四层电梯模型PLC控制系统的设计

1、四层电梯教学模型PLC控制系统的设计作者：张军单位：广东省华立技工学校摘要：本文针对PLC及电梯教学的需要，介绍了由PLC控制的自我设计的四层电梯模型的构成、设计要求、编程方法及程序等。对电梯模型采用PLC控制系统的设计进行了描述，并通过实际教学的应用，积累了宝贵的经验，在教学方面具有较好的实用价值。关键词：电梯模型 PLC控制 程序设计一、前言：随着城市建设的不断发展，楼群建筑不断增多，电梯在当今社会的生活中有着广泛的应用。电梯作为楼群建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统

2、，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，大部分电梯控制系统都采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强、运行稳定、可靠性高等特点，所以现在的电梯控制系统广泛采用可编程控制器（PLC）来实现

3、。在电梯控制系统中，采用PLC构成的系统，具有可靠性高，故障率低，维修方便等优点。本系统设计就是采用三菱PLC（FX-1s）作为电梯教学模型的控制装置。二、四层电梯模型1、电梯电梯是大型机电一体化产品，系统结构庞大而分散，封闭使用，一旦投入运行，从外部难以全面了解电梯的结构及其工作原理；由于技术复杂，专业性强，结构封闭，在教学和培训过程中，学生不能全面了解电梯的结构，因此，研制能够真实反映电梯结构和使用功能的电梯模型及控制系统十分必要。目前，用于教学的电梯模型大体有以下两种：一种是电梯结构模型，即静态模型，用以描述电梯的各个组成部分；另一种是使用过程的模拟，即动态模型，采用发光二极管等模拟显示

4、元件描述电梯的启动、加速、稳速运行、减速制动、平层停靠等过程；上述两种模型虽然能够较清晰的表示电梯系统的基本结构和使用过程，但与实际的控制系统相距甚远，不能真实地描述电梯的使用功能。2、四层电梯模型结合教学的需要，我们研发设计了四层电梯模型（如图一），该电梯模型基本上反映了电梯的结构和使用功能，效果直观，可操作性好；选用功能较强的PLC作为控制单元，符合我国当前中低速电梯控制系统的实际情况。同时，该模型为电梯技术教学提供了较理想的实验平台，使用者可以直观地验证其程序编辑的正确性，便于理解电梯控制的逻辑关系。其中机械部分由林树荫老师指导设计，电气部分由本人设计完成。该电梯模型由机械和电气两大系统

5、组成。机械系统由曳引系统、轿厢和对重装置、导向系统、厅轿门和开关门系统等组成；电气控制系统主要由PLC、单相电机、继电器、行程开关等十多个电器元件组成。 图一：四层电梯模型系统控制：（1）、开始时，电梯处于任意一层。（2）、当有呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，到时达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门自动打开，延时3秒后自动关门。（3）、在电梯运行过程中，轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的呼梯信号均不响应；如果某反向呼梯信号前方再无共它呼梯信号，则电梯响应该呼梯信号。（4）、电梯具有最远反向呼梯响应功能。技术参数：（1）、曳引电机：单相 15W 10N/min（2）、曳引方式：双

6、向1:1吊索法（3）、门电机：单相 5W 10N/min（4）、额定速度：0.05米/秒三、可编程序控制器（PLC）1、PLC可编程序控制器为（Programmable Logic Controller，简称PLC），是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用自动控制装置。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工

7、业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC具有可靠性高、适应面广、抗干扰能力强、编程方便、对环境要求低、与其他装置配置连接方便等特点。在工业自动化控制系统中占有极其重要的地位。2、PLC程序设计步骤（1）、根据设计要求，分析系统的控制；（2）、分配PLC的输入点和输出点；（3）、画出硬件接线图；（4）、设计梯形图程序；（5）、写出指令程序表。四、四层电梯模型PLC控制系统的设计1、设计目的（1）、实现电梯运行的自动控制；（2）、制作、完善教学教具；（3）、加强教师教学教研水平；（4）、更好的为教学服务。2、设计要求（1）、电梯上行设计要求a、当电梯停于1f或2f，3f呼叫时，则上

8、行，到3f的行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭；b、当电梯停于1f，2f呼叫，则上行，到2f的行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭；c、当电梯停于1f，2f，3f同时呼叫，电梯上行到2f，行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到3f行程开关控制停止；d、当电梯停于1f，3f，4f同时呼叫时，电梯上行到3f，行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到4f行程开关控制停止；e、当电梯停于1f，2f，4f同时呼叫时，电梯上行到2f，行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅

9、门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到4f行程开关控制停止；f、当电梯停于1f，2f，3f，4f同时呼叫时，电梯上行到2f，行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到3f，行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到4f行程开关控制停止；g、电梯停于2f，3f和4f同时呼叫，电梯上行到3f，行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续上行到4f行程开关控制停止；h、当电梯停于1f或2f或3f时，4f呼叫，则上行到4f行程开关控制后停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭。（2）

10、、电梯下行设计要求a、当电梯停于4f或2f，3f呼叫时，则下行，到2f的行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭；b、当电梯停于4f，3f呼叫，则下行，到3f的行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭；c、当电梯停于4f，2f，3f同时呼叫，电梯下行到3f，行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续下行到2f行程开关控制停止；d、当电梯停于4f，3f，1f同时呼叫时，电梯下行到3f，行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续下行到1f行程开关控制停止；e、当电梯停于4f，2f，1f同

11、时呼叫时，电梯下行到2f，行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续下行到1f行程开关控制停止；f、当电梯停于4f，3f，2f，1f同时呼叫时，电梯下行到3f，行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续下行到2f，行程开关控制停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭，继续下行到1f行程开关控制停止；g、当电梯停于4f或3f或2f时，1f呼叫，则下行到1f后停止，同时，轿厢门与厅门打开，3秒后，轿厢门与厅门关闭。（3）、电梯呼叫、上行或下行均需信号指示。（4）、在电梯运行过程中，轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上

12、升）的呼梯信号均不响应；如果某反向呼梯信号前方再无共它呼梯信号，则电梯响应该呼梯信号。（5）、电梯具有最远反向呼梯响应功能。3、I/O分配输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号一层外呼上SB1X3一层外呼上指示HL1Y1二层外呼下SB2X12二层外呼下指示HL2Y12二层外呼上SB3X2二层外呼上指示HL3Y2三层外呼下SB4X17三层外呼下指示HL4Y13三层外呼上SB5X1三层外呼上指示HL5Y3四层外呼下SB6X0四层外呼下指示HL6Y4一层平层SQ1X7电梯上升KM1Y5二层平层SQ2X6电梯下降KM2Y0三层平层SQ3X5电梯上行指示HL7Y14四层平层SQ4X4电梯下

13、行指示HL8Y15上限位SQ5X15门电机开门KM3Y10下限位SQ6X16门电机关门KM4Y11开门限位SQ7X13关门限位SQ8X144、硬件接线图X3 Y1X12 Y12X2 Y2X17 Y13X1 Y3X0 Y4X7 Y5X6 Y0X5 Y14X4 Y15X15 Y10X16 Y11X13X14COM COMPLCSB1 一层外呼上指示 SB2 二层外呼下指示SB3 二层外呼上指示SB4 三层外呼下指示SB5 三层外呼上指示SB6 四层外呼下指示SQ1 电梯上行SQ2 电梯下行SQ3 电梯上行指示SQ4 电梯下行指示SQ5 门电机开SQ6 门电机关SQ7SQ8 AC220v5、梯形图程

14、序设计见附录一。6、指令程序表见附录二。7、调试运行及教学实验证明（如图二），该系统能较直观地描述电梯的结构，将电梯的机械传动与电气控制有机地结合起来，较全面地演示电梯的使用功能；通过修改PLC控制程序，可在该模型上，实现多种 图二：电梯调试电梯运行、控制方式，不仅可以作为实验设备，也可为电梯的科研提供了一个模拟平台。经过系统调试后，系统运行稳定，基本达到教学的要求，对于电工、机电一体化专业学生（如图三）来说是一个非常不错的学习平台。使学生对PLC编程和电梯控制有较深的了解。 图三：电梯教学8、下一步工作实验证明，该系统设计控制直观，运行稳定。但对于PLC、电梯来说都是一个系统的知识，为了更好的服务于教学，我将继续完善该电梯模型的控制，如：电梯运行层楼数码显示（正在做，已基本完成），开关门传感控制，光电传感器技术等。以致更好的为教学服务。五、结束语我们设计的四层电梯模型，基本上反映了电梯的结构和使用功能，效果直观，可操作性好；在该模型上采用了PLC控制，