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基于三菱PLC的电梯控制系统设计,设计

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门锁X000自动运行X001检修X002开门X003关门X004上行启动X005下行启动X006基层X007上平层检测X010下平层检测X011开门到位X012门到关位X013上行限位开光X014下行限位开光X015一楼內选信号X016二楼內选信号X017三楼內选信号X020四楼內选信号X021五楼內选信号X022安全运行X023一楼楼层传感器X024二楼楼层传感器X025三楼楼层传感器X026四楼楼层传感器X027五楼楼层传感器X030一层上行外呼信号X031二层上行外呼信号X032二层下行外呼信号X033三层上行外呼信号X034三层下行外呼信号X035四层上行外呼信号X036四层下行外呼信号X037五层上行外呼信号X040五层下行外呼信号X041Y000上行Y001下行Y002LI6Y003LI5Y004LI4Y005LI3Y006Y007Y010Y011Y012Y013开门接触器Y014关门接触器Y015一层灯Y016二层灯Y017三层灯Y020四层灯Y021五层灯Y022上行灯Y023下行灯Y024一层內选信号记忆灯Y025二层內选信号记忆灯Y026三层內选信号记忆灯Y027四层內选信号记忆灯Y030五层內选信号记忆灯Y031一层上行召唤灯Y032二层上行召唤灯Y033二层下行召唤灯Y034三层上行召唤灯Y035三层下行召唤灯Y036四层上行召唤灯Y037四层下行召唤灯Y040五层下行召唤灯制动接触器多段数表Y2Y3Y4Y500011000110001110存储器电机多段数上行20HZ30HZ50HZ下行52来作为系统存储器和用户存储器。存储器来作为系统存储器和用户存储器。无锡职业技术学院基于PLC的电梯控制系统MITSUBISHIELEVATORCONTROLSYSTEMBASEDONPLC摘要随着现代化城市化,楼群建筑的不断增多,电梯在当今社会的生活中有着越来越广泛的应用。电梯作为楼群建筑中追至运行的交通工具已与人们的生活密不可分,且成为城市物质文明的一种标志。本文通过对电梯控制系统的讨论,讲述了可编程控制器在电梯控制系统中的应用,采用三菱PLC编程控制系统方式,提出了电梯的PLC控制系统的总体设计方案、设计过程、组成,列出了具体的硬件电路,电梯的控制系统的梯形图与流程图,在分析、处理随机信号逻辑关系的基础上,提出了PLC的编程方法,设计了一套完整的电梯控制系统方案。本方案实现的电梯控制系统中,能解决以继电器控制熊中接触出点多,接线复杂,故障率高,可靠安全性差,维修工作量大等缺点,是电梯更加安全、方便和舒适。关键词电梯PLC梯形图ABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFMODERNCITY,BUILDINGSISINCREASING,THEELEVATORISWIDELYAPPLIEDINTODAYSSOCIALLIFEASTOTHEELEVATORBUILDINGSINTRANSPORTOPERATIONISCLOSELYRELATEDWITHPEOPLESLIVES,ANDBECOMEAKINDOFMARKINGOFTHECITYMATERIALCIVILIZATIONTHISPAPERDISCUSSESONTHEELEVATORCONTROLSYSTEM,DESCRIBESTHEAPPLICATIONOFTHEPROGRAMMABLECONTROLLERINELEVATORCONTROLSYSTEM,THEMITSUBISHIPLCCONTROLSYSTEMPROGRAMMINGMODE,ITPROPOSESTHEOVERALLDESIGNPLAN,ELEVATORPLCCONTROLSYSTEMDESIGNPROCESS,COMPOSITION,LISTSTHEHARDWARESPECIFIC,LADDERDIAGRAMOFCONTROLSYSTEMOFELEVATORANDPROCESSFIGURE,ONTHEBASISOFTHEANALYSIS,PROCESSINGTHELOGICALRELATIONSHIPOFSTOCHASTICSIGNAL,PROPOSEDTHEPLCPROGRAMMINGMETHOD,DESIGNACOMPLETESETOFELEVATORCONTROLSYSTEMTHEELEVATORCONTROLSYSTEMINTHISSCHEME,CANSOLVETHECONTACTPOINTOFRELAYCONTROLBEARMULTIPLE,COMPLEXWIRING,HIGHFAILURERATE,THERELIABILITYANDTHESAFETYOFDIFFERENCE,DEFECTREPAIRWORKLOAD,ISMORESAFE,CONVENIENTANDCOMFORTABLEFORELEVATORKEYWORDSELEVATORPLCLADDERDIAGRAM无锡职业技术学院目录第1章概论11电梯的诞生于发展112传统的电梯控制系统的特点及存在问题213电梯设备的基本介绍与分类314电梯的功能要求5第2章电梯控制系统的硬件电路设计21永磁同步电机主电路设计722安全保护系统的组成823输入输出表14第3章施耐德ATV31变频器31施耐德变频器基本认识1532变频器控制的特点1733ATV31代码编写18第四章三菱FX2N系列可编程控制器的介绍与选择41可编程控制器的基本认识18411PLC的型号19412PLC机型的选择21413PLC的特点22414PLC的基本结构2342可编程控制器的工作方式2443PLC的编程语言2644PLC控制电梯系统的特点2745绘制流程图28第四章编程2941梯形图的设计42梯形图的编写第五章总结与展望40致谢41参考文献附录1第1章概论11电梯的发展史电梯进入人们的生活已经150年了。1854年,在纽约水晶宫举行的世界博览会上,美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯第一次向世人展示了他的发明。人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。然而,一个关键的安全问题始终没有得到解决,那就是一旦升降梯拉升缆绳发生断裂时,负载平台就一定会发生坠毁事故。生活在继续,科技在发展,电梯也在进步。150多年来,电梯的材质由黑白到彩色,样式由直式到斜式,在操纵控制方面更是步步出新手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等,多台电梯还出现了并联控制,智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间,提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉,人们的生活因此变得更加美好。12传统电梯控制系统的特点及存在问题121传统的电梯控制系统的特点1所有控制功能机信号处理均由硬件实现，线路直观，易与理解和掌握。2系统的保养、维修机故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。3大部分电气均为常用控制电器，更换方便，价格便宜。122电梯继电器控制系统存在的问题1系统触点繁多，接线复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。2普通控制器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，是系统的控制功能不易增加。技术水平难以提高。3电磁机构及触点动作速度较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。4系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。5由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高；检查故障困难，2费时费工。电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员带来不便和惊扰。且电梯一旦发生冲顶与蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故。13电梯的基本介绍与分类131电梯设备简介电梯是集机械和电气一体化的大型复杂产品，其中的机械装置部分相当于人体的躯体部分，而电气装置部分相当于人的神经，用以控制身体的运作，机械与电气的相对配合，使得电梯成为了现代科学技术的综合产品。对于电梯的结构而言，一般的来讲可以分为两个部分，一是整体的机械部分，二是电气部分。但是在电梯行业里我们更习惯以电梯的系统来分，这样更能反映电梯的特点。下面我来简单的介绍一下它的结构组成有曳引系统、导向系统、门系统、重量品很系统、店里拖动系统、电气控制系统、安全保护系统。曳引系统一般是由曳引钢丝绳，导向轮反绳轮组成，其主要功能是输出与传递动力，是电梯运行。导向系统一般是由导轨，导靴和导轨架组成，其主要功能是限制轿厢和对重的自由活动，是轿厢和对重之恩能够沿着导轨作升降运动。门系统是轿厢门，层门和开门机以及门锁装置组成，它的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。重量平衡系统是由对重和重量补偿装置组成，其主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。电气控制系统是由操纵装置，位置显示装置，控制屏，平层装置，选层器等组成安全保护系统是由限速器，安全钳，缓冲器，端站限位开关组成，保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全数固的发生132电梯的分类1按用途分类（1）乘客电梯代号TK适用于高层住宅与办公大楼、宾馆、饭店、旅馆的电梯，用于运送乘客，要求安全舒适，装饰新颖美观，可以手动或自动控制操纵。3（2）载货电梯代号TH用于运载货物及伴随的装卸人员。要求结构牢固安全性好，为节约动力装置的投资和保证良好的平层精度常取较低的额定速度，轿厢的容积通常比较宽大，一般轿厢深度大于宽度或两者相等。（3）客货（两用）电梯代号TL主要用于运送乘客，但也可以运送货物的电梯，它与乘客电梯的区别在于轿厢内部装饰结构不同。（4）病床电梯代号TB医院里用于运送病人，医疗机械和救护设备，其特点是轿厢窄而深，常要求前后贯通开门，对运作稳定性要求较高，运作中噪音应力求减小，一般有专职司机操作。（5）住宅电梯代号TZ供居民住宅使用的电梯，主要运送乘客，也可以运送家用物件或生活用品，多为有司机操作。一般采用下集选控制方式，轿厢内部装饰交简单。（6）杂物电梯代号TW供运送一些轻便的图书、文件、食品等，结构简单，但不允许人员进入轿厢，由门外按钮控制。（7）船用电梯代号TC船舶电梯时固定安装在传播上为乘客和船员或其他人员使用的提升设备，它能在船舶的摇晃中正常工作。（8）观光电梯代号TG是一种轿厢壁透明、供乘客观光的电梯。（9）车辆电梯代号TQ用作各种客车，轿车与货车的垂直运输，如高层或多层车库、仓库等处使用，这种电梯的轿厢面积都较大，要与所装用的车辆相匹配，其结构则应充分牢固。（10）其他电梯用作专门用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、建筑工程电梯等2按速度分类的电梯（1）超高速电梯3M/S10M/S或更高的电梯，通常用于超高层建筑物内。（2）高速电梯23M/S的电梯。如2M/S、25M/S、3M/S等，通常用在16层以上的建筑物内。（3）快速电梯1M/S而2M/S的电梯。如15M/S、175M/S通常用在10层以上的建筑物内。（4）低速电梯1M/S及以下的电梯。如025M/S、05、075、1M/S通常用在10层以下的建筑物或客货两用电梯或货梯。3按拖动方式分类的电梯4（1）直流电梯代号Z其曳引电动机为直流电动机，通常为用在可控硅励磁装置的直流发电机电动机拖动系统和采用可控硅直接供电的可控硅电动机拖动系统两种，目前主要为后者。其特点为性能优良、梯速较快、通常用于高速电梯。（2）交流电梯代号J1）交流双速，曳引电动机为交流电动机，并有高低两种速度，速度在1M/S以下。2）交流三速，曳引电动机为交流电动机，并有高、中、低三种速度，速度一般为1M/S。3）交流调压调速电梯，启动时采用开环，减速时采用闭环，通常装有测速发电机。4）交流调压调速电梯，启动时采用闭环，减速时也采用闭环，通常装有测速发电机。5）交流调频调压电梯，俗称VVVF电梯通常采用微机，逆变器、PWM控制器以及速度电流等反馈系统。在调节钉子中电压，以保持磁通恒定，是电动机的力矩不变，其性能优越，安全可靠。（3）液压电梯代号Y靠液压传动，根据柱塞安装位置有直顶式，其油缸柱塞直接支撑轿厢，是轿厢升降；有间接顶升式，其油缸柱塞设置在进到侧面，借助曳引绳通过滑轮组与轿厢链接，是轿厢升降。梯速为1M/S以下。（4）直线电梯驱动电梯用直线电动机作为动力源，是目前最新驱动方式的电梯。4按操纵控制方式分类（1）按钮控制电梯代号AZ、AS它是一种具备简单自动控制的电梯，有自动平层功能。它有轿外按钮控制和轿内按钮控制两种形式。（2）信号控制电梯代号XH它是一种自动控制程度较高的电梯，其自动程度除了具有自动平层和自动开门功能外，尚有轿厢命令登记、厅外召唤登记、自动停层、顺向截停和自动转向等功能。（3）集选控制电梯代号JX它是在信号控制的基础上发展起来的全自动控制电梯。与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵，其主要特点是把轿厢内选层信号和各层外呼信号集合起来，自动决定上、下运行方向，顺序应答。这类电梯需在轿厢上设置有称重装置，以防超载，且轿门上须设防夹保护装置。5（4）下（或上）集选控制电梯这是一种只有电梯下行时才能被截停的集选控制电梯，其特点是乘客若从某一层到上面一层时，只有先截停向下运行的电梯，下到基层后，才能再次乘梯渠道目的层。（5）并联控制电梯代号BL23台电梯的控制线路并连起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身具有集选功能。特点是当无任务时，一台停在基站，另一台则停在预先选定的楼层，俗称自由梯，若有任务，基梯离开基站向上运行，自由梯立即自动下降到基站替补，当除基站外其他楼层需要电梯时，自由梯前往，并答应顺应方向要梯信号，当要梯信号与自由梯运行方向相反时，则有基梯去完成，而返回基站。（6）梯群程序控制电梯代号BL群控是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯，它使多台电梯集中排列，共用厅外召唤按钮，按规定程序集中调度和控制。（7）梯群智能控制电梯这是该机的梯群控制，有数据的采集、交换、存储功能，还能进行分析、筛选、报告的功能。控制系统可以显示所有电梯的运行状态。（8）微机控制电梯代号W把微机作信号处理，取代转筒的选层器和绝大部分继电器逻辑电路。14电梯的功能要求1电梯运行到指定位置后应具有手动开门或自动开/关门的功能。2利用指示灯显示电梯轿厢外的呼梯信号、电梯轿厢内的指令信号和电梯的到达信号。3电梯能自动判断电梯的运行方向，并发出响应的指示信号。4电梯的上下行由一台永磁同步电机牵引。电机正转，电梯上升。电机反转，电梯下降。5电梯轿厢门有另一台小功率电机驱动。电机正转，轿厢门打开；电机反转，轿厢门关闭。6每一层楼层设有呼叫按钮；轿厢内设有开关轿厢门按钮；轿厢内的楼层指令按钮。7电梯启动、运行、到站实现速度的调节8运行时，厅门和轿门都不能打开；开门之后不鞥运行，有门锁保护。平层时，可自动开门、手动开门，设有防夹装置。6第2章电梯控制系统的硬件电路设计21永磁同步电机的主电路设计永磁同步电机无齿轮传动系统采用正弦波永磁同步电动机简称永磁同步电动机，由于其减少了变速箱以及齿轮机械结构，减小了体积。同时永磁同步电机较之于以往交流异步电动机，应用于电梯拖动系统时有以下几个特点11永磁同步电机机械噪音小，转矩波动小，转速平稳，动态响应快速准确。同步电动机比异步电动机对电压及转矩的扰动有着更强的承受能力，能做出比较快的反应。异步电动机当负载转矩发生变化时，电机的转差率也发生变化，转速也就随之变化，这样电机的转动部分的惯量就会阻碍电机做出快速的反应而同步电机当负载转矩发生变化时，只要电机的功角做出相应的变化，而转速维持在原来的转速，这样电机转动部分的惯量就不会影响电机的快速反应。12相对于传统有齿轮传动系统，以永磁同步电机为主要技术的无齿轮曳引技术实现了无机房化，降低了建筑面积，整个电梯系统的成本降低，维护方便，减少了机械传动系统，噪音降低。13体积小，重量轻，随着高性能永磁材料的应用，转子无需励磁，相对于异步电机减少了变速用的变速箱，所以永磁同步电机功率密度不断增加，比起同容量的异步电机，它的体积，重量都要减小许多。14损耗小，效率高，永磁同步电机相对于异步电机无需励磁电流，无功电流分量，显著的提高了功率因数由于高性能永磁材料的应用，提高了磁负荷，在相同功率的情况下，在设计过程中可以相应的减少电负荷，这样随之减小定子电流和定子铜耗。转子采用表面磁钢形式，在稳定运行时无转子铜损提高了效率。15性能价格比高。随着电力电子技术的成熟，电子器件的价格的降低，人们越来越多得用变频电源来驱动永磁同步电机，7这就使整个驱动系统的成本不断降低。图21基于变频器控制的永磁同步电机22安全保护系统的的组成8221防超越行程的保护防止越程的保护装置，一般设立井道内上下端站附近的强迫换速开关、限位开关盒极限开关组成。这些开关或碰轮都安装在固定于导轨的支架上，实物图如22所示。图22极限位开关实物图222防电梯超速和断绳的保护防超速和断绳的保护装置时安全钳限速器系统。安全钳是一种是轿厢停止向下运动的机械装置，凡是有钢丝绳或链条悬挂的电梯轿厢均应设置安全钳，当地坑下有人能进入的空间时，对重也可设安全钳。安全钳一般都安装在轿架底梁上成对立，同时作用在导轨上。限速器是限制电梯运行速度的装置，一般安装在机房。当轿厢上行或下行超速时，通过电气触点是电梯停止运行，当下行超速，电气触点动作仍不能使电梯停止，速度达到一定值后，限速机械动作，拉动安全钳夹住导轨轿厢制停；当断绳造成轿厢坠落时，也由限速的机械动作拉动安全钳，使轿厢停在导轨上。安全钳和限速器动作后，必须将轿厢提起，并经工作人员调整后才可以使用，实物图如923、24、25所示。图23上限速器10图24下限速器实物图图25安全钳实物图223防人员剪切和坠落的保护防人员坠落和剪切的保护主要由门，门锁和门的电气安全触电联合承担。1当轿门和层门中任一门扇未关好和门锁未咬合7MM以上时，电梯不能启动。2当电梯运行时轿门和层门中任一扇被打开，电梯应立即停止运行。3当轿厢不在平层时，在层站外不能将层门打开。224缓冲装置电梯由于控制失灵、曳引力不足或控制失灵等发生轿厢或对重蹲底时，缓冲器将吸收轿厢或对重的动能，提供最后的保护，以保证人员和电梯结构的安全，实物图如26所示。11图26缓冲器实物图225报警和救援装置电梯必须安装应急照明和报警装置，并由应急电源供电。低层站的电梯一般是安设警铃，警铃安装在轿顶或井道内，操作警铃的按钮应设在轿厢内操纵箱的醒目处，上有黄色的警铃标志，实物图如27所示。12图27报警呼叫装置实物图救援装置包括曳引机的紧急手动操作装置和层门的人工开锁装置，在13有层站不设门时还可在轿顶设安全窗，当两层站地坎距离超过11M时还应设立安全井道门，若同一井道相邻电梯轿厢间的水平距离不大于075M时，也可以设立轿厢安全门。安全回路的的组成及电路图如222所示。图28安全回路电路图1423输入输出表表29输入输出表表210输入输出表15表211输入输出表第三章施耐德ATV312变频器31施耐德变频器基本认识311施耐德ATV312通用变频器性能描述ATV312变频器用于功率范围为018至15KW的200600V三相异步电机。ATV312变频器具有功能强劲、结构紧凑和易于安装的特点。其集成的多种功能使其特别适合于简单工业机械应用。200240V单相，018KW至22KW（ATV312M2）200240V三相，018KW至15KW（ATV312M3）380500V三相，037KW至15KW（ATV312N4）525600V三相，075KW至15KW（ATV312S6）内置MODUBS和CANOPEN协议，提供CANOPEN1、PROFIBUSDP、DEVICENET全新的用户界面，支持中文操作面板提供简易型和多功能下载器，方便参数配置全部涂层，适应各种恶劣环境，变频器顶部提供IP41防护等级；可拆卸端子模块化设计，节省成本，安装方便；同级别最高耐压，标准电压波动1510，允许电压跌落50M2和N4内置EMC滤波器最宽工作温度，1050不降容，最高可达60超强输出特性，内置制动单元，过力矩至170200并排安装，节省空间；16312变频器原理变频器（VARIABLEFREQUENCYDRIVE，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。我们使用的电源分为交流电源和直流电源，一般的直流电源大多是由交流电源通过变压器变压，整流滤波后得到的。交流电源在人们使用电源中占总使用电源的95左右。无论是用于家庭还是用于工厂，单相交流电源和三相交流电源，其电压和频率均按各国的规定有一定的标准，如我国大陆规定，直接用户单相交流电压为220V，三相交流电线电压为380V，频率为50HZ，其它国家的电源电压和频率可能与我国的电压和频率不同，如有单相100V/60HZ，三相200V/60HZ等等，标准的电压和频率的交流供电电源叫工频交流电。通常，把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。一般逆变器是把直流电源逆变为一定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变电源频率和电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的1520倍。变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中，不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。变频器主要采用交直交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再将直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的17。32变频器控制的特点变频器主要是用于需要电动机调速的地方，因此也被称为变频调速器，其输出不但改变电压而且同时改变频率。变频器具备所有软启动器和其他启动控制装置的功能，且启动特性上较之其他电动机启动装置有比较大的优势，因此完全可以用作电动机的软启动控制。但之所以目前在电动机的启动控制领域软启动器仍占据主要位置，是由于变频器固有的一些劣势，且短期内很难克服，只有克服了这些劣势之后，变频器才有可能取代软启动器。变频器的特点如下1启动转矩大，功率因数高。因为电动机的功率因数与工作频率有关，在电动机低速运行时工频电源下的功率因数远低于低频电源下的功率因数。变频器可以控制电动机从低频起步且在整个启动过程中在接近额定电流的条件下始终保持比较高的功率因数和接近额定转矩的输出转矩。2轻载或空载条件下，或启动期间采取减载卸载等措施时，变频器容量可以比电动机容量小。当然，启动完成后变频器需要退出运行。3启动电流小。变频器电动机拖动系统允许的启动时间可以很长。因为在这期间，电动机电流可以不超过电动机额定电流，因此，不论是变频器、电动机还是其他元器件均没有超常地发热。由于启动电流小，因此需要的配电容量也是所有启动方式中最小的。4采用变频器控制的电动机具有良好的动态、静态性能。由于变频器本身就是用于电动机调速的装置，因此，控制电动机的转速是其基本功能，启动过程可以实现任意控制，理论上可以人为随意设置任何启动速度曲线。这是其他方式所不具备的优势。5用变频器拖动多台电动机启动时，即使被拖动电动机的容量有较大悬殊，也不会影响其启动性能。6启动完成后，对电动机而言，需要有一个供电切换过程由变频器供电切换到电网供电。在这个过程里会出现诸如变频器安全、电流冲击、转速变化等问题。简而言之，存在切换问题。所谓软切换就是安全、平稳地切换。33ATV31代码编写IOTCC2CFUNPSSSP230HZ18FUNPSSSP2LI3SP330HZSP4LI4SP450HZSP8LI5SP550HZSP16LI6SP630HZSUPFRH0HZSP720HZ第四章三菱FX2N系列可编程控制器的介绍与选择41可编程控制器的基本认识411PLC的型号PLC产品的种类繁多。PLC的型号不同,对应着其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等均各不相同,适用的场合也各有侧重。因此,合理选用PLC,对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。412PLC机型的选择PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争最佳的性能价格比。选择时应主要考虑到合理的结构型式,安装方式的选择,相应的功能要求,响应速度要求,系统可靠性的要求,机型尽量统一等因素。1合理的结构型式PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜,且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便,在I/O点数、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类等方面选择余地大,且维修方19便,一般于较复杂的控制系统。2安装方式的选择PLC系统的安装方式分为集中式、远程I/O式以及多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件,系统反应快、成本低；远程I/O式适用于大型系统,系统的装置分布范围很广,远程I/O可以分散安装在现场装置附近,连线短,但需要增设驱动器和远程I/O电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制,又要相互联系的场合,可以选用小型PLC,但必须要附加通讯模块。3相应的功能要求一般小型低档PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能,对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主,带少量模拟量控制的系统,可选用能带A/D和D/A转换单元,具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。对于控制较复杂,要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能,可视控制规模大小及复杂程度,选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵,一般用于大规过程控制和集散控制系统等场合。4响应速度要求PLC是为工业自动化设计的通用控制器,不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC,或者某些功能或信号有特殊的速度要求时,则应该慎重考虑PLC的响应速度,可选用具有高速I/O处理功能的PLC,或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。5系统可靠性的要求对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统,应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。6机型尽量统一一个企业,应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问题（1机型统一,其模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理。（2机型统一,其功能和使用方法类似,有利于技术力量的培训和技术水平的提高。（3机型统一,其外部设备通用,资源可共享,易于联网通信,配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。20313PLC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，另外还有微处理器，进行点运算与控制。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可靠性对维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。（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采用一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，断电保护，故障诊断和信息保护剂恢复等，提高了平均无故障时间，使可靠性提高。（3）PLC有较高的易操作性，它具有简单编程，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。（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可靠地硬件。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是可靠性大大提高。（5）在PLC硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件，采用先进的工艺制造流水线制造；对告饶的屏蔽、隔离和滤波等；对电源的断电保护，对存储器内容的保护等。（6）PLC软件方面，也采取了一系列提高可靠性的措施。例如，采用软件滤波等；软件自诊断；简化编程语言等。2易操作性PLC的易操作性表现在下列几个方面（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21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。更改的信息科在液晶屏或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比较接近。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PLC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部位，以便维修。3灵活性PLC的灵活性变现在以下几个方面（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，监事和控制变得十分方容易。414PLC的基本结构各种PLC的组成结构基本相同，主要由CPU，电源，存储器和输入输出接口等组成。PLC的结构如41图所示。22图41可编程控制器的机构简图1中央处理器单元（CPU）中央处理器单元（CPU）一般由控制器，运算器和寄存器组成。CPU通过地址总线，数据总线，控制总线与存储单元，输入输出接口，通讯接口，扩展接口相连。CPU是PLC的核心，它不断采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。2存储器PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器用于存放PLC的系统程序，用户存储器用于存放PLC的用户程序。现在的PLC一般均采用可电擦除的EPROM存储器来作为系统存储器和用户存储器。3输入输出接口单元PLC的输入接口电路的作用是将按钮，行程开关或传感器等产生的信号送入CPUPLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通，断电。PLC的输入输出接口地阿奴一般采用光电耦合隔离技术，可有效地保护内部电路。（1）输入接口电路PLC的输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。直流输入电路的延23迟时间比较短，可以与接近开关，光电开关等电子输入装置连接交流输入电路适用于在有油雾，粉尘的恶劣环境下使用。直流输入电路如下图所示。图42可编程控制器直流输入电路图42中只画出了一路直流输入电路，方框内为PLC输入内部电路，方框外为外部信号输入电路。当外部开关接通时，输入信号为“1”，直流24V经限流电阻，RC滤波电路和光耦合电路后送给PLC内部。交流输入电路与直流输入电路类似，外接的输入电源改为220V交流电源。（2）输出接口电路输出接口电路通常有3种类型继电器输出型，晶体管输出型和晶闸管输出型。继电器输出的优点是电压范围宽，导通压降小，价格便宜，既可以控制直流负载，也可以控制交流负载缺点是寿命比较短，转换频率低。晶体管输出的优点是寿命长，无噪声，可靠性高，转换频率快，可以驱动直流负载缺点是价格高，过载能力较差。晶闸管输出的优点是寿命长，无噪声，可靠性高，可驱动直流负载缺点是价格高，过载能力较差。继电器输出电路如图43所示。24图43可编程控制器继电器输出电路图33中只画了一路继电器输出的电路，方框内为PLC输出接口内部店里，方框外为外部负载控制电路。当输出为“1”时，内部继电器接触点关闭，外部控制电路导通，负载开始动作。晶闸管输出型，晶体管输出型和继电器输出型电路类似，只是用晶体管或晶闸管代替继电器来控制外部负载。4扩展接口和通信接口PLC的扩展接口的作用是将扩展单元和功能模块与基本单元相连，是PLC的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需要通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器，打印机，其他的PLC或是计算机相连，从而实现“人机”或“机机”之间的对话。5电源PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器，存储器等电路提供5V，12V，24V直流电源，使PLC能够正常工作。2542可编程控制器的工作方式PLC有两种工作方式，即RUN（运行）方式和STOP（停止）模式。在RUN方式中，CPU才执行用户程序，并输出运算结果在STOP方式中，CPU不执行用户程序，但是可将用户程序和硬件设置信息下载到PLC中去。PLC控制系统与继电器控制系统在运行方式上存在着本质的区别。继电器控制系统的逻辑采用的是并行运行的方式，即如果一个继电器的线圈通电或者断电，该继电器的所有触点都会立即动作而PLC的逻辑是CPU逐行扫描执行用户程序来实现的，即如果一个逻辑线圈的接通或者断开，该线圈的所有的触点并不会立即动作，必须等到扫描到执行到该触点时才会动作。一般来说，当PLC运行后，其工作过程可分为输入采样阶段，程序执行阶段而活输出刷新阶段。完成上述三个阶段即称为一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。PLC的扫描工作过程如图44所示。图44可编程控制器的工作过程示意图如34图中，输入映象寄存器是指在PLC的存储器中设置一块用来存放输入信号的存储区域，而输出映象寄存器是用来存放输出信号的存储区域元件映象存储器是26包括输入和输出映象寄存器在内的所有PLC梯形图中的编程元件的映象存储区域的统称。1输入采样阶段PLC将各输入状态存入对应的输入映象寄存器中，此时，输入映象寄存器被刷新，接着进入程序执行阶段。在程序执行阶段或输出刷新阶段，输入元件映象寄存器与外界隔绝，无论输入端子信号怎么变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才将输入端子的内容重新写入。2程序执行阶段PLC根据最新读入的输入信号，以先左后右，先上后下的顺序逐行扫描，执行一次程序。结果存入元件映象寄存器中。对于元件映象寄存器，每个元件（除输入映象寄存器之外）的状态会随着程序的执行而变化。3输出刷新阶段在所有指令执行完毕后，输出映象寄存器中所有输出继电器的状态（“1”或“0”）在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定的方式输出驱动外部负载。43PLC的编程语言PLC的编程语言有梯形图语言、指令表、顺序功能图语言等。在我们PLC课程的学习中，前两种语言用的比较多，顺序功能图语言也在许多场合被使用。本设计所采用的的编程语言为梯形图语言。44PLC控制电梯系统的特点1在电梯控制中采用了PLC，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高。2去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。3PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。4PLC可进行故障自动检测报警显示，提高运行安全性，便于检修。5更改控制方案时不需要改动硬件接线。此外，微机控制系统虽然在控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其技术等缺陷而没被广泛采用。PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期短等优点，倍受人们重视等27优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。6PLC控制电梯系统的外部接线图结合表输入输出表，估计需要PLC的输入输出端子数为73点左右，因此采用三菱FX2N80MR的可编程控制器可完成本课题的需要。其输入输出如下表。门锁X0Y0上行自动运行11下行检修22LI6开门X03Y035关门44上行启动5LI下行启动X06Y06制动接触器基层77上平层检测11下平层检测X0Y0开门到位22门到关位1313开门接触器上行限位开光X04Y04关门接触器下行限位开光55一层灯一楼內选信号1616二层灯二楼內选信号X07Y07三层灯三楼內选信号22四层灯四楼內选信号11五层灯五楼內选信号X0Y0上行灯安全运行2323下行灯一楼楼层传感器44一层內选信号记忆灯二楼楼层传感器X05Y05二层內选信号记忆灯三楼楼层传感器2626三层內选信号记忆灯四楼楼层传感器77四层內选信号记忆灯五楼楼层传感器X03Y03五层內选信号记忆灯一层上行外呼信号11一层上行召唤灯二层上行外呼信号22二层上行召唤灯二层下行外呼信号X03Y03二层下行召唤灯三层上行外呼信号44三层上行召唤灯三层下行外呼信号55三层下行召唤灯四层上行外呼信号X036Y036四层上行召唤灯四层下行外呼信号77四层下行召唤灯五层上行外呼信号44五层下行召唤灯五层下行外呼信号X0145绘制流程图28根据电梯控制系统的功能要求，实现电梯的功能，绘制流程图，如图45所示。29图35流程图3031323334353637383940第四章编程41梯形图的设计1运行运行方式选择电梯具有无司机、有司机、检修、消防四种运行方式。2选层自动定向在有司机情况下，如轿厢在一楼，乘客要去四楼，司机按下轿厢内内呼按钮SB9，有PLC内指令登记程序将选层信号登记，同时确认上行方向。如无司机自动运行，除了指令登记定向外，厅外召唤可自动定向。3关门在电梯的开关门环节中，存在这些情况（1）电梯在投入运行前的开门，此时电梯位于基站，将开关梯钥匙插入SA2开关中，打到正常位置，电梯应该自动开门。乘客进入轿厢，选层