PLC控制多层电梯系统的设计与研究

1、毕业设计（论文）任务书填表时间： （指导教师填表） 指导教师签字： 教研室主任签字： 年 月 日P L C 控制多层电梯系统的设计与研究摘 要近年来，随着城市建设的高速发展，各种大型建筑物如宾馆酒楼、各类医院、大型商场大厦、高档写字楼、娱乐设施等场所不断兴建，在这些场所中，电梯的应用越来越普及，越来越广。国内电梯厂家发展迅速，市场潜力大，但随着电梯市场的快速发展，对产品的性能价格比要求越来越高。本论文通过讨论电梯控制系统的组成，阐述可编程控制器（PLC ）在电梯控制中的应用，采用三菱PLC 编程的程序控制方式，提出了四层电梯的PLC 控制系统总体设计方案、设计过程、组成，列出了具体的主要硬件电

2、路、电梯的控制梯形图。并给出了系统组成框图和程序流程图，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。采用本方案实现电梯控制，能够解决继电器接触器触点多，故障率高、可靠性差、安装调试周期长、维修工作量大、接线复杂等缺点。使电梯运行更加安全、方便、舒适。关键词：PLC ，电梯控制，程序，流程图PLC CONTROLS MULTILAYER SYSTEMATICELECTRIC ELEVATOR DESIGN AND STUDIESABSTRACTIn recent years, with the rapid development of urb

3、an construction, all kinds of large buildings such as hotels, restaurants, all types of hospitals, building shopping malls, office buildings, entertainment venues and other facilities continue to build in these places, is becoming increasingly popular application of elevator more and more widely. Th

4、e rapid development of the domestic elevator manufacturers, market potential, but with the elevator market, the rapid development of cost-effective products have become increasingly demanding.In this paper, by discussing the composition of elevator control system, the programmable logic controller (

5、PLC in the elevator control application, using Mitsubishi PLC control programming approach was proposed four-story elevator control system design of the PLC program, the design process, composition, mainly a list of specific hardware circuit, the control of the lift table ladder. And gives the syste

6、m flow chart diagram and procedures, in the analysis of random signal processing logic of relations on the basis of the proposed PLC programming methods, design of a complete set of elevator control system. The realization of the use of the elevator control program, can be solved relay - contactor c

7、ontacts, and high failure rate, reliability, poor long-term installation, maintenance workload and the complexity of wiring and other shortcomings. To enable the lift to run more secure, convenient and comfortable.KEY WORDS : PLC ，elevator ，control ，flow chart目 录前 言1第1章 可编程控制器的机型选择31.1 可编程控制器控制系统的I/

8、O点数估算.31.1.1 控制电磁阀等所需的I/O点数.31.1.2 控制交流电机所需的I/O点数31.1.3 控制直流电动机所需的I/O点数31.2 内存估计.31.2.1 内存利用率.31.2.2 开关量输入输出的点数41.2.3 模拟量输入输出的总点数41.2.4 程序编写质量.41.3 响应时间41.4 输入输出模块的选择.41.5 机型确定.5第2章. 硬件设计.62.1 硬件配置简介.62.1.1 一般性能.62.1.2 输入性能.72.1.3 功能特性.72.1.4 输出性能.82.1.5 其它功能.82.2 电梯控制系统的硬件面板图 .92.3 输入/输出的分配.102.4 输

9、入/输出（I/O）部件.11第3章. 软件设计143.1 程序流程图 .14第4章 程序调试与运行.16总 结.21谢 辞. 22 参考文献23附 录. 24前 言目前国内七八十年代安装的许多电梯电气部分用继电器接触器控制系统，线路复杂，接线多，故障率高，维修保养难，许多已处于闲置状态，其拽引系统多采用交流双速电机系统换速，效率低，调速性能指标较差，严重影响电梯运行质量。因此对电梯控制技术进行研究，寻找适合我国老式电梯的改造方法具有十分重要的意义。4513电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。PLC 作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛

10、应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。PLC 是一种专门从事逻辑控制的微型计算机系统。由于PLC 具有性能稳定、抗干扰能力强、设计配置灵活等特点。因此在工业控制方面得到了广泛应用。自80年代后期PLC 引入我国电梯行业以来，由PLC 组成的电梯控制系统被许多电梯制造厂家普遍采用。并形成了一系列的定型产品。在传统继电器系统的改造工程中，PLC 系统一直是主流控制系统。612电梯控制系统分为调速部分和逻辑控制部分。调速部分的性能对电梯运行是乘客的舒适感有着重要影响，而逻辑控制部分则是电梯安全可靠运行的关键。为了改善电梯的舒适感和

11、运行的可靠性，现在都改为用PLC 来控制电梯的运行，这样大大提高了电梯的性能。可编程控制器（Programmable Logic controller，简称PLC ）是以微处理器为基础，综合了计算机技术与自动化技术而开发的新一代工业控制器。它具有可靠性高、适应工业现场的高温、冲击和振动等恶劣环境的特点，已成为解决自动控制问题的最有效工具，是当前先进工业自动化的三大支柱之一。59所以，综上所述，本设计就以PLC 作为工具对升降电梯的各种操作进行控制。我打算先对四层电梯的硬件部分作分析，看需要什么样的开关，电机，信号灯等。然后，画出它的控制面板图，再根据控制面板图估计一下I/O点数，这样可以确定所

12、选机型，然后软件设计，写出流程图，梯形图，写出语句。最后是进行调试，看看此程序是否可行。第1章 可编程控制器的机型选择1.1 可编程控制器控制系统的I/O点数估算1.1.1控制电磁阀等所需的I/O点数由电磁阀的动作原理可知，一个单线圈电磁阀用可编程控制器时需两个输入及一个输出；一个双线圈电磁阀需三个输入及两个输出；一个比例式电磁阀需三个输入及五个输出。一个按钮需一个输入；一个光电开关要占用一个或两个输入点；一个信号占用一个输出点；而波段开关，有几个波段就占用几个输入点；一般情况，各种位置开关都要占用两个输入点。根据上面所述原理分析，本设计用到十个按钮，需要十个输入点。四个位置按钮，需要八个输入

13、点。十六个信号灯，需要十六个输出点。1.1.2控制交流电机所需的I/O点数根据具体情况，本设计可以不用到交流电机，所以，可以不算上交流电机的I/O点数。1.1.3控制直流电动机所需的I/O点数本设计是对电梯的控制，所以，我们根据情况可知，要控制电梯的上升和下降，需要一个可逆运行的直流电机。这样，我们需要九个输入点和六个输出点。57891.2 内存估计用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响：内存利用率；开关量输入输出点数；模拟量输入输出点数；用户的编程水平。1.2.1内存利用率我们把一个程序段中的接点数与存放该程序段所代表的机器语言所需的内存字数的比值称为利用率。1.2.2开关量输入输出的

14、点数一般系统中，开关量输入和开关量输出的比为6：4。这方面的经验公司是根据开关量输入、开关量输出的总点数给出的。所需内存字数=开关量（输入+输出）总点数×101.2.3模拟量输入输出的总点数只有模拟量输入时：内存字数=模拟量点数×100 模拟量输入输出同时存在：内存拟量字数×2001.2.4程序编写质量经验计算公式：总存储器字数=(开关量输入点数+开关量输出点数 ×10+模拟量点数×150。然后按计算存储器字数的25%考虑裕量。57891.3 响应时间可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠的接收持续时间小于扫描周期的输入信号。系统响应时间是

15、指输入信号产生时刻与由此而使输出信号状态发生变化时刻的时间间隔。系统响应时间=输入滤波时间+输出滤波时间+扫描周期。51.4 输入输出模块的选择可编程控制器输入模块是检测并转换来自现场设备（按钮、限位开关、接近开关等）的高电平信号为机器内部电平信号，模型类型分直流5、12、24、48、60V 几种；交流115V 和220V 两种。模块输出的任务是将机器内部信号电平转换为外部过程的控制信号。输出模块同时接通点数的电流累计值必须小于公共段所允许通过的电流值。输出模块的电流值必须大于负载电流的额定值。51.5 机型确定综上所述，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，考虑10%

16、到15%的I/O裕量，我们选择FX 2C -64MR 这种型号。第2章 硬件设计62.1 硬件配置简介PLC 产品出现以来，它以面向工业控制的鲜明特点，普遍受到电器控制领域的欢迎。特别是中小容量PLC 成功取代了传统的继电控制系统，使得控制系统的可靠性大大提高。目前各国生产的PLC 品种繁多，发展速度快。本文所用到的产品是日本三菱FX 系列超小型的FX 2C -64MR 。在此简单的介绍该机型的一些技术指标。技术性能分为：一般性能，功能特性（基本单元），输入性能，输出性能和其它性能。101617182.1.1一般性能（见下表2.1） 2.1.2输入性能（见表2.2）表2.2输入性能7 2.1.

17、3功能特性（见下表2.3） 2.1.4输出性能（见下表2.4）8 2.1.5其它功能（见下表2.5）2.2 电梯控制系统的硬件面板图（见下图2-1）9电梯控制系统的模拟二层底层轿厢四层三层输入输出配置图2-1硬件面板图10KMJ Y32Y30. .AC220V L8L7L9L12Y22Y21Y20Y17Y16Y15Y14Y13Y12Y10NL X35X34X33X32X31X30X26X25COM3Y6Y5Y4Y3Y2L8AC220V Y1Y0L7YJCOM2COM1E F X 2c -64M RY23Y24Y25Y26图2-2 I/O接线图2.3 输入/输出的分配 2.4 输入/输出（I/O

18、）部件PLC 输入/输出模块的电路框图如图12所示。I/O接口是PLC 与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I/O点数即输入/输出端子数是PLC 的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。为了提高抗干扰能力，一般的输入/输出模块都有光电隔离装置。在数字量I/O模块中广泛采用发光二极管和光电三极管组成的光电耦合器，在模拟量I/O模块中通常采用隔离放大

19、器。来自工业生产现场的输入信号经输入模块进入PLC 。这些信号有的是数字量，有的是模拟量，有的是直流信号，有的是交流信号。使用时要根据输入信号的类型选择合适的输入模块。 2-3 输入接口电路结构图PLC具有多种I/O模块，常见的有数字量I/O模块和模拟量I/O模块，以及快速响应模块、高速计数模块、通信接口模块、温度控制模块、中断控制模块、PID 控制模块和位置控制模块等种类繁多、功能各异的专用I/O模块和智能I/O模块。I/O模块的类型、品种与规格越多，PLC 系统的灵活性越好，I/O模块的I/O容量越大，PLC 系统的适应性越强。 2-4 输出接口电路图第3章 软件设计 图3-1流程图第4章

20、 程序调试与运行通过手动编程器输入PLC ，在操作中主要是熟悉FX 系列可编程控制的功能、指令代码。将编程器插在基本单元上，将基本单元与编程器置于编程状态，然后消除用户程序存储器，输入控制程序。正常情况下程序调试先按I/O接口图接好线，输入正常情况下的程序指令，启动运行。过程分析电梯在一、二、三、四层楼分别设置一个行程开关，在轿箱内设置四个楼层内选按钮。在行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4都断开的情况下，呼叫不起作用。用指示灯来模拟电梯的运行过程从一层到二层：接通X012即接通SQ1，表示轿箱原停楼层1，按S2，即X002接通一下，表示呼叫楼层2，则Y010接通，二层内选指示灯SEL2亮，

21、Y005接通，表示电梯上升。断开SQ1，一层指示灯L1亮，过2秒后，一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮。直至SQ2接通，Y010断开（二层内选指示灯SEL2灭），Y005断开（表示电梯上升停止），二层指示灯L2灭，电梯到达二层。在轿箱原停楼层为1时，按UP2，电梯运行过程同上。从一层到三层：接通X012即接通SQ1，表示轿箱原停楼层1，按S3，即X001接通一下，表示呼叫楼层3，则Y007接通，三层内选指示灯SEL3亮，Y005接通，表示电梯上升。断开SQ1，一层指示灯L1亮，过2秒后，一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮；过2秒后，二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮。直至SQ3接通，Y007断

22、开（三层内选指示灯SEL3灭），Y005断开（表示电梯上升停止），三层指示灯L3灭，电梯到达三层。在轿箱原停楼层为1时，按UP3，电梯运行过程同上。从一层到四层：接通X012即接通SQ1，表示轿箱原停楼层1，按S4，即X000接通一下，表示呼叫楼层4，则Y006接通，四层内选指示灯SEL4亮，Y005接通，表示电梯上升。断开SQ1，一层指示灯L1亮，过2秒后，一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮；过2秒后，二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮；过2秒后，三层指示灯L3灭、四层指示灯L4亮。直至SQ4接通，Y006断开（四层内选指示灯SEL4灭），Y005断开（表示电梯上升停止），四层指示灯L4灭，

23、电梯到达四层。在轿箱原停楼层为1时，按DN4，电梯运行过程同上。从二层到三层：接通X013即接通SQ2，表示轿箱原停楼层2，按S3，即X001接通一下，表示呼叫楼层3，则Y007接通，三层内选指示灯SEL3亮，Y005接通，表示电梯上升。断开SQ2，二层指示灯L2亮，过2秒后，二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮。直至SQ3接通，Y007断开（三层内选指示灯SEL3灭），Y005断开（表示电梯上升停止），三层指示灯L3灭，电梯到达三层。在轿箱原停楼层为2时，按UP3，电梯运行过程同上。二层到四层：接通X013即接通SQ2，表示轿箱原停楼层2，按S4，即X000接通一下，表示呼叫楼层4，则Y006

24、接通，四层内选指示灯SEL4亮，Y005接通，表示电梯上升。断开SQ2，二层指示灯L2亮，过2秒后，二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮；过2秒后，三层指示灯L3灭、四层指示灯L4亮。直至SQ4接通，Y006断开（四层内选指示灯SEL4灭），Y005断开（表示电梯上升停止），四层指示灯L4灭，电梯到达四层。在轿箱原停楼层为2时，按DN4，电梯运行过程同上。从三层到四层：接通X014即接通SQ3，表示轿箱原停楼层3，按S4，即X000接通一下，表示呼叫楼层4，则Y006接通，四层内选指示灯SEL4亮，Y005接通，表示电梯上升。断开SQ3，三层指示灯L3亮，过2秒后，三层指示灯L3灭、四层指示灯L

25、4亮。直至SQ4接通，Y006断开（四层内选指示灯SEL4灭），Y005断开（表示电梯上升停止），四层指示灯L4灭，电梯到达四层。在轿箱原停楼层为3时，按DN4，电梯运行过程同上。四层到三层：接通X015即接通SQ4，表示轿箱原停楼层4，按S3，即X001接通一下，表示呼叫楼层3，则Y007接通，三层内选指示灯SEL3亮，Y004接通，表示电梯下降。断开SQ4，四层指示灯L4亮，过2秒后，四层指示灯L4灭、三层指示灯L3亮。直至SQ3接通，Y007断开（三层内选指示灯SEL3灭），Y004断开（表示电梯下降停止），三层指示灯L3灭，电梯到达三层。在轿箱原停楼层为4时，按DN3，电梯运行过程同上

26、。接通X015即接通SQ4，表示轿箱原停楼层4，按S2，即X002接通一下，表示呼叫楼层2，则Y010接通，二层内选指示灯SEL2亮，Y004接通，表示电梯下降。断开SQ4，四层指示灯L4亮，过2秒后，四层指示灯L4灭、三层指示灯L3亮，过2秒后，三层指示灯L3灭、二层指示灯L2亮。直至SQ2接通，Y010断开（二层内选指示灯SEL2灭），Y004断开（表示电梯下降停止），二层指示灯L2灭，电梯到达二层。在轿箱原停楼层为4时，按DN2，电梯运行过程同上。从四层到一层：接通X015即接通SQ4，表示轿箱原停楼层4，按S1，即X003接通一下，表示呼叫楼层1，则Y011接通，一层内选指示灯SEL1

27、亮，Y004接通，表示电梯下降。断开SQ4，四层指示灯L4亮，过2秒后，四层指示灯L4灭、三层指示灯L3；过2秒后，三层指示灯L3灭、二层指示灯L2亮；过2秒后，二层指示灯L2灭、一层指示灯L1亮。直至SQ1接通，Y011断开（一层内选指示灯SEL1灭），Y004断开（表示电梯下降停止），一层指示灯L1灭，电梯到达一层。在轿箱原停楼层为4时，按UP1，电梯运行过程同上。三层到二层：接通X014即接通SQ3，表示轿箱原停楼层3，按S2，即X002接通一下，表示呼叫楼层2，则Y010接通，二层内选指示灯SEL2亮，Y004接通，表示电梯下降。断开SQ3，三层指示灯L3亮，过2秒后，三层指示灯L3灭

28、、二层指示灯L2亮。直至SQ2接通，Y010断开（二层内选指示灯SEL2灭），Y004断开（表示电梯下降停止），二层指示灯L2灭，电梯到达二层。在轿箱原停楼层为3时，按DN2，电梯运行过程同上。三层到一层：接通X014即接通SQ3，表示轿箱原停楼层3，按S1，即X003接通一下，表示呼叫楼层1，则Y011接通，一层内选指示灯SEL1亮，Y004接通，表示电梯下降。断开SQ3，三层指示灯L3亮，过2秒后，三层指示灯L3灭、二层指示灯L2亮；过2秒后，二层指示灯L2灭、一层指示灯L1亮。直至SQ1接通，Y011断开（一层内选指示灯SEL1灭），Y004断开（表示电梯下降停止），一层指示灯L1灭，电

29、梯到达一层。在轿箱原停楼层为3时，按UP1，电梯运行过程同上。接通X013即接通SQ2，表示轿箱原停楼层2，按S1，即X003接通一下，表示呼叫楼层1，则Y011接通，一层内选指示灯SEL1亮，Y004接通，表示电梯下降。断开SQ2，二层指示灯L2亮，过2秒后，二层指示灯L2灭、一层指示灯L1亮。直至SQ1接通，Y011断开（一层内选指示灯SEL1灭），Y004断开（表示电梯下降停止），一层指示灯L1灭，电梯到达一层。在轿箱原停楼层为2时，按UP1，电梯运行过程同上。从一层到二、三、四层：接通X012即接通SQ1，表示轿箱原停楼层1，按S2、S3、S4，即X000、X001、X002接通一下，

30、表示呼叫楼层为2、3、4，则Y010、Y006、Y007接通，二层内选指示灯SEL2、三层内选指示灯SEL3、四层内选指示灯SEL4亮，Y005接通，表示电梯上升。断开SQ1，一层指示灯L1亮，过2秒后，一层指示灯L1灭、二层指示灯L2亮，过2秒后，二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮；SQ3闭合后，三层指示灯L3灭、三层内选指示灯SEL3灭，SQ3断开后，三层指示灯L3亮，过2秒后，三层指示灯L3灭、四层指示灯L4亮。直至SQ4接通，Y006断开（四层内选指示灯SEL4灭），Y004断开（表示电梯上升停止），四层指示灯L4灭，电梯到达四层。在轿箱原停楼层为1时，按UP2、UP3、DN4，电梯运

31、行过程同上。二层到三、四层：接通X013即接通SQ2，表示轿箱原停楼层2，按S3、S4，即X000、X001接通一下，表示呼叫楼层为3、4，则Y006、Y007接通，三层内选指示灯SEL3、四层内选指示灯SEL4亮，Y005接通，表示电梯上升。断开SQ1，二层指示灯L2亮，过2秒后，二层指示灯L2灭、三层指示灯L3亮；SQ3闭合后，三层指示灯L3灭、三层内选指示灯SEL3灭，SQ3断开后，三层指示灯L3亮，过2秒后，三层指示灯L3灭、四层指示灯L4亮。直至SQ4接通，Y006断开（四层内选指示灯SEL4灭），Y005断开（表示电梯上升停止），四层指示灯L4灭，电梯到达四层。在轿箱原停楼层为2时

32、，按UP3、DN4，电梯运行过程同上。从三层到二、一层：接通X014即接通SQ3，表示轿箱原停楼层3，按S2、S1，即X002、X003接通一下，表示呼叫楼层为2、1，则Y010、Y011接通，二层内选指示灯SEL2、一层内选指示灯SEL1亮，Y004接通，表示电梯下降。断开SQ3，三层指示灯L3亮，过2秒后，三层指示灯L3灭、二层指示灯L2亮；SQ2闭合后，二层指示灯L2后、二层内选指示灯SEL2灭，SQ2断开后，二层指示灯L2亮，过2秒后，二层指示灯L2灭、一层指示灯L1亮。直至SQ1接通，Y011断开（一层内选指示灯SEL1灭），Y004断开（表示电梯下降停止），一层指示灯L1灭，电梯到

33、达一层。在轿箱原停楼层为3时，按DN2、UP1，电梯运行过程同上。四层到三、二、一层：接通X015即接通SQ4，表示轿箱原停楼层4，按S1、S2、S3，即X001、X002、X003接通一下，表示呼叫楼层为1、2、3，则Y007、Y010、Y011接通，一层内选指示灯SEL1、二层内选指示灯SEL2、三层内选指示灯SEL3亮，Y004接通，表示电梯下降。断开SQ4，四层指示灯L4亮，过2秒后，四层指示灯L4灭、三层指示灯L3亮；SQ3闭合后，三层指示灯L3灭、三层内选指示灯SEL3灭，SQ3断开后，三层指示灯L3亮，过2秒后，三层指示灯L3灭、二层指示灯L2亮；SQ2闭合后，二层指示灯L2灭、二层内选指示灯SEL2灭，SQ2断开后，二层指示灯L2亮，过2秒后，二层指示灯L2灭、一层指示灯L1亮。直至SQ1接通，Y011断开（一层内选指示灯SEL1灭），Y004断开（表示电梯下降停止），一层指示灯L1灭，电梯到达一层。在轿箱原停楼层为4时，按UP1、DN2、DN3，电梯运行过