，要求曳引電動機在選定的調速方式下，電動機的輸出轉矩總能達到負載轉矩的要求?？紤]到電壓的波動、導軌不夠平直造成的運動阻力增大等因素，電動機轉矩還應有一定的裕度。2. 電梯的電氣控制部分電氣控制系統(tǒng)由控制柜、操縱箱、層樓指示、召喚箱及曳引電動機等幾十個分散安裝在電梯井道內外和各相關電梯部件中的電器元件構成。電氣控制系統(tǒng)通過電路控制電力拖動系統(tǒng)工作程序，完成各種電氣動作功能，保證電梯安全運行。電梯一般是由電動機來拖動的，其運行過程大多包括啟動、正（反）轉、停止等，這整個過程是由電氣控制系統(tǒng)來完成。具體地說電梯的控制主要是指對電動機的起動、停止、運行方向、層樓指示、層站召喚、轎廂內指令等進行處理。其操縱是實行各個控制環(huán)節(jié)的方式和手段。電梯電氣控制系統(tǒng)與電力拖動系統(tǒng)比較，變化范圍比較大。當一臺電梯的類別、額定載重量和額定運行速度確定后，電力拖動系統(tǒng)各零部件就基本確定了，而電氣控制系統(tǒng)則有比較大的選擇范圍，必須根據電梯安裝使用地點、乘載對象進行認真選擇，才能最大限度地發(fā)揮電梯的使用效益。電氣控制系統(tǒng)決定著電梯的性能、自動化程度和運行可靠性。隨著科學技術的發(fā)展和技術引進工作的進一步開展，電氣控制系統(tǒng)發(fā)展換代迅速。繼電器控制系統(tǒng)的電梯故障率高，大大降低了電梯的運行可靠性和安全性，所以基本上已經被淘汰。而 PLC 以其體積小、功能強、故障率低、壽命長、噪聲低、維護保養(yǎng)簡便、修改邏輯靈活、程序容易編制，易聯成控制網絡等諸多優(yōu)點得到了廣泛的應用。三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用4二、三菱 FX2N 系列可編程序控制器介紹（一）可編程控制器的基礎認識1. 三菱 FX2N PLC 的主要特點：? 一個程序包的單元型可編程控制器? 采用裝卸式端子臺? 內裝 RUN/STOP 開關? 程序存儲器? 鐘表功能? RUN 寫入? 元件注解? 利用鍵盤保護程序（編程手冊，外圍設備手冊）? 豐富的輸出入擴展設備? 豐富的特殊擴展設備? 用 SFC 表現的編程? 簡便的應用指令群? 高速處理2. PLC 的性能指標和分類1) PLC 的主要性能指標? 輸入／輸出點數（I／O 點數）I／O 點數是指可編程序控制器外部輸入、輸出端子數的總和。它標志著可以接多少個開關、按鈕和可以控制多少個負載。? 存儲容量存儲容量是指可編程序控制器內部用于存放用戶程序的存儲器容量，一般以步為單位，二進制 16 位即一個字為一步。? 掃描速度一般以執(zhí)行 1000 步指令所需時間來衡量，單位為 ms/k 步，也有以執(zhí)行一步指令所需上海師范大學機電學院畢業(yè)論文5時間來計算的，單位用 μs/步。? 功能擴展能力可編程序控制器除了主模塊之外，通常都可配備一些可擴展模塊，以適應各種特殊應用的需要，如 A／D 模塊、D／A 模塊、位置控制模塊等。? 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指一臺可編程序控制器指令的總和，它是衡量可編程序控制器功能強弱的主要指標。2) PLC 的分類通常，PLC 產品可按結構形式、控制規(guī)模等進行分類。按結構形式不同, 可以分為整體式和模塊式兩類。按控制規(guī)模大小、則可以分為小型、中型和大型 PLC 三種類型。3. PLC 系統(tǒng)的組成PLC 是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其硬件結構與微型計算機控制系統(tǒng)相似。PLC 也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。1) PLC 的硬件結構一套 PLC 系統(tǒng)在硬件上由基本單元（包含中央處理單元、存儲器、輸入／輸出接口、內部電源） 、I／O 擴展單元及外部設備組成。圖 2-1 為 PLC 的硬件結構圖。圖 2-1 PLC 的硬件結構圖圖 2-2 為三菱 FX2N 小型 PLC 產品主機示意圖。本課題中 FX2N－48MR 為基本單元，帶有 48 個 I／O 點(24 入、24 出)，M 表示主機、R 表示該單元為繼電器輸出型。2) PLC 的軟件PLC 的軟件系統(tǒng)指 PLC 所使用的各種程序的集合，它由系統(tǒng)程序（系統(tǒng)軟件）和用戶輸入電路CPU EPROM RAM輸出電路基本單元內部電源 擴展I/O接口各種外設接口輸出信號現場輸入信號主機編程器打印機…PC 機…輸入電路輸出電路擴展單元… 輸出信號擴展連接電纜至其他擴展單元……現場輸入信號三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用6程序（應用軟件）組成。系統(tǒng)程序：包括監(jiān)控程序、輸入譯碼程序及診斷程序等。用戶程序是用戶根據控制要求，用 PLC 的編程語言（如梯形圖）編制的應用程序。圖 2-2 三菱 FX2N小型 PLC 產品主機示意 圖（二）可編程序控制器的工作方式及編程語言1. PLC 的工作方式1) PLC 的掃描工作方式開始內部處理通信處理RUN 方式？輸入掃描程序執(zhí)行輸出處理NY上海師范大學機電學院畢業(yè)論文7圖 2-3 PLC 的掃描過程可編程序控制器在進入 RUN 狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉控制的情況下，按程序存儲的地址號遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結束。然后再從頭開始掃描，并周而復始地重要進行?？删幊绦蚩刂破鞴ぷ鲿r的掃描過程如圖 2-3 所示，包括五個階段：內部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC 完成一次掃描過程所需的時間稱為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關。2) PLC 的程序執(zhí)行過程PLC 的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個主要階段，如圖 2-4 所示。圖 2-4 PLC 的程序執(zhí)行過程3) PLC 的掃描周期在 PLC 的實際工作過程中，每個掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段外，還要進行自診斷、與外設（如編程器、上位計算機）通信等處理。即一個掃描周期還應包含自診斷及與外設通信等時間。4) PLC 的 I／O 響應時間PLC 采用集中 I／O 刷新方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號發(fā)生變化，輸入映像寄存器區(qū)的內容也不會改變，還會影響本次循環(huán)的掃描結果。輸出信號的變化滯后于輸入信號的變化，這產生了 PLC 的輸入輸出響應滯后現象，最大滯后時間為 2-3個掃描周期。2. PLC 的編程語言PLC 的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用得較多，順序功能圖語言也在許多場合被采用。本課題所采用的編程語言為梯形圖語言。輸入端子輸入映象寄存器 輸出映像寄存器輸出鎖存器 輸出端子輸入 ………. 輸出程序執(zhí)行階段輸入采樣階段 輸出刷新階段X001Y001Y001M1讀讀①② ③ ④ ⑤三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用8（三）可編程序控制器與繼電器、微機在電梯控制中的應用比較在電梯的電氣系統(tǒng)中，邏輯判斷起著主要的作用，其控制系統(tǒng)必須起動各種控制信號和執(zhí)行元件（如接觸器、繼電器、發(fā)光指示器、電動機以及電子元件、電力電子器件等） ，要達到這些控制目的，其方法有：1. 繼電器—接觸器控制系統(tǒng)這種控制系統(tǒng)是早期電梯多采用的一種控制系統(tǒng)。優(yōu)點：與其它控制系統(tǒng)比較，其簡單、易于理解和掌握、價格便宜。缺點：動合觸點易磨損，且電接觸不良；體積大；控制系統(tǒng)耗能大、動作噪聲大；維修保養(yǎng)工作量大、費用高。因此這種控制系統(tǒng)僅用于速度不高、性能要求也不高的電梯中。2. 微機控制系統(tǒng)電梯的微機控制系統(tǒng)實質上是使控制算法不再由硬件邏輯完成，而是通過程序存貯器中的程序來完成的控制系統(tǒng)。因此對于有不同功能要求的電梯控制系統(tǒng)，只要改變程序存貯器中的程序指令即可，而無需變更或增減硬件系統(tǒng)的元件或布線。因此，十分方便于使用和管理，并提高系統(tǒng)的可靠性，減小控制系統(tǒng)體積，降低了能耗及其維修保養(yǎng)費用。雖然微機控制的電梯，與繼電器控制的電梯比較，它具有較大的優(yōu)越性。但是，對一般的電梯而言，應用微機控制也有其局限性和不足之處。其缺點是：微型計算機是按數字運算的需要而設計的，功能比較齊全，結構比較復雜；而一般的電梯控制只需要進行簡單的邏輯運算，運算方式多為“與”、 “或” 、 “非”幾種，運算位數只需 1 位，即“1”與“0” 。因此，使用微機就有“大材小用”之嫌。此外，微機的接口電路沒有標準件，而且一般不控制強電。但在電梯控制中，往往要求能直接控制 110V 或 220V 的用電設備，如用戶專門配備接口電路既不方便又不可靠。綜上所述，造成用微機控制的成本、運行和維修費用均較高，因此，如在一般的電梯上使用微機控制在經濟上不合算。3. PLC 控制系統(tǒng)PLC 充分利用了微型計算機的原理和技術，保留計算機控制的優(yōu)點，而克服了它的缺點。它具有強大的生命力，各工業(yè)部分紛紛用它來改造舊有的電梯控制電路，取得了明顯的效果?？傊?，PLC 是采用微機技術制造的通用自動控制設備，它能控制開關量、模擬量、具上海師范大學機電學院畢業(yè)論文9有可靠性高、抗干擾能力強、并具有完成邏輯判斷、定時、計數、記憶和算術、運算等功能，可以取代繼電器為主的各種控制設備。它不僅能用于控制機械設備、流水線和各種設備的運行過程，將 PLC 用于控制電梯各種操作和處理相關信息也是可行的。三、PLC 控制單臺電梯的分析電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電器控制、PLC 控制、微機控制，其中繼電器控制系統(tǒng)故障率高，微機控制系統(tǒng)抗干擾能力弱，而 PLC 作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術先進性，成為目前電梯系統(tǒng)中使用最多的控制方式，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計算機控制的一個重要方向，成為當前電梯控制和技術改造的熱點之一。本課題采用三菱 FX2N PLC 對單臺五層電梯進行邏輯控制。1. 電梯模型結構1) 電梯模型的主體結構與控制柜圖 3-1 為五層電梯的簡化模型和控制柜示意圖。電梯主體包括升降電機、轎廂、滑輪、鋼絲繩、行程開關等。升降電機為交流可逆電動機，轎廂套在鋼絲繩上，電機帶動鋼絲繩正轉或反轉時，轎廂對應上升或下降。每層樓均安裝行程開關，利用機械碰撞，給出各樓層的層信號。TCP/IPRS232電梯控制柜繼電器/接觸器FX2N –48MR PLC開關電源LED顯 示電 路RS42212345配重電梯控制柜轎廂電動機行程開關減速器三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用10圖 3-1 五層電梯的簡化模型和控制柜示意圖電梯控制柜是電梯電氣控制系統(tǒng)完成各種主要任務，實現各種性能的中心。主要包括FX2N-48MR PLC、繼電器/接觸器、顯示部分、開關電源。LED 顯示部分主要包括轎廂運行方向顯示、樓層顯示。2) 電梯層門電梯層門是為了確保安全，而在各層樓的?？空荆ㄏ蚓赖娜肟谔?，設置供司機、乘用人員和貨物等出入的門。圖 3-2 為電梯層門示意圖。電梯層門旁裝有消防按鈕、上召喚按鈕和下召喚按鈕（最底層只有上召喚按鈕、最高層只有下召喚按鈕）,并有召喚登記指示燈。層門上方裝有 LED數碼管，以顯示轎廂所在層樓位置，另外還有轎廂上行和下行指示燈。圖 3-2 電梯層門示意圖3) 轎廂內控制屏轎廂內控制屏示意圖如圖 3-3 所示。其中包括上行、下行顯示及 LED 層樓位置的顯示。另外還有 1 樓－5 樓的指令按鈕及登記顯示和有司機／無司機的選擇按鈕。在有司機工作狀態(tài)下還有指令專用開關，即只響應指令信號，不響應召喚信號。此外，還有消防按鈕，當發(fā)生火災時，立即清除所有指令信號和召喚信號，電梯直達底樓后開門。需要說明的是，本實驗裝置在無司機狀態(tài)下，利用定時器控制開門、關門和上下客時間；有司機狀態(tài)下，則直接由司機控制開門、關門和上下客時間。ZXF上海師范大學機電學院畢業(yè)論文11圖 3-3 轎廂內控制屏示意圖（二）PLC 單臺電梯控制系統(tǒng)功能介紹1. PLC 電梯控制系統(tǒng)三種工作方式介紹電梯主要有三種工作方式——有司機方式、無司機方式、消防方式。1) 有司機方式是指由專職司機操縱電梯運行。具有以下特點：① 電梯上行／下行啟動由司機決定② 電梯開門、關門時間由司機控制③ 電梯是否直駛（不再響應外召喚）由司機決定2) 無司機方式是指由乘客自己操縱電梯，這種電梯具有集選控制功能。具有以下特點：① 電梯開門／關門／上、下客時間均由定時器定時② 只要電梯門關閉后自動定向3) 消防方式是指大樓發(fā)生火災時，電梯運行控制的一種特殊工作方式。具有以下特點：① 正在運行的電梯控制系統(tǒng)一旦收到消防信號：12345YSJAJ三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用12a) 處于上行時立即返回底樓停站開門b) 處于下行時立即直駛底樓停站開門c) 處于底樓以外停站開門的電梯立即關門返回底樓停站開門② 電梯返回底樓并在底樓開門后，電梯處于消防工作狀態(tài)。此時，電梯不再響應外召喚信號，電梯的關門起動運行和準備前往層站由消防員控制操作。當電梯就近到達某層站后，立即清除其它所有指令信號登記，是否繼續(xù)上行依火勢大小決定。2. PLC 單臺電梯控制系統(tǒng)的工作流程圖 3-4 為 PLC 單臺電梯控制系統(tǒng)工作流程圖，從圖中可知控制一臺電梯正常工作，主要需要如下信號：控制信號、層樓信號、指令信號、召喚信號和消防信號。這些信號分別來自轎廂控制面板、井道行程開關、層面控制銨鈕和層面火警開關。來自井道行程開關的層樓信號進行層樓定位并參與自動定向，同時顯示所在層樓位置。來自轎廂控制面板的指令信號和來自層面控制按鈕的召喚信號分別進行指令登記和召喚登記，同時進行信號登記顯示。這兩種信號也參與自動定向，和層樓信號一同對電梯進行運行控制，包括開／關門、上／下行和停站。當來自層面的火警開關發(fā)出消防控制信號時，立即消除指令登記和召喚登記，直接控制電梯下行至底樓并開門。此外，當有來自轎廂控制面板發(fā)出控制信號，如：有司機直駛狀態(tài)，則略過召喚信號，直接響應指令信號。運行控制電梯的同時進行運行顯示和驅動電動機正轉或反轉，即電梯上行或下行?？刂菩盘?指令信號 召喚信號層樓信號層樓定位 指令登記 召喚登記自動定向運行控制（開/關門、上/下行、停站）運行顯示 電動機驅動控制消防控制置位 置位清除清除來自轎廂控制面板來自井道行程開關來自轎廂控制面板來自層面控制按鈕來自層面火警開關顯示顯示顯示上海師范大學機電學院畢業(yè)論文13圖 3-4 PLC 單臺電梯控制系統(tǒng)工作流程圖（三）PLC 控制單臺電梯方案PLC 電梯控制系統(tǒng)的控制核心是 PLC。哪些信號需要輸入 PLC，PLC 需要輸出哪些信號，以及采用何種編程方式都需要仔細推敲。輸入輸出點的確定是設計整個控制系統(tǒng)的首要問題，決定系統(tǒng)的程序及硬件線路的方案。1. PLC I/O 地址分配根據電梯操作的工藝過程及對控制系統(tǒng)的要求，首先歸納本系統(tǒng)中所有輸入信號和輸出信號；然后根據 PLC 的輸入點和輸出點進行 I/O 地址分配，使每個輸入信號對應 PLC 內部的輸入繼電器，每個輸出信號對應 PLC 內部的輸出繼電器。1) PLC 輸入信號的確定先考察電梯轎廂內的操作。操作面板上應有各層的選層指令按鈕，5 層共有 5 個。有司機時，應有司機直駛專用開關和上行、下行按鈕，需 3 點輸入。各樓層乘客召喚時，除底層和頂層只有一個召喚按鈕，其它各層均設上下兩個召喚按鈕，5 層共需 8 個輸入按鈕。5 層電梯需 5 個行程開關來控制是否到了某一層，因此需 5 點輸入。其它輸入有消防、有司機/無司機方式選擇等開關或觸點。經以上分析，可知共需 23 點開關量輸入端口。表 3-1 輸入地址分配表輸入信號名稱 PLC 輸入地址 含義AYS X000 向上行駛按鈕AYX X001 向下行駛按鈕JSJ X002 有/無司機選擇開關1YC X003 一樓行程開關2YC X004 二樓行程開關3YC X005 三樓行程開關4YC X006 四樓行程開關5YC X007 五樓行程開關A1J X010 一樓指令按鈕三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用14A2J X011 二樓指令按鈕A3J X012 三樓指令按鈕A4J X013 四樓指令按鈕A5J X014 五樓指令按鈕AJ X015 指令專用開關（直駛）ZXF X016 置消防開關A1S X017 一樓上召喚按鈕A2S X020 二樓上召喚按鈕A2X X021 二樓下召喚按鈕A3S X022 三樓上召喚按鈕A3X X023 三樓下召喚按鈕A4S X024 四樓上召喚按鈕A4X X025 四樓下召喚按鈕A5X X026 五樓下召喚按鈕2) PLC 輸出信號的確定控制電梯的上行、下行（即電機正、反轉）需 2 點輸出。上、下行指示燈 2 點輸出。開門、關門、門關閉、運行顯示需 4 點輸出。由于采用二進制顯示方式，LED 七段顯示器需 3 點輸出。電梯轎廂內輸出各層的指令信號登記顯示，共 5 點輸出。各樓層乘客召喚時，除底層和頂層只有一個召喚登記顯示，其它各層均設上下兩個召喚登記顯示，5 層共需 8 個輸出顯示。經分析共需 24 點開關量輸出端口。表 3-2 輸出地址分配表輸出信號名稱 PLC 輸出地址 含義KM Y000 開門顯示GM Y001 關門顯示MGB Y002 門關閉顯示DCS Y003 上行顯示DCX Y004 下行顯示S Y005 上行繼電器X Y006 下行繼電器YX Y007 運行顯示A Y010 LED 七段顯示器 A 段發(fā)光二極管G Y011 LED 七段顯示器 G 段發(fā)光二極管D Y012 LED 七段顯示器 D 段發(fā)光二極管1DJA Y013 一樓指令信號登記顯示2DJA Y014 二樓指令信號登記顯示上海師范大學機電學院畢業(yè)論文153DJA Y015 三樓指令信號登記顯示4DJA Y016 四樓指令信號登記顯示5DJA Y017 五樓指令信號登記顯示1DAS Y020 一樓上召喚信號登記顯示2DAS Y021 二樓上召喚信號登記顯示2DAX Y022 二樓下召喚信號登記顯示3DAS Y023 三樓上召喚信號登記顯示3DAX Y024 三樓下召喚信號登記顯示4DAS Y025 四樓上召喚信號登記顯示4DAX Y026 四樓下召喚信號登記顯示5DAX Y027 五樓下召喚信號登記顯示3) 內部繼電器的確定表 3-3 內部繼電器地址分配表PLC 內部繼電器地址 功能M0 指令優(yōu)于召喚M1 停站信號M2 本站廳外開門M3 消防時到過底樓開過門且在任意層樓停過M4 消防時到過底樓開過門或非消防時M5 關門條件M6 清一樓指令登記M7 清二樓指令登記M8 清三樓指令登記M9 清四樓指令登記M10 清五樓指令登記M40 清一樓上召喚登記M41 清二樓上召喚登記M42 清二樓下召喚登記M43 清三樓上召喚登記M31 轎廂到二樓M33 轎廂到四樓M35 中間繼電器M44 清三樓下召喚登記M45 清四樓上召喚登記M46 清四樓下召喚登記M47 清五樓下召喚登記M13 消防到過底樓開過門M14 轎廂不在任何層樓面上M15 轎廂位于某層樓面后，延遲 1 秒斷開M16 有司機直駛狀態(tài)M17 關門時間（3 秒）M20 開門時間（3 秒）三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用16M18 無司機上、下客時間（4 秒）M19 到站延時時間（1 秒）——形成停站脈沖用M21 未定向M22 未定向M30 轎廂到一樓M32 轎廂到三樓M34 轎廂到五樓4) 轎廂層樓位置顯示方式的確定目前常用的轎廂層樓位置的顯示方式有：二進制顯示、直接位置顯示、十進制顯示。但由于三菱 FX2N-48MR PLC 的 I/O 點數只有 24 點輸入和 24 點輸出。由于其硬件的限制，故采用二進制的顯示方式。即“1”表示亮， “0”表示暗。共可顯示 23 種，即0~7（000~111） ，應用在電梯轎廂層樓顯示中，即可顯示第 1 層~ 7 層，本系統(tǒng)顯示第 1~5層。5) PLC 控制程序的編制方法PLC 梯形圖的編制采用模塊化設計。模塊化程序結構清晰、便于調試。如：定時器控制開／關門、外召喚、指令登記、上行、下行等。模塊間不完全獨立，它們之間存在著有機聯系，且編程時要考慮各條指令間的邏輯關系。2. PLC I/O 硬件連接圖三菱 FX2N 系列 PLC 單臺電梯控制系統(tǒng)的硬件接線圖見圖 3-5。（四）PLC 單臺電梯控制系統(tǒng)基本功能梯形圖分析1. 召喚信號登記響應及清除功能位于層樓面的乘客欲前往任意一層樓，可通過按下電梯層門旁的上／下召喚按喚來召喚電梯。當電梯到達乘客所召喚的那一層樓面時，立即清除該召喚信號。圖 3-6 為一樓上召喚登記響應及清除功能梯形圖。當在非消防狀態(tài)下，即常閉 X016 得電。X017 為一樓上召喚按鈕輸入常開觸點，若此時有人按下此開關，X017 得電，同時線圈Y020 得電，常開 Y020 自保，即一樓上召喚信號登記顯示。若電梯此時就在一樓時，直接清除一樓上召喚登記顯示。若電梯不在一樓，則下行到達一樓后，一樓行程開關 X003 得電后，線圈 M40 得電，常閉 M40 變常開，線圈 Y020 就失電，清除一樓上召喚登記顯示。若在消防狀態(tài)下，常開 X016 變常閉得電，直接清除一樓上召喚登記顯示。X017M16M40 X016 Y020Y020Y003 X003M1M40X016上海師范大學機電學院畢業(yè)論文17圖 3-6 一樓上召喚信號登記響應及清除功能梯形圖2. 指令信號登記響應及清除功能當司梁延東.電梯控制技術.北京：中國建筑工業(yè)出版社,1997上海師范大學機電學院畢業(yè)論文1三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用摘 要本文主要介紹可編程控制器（PLC）在電梯電氣控制系統(tǒng)中的應用，通過對系統(tǒng)硬件設計方法和程序設計思路的介紹，給出了 5 層電梯邏輯控制部分的方法。主要涉及 5 層電梯的 PLC 控制系統(tǒng)的總體設計方案、組成及模塊化程序設計。關鍵詞：PLC；電梯；邏輯控制；程序設計三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用2The Application of Mitsubishi FX2N PLC in Elevator ControlAbstractThe implement of PLC (Programmable Logic Controller) in elevator electric control system is presented in this paper. The method of logic control part of five-floor elevator is also described by providing system hardware design and program design clues. This paper include of main design method, composition, program design in this elevator control system.Key words: PLC; elevator; logic control; program design上海師范大學機電學院畢業(yè)論文1三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用隨著人口的增加，科學技術日新月異地發(fā)展，人們物質文化生活水平的逐步提高，建筑業(yè)得以迅速發(fā)展，大批的高樓大廈拔地而起，十幾層至幾十層的賓館、飯店、辦公樓、住宅樓鱗次櫛比。伴隨建筑業(yè)的發(fā)展，為建筑內提供上下交通運輸的電梯工業(yè)也在日新月異地發(fā)展著。電梯已不僅是一種生產環(huán)節(jié)中的重要設備，更是一種工作和生活中的必需設備，完全可以預想到，隨著社會的發(fā)展，電梯產品在人們物質文化生活中的地位將和汽車一樣，成為重要的運輸設備之一。一、電梯的概述（一）電梯的發(fā)展簡史據國外有關資料介紹，公元前 2800 年在古代埃及，為了建筑當時的金字塔，曾使用過由人力驅動的升降機械。公元 1765 年瓦特發(fā)明了蒸汽機后，1858 年美國研制出以蒸汽為動力，并通過帶傳動和蝸輪減速裝置驅動的電梯。1878 年英國的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓梯。并隨著水壓梯的發(fā)展，淘汰了蒸汽梯。后來又出現了液壓泵和控制閥以及直接柱塞式和側柱塞式結構的液壓梯。這種液壓梯至今仍為人們所采用。但是，電梯得以興盛發(fā)展的根本原因在于采用了電力作為動力來源。18 世紀末發(fā)明了電機，并隨著電機技術的發(fā)展，19 世紀初開始使用交流異步單速和雙速電動機作動力的交流電梯，特別是交流雙速電動機的出現，顯著改善了電梯的工作性能。在 20 世紀初，美國奧的斯電梯公司首先使用直流電動機作為動力，生產出以槽輪式驅動的直流電梯，從而為后來的高速度、高行程電梯的發(fā)展奠定了基礎。20 世紀 30 年代美國紐約市的 102 層摩天大樓建成，美國奧的斯電梯公司為這座大樓制造和安裝了 74 臺速度為 6.0m/s 的電梯。從此以后，電梯這個產品，一直在日新月異地發(fā)展著。目前的電梯產品，不但規(guī)格品種多，自動化程度高，而且安全可靠，乘坐舒適。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，可編程序控制器（PLC）和電子計算機成功地應用到電梯的電氣控制系統(tǒng)中去后，電梯產品的質量和運行效果顯著提高。（二）電梯的運行工作情況三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用2一部電梯主要由轎廂、配重、曳引機、控制柜／箱、導軌等主要部件組成。電梯在做垂直運行的過程中，有起點站也有終點站。對于三層以上建筑物內的電梯，起點站和終點站之間還設有?？空?。起點站設在一樓，終點站設在最高樓。各站的廳外設有召喚箱，箱上設置有供乘用人員召喚電梯用的召喚按鈕。一般電梯在起點站和終點站上各設置一個按鈕，中間層站的召喚箱上各設置兩個按鈕。而電梯的轎廂內都設置有（雜物電梯除外）操縱箱，操縱箱上設置有手柄開關或與層站對應的按鈕，供司機或乘用人員控制電梯上下運行。召喚箱上的按鈕稱外召喚按鈕，操縱箱上的按鈕稱指令按鈕。電梯的運行工作情況和汽車有共同之處，但是汽車的起動、加速、停靠等全靠司機控制操作，而且在運行過程中可能遇到的情況比較復雜，因此汽車司機必須經過嚴格的培訓和考核。而電梯的自動化程度比較高，一般電梯的司機或乘用人員只需通過操縱箱上的按鈕向電氣控制系統(tǒng)下達一個指令信號，電梯就能自動關門、定向、起動、在預定的層站平層?？块_門。對于自動化程度高的電梯，司機或乘用人員一次還可下達一個以上的指令信號，電梯便能依次起動和?？?，依次完成全部指令任務。盡管電梯和汽車在運算工作過程中有許多不同的地方，但仍有許多共同之處，其中乘客電梯的運行工作情況類似公共汽車，在起點站和終點站之間往返運行，在運行方向前方的停靠站上有順向的指令信號時，電梯到站能自動平層?？块_門接乘客。而載貨電梯的運行工作情況則類似卡車，執(zhí)行任務為一次性的，司機或乘用人員控制電梯上下運行時一般一次只能下達一個指令任務，當一個指令任務完成后才能再下達另一個指令任務。在執(zhí)行任務的過程中，從一個層站出發(fā)到另一個層站時，假若中間層站出現順向指令信號，一般都不能自動?？?，所以載貨電梯的自動化程度比乘客電梯低。本課題主要研究單臺五層電梯的 PLC 控制方法，分述其硬件設計和軟件設計過程。設計程序要求完成電梯控制系統(tǒng)主要達到以下要求：1) PLC 電梯控制系統(tǒng)應具備：有司機、無司機、消防三種工作模式。2) 系統(tǒng)應具備自動響應層樓召喚信號（含上召喚和下召喚） 。3) 具有轎廂層樓顯示（二進制方式或十進制方式） 。能自動顯示電梯運行方向。4) 具有電梯直駛功能和反向最遠停站功能。具有消防應急處理功能。5) 電梯開門時間設為 3 秒，電梯關門時間也設定為 3 秒。6) 具有應急手動開門、關門按鈕。在單臺電梯控制系統(tǒng)的基礎上進一步探討用一臺 PLC 控制多臺電梯協調運行的實施方上海師范大學機電學院畢業(yè)論文3案。（三）電梯控制系統(tǒng)的組成電梯控制系統(tǒng)主要由電力拖動部分和電氣控制部分組成。1. 電梯的電力拖動部分電梯主拖動類型有直流電動機拖動、交流電動機拖動、直流 G－M（即發(fā)電機－電動機組供電）拖動、晶閘管供電（SCR－M）的直流拖動和交流雙速電動機拖動、交流調壓調速（AVCC）拖動、交流變頻調速（VVVF）等。因直流電梯的拖動電動機有電刷和換相器，維護量較大，可靠性低，現已被交流調速電梯所取代。為了得到較好的舒適感，要求曳引電動機在選定的調速方式下，電動機的輸出轉矩總能達到負載轉矩的要求?？紤]到電壓的波動、導軌不夠平直造成的運動阻力增大等因素，電動機轉矩還應有一定的裕度。2. 電梯的電氣控制部分電氣控制系統(tǒng)由控制柜、操縱箱、層樓指示、召喚箱及曳引電動機等幾十個分散安裝在電梯井道內外和各相關電梯部件中的電器元件構成。電氣控制系統(tǒng)通過電路控制電力拖動系統(tǒng)工作程序，完成各種電氣動作功能，保證電梯安全運行。電梯一般是由電動機來拖動的，其運行過程大多包括啟動、正（反）轉、停止等，這整個過程是由電氣控制系統(tǒng)來完成。具體地說電梯的控制主要是指對電動機的起動、停止、運行方向、層樓指示、層站召喚、轎廂內指令等進行處理。其操縱是實行各個控制環(huán)節(jié)的方式和手段。電梯電氣控制系統(tǒng)與電力拖動系統(tǒng)比較，變化范圍比較大。當一臺電梯的類別、額定載重量和額定運行速度確定后，電力拖動系統(tǒng)各零部件就基本確定了，而電氣控制系統(tǒng)則有比較大的選擇范圍，必須根據電梯安裝使用地點、乘載對象進行認真選擇，才能最大限度地發(fā)揮電梯的使用效益。電氣控制系統(tǒng)決定著電梯的性能、自動化程度和運行可靠性。隨著科學技術的發(fā)展和技術引進工作的進一步開展，電氣控制系統(tǒng)發(fā)展換代迅速。繼電器控制系統(tǒng)的電梯故障率高，大大降低了電梯的運行可靠性和安全性，所以基本上已經被淘汰。而 PLC 以其體積小、功能強、故障率低、壽命長、噪聲低、維護保養(yǎng)簡便、修改邏輯靈活、程序容易編制，易聯成控制網絡等諸多優(yōu)點得到了廣泛的應用。三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用4二、三菱 FX2N 系列可編程序控制器介紹（一）可編程控制器的基礎認識1. 三菱 FX2N PLC 的主要特點：? 一個程序包的單元型可編程控制器? 采用裝卸式端子臺? 內裝 RUN/STOP 開關? 程序存儲器? 鐘表功能? RUN 寫入? 元件注解? 利用鍵盤保護程序（編程手冊，外圍設備手冊）? 豐富的輸出入擴展設備? 豐富的特殊擴展設備? 用 SFC 表現的編程? 簡便的應用指令群? 高速處理2. PLC 的性能指標和分類1) PLC 的主要性能指標? 輸入／輸出點數（I／O 點數）I／O 點數是指可編程序控制器外部輸入、輸出端子數的總和。它標志著可以接多少個開關、按鈕和可以控制多少個負載。? 存儲容量存儲容量是指可編程序控制器內部用于存放用戶程序的存儲器容量，一般以步為單位，二進制 16 位即一個字為一步。? 掃描速度一般以執(zhí)行 1000 步指令所需時間來衡量，單位為 ms/k 步，也有以執(zhí)行一步指令所需上海師范大學機電學院畢業(yè)論文5時間來計算的，單位用 μs/步。? 功能擴展能力可編程序控制器除了主模塊之外，通常都可配備一些可擴展模塊，以適應各種特殊應用的需要，如 A／D 模塊、D／A 模塊、位置控制模塊等。? 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指一臺可編程序控制器指令的總和，它是衡量可編程序控制器功能強弱的主要指標。2) PLC 的分類通常，PLC 產品可按結構形式、控制規(guī)模等進行分類。按結構形式不同, 可以分為整體式和模塊式兩類。按控制規(guī)模大小、則可以分為小型、中型和大型 PLC 三種類型。3. PLC 系統(tǒng)的組成PLC 是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其硬件結構與微型計算機控制系統(tǒng)相似。PLC 也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。1) PLC 的硬件結構一套 PLC 系統(tǒng)在硬件上由基本單元（包含中央處理單元、存儲器、輸入／輸出接口、內部電源） 、I／O 擴展單元及外部設備組成。圖 2-1 為 PLC 的硬件結構圖。圖 2-1 PLC 的硬件結構圖圖 2-2 為三菱 FX2N 小型 PLC 產品主機示意圖。本課題中 FX2N－48MR 為基本單元，帶有 48 個 I／O 點(24 入、24 出)，M 表示主機、R 表示該單元為繼電器輸出型。2) PLC 的軟件PLC 的軟件系統(tǒng)指 PLC 所使用的各種程序的集合，它由系統(tǒng)程序（系統(tǒng)軟件）和用戶輸入電路CPU EPROM RAM輸出電路基本單元內部電源 擴展I/O接口各種外設接口輸出信號現場輸入信號主機編程器打印機…PC 機…輸入電路輸出電路擴展單元… 輸出信號擴展連接電纜至其他擴展單元……現場輸入信號三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用6程序（應用軟件）組成。系統(tǒng)程序：包括監(jiān)控程序、輸入譯碼程序及診斷程序等。用戶程序是用戶根據控制要求，用 PLC 的編程語言（如梯形圖）編制的應用程序。圖 2-2 三菱 FX2N 小型 PLC 產品主機示意 圖（二）可編程序控制器的工作方式及編程語言1. PLC 的工作方式1) PLC 的掃描工作方式開始內部處理通信處理RUN 方式？輸入掃描程序執(zhí)行輸出處理NY上海師范大學機電學院畢業(yè)論文7圖 2-3 PLC 的掃描過程可編程序控制器在進入 RUN 狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉控制的情況下，按程序存儲的地址號遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結束。然后再從頭開始掃描，并周而復始地重要進行?？删幊绦蚩刂破鞴ぷ鲿r的掃描過程如圖 2-3 所示，包括五個階段：內部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC 完成一次掃描過程所需的時間稱為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關。2) PLC 的程序執(zhí)行過程PLC 的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個主要階段，如圖 2-4 所示。圖 2-4 PLC 的程序執(zhí)行過程3) PLC 的掃描周期在 PLC 的實際工作過程中，每個掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段外，還要進行自診斷、與外設（如編程器、上位計算機）通信等處理。即一個掃描周期還應包含自診斷及與外設通信等時間。4) PLC 的 I／O 響應時間PLC 采用集中 I／O 刷新方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號發(fā)生變化，輸入映像寄存器區(qū)的內容也不會改變，還會影響本次循環(huán)的掃描結果。輸出信號的變化滯后于輸入信號的變化，這產生了 PLC 的輸入輸出響應滯后現象，最大滯后時間為 2-3個掃描周期。2. PLC 的編程語言PLC 的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用得較多，順序功能圖語言也在許多場合被采用。本課題所采用的編程語言為梯形圖語言。輸入端子輸入映象寄存器 輸出映像寄存器輸出鎖存器 輸出端子輸入 ………. 輸出程序執(zhí)行階段輸入采樣階段 輸出刷新階段X001Y001Y001M1讀讀①② ③ ④ ⑤三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用8（三）可編程序控制器與繼電器、微機在電梯控制中的應用比較在電梯的電氣系統(tǒng)中，邏輯判斷起著主要的作用，其控制系統(tǒng)必須起動各種控制信號和執(zhí)行元件（如接觸器、繼電器、發(fā)光指示器、電動機以及電子元件、電力電子器件等） ，要達到這些控制目的，其方法有：1. 繼電器—接觸器控制系統(tǒng)這種控制系統(tǒng)是早期電梯多采用的一種控制系統(tǒng)。優(yōu)點：與其它控制系統(tǒng)比較，其簡單、易于理解和掌握、價格便宜。缺點：動合觸點易磨損，且電接觸不良；體積大；控制系統(tǒng)耗能大、動作噪聲大；維修保養(yǎng)工作量大、費用高。因此這種控制系統(tǒng)僅用于速度不高、性能要求也不高的電梯中。2. 微機控制系統(tǒng)電梯的微機控制系統(tǒng)實質上是使控制算法不再由硬件邏輯完成，而是通過程序存貯器中的程序來完成的控制系統(tǒng)。因此對于有不同功能要求的電梯控制系統(tǒng)，只要改變程序存貯器中的程序指令即可，而無需變更或增減硬件系統(tǒng)的元件或布線。因此，十分方便于使用和管理，并提高系統(tǒng)的可靠性，減小控制系統(tǒng)體積，降低了能耗及其維修保養(yǎng)費用。雖然微機控制的電梯，與繼電器控制的電梯比較，它具有較大的優(yōu)越性。但是，對一般的電梯而言，應用微機控制也有其局限性和不足之處。其缺點是：微型計算機是按數字運算的需要而設計的，功能比較齊全，結構比較復雜；而一般的電梯控制只需要進行簡單的邏輯運算，運算方式多為“與”、 “或” 、 “非”幾種，運算位數只需 1 位，即“1”與“0” 。因此，使用微機就有“大材小用”之嫌。此外，微機的接口電路沒有標準件，而且一般不控制強電。但在電梯控制中，往往要求能直接控制 110V 或 220V 的用電設備，如用戶專門配備接口電路既不方便又不可靠。綜上所述，造成用微機控制的成本、運行和維修費用均較高，因此，如在一般的電梯上使用微機控制在經濟上不合算。3. PLC 控制系統(tǒng)PLC 充分利用了微型計算機的原理和技術，保留計算機控制的優(yōu)點，而克服了它的缺點。它具有強大的生命力，各工業(yè)部分紛紛用它來改造舊有的電梯控制電路，取得了明顯的效果?？傊?，PLC 是采用微機技術制造的通用自動控制設備，它能控制開關量、模擬量、具上海師范大學機電學院畢業(yè)論文9有可靠性高、抗干擾能力強、并具有完成邏輯判斷、定時、計數、記憶和算術、運算等功能，可以取代繼電器為主的各種控制設備。它不僅能用于控制機械設備、流水線和各種設備的運行過程，將 PLC 用于控制電梯各種操作和處理相關信息也是可行的。三、PLC 控制單臺電梯的分析電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電器控制、PLC 控制、微機控制，其中繼電器控制系統(tǒng)故障率高，微機控制系統(tǒng)抗干擾能力弱，而 PLC 作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術先進性，成為目前電梯系統(tǒng)中使用最多的控制方式，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計算機控制的一個重要方向，成為當前電梯控制和技術改造的熱點之一。本課題采用三菱 FX2N PLC 對單臺五層電梯進行邏輯控制。1. 電梯模型結構1) 電梯模型的主體結構與控制柜圖 3-1 為五層電梯的簡化模型和控制柜示意圖。電梯主體包括升降電機、轎廂、滑輪、鋼絲繩、行程開關等。升降電機為交流可逆電動機，轎廂套在鋼絲繩上，電機帶動鋼絲繩正轉或反轉時，轎廂對應上升或下降。每層樓均安裝行程開關，利用機械碰撞，給出各樓層的層信號。TCP/IPRS232電梯控制柜繼電器/接觸器FX2N –48MR PLC開關電源LED顯 示電 路RS42212345配重電梯控制柜轎廂電動機行程開關減速器三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用10圖 3-1 五層電梯的簡化模型和控制柜示意圖電梯控制柜是電梯電氣控制系統(tǒng)完成各種主要任務，實現各種性能的中心。主要包括FX2N-48MR PLC、繼電器/接觸器、顯示部分、開關電源。LED 顯示部分主要包括轎廂運行方向顯示、樓層顯示。2) 電梯層門電梯層門是為了確保安全，而在各層樓的?？空荆ㄏ蚓赖娜肟谔?，設置供司機、乘用人員和貨物等出入的門。圖 3-2 為電梯層門示意圖。電梯層門旁裝有消防按鈕、上召喚按鈕和下召喚按鈕（最底層只有上召喚按鈕、最高層只有下召喚按鈕）,并有召喚登記指示燈。層門上方裝有 LED數碼管，以顯示轎廂所在層樓位置，另外還有轎廂上行和下行指示燈。圖 3-2 電梯層門示意圖3) 轎廂內控制屏轎廂內控制屏示意圖如圖 3-3 所示。其中包括上行、下行顯示及 LED 層樓位置的顯示。另外還有 1 樓－5 樓的指令按鈕及登記顯示和有司機／無司機的選擇按鈕。在有司機工作狀態(tài)下還有指令專用開關，即只響應指令信號，不響應召喚信號。此外，還有消防按鈕，當發(fā)生火災時，立即清除所有指令信號和召喚信號，電梯直達底樓后開門。需要說明的是，本實驗裝置在無司機狀態(tài)下，利用定時器控制開門、關門和上下客時間；有司機狀態(tài)下，則直接由司機控制開門、關門和上下客時間。ZXF上海師范大學機電學院畢業(yè)論文11圖 3-3 轎廂內控制屏示意圖（二）PLC 單臺電梯控制系統(tǒng)功能介紹1. PLC 電梯控制系統(tǒng)三種工作方式介紹電梯主要有三種工作方式——有司機方式、無司機方式、消防方式。1) 有司機方式是指由專職司機操縱電梯運行。具有以下特點：① 電梯上行／下行啟動由司機決定② 電梯開門、關門時間由司機控制③ 電梯是否直駛（不再響應外召喚）由司機決定2) 無司機方式是指由乘客自己操縱電梯，這種電梯具有集選控制功能。具有以下特點：① 電梯開門／關門／上、下客時間均由定時器定時② 只要電梯門關閉后自動定向3) 消防方式是指大樓發(fā)生火災時，電梯運行控制的一種特殊工作方式。具有以下特點：① 正在運行的電梯控制系統(tǒng)一旦收到消防信號：12345YSJAJ三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用12a) 處于上行時立即返回底樓停站開門b) 處于下行時立即直駛底樓停站開門c) 處于底樓以外停站開門的電梯立即關門返回底樓停站開門② 電梯返回底樓并在底樓開門后，電梯處于消防工作狀態(tài)。此時，電梯不再響應外召喚信號，電梯的關門起動運行和準備前往層站由消防員控制操作。當電梯就近到達某層站后，立即清除其它所有指令信號登記，是否繼續(xù)上行依火勢大小決定。2. PLC 單臺電梯控制系統(tǒng)的工作流程圖 3-4 為 PLC 單臺電梯控制系統(tǒng)工作流程圖，從圖中可知控制一臺電梯正常工作，主要需要如下信號：控制信號、層樓信號、指令信號、召喚信號和消防信號。這些信號分別來自轎廂控制面板、井道行程開關、層面控制銨鈕和層面火警開關。來自井道行程開關的層樓信號進行層樓定位并參與自動定向，同時顯示所在層樓位置。來自轎廂控制面板的指令信號和來自層面控制按鈕的召喚信號分別進行指令登記和召喚登記，同時進行信號登記顯示。這兩種信號也參與自動定向，和層樓信號一同對電梯進行運行控制，包括開／關門、上／下行和停站。當來自層面的火警開關發(fā)出消防控制信號時，立即消除指令登記和召喚登記，直接控制電梯下行至底樓并開門。此外，當有來自轎廂控制面板發(fā)出控制信號，如：有司機直駛狀態(tài)，則略過召喚信號，直接響應指令信號。運行控制電梯的同時進行運行顯示和驅動電動機正轉或反轉，即電梯上行或下行。控制信號 指令信號 召喚信號層樓信號層樓定位 指令登記 召喚登記自動定向運行控制（開/關門、上/下行、停站）運行顯示 電動機驅動控制消防控制置位 置位清除清除來自轎廂控制面板來自井道行程開關來自轎廂控制面板來自層面控制按鈕來自層面火警開關顯示顯示顯示上海師范大學機電學院畢業(yè)論文13圖 3-4 PLC 單臺電梯控制系統(tǒng)工作流程圖（三）PLC 控制單臺電梯方案PLC 電梯控制系統(tǒng)的控制核心是 PLC。哪些信號需要輸入 PLC，PLC 需要輸出哪些信號，以及采用何種編程方式都需要仔細推敲。輸入輸出點的確定是設計整個控制系統(tǒng)的首要問題，決定系統(tǒng)的程序及硬件線路的方案。1. PLC I/O 地址分配根據電梯操作的工藝過程及對控制系統(tǒng)的要求，首先歸納本系統(tǒng)中所有輸入信號和輸出信號；然后根據 PLC 的輸入點和輸出點進行 I/O 地址分配，使每個輸入信號對應 PLC 內部的輸入繼電器，每個輸出信號對應 PLC 內部的輸出繼電器。1) PLC 輸入信號的確定先考察電梯轎廂內的操作。操作面板上應有各層的選層指令按鈕，5 層共有 5 個。有司機時，應有司機直駛專用開關和上行、下行按鈕，需 3 點輸入。各樓層乘客召喚時，除底層和頂層只有一個召喚按鈕，其它各層均設上下兩個召喚按鈕，5 層共需 8 個輸入按鈕。5 層電梯需 5 個行程開關來控制是否到了某一層，因此需 5 點輸入。其它輸入有消防、有司機/無司機方式選擇等開關或觸點。經以上分析，可知共需 23 點開關量輸入端口。表 3-1 輸入地址分配表輸入信號名稱 PLC 輸入地址 含義AYS X000 向上行駛按鈕AYX X001 向下行駛按鈕JSJ X002 有/無司機選擇開關1YC X003 一樓行程開關2YC X004 二樓行程開關3YC X005 三樓行程開關4YC X006 四樓行程開關5YC X007 五樓行程開關A1J X010 一樓指令按鈕三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用14A2J X011 二樓指令按鈕A3J X012 三樓指令按鈕A4J X013 四樓指令按鈕A5J X014 五樓指令按鈕AJ X015 指令專用開關（直駛）ZXF X016 置消防開關A1S X017 一樓上召喚按鈕A2S X020 二樓上召喚按鈕A2X X021 二樓下召喚按鈕A3S X022 三樓上召喚按鈕A3X X023 三樓下召喚按鈕A4S X024 四樓上召喚按鈕A4X X025 四樓下召喚按鈕A5X X026 五樓下召喚按鈕2) PLC 輸出信號的確定控制電梯的上行、下行（即電機正、反轉）需 2 點輸出。上、下行指示燈 2 點輸出。開門、關門、門關閉、運行顯示需 4 點輸出。由于采用二進制顯示方式，LED 七段顯示器需 3 點輸出。電梯轎廂內輸出各層的指令信號登記顯示，共 5 點輸出。各樓層乘客召喚時，除底層和頂層只有一個召喚登記顯示，其它各層均設上下兩個召喚登記顯示，5 層共需 8 個輸出顯示。經分析共需 24 點開關量輸出端口。表 3-2 輸出地址分配表輸出信號名稱 PLC 輸出地址 含義KM Y000 開門顯示GM Y001 關門顯示MGB Y002 門關閉顯示DCS Y003 上行顯示DCX Y004 下行顯示S Y005 上行繼電器X Y006 下行繼電器YX Y007 運行顯示A Y010 LED 七段顯示器 A 段發(fā)光二極管G Y011 LED 七段顯示器 G 段發(fā)光二極管D Y012 LED 七段顯示器 D 段發(fā)光二極管1DJA Y013 一樓指令信號登記顯示2DJA Y014 二樓指令信號登記顯示上海師范大學機電學院畢業(yè)論文153DJA Y015 三樓指令信號登記顯示4DJA Y016 四樓指令信號登記顯示5DJA Y017 五樓指令信號登記顯示1DAS Y020 一樓上召喚信號登記顯示2DAS Y021 二樓上召喚信號登記顯示2DAX Y022 二樓下召喚信號登記顯示3DAS Y023 三樓上召喚信號登記顯示3DAX Y024 三樓下召喚信號登記顯示4DAS Y025 四樓上召喚信號登記顯示4DAX Y026 四樓下召喚信號登記顯示5DAX Y027 五樓下召喚信號登記顯示3) 內部繼電器的確定表 3-3 內部繼電器地址分配表PLC 內部繼電器地址 功能M0 指令優(yōu)于召喚M1 停站信號M2 本站廳外開門M3 消防時到過底樓開過門且在任意層樓停過M4 消防時到過底樓開過門或非消防時M5 關門條件M6 清一樓指令登記M7 清二樓指令登記M8 清三樓指令登記M9 清四樓指令登記M10 清五樓指令登記M40 清一樓上召喚登記M41 清二樓上召喚登記M42 清二樓下召喚登記M43 清三樓上召喚登記M31 轎廂到二樓M33 轎廂到四樓M35 中間繼電器M44 清三樓下召喚登記M45 清四樓上召喚登記M46 清四樓下召喚登記M47 清五樓下召喚登記M13 消防到過底樓開過門M14 轎廂不在任何層樓面上M15 轎廂位于某層樓面后，延遲 1 秒斷開M16 有司機直駛狀態(tài)M17 關門時間（3 秒）M20 開門時間（3 秒）三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用16M18 無司機上、下客時間（4 秒）M19 到站延時時間（1 秒）——形成停站脈沖用M21 未定向M22 未定向M30 轎廂到一樓M32 轎廂到三樓M34 轎廂到五樓4) 轎廂層樓位置顯示方式的確定目前常用的轎廂層樓位置的顯示方式有：二進制顯示、直接位置顯示、十進制顯示。但由于三菱 FX2N-48MR PLC 的 I/O 點數只有 24 點輸入和 24 點輸出。由于其硬件的限制，故采用二進制的顯示方式。即“1”表示亮， “0”表示暗。共可顯示 23 種，即0~7（000~111） ，應用在電梯轎廂層樓顯示中，即可顯示第 1 層~ 7 層，本系統(tǒng)顯示第 1~5層。5) PLC 控制程序的編制方法PLC 梯形圖的編制采用模塊化設計。模塊化程序結構清晰、便于調試。如：定時器控制開／關門、外召喚、指令登記、上行、下行等。模塊間不完全獨立，它們之間存在著有機聯系，且編程時要考慮各條指令間的邏輯關系。2. PLC I/O 硬件連接圖三菱 FX2N 系列 PLC 單臺電梯控制系統(tǒng)的硬件接線圖見圖 3-5。（四）PLC 單臺電梯控制系統(tǒng)基本功能梯形圖分析1. 召喚信號登記響應及清除功能位于層樓面的乘客欲前往任意一層樓，可通過按下電梯層門旁的上／下召喚按喚來召喚電梯。當電梯到達乘客所召喚的那一層樓面時，立即清除該召喚信號。圖 3-6 為一樓上召喚登記響應及清除功能梯形圖。當在非消防狀態(tài)下，即常閉 X016 得電。X017 為一樓上召喚按鈕輸入常開觸點，若此時有人按下此開關，X017 得電，同時線圈Y020 得電，常開 Y020 自保，即一樓上召喚信號登記顯示。若電梯此時就在一樓時，直接清除一樓上召喚登記顯示。若電梯不在一樓，則下行到達一樓后，一樓行程開關 X003 得電后，線圈 M40 得電，常閉 M40 變常開，線圈 Y020 就失電，清除一樓上召喚登記顯示。若在消防狀態(tài)下，常開 X016 變常閉得電，直接清除一樓上召喚登記顯示。X017M16M40 X016 Y020Y020Y003 X003M1M40X016上海師范大學機電學院畢業(yè)論文17圖 3-6 一樓上召喚信號登記響應及清除功能梯形圖2. 指令信號登記響應及清除功能當司機／乘客／消防人員進入到電梯轎廂中時，就要用到轎廂內控制屏上的指令按鈕。當電梯到達乘客所要去的那一層樓面時，立即清除該指令登記信號。圖 3-7 為一樓指令登記及清除梯形圖。從圖中可知，要使指令登記信號有效必須滿足兩個條件：1) 消防到過底樓開過門； 2) 非消防時；當電梯處于非消防狀態(tài)時，線圈 M4 直接得電，滿足指令登記信號有效的條件。當電梯處于消防狀態(tài)時，常開 X016 變常閉。電梯到達一樓時，一樓行程開關 X003 得電，此時線圈 M13 得電，與開門信號相配合，電梯此時處于消防到過底樓開過門的狀態(tài)。常開 M13變常閉，線圈 M4 得電，也滿足使指令登記信號有效的條件。圖 3-7 一樓指令信號登記響應及清除功能梯形圖此時，電梯開始接收指令登記信號。如果此時電梯不在一樓時，按下到一樓指令按鈕，一樓指令按鈕 X010 得電，線圈 Y013 得電，常開 Y013 自保，完成一樓指令登記顯示。電梯下行到一樓時，一樓行程開關 X003 得電，線圈 M6 得電，常閉 M6 變常開，即清除了一M13M13Y002X003 X016 M13M13M4X016M4 M6 Y013X010Y013X003M3X016M6三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用18樓指令登記。如果此時電梯就在一樓，按下一樓指令按鈕的同時就清除一樓指令登記，因為電梯此時就在一樓。電梯處于消防工作狀態(tài)且沒有到達底樓開過門，常開 X016 變常閉，線圈 M6 也得電，電梯也清除指令登記，只有當電梯到達底樓開過門后，線圈 M13 得電，常閉 M13 變常開，才不清除指令登記。需要說明的是當常開 M3 得電變常閉時，電梯也清除指令登記。M3 是消防到達底樓開過門并在任何層樓面停過站且有停站信號，就清除所有指令登記。這樣做是為了當電梯到達某層后，消防人員可以依火勢大小決定是否繼續(xù)上行，如果不及時清除所有指令登記，電梯會繼續(xù)上行，這樣就不是非常安全。圖 3-8 為實現此功能的梯形圖。圖 3-8 消防到達底樓開過門并在任何層樓面停站則清除所有指令登記功能梯形圖3. 自動定向功能電梯的換向即改變電梯的運行方向，實際就是改變電動機的旋轉方向。電梯在無司機工作狀態(tài)下，由程序決定上行或下行。當電梯發(fā)出召喚信號或指令信號時，PLC 自動根據轎廂目前所在層樓位置，來判定是上行還是下行。若 召喚或指令要到的層樓 ＞ 轎廂目前所在層樓 電梯上行召喚或指令要到的層樓 ＜ 轎廂目前所在層樓 電梯下行召喚或指令要到的層樓 ＝ 轎廂目前所在層樓 無法定向圖 3-9 為電梯自動定向功能（部分）梯形圖。無司機工作狀態(tài)下，當三樓有指令信號Y015 或上下召喚信號 Y023、Y024 發(fā)出時，PLC 首先判斷轎廂當前是否在三樓，如果就在三樓，則轎廂在三樓的常閉 M32 變常開，線圈 Y003、Y004 都不得電，電梯既不上行也不下行。如果電梯在一樓或二樓，則轎廂在三樓、四樓、五樓的常閉觸點 M32、M33、M34不得電，仍為常閉，且在非消防狀態(tài)下，X016 常閉得電，則線圈 Y003 得電，電梯定向為X003 M13 M1 M3X004X005X006X007上海師范大學機電學院畢業(yè)論文19上行。如果電梯在四樓或五樓，則轎廂在一樓、二樓、三樓的常閉觸點 M30、M31、M32不得電，仍為常閉，則線圈 Y004 得電，電梯定向為下行。有司機工作狀態(tài)下，X002 變常閉，這時需由司機按下 X000 上行啟動按鈕，電梯才能上行。同樣若司機按下 X001 下行啟動按鈕，電梯則下行。在消防工作狀態(tài)下，常閉 X016 變常開，電梯停止上行；常開 X016 變常閉，線圈Y004 得電，電梯下行到底樓。當電梯消防時到達底樓且開過門后 M13 常閉變常開，電梯不再下行。上行和下行同時有互鎖常閉 Y003 和常閉 Y004。在有司機工作狀態(tài)下，如果電梯有運行信號 Y007，則不再接收上行或下行信號。 M0 是一個特殊中間繼電器，要求在無司機、門未關閉、既非上行也非下行條件下，指令優(yōu)于召喚參加定向，這是為了在既有召喚信號也有指令信號的情況下，優(yōu)先滿足轎廂內的乘客需要。圖 3-9 自動定向功能（部分）梯形圖4. 停站控制功能M32Y023 M0 M33 M34 Y004 X016 Y003M0Y024Y015Y024 M0Y023Y015M32 M31 M30 Y003X002 X000 Y007 M13M13X002 Y007X001M13Y002Y004X002Y003Y004M13 X016三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用20圖 3-10 為停站及 1 秒停站脈沖形成功能（部分）梯形圖。從圖中可知，停站信號形成有幾種情況：1) 非消防及非有司機直駛時一樓到；2) 非消防及非有司機直駛時五樓到；3) 非消防時指令信號或召喚信號所指的層樓到；4) 非上行也非下行時，即未定向時；5) 消防時下行到達底樓開過門；6) 運行中且沒有到達任何一層面；圖 3-10 停站及 1 秒停站脈沖形成功能（部分）梯形圖非消防時，當上行繼電器 Y005 和二樓上召喚按鈕 Y021 或下行繼電器 Y006 和二樓下召喚按鈕 Y022 或二樓指令登記顯示有任意一組同時滿足時，且轎廂到達二樓時，二樓行程開關常開 X004 變常閉，1 秒停站停沖脈沖形成后，停站信號線圈 M1 得電。消防時，電梯下行到底樓開過門后，常開 M13 變常閉，一樓行程開關常開 X003 變常閉，1 秒停站脈X003M15X016X004M16Y021Y005 M1Y022Y006Y014 M13M14X003Y003 Y004 M35X007X006X005X004X003 M14M15M19 M15M15 M14T3 K10T3 M19M35X007上海師范大學機電學院畢業(yè)論文21沖形成后，停站信號線圈 M1 得電。同時如果一樓到 X003 變常閉，五樓到 X007 變常閉，未定向時，停站信號線圈 M1 也得電。1 秒停站脈沖形成過程是這樣的：如果轎廂既不在一樓、二樓、三樓、四樓、五樓時，線圈 M14 得電，常開 M14 變常閉，線圈 M15 得電，常開 M15 自保，啟動定時器 T3，定時 1 秒鐘后，線圈 M19 得電，常閉 M19 變常開，M15 失電。這樣做的目的是，如果在停站信號中直接使用不延時 1 秒鐘的常開 M15，一旦電梯到達某一層面時，線圈 M14 失電，線圈 M15 失電，停站線路中仍為常開 M15，與前面的任何層面的行程開關變常閉有所矛盾，這樣線圈 M1 無法得電，電梯也就無法停站。因此，采用延時 1 秒鐘的辦法，讓任何層面的行程開關先得電，M19 也得電，延時 1 秒鐘后再斷開，讓線圈 M1 能夠得電，這樣電梯就能順利的停站。5. 廳外開門功能所謂廳外開門是指在無司機狀態(tài)下，轎廂既非上行也非下行（未定向）且停在某層時，如果這層恰好有召喚登記信號，則自動開門。圖 3-11 二樓廳外開門功能梯形圖圖 3-11 為二樓廳外開門功能梯形圖。在非上行顯示常閉 Y003、非下行顯示常閉Y004、無司機常閉 X002、無上／下客常閉 M20 都得電時，二樓有向上或向下召喚登記，則電梯定向到達二樓，二樓行程開關常開 X004 得電變常閉，廳外開門 M2 線圈得電，實現廳外開門。6. 開門時間、上／下客時間、關門時間、門關閉控制功能電梯到站后，首先開門 3 秒，然后上／下客 4 秒，最后關門 3 秒。時間均為定時器控制。1) 開門時間控制功能X020 X004 X002M20Y004Y003 M2X021Y000M1 X016 M20T1 K30M2 X003Y000 M13T1 M20三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用22圖 3-12 開門時間控制功能梯形圖圖 3-12 為開門時間控制功能梯形圖。在無司機狀態(tài)下，由定時器控制開門時間。從圖中可知，滿足開門條件有以下幾種情況：① 非消防時有停站開門信號；② 非消防時有廳外開門信號；③ 消防時到達底樓；在非消防狀態(tài)時，PLC 一旦發(fā)出停站開門信號或廳外開門信號，即常開 M1 變常閉或常開 M2 變常閉，開門信號線圈 Y000 得電，常開 Y000 自保，同時啟動定時器 T1，定時時間為 3 秒，3 秒后線圈 M20 得電，常閉 M20 變常開，定時器復位，取消開門信號。在消防狀態(tài)時，電梯下行至底樓開門，一樓行程開關 X003 得電，常開 M13 得電，PLC 發(fā)出開門信號。2) 上／下客時間控制功能圖 3-13 為上／下客時間控制功能梯形圖。在無司機狀態(tài)下，由定時器控制上／下客時間。圖 3-13 上／下客時間控制功能梯形圖在無司機狀態(tài)下，X002 常閉；無開門顯示， Y000 常閉；非關門顯示， Y001 常閉；門未關閉：Y002 常閉；定時器線圈 T2 得電，定時時間為 4 秒，4 秒后，M18 線圈得電，上／下客時間結束，啟動關門信號。3) 關門時間控制功能T2 K40X002 Y000 Y001 Y002T2 M18Y003Y000M18M13X002 M5X002X000Y004 X001 M13M5X016 M13Y001Y002Y000 M17 Y001T0 K30T0 M17上海師范大學機電學院畢業(yè)論文23圖 3-14 關門時間控制功能梯形圖圖 3-14 為關門時間控制功能梯形圖。從圖中可知，滿足關門條件有以下幾種情況：① 無司機狀態(tài)下，消防未到過底樓開過門，上／下客 4 秒鐘后；② 有司機狀態(tài)下，在上行／下行顯示情況下，按下上行／下行駛按鈕， ；③ 消防到過底樓開過門后，響應指令登記信號，由消防人員控制電梯上行；關門條件線圈 M5 得電后，關門顯示線圈 Y001 得電，開門 Y000 和門關閉 Y002 互鎖，同時定時器線圈 T0 得電，定時 3 秒后，線圈 M17 得電，常閉 M17 變常開，關門顯示線圈Y001 失電，定時器復位。消防且未到過底樓開過門的情況下，也要進行關門。4) 門關閉控制功能關門 3 秒后，電梯門關閉。圖 3-15 為門關閉控制功能梯形圖。關門 3 秒后 M17 得電變常閉，且無開門信號，關閉線圈 Y002 得電，常開 Y002 自保。圖 3-15 門關閉控制功能梯形圖7. 有司機直駛控制功能圖 3-16 為有司機直駛控制功能梯形圖。有司機狀態(tài)下，常開 X002 變常閉；指令狀態(tài)下，常開 X015 變常閉，有司機直駛線圈 M16 得電，即只響應指令召喚。圖 3-16 有司機直駛控制功能梯形圖8. 轎廂定位功能M17 Y000 Y002Y002X002 X015 M16三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用24轎廂由行程開關給出所在層樓位置信號。圖 3-17 轎廂定位在二樓功能梯形圖圖 3-17 為轎廂定位在二樓功能梯形圖。當二樓行程開關 X004 得電，轎廂在二樓線圈M31 得電，常開 M31 自保。轎廂在一樓、三樓行程開關 X003、X005 互鎖。9. 層樓位置顯示功能由于三菱 FX2N-48MR PLC 輸入輸出點數的限制，層樓位置顯示采用二進制顯示方法。利用 LED 七段顯示器的 A、D 、G 三段發(fā)光二極管來顯示一至五樓層樓位置，如圖 3-18 所示。圖 3-18 LED 數碼管顯示層樓位置示意圖圖 3-19 為 LED A 段顯示功能梯形圖。當轎廂到四樓,常開 M33 得電；或轎廂到五樓，常開 M34 得電，則 LED A 段發(fā)光二極管線圈 Y010 得電。圖 3-19 LED A 段顯示功能梯形圖10. 馬達上行／下行、運行顯示控制功能X004 X005X003 M31M31一樓 五樓四樓三樓二樓ABCDEF GA 段 G 段 D 段一樓 0 0 1二樓 0 1 0三樓 0 1 1四樓 1 0 0五樓 1 0 1M34M33 Y010上海師范大學機電學院畢業(yè)論文25圖 3-20 馬達上行／下行、運行 顯示控制功能梯形圖圖 3-20 為馬達上行／下行、運行顯示控制功能梯形圖。在門關閉 Y002 得電為常閉情況下，且非停站，M1 常閉，有上行顯示 Y003 得電，則線圈 Y005 得電，馬達上行；有下行顯示 Y004 得電，則線圈 Y006 得電，馬達下行。馬達上行和下行均有互鎖。在馬達上行或下行過程中，電梯運行顯示線圈 Y007 得電。四、PLC 控制多臺電梯的分析隨著高層、大型建筑的發(fā)展，一座建筑物內往往需要裝多臺電梯，將多臺電梯集中起來形成群梯。對這種梯群進行統(tǒng)一的控制，采取合理的調度方式，可以大大提高電梯的運行效率、節(jié)省能源、減少乘客的等待時間。本課題將實現采用一臺可編程序控制器同時控制兩臺五層電梯的功能。（一）PLC 控制兩臺電梯協調運行的原則兩臺電梯同時運行，共同享用一套外召喚按鈕和外召喚信號登記顯示以及底樓的消防開關。如果沒有協調控制好，有可能出現以下情況：某一大樓內并排設置了兩臺電梯均獨自運行、則當某一層有乘客需向下至底樓，按下兩臺電梯在這一層的兩個召喚按鈕箱中的向下召喚按鈕，則兩臺電梯均會同時響應而到達該層站。此時可能其中一臺先行到站，把乘客接走，而另外一臺電梯在失去的召喚登記信號后，可能會一下子停在井道任意一處，而沒有準確平層，這是絕對不允許出現的。因此，要使 PLC 控制兩臺電梯協調運行，必須滿足一個原則：當兩臺電梯同時去響應外召喚信號登記時，兩臺電梯自動定向啟動前往相應樓層，當某一臺電梯先行到達指定層樓時，另外一臺電梯必須就近?？科綄?，不得懸空在中間。M1 Y006Y003Y002 Y005Y004 Y005 Y006Y006Y005 Y007三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用26當底樓有消防信號時，兩臺電梯必須同時立即下行至底樓開門。（二）PLC 控制兩臺電梯協調運行系統(tǒng)的功能1. 兩臺電梯各自獨立控制的部分1) 兩臺電梯各自有兩種工作方式----有司機工作方式、無司機工作方式。這兩種工作方式各自獨立控制，不受任何約束和影響。包括有／無司機選擇開關以及有司機工作方式中司機專用的向上行駛按鈕、向下行駛按鈕和指令專用開關這些輸入信號也各自擁有一套。這兩種工作方式的控制要領與 PLC 單臺電梯控制的工作方式中的有司機方式、無司機方式一樣。2) 指令信號登記的響應兩臺電梯的轎廂內各自有 1－5 層樓的指令按鈕與指令信號登記顯示。兩臺電梯各自響應各自的指令信號登記，前往指定樓層，滿足各自轎廂內司機和乘客的需要。3) LED 顯示及其它兩臺電梯各自有開門顯示、關門顯示、門關閉顯示、上行顯示、下行顯示、運行顯示、LED 七段顯示器顯示層樓位置也各自擁有一套，獨立運行，相互不受影響。兩臺電梯各自有 1－5 樓的行程開關、上行繼電器、下行繼電器。2. 兩臺電梯協調運行控制的部分1) 消防信號的共同響應當底樓的置消防開關為 ON 時，即電梯處于消防工作狀態(tài)，兩臺電梯共同響應消防信號，均下行至底樓開門。2) 召喚登記信號的共同響應雖然有兩臺電梯同時工作，但在每一層樓面只安裝一套召喚按鈕及召喚信號登記顯示。當層樓面的乘客欲前往某一層樓時，按下該層樓面的外召喚按鈕，兩臺電梯均要及時響應，并投入運行，前往指定樓層，當某一臺電梯先行到達指定樓層時，另外一臺電梯就近?？俊?. PLC 兩臺電梯控制系統(tǒng)的工作流程圖 4-1 為 PLC 兩臺電梯控制系統(tǒng)工作流程圖。從圖中可以看出，兩臺電梯只有消防和外召喚是合用一套的，其它均各自獨立工作。各自獨立工作的部分與 PLC 單臺電梯控制系統(tǒng)中的工作流程一模一樣，這里不再做介紹。在此主要分析兩臺電梯共用部分，即消防和上海師范大學機電學院畢業(yè)論文27外召喚的工作過程。當來自層面控制按鈕發(fā)出召喚信號后，兩臺電梯同時進行召喚登記，并顯示。召喚登記信號與兩臺電梯各自的指令信號與層樓定位信號共同參與各自的定向，驅動電梯前往指定的層樓，當兩臺電梯中的任意一臺先行抵達后，立即清除召喚登記信號，并進行停站、開門 3 秒、上下客 4 秒、關門 3 秒、門關閉這一系列動作。而此時另一臺電梯雖然也在同一時刻失去了召喚登記信號，但是不能立即停站，必須經過最近的行程開關后，就近平層靠站。當來自底樓層面控制開關發(fā)出消防信號后，立即清除兩臺電梯各自的指令登記信號和共用的召喚登記信號，驅動電梯下行至底樓開門。圖 4-1 PLC 兩臺電梯控制系統(tǒng)工作流程圖（三）PLC 控制兩臺電梯協調運行方案1. PLC I/O 地址分配控制信號來自轎廂控制面板指令信號 召喚信號層樓信號層樓定位 指令登記 召喚登記消防控制置位置位來自井道行程開關來自轎廂控制面板來自層面火警開關來自轎廂控制面板來自井道行程開關來自轎廂控制面板控制信號指令信號 層樓信號置位指令登記 層樓定位自動定向運行控制（開/關門、上/下行、停站）自動定向運行控制（開/關門、上/下行、停站）清除清除清除1# 電梯 2# 電梯共用部分來自層面控制按鈕顯示顯示顯示顯示顯示三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應用28根據兩臺電梯協調控制的工藝過程及對控制系統(tǒng)的要求，首先歸納本系統(tǒng)中所有輸入信號和輸出信號；然后根據 PLC 的輸入點和輸出點進行 I/O 地址分配，使每個輸入信號對應 PLC 內部的輸入繼電器，每個輸出信號對應 PLC 內部的輸出繼電器。1) PLC 輸入信號的確定在上一章節(jié)經過對 PLC 控制單臺電梯系統(tǒng)的輸入信號的分析可知，單臺電梯共需 23點開關量的輸入，其中包括兩臺電梯共用的置消防開關和 1－5 樓的外召喚按鈕 9 點。這樣可知，PLC 控制兩臺電梯系統(tǒng)的輸入共需 37 點。但三菱 FX2N－48MR 只有 24 點輸入，因此，需加擴展模塊，選用 FX2N－32ER ，增加 16 點輸入，這樣一共有 40 點輸入和 40 點輸出，滿足系統(tǒng) 37 點輸入的要求。2) PLC 輸出信號的確定在上一章節(jié)經過對 PLC 控制單臺電梯系統(tǒng)的輸出信號的分析可知，單臺電梯共需 24點開關量的輸出，其中包括兩臺電梯共用的 1－5 樓外召喚信號登記顯示 8 點。這樣可知，PLC 控制兩臺電梯系統(tǒng)的輸出共需 40 點。表 4-1 輸入地址分配表輸入符號 1#電梯 2#電梯 含義AYS X000 X030 向上行駛按鈕AYX X001 X031 向下行駛按鈕JSJ X002 X032 有/無司機選擇開關1YG X003 X033 一樓行程開關2YG X004 X034 二樓行程開關3YG X005 X035 三樓行程開關4YG X006 X036 四樓行程開關5YG X007 X037 五樓行程開關A1J X010 X040 一樓指令按鈕A2J X011 X041 二樓指令按鈕A3J X012 X042 三樓指令按鈕A4J X013 X043 四樓指令按鈕A5J X014 X044 五樓指令按鈕AJ X015 X045 指令專用開關（直駛）ZCF X016 置消防開關A1S X017 一樓上召喚按鈕A2S X020 二樓上召喚按鈕A2X X021 二樓下召喚按鈕A3S X022 三樓上召喚按鈕A3X X023 三樓下召喚按鈕A4S X024 四樓上召喚按鈕上海師范大學機電學院畢業(yè)論文29A4X X025 四樓下召喚按鈕A5X X026 五樓下召喚按鈕表 4-2 輸出地址分配表輸出符號 1#電梯 2#電梯 含義KM Y000 Y030 開門顯示GM Y001 Y031 關門顯示MGB Y002 Y032 門關閉顯示DCS Y003 Y033 上行顯示DCX Y004 Y034 下行顯示S Y005 Y035 上行繼電器X Y006 Y036 下行繼電器YX Y007 Y037 運行顯示A Y010 Y040 LED 七段顯示器 A 段發(fā)光二極管G Y011 Y041 LED 七段顯示器 G 段發(fā)光二極管D Y012 Y042 LED 七段顯示器 D 段發(fā)光二極管1DJA Y013 Y043 一樓指令信號登記顯示2DJA Y014 Y044 二樓指令信號登記顯示3DJA Y015 Y045 三樓指令信號登記顯示4DJA Y016 Y046 四樓指令信號登記顯示5DJA Y