PLC六层电梯控制

1、酒 泉 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 2008 级 机电一体化 专业题 目：PLC六层电梯控制 毕业时间： 二零一一年六月 学生姓名： 马小成 指导教师： 裴兴林 班 级： 08级东汽（1）班 时 间：2008 年 11月20日 酒泉职业技术学院 2008 届 机电一体化 专业毕业设计成绩评定表姓名马小成班级08东汽（1）班专业机电一体化指导教师第一次指导意见指导教师第二次指导意见指导教师第三次指导意见指导教师评语及评分 成绩： 签字（盖章） 年 月 日答辩小组评价意见及评分成绩： 签字（盖章） 年 月 日教学系毕业实践环节指导小组意见签字（盖章） 年 月 日学院毕业实践环节指导委员会

2、审核意见签字（盖章） 年 月 日说明：1、以上各栏必须按要求逐项填写.。2、此表附于毕业论文 (设计)封面之后。 酒泉职业技术学院毕业设计任务书 2008年10月29日题 目（包括副标题）Plc六层电梯控制教师姓名裴兴林系 别机电系职 称讲师学生姓名马小成班 级08东汽1班学 号081101116毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（如原始数据、技术要求、工作要求等）：一、设计要求二、设计内容周 次工作内容第一周第二周第三周第四周查阅相关资料、学习有关plc知识、拟定设计方案。查阅相关资料编程。填写内容。修改、排版、打印。教研教研室（学科组）主任签字： PLC双速六层电梯控制系统设计毕业设计（

3、论文）共 49 页图纸共0张 完成日期 2010年11月 答辩日期 2010年11月摘要随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多。电梯作为高层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。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-80MR型PLC，因为在核心控制部分采用的是软件程序控制，从而在保证电梯正常运行这个要求的情况下

4、，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，取得了良好的经济效益和社会效益。关键词：PLC；电梯；逻辑控制；程序设计目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc201057496 前言 PAGEREF _Toc201057496 h 1 HYPERLINK l _Toc201057497 1电梯的概述 PAGEREF _Toc201057497 h 2 HYPERLINK l _Toc201057498 电梯的发展简史 PAGEREF _Toc201057498 h 2 HYPERLINK l _Toc2010574

5、99 电梯的运行工作情况 PAGEREF _Toc201057499 h 2 HYPERLINK l _Toc201057500 电梯控制系统的组成 PAGEREF _Toc201057500 h 4 HYPERLINK l _Toc201057501 2三菱FX2N 系列可编程序控制器介绍 PAGEREF _Toc201057501 h 5 HYPERLINK l _Toc201057502 可编程控制器的基础认识 PAGEREF _Toc201057502 h 5 HYPERLINK l _Toc201057503 可编程序控制器的工作方式及编程语言 PAGEREF _Toc2010575

6、03 h 7 HYPERLINK l _Toc201057504 PLC的工作方式 PAGEREF _Toc201057504 h 7 HYPERLINK l _Toc201057505 PLC的编程语言 PAGEREF _Toc201057505 h 8 HYPERLINK l _Toc201057506 可编程序控制器与继电器、微机在电梯控制中的应用比较 PAGEREF _Toc201057506 h 8 HYPERLINK l _Toc201057507 3交流双速电梯的电气设计 PAGEREF _Toc201057507 h 10 HYPERLINK l _Toc201057508 交

7、流双速电梯的基本工作原理 PAGEREF _Toc201057508 h 10 HYPERLINK l _Toc201057509 交流双速电梯的主电路 PAGEREF _Toc201057509 h 10 HYPERLINK l _Toc201057510 电梯的主要电气设备 PAGEREF _Toc201057510 h 11 HYPERLINK l _Toc201057511 输入输出设计 PAGEREF _Toc201057511 h 13 HYPERLINK l _Toc201057512 4PLC梯形图设计 PAGEREF _Toc201057512 h 15 HYPERLINK

8、l _Toc201057513 程序说明 PAGEREF _Toc201057513 h 15 HYPERLINK l _Toc201057516 主程序设计15 HYPERLINK l _Toc201057517 上下行指示灯输出环节15 HYPERLINK l _Toc201057518 反向楼层号预处理环节15 HYPERLINK l _Toc201057519 楼层信号写入环节16 HYPERLINK l _Toc201057520 呼叫信号写入环节16 HYPERLINK l _Toc201057521 定向和等待信号设定环节19 HYPERLINK l _Toc201057522

9、上行启动加速环节19 HYPERLINK l _Toc201057523 下行启动加速环节19 HYPERLINK l _Toc201057524 停止信号产生环节20 HYPERLINK l _Toc201057525 轿箱减速过程环节22 HYPERLINK l _Toc201057526 23 HYPERLINK l _Toc201057527 上行或等待状态反向信号处理环节23 HYPERLINK l _Toc201057528 下行或等待状态反向信号处理环节24 HYPERLINK l _Toc201057529 上行同向信号处理环节27 HYPERLINK l _Toc201057

10、530 下行同向信号处理环节28 HYPERLINK l _Toc201057531 内部呼叫信号处理环节 PAGEREF _Toc201057531 h 29 HYPERLINK l _Toc201057532 子程序调用环节 PAGEREF _Toc201057532 h 30 HYPERLINK l _Toc201057533 子程序功能说明 PAGEREF _Toc201057533 h 31 HYPERLINK l _Toc201057534 上行表排队子程序模块 PAGEREF _Toc201057534 h 32 HYPERLINK l _Toc201057535 下行表排队子程

11、序模块 PAGEREF _Toc201057535 h 34 HYPERLINK l _Toc201057538 4.3.3上行表已完成信号消除子程序模块37 HYPERLINK l _Toc201057539 4.3.4下行表已完成信号消除子程序模块 PAGEREF _Toc201057539 h 37 HYPERLINK l _Toc201057540 5上位机组态设计及系统测试40 HYPERLINK l _Toc201057541 RealInfo上位机组态设计41 HYPERLINK l _Toc201057542 RealInfo介绍41 HYPERLINK l _Toc20105

12、7543 上位机组态设计相关说明41 HYPERLINK l _Toc201057544 界面介绍41 HYPERLINK l _Toc201057546 系统功能测试42 HYPERLINK l _Toc201057547 等待状态时的功能测试42 HYPERLINK l _Toc201057548 上行状态时的功能测试47 HYPERLINK l _Toc201057549 下行状态时的功能测试47 HYPERLINK l _Toc201057551 6结论48致谢49 HYPERLINK l _Toc201057553 参考文献49前言随着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯成为人们日

13、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，保证电梯的运行及高效节能又安全可靠。可编程控制器（PLC）是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算装置的电子装置。鉴于其种种有点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。但是，现在很多PLC控制电梯的程序设计思想还是源自于传统继电器的组合逻辑设计法，程序结构比较复杂，并且很难完成比较高级的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。本设计充分发挥PLC在数据运算和数据处理方面的优势，采用纯数字式控制方法，能够非常准确、高效地实现电梯上行、下行

14、以及电梯门开关等控制功能，并具有智能分析楼层信号能力以及良好的可扩展性。本系统采用的是“双排序表查询算法”。所谓的“双排序表”，即设定两个数据表，一个专门存储上行信号的升序排列的数据表和一个专门存储下行信号的降序排列的数据表，电梯完全按照两个数据表中的数据运行。采用这种控制策略有如下优点：首先，由于电梯的停靠和启动方向是由表中的数据来指定，而非传统的组合逻辑控制方式。这样就有效地避免了由于逻辑错误而导致一系列如漏停、多停等电梯运行故障。增加了电梯的可靠性和运行稳定性，并减少了维护成本。其次，用数据表的方式存储呼叫信号，可以方便地通过各种优化算法对这些呼叫信号进行优化处理，使电梯的运行更加智能化

15、，提高电梯运送乘客的工作效率，同时也达到了节省能源的目的。最后，纯数字式的处理方法有效地避免了传统设计方法中的组合逻辑爆炸的风险，可以使系统高效地运行在高楼层电梯系统中，而不用担心负担过重而导致系统瘫痪甚至崩溃。这种控制算法具有非常优良的可扩展和可升级性。只要稍加修改，便可将其移植到其他的电梯控制系统中。1电梯的概述随着人口的增加，科学技术日新月异地发展，人们物质文化生活水平的逐步提高，建筑业得以迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起，十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅比比皆是。伴随建筑业的发展，为建筑内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是

16、一种工作和生活中的必需设备，完全可以预想到，随着社会的发展，电梯产品在人们物质文化生活中的地位将和汽车一样，成为重要的运输设备之一。电梯的发展简史据国外有关资料介绍，公元前2800年在古代埃及，为了建筑当时的金字塔，曾使用过由人力驱动的升降机械。公元1765年瓦特发明了蒸汽机后，1858年美国研制出以蒸汽为动力，并通过带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯。1878年英国的阿姆斯特朗发明了水压梯。并随着水压梯的发展，淘汰了蒸汽梯。后来又出现了液压泵和控制阀以及直接柱塞式和侧柱塞式结构的液压梯。这种液压梯至今仍为人们所采用。但是，电梯得以兴盛发展的根本原因在于采用了电力作为动力来源。18世纪末发明了电机

17、，并随着电机技术的发展，19世纪初开始使用交流异步单速和双速电动机作动力的交流电梯，特别是交流双速电动机的出现，显著改善了电梯的工作性能。在20世纪初，美国奥的斯电梯公司首先使用直流电动机作为动力，生产出以槽轮式驱动的直流电梯，从而为后来的高速度、高行程电梯的发展奠定了基础。20世纪30年代美国纽约市的102层摩天大楼建成，美国奥的斯电梯公司为这座大楼制造和安装了74台速度为/s的电梯。从此以后，电梯这个产品，一直在日新月异地发展着。目前的电梯产品，不但规格品种多，自动化程度高，而且安全可靠，乘坐舒适。随着电子工业的发展，可编程序控制器（PLC）和电子计算机成功地应用到电梯的电气控制系统中去后

18、，电梯产品的质量和运行效果显著提高。电梯的运行工作情况一部电梯主要由轿厢、配重、曳引机、控制柜箱、导轨等主要部件组成。电梯在做垂直运行的过程中，有起点站也有终点站。对于三层以上建筑物内的电梯，起点站和终点站之间还设有停靠站。起点站设在一楼，终点站设在最高楼。各站的厅外设有召唤箱，箱上设置有供乘用人员召唤电梯用的召唤按钮。一般电梯在起点站和终点站上各设置一个按钮，中间层站的召唤箱上各设置两个按钮。而电梯的轿厢内都设置有（杂物电梯除外）操纵箱，操纵箱上设置有手柄开关或与层站对应的按钮，供司机或乘用人员控制电梯上下运行。召唤箱上的按钮称外召唤按钮，操纵箱上的按钮称指令按钮。电梯的运行工作情况和汽车有

19、共同之处，但是汽车的起动、加速、停靠等全靠司机控制操作，而且在运行过程中可能遇到的情况比较复杂，因此汽车司机必须经过严格的培训和考核。而电梯的自动化程度比较高，一般电梯的司机或乘用人员只需通过操纵箱上的按钮向电气控制系统下达一个指令信号，电梯就能自动关门、定向、起动、在预定的层站平层停靠开门。对于自动化程度高的电梯，司机或乘用人员一次还可下达一个以上的指令信号，电梯便能依次起动和停靠，依次完成全部指令任务。尽管电梯和汽车在运算工作过程中有许多不同的地方，但仍有许多共同之处，其中乘客电梯的运行工作情况类似公共汽车，在起点站和终点站之间往返运行，在运行方向前方的停靠站上有顺向的指令信号时，电梯到站

20、能自动平层停靠开门接乘客。而载货电梯的运行工作情况则类似卡车，执行任务为一次性的，司机或乘用人员控制电梯上下运行时一般一次只能下达一个指令任务，当一个指令任务完成后才能再下达另一个指令任务。在执行任务的过程中，从一个层站出发到另一个层站时，假若中间层站出现顺向指令信号，一般都不能自动停靠，所以载货电梯的自动化程度比乘客电梯低。本设计主要研究单台六层电梯的PLC控制方法，分述其电气设计和软件设计过程。电梯控制系统的组成电梯控制系统主要由电力拖动部分和电气控制部分组成。1. 电梯的电力拖动部分电梯主拖动类型有直流电动机拖动、交流电动机拖动、直流GM（即发电机电动机组供电）拖动、晶闸管供电（SCRM

21、）的直流拖动和交流双速电动机拖动、交流调压调速（AVCC）拖动、交流变频调速（VVVF）等。因直流电梯的拖动电动机有电刷和换相器，维护量较大，可靠性低，现已被交流调速电梯所取代。为了得到较好的舒适感，要求曳引电动机在选定的调速方式下，电动机的输出转矩总能达到负载转矩的要求。考虑到电压的波动、导轨不够平直造成的运动阻力增大等因素，电动机转矩还应有一定的裕度。2. 电梯的电气控制部分电气控制系统由控制柜、操纵箱、层楼指示、召唤箱及曳引电动机等几十个分散安装在电梯井道内外和各相关电梯部件中的电器元件构成。电气控制系统通过电路控制电力拖动系统工作程序，完成各种电气动作功能，保证电梯安全运行。电梯一般是

22、由电动机来拖动的，其运行过程大多包括启动、正（反）转、停止等，这整个过程是由电气控制系统来完成。具体地说电梯的控制主要是指对电动机的起动、停止、运行方向、层楼指示、层站召唤、轿厢内指令等进行处理。其操纵是实行各个控制环节的方式和手段。电梯电气控制系统与电力拖动系统比较，变化范围比较大。当一台电梯的类别、额定载重量和额定运行速度确定后，电力拖动系统各零部件就基本确定了，而电气控制系统则有比较大的选择范围，必须根据电梯安装使用地点、乘载对象进行认真选择，才能最大限度地发挥电梯的使用效益。电气控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行可靠性。随着科学技术的发展和技术引进工作的进一步开展，电气控制系统

23、发展换代迅速。继电器控制系统的电梯故障率高，大大降低了电梯的运行可靠性和安全性，所以基本上已经被淘汰。而PLC以其体积小、功能强、故障率低、寿命长、噪声低、维护保养简便、修改逻辑灵活、程序容易编制，易联成控制网络等诸多优点得到了广泛的应用。2三菱FX2N 系列可编程序控制器介绍可编程控制器的基础认识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 s指令 应用指令：1.52几百s指令 3)安心、宽裕的存储器规格 内置8000步RAM存贮器 安装存储盒后

24、，最大可以扩展到16000步。 4)丰富的软元件范围 辅助继电器：3072点，定时器：256点，计数：235点 数据寄存器；8000点 5)除了具有输入输出16256点的一般速途，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为大量实际应用而开发的特殊功能： 开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要模拟IO，高速计数器。对每一个FX2n主单元可配置总计达8个特殊功能模块。 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）IO点数是指可编程序控制器外部输入、输出端子数的总和。它标志着可以接多少个开关、按钮和可以控制多少个负载。

25、(2)存储容量存储容量是指可编程序控制器内部用于存放用户程序的存储器容量，一般以步为单位，二进制16位即一个字为一步。 (3)扫描速度一般以执行1000步指令所需时间来衡量，单位为ms/k步，也有以执行一步指令所需时间来计算的，单位用s/步。 (4)功能扩展能力可编程序控制器除了主模块之外，通常都可配备一些可扩展模块，以适应各种特殊应用的需要，如AD模块、DA模块、位置控制模块等。 (5)指令系统指令系统是指一台可编程序控制器指令的总和，它是衡量可编程序控制器功能强弱的主要指标。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

26、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。图2-1为PLC的硬件结构图。输入电路CPUEPROMRAM输出电路基本单元内部电源扩展I/O接口各种外设接口输出信号现场输入信号主机编程器打印机PC机输入电路输出电路扩展单元输出信号扩展连接电缆至其他扩展单元现场输入信号图2-1 PLC的硬件结构图

27、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。可编程序控制器的工作方式及编程语言PLC的工作方式1. PLC的扫描工作方式开始内部处理通信处理RUN方式？输入扫描程序执行输出处理NY图2-2 PLC的扫描过程可编程序控制器在进入RUN状态之后，采用循环扫描方式工作。从第一条指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储的地址号递增的顺序逐条执行程序，即按顺序逐条执行程序，直到程序结束。然后再从头开始

28、扫描，并周而复始地重要进行。可编程序控制器工作时的扫描过程如图2-2所示，包括五个阶段：内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。PLC完成一次扫描过程所需的时间称为扫描周期。扫描周期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关。2. PLC的程序执行过程PLC的程序的执行过程一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个主要阶段，如图2-3所示。输入端子输入映象寄存器输出映像寄存器输出锁存器输出端子输入 .输出程序执行阶段输入采样阶段输出刷新阶段X001Y001Y001M1读读图2-3 PLC的程序执行过程3. PLC的扫描周期在PLC的实际工作过程中，每个扫描周期除了前面所讲的输入采样、程序执

29、行、输出刷新三个阶段外，还要进行自诊断、与外设（如编程器、上位计算机）通信等处理。即一个扫描周期还应包含自诊断及与外设通信等时间。4. PLC的IO响应时间PLC采用集中IO刷新方式，在程序执行阶段和输出刷新阶段，即使输入信号发生变化，输入映像寄存器区的内容也不会改变，还会影响本次循环的扫描结果。输出信号的变化滞后于输入信号的变化，这产生了PLC的输入输出响应滞后现象，最大滞后时间为2-3个扫描周期。PLC的编程语言PLC的编程语言有梯形图语言、助记符语言、顺序功能图语言等。其中前两种语言用得较多，顺序功能图语言也在许多场合被采用。本课题所采用的编程语言为梯形图语言。可编程序控制器与继电器、微

30、机在电梯控制中的应用比较在电梯的电气系统中，逻辑判断起着主要的作用，其控制系统必须起动各种控制信号和执行元件（如接触器、继电器、发光指示器、电动机以及电子元件、电力电子器件等），要达到这些控制目的，其方法有：1. 继电器接触器控制系统这种控制系统是早期电梯多采用的一种控制系统。优点：与其它控制系统比较，其简单、易于理解和掌握、价格便宜。缺点：动合触点易磨损，且电接触不良；体积大；控制系统耗能大、动作噪声大；维修保养工作量大、费用高。因此这种控制系统仅用于速度不高、性能要求也不高的电梯中。2. 微机控制系统电梯的微机控制系统实质上是使控制算法不再由硬件逻辑完成，而是通过程序存贮器中的程序来完成的

31、控制系统。因此对于有不同功能要求的电梯控制系统，只要改变程序存贮器中的程序指令即可，而无需变更或增减硬件系统的元件或布线。因此，十分方便于使用和管理，并提高系统的可靠性，减小控制系统体积，降低了能耗及其维修保养费用。虽然微机控制的电梯，与继电器控制的电梯比较，它具有较大的优越性。但是，对一般的电梯而言，应用微机控制也有其局限性和不足之处。其缺点是：微型计算机是按数字运算的需要而设计的，功能比较齐全，结构比较复杂；而一般的电梯控制只需要进行简单的逻辑运算，运算方式多为“与”、“或”、“非”几种，运算位数只需1位，即“1”与“0”。因此，使用微机就有“大材小用”之嫌。此外，微机的接口电路没有标准件

32、，而且一般不控制强电。但在电梯控制中，往往要求能直接控制110V或220V的用电设备，如用户专门配备接口电路既不方便又不可靠。综上所述，造成用微机控制的成本、运行和维修费用均较高，因此，如在一般的电梯上使用微机控制在经济上不合算。3. PLC控制系统PLC充分利用了微型计算机的原理和技术，保留计算机控制的优点，而克服了它的缺点。它具有强大的生命力，各工业部分纷纷用它来改造旧有的电梯控制电路，取得了明显的效果。总之，PLC是采用微机技术制造的通用自动控制设备，它能控制开关量、模拟量、具有可靠性高、抗干扰能力强、并具有完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术、运算等功能，可以取代继电器为主的各种控制设

33、备。它不仅能用于控制机械设备、流水线和各种设备的运行过程，将PLC用于控制电梯各种操作和处理相关信息也是可行的。3交流双速电梯的电气设计交流双速电梯的基本工作原理交流双速电梯的主电路图3-1是交流双速电梯的主电路图。图中M1为电梯专用型双速笼型异步电动机；KM1、KM2为电动机正反转接触器，用以实现电梯上、下行控制；KM3、KM4为电梯高低速运行接触器，用以实现电梯的高速或者低速运行；KM5为启动加速接触器；KM6、KM7、KM8为减速制动接触器，用以调整电梯制动时的加速度；L1、L2与R1、R2为串入电动机定子电路中的电抗和电阻，当KM1或者KM2与KM3通电吸合时，电梯将进行上行或下行启动

34、，延时后KM5通电吸合，切除R1、L1，电梯将转为上行或下行的稳速运行；当电梯接收到停层指令后，KM3断电释放，KM4通电吸合，点击转为低速接法，传入阻抗制动，实现上升与下降的低速运行，且KM6KM8依次通电吸合，用来控制制动过程的强度，提高停车制动时的舒适感；至平层位置时，接触全部断电释放，包闸抱死，电梯停止运行。图3-1 主电路图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。主要由驱动电动机，电磁制动器（也称电器包闸），减速器牵引轮组成。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）与轿门（只有一个）。只有当电梯停靠在某层站时，此层厅门才允许开启（由

35、门机拖动轿门，轿门带动厅门完成）；也只有当厅门，轿门全部关闭后才允许启动运行。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。过去常由低压灯泡构成，现多由数码管组成，且与呼梯盒做成一体结构。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。基站与底站只有一只按钮，中间层站由上呼叫与下呼叫两个按钮组成。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3-2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

36、减速停车信号；电梯开始减速，至平层信号出发时，发出开门及停车信号，电动机停转，包闸抱死。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，至平层信号出发时，发出开门及停车信号。图3-2 电梯的平层、停层装置示意图输入输出设计为了便于对电梯的工作原理及PLC系统进行分析，现列出电梯所用电器元件表。表3-1 电梯电气元件表Tablet.3-1 table of elevators electric elements元件符号名称及作用元件符号 名称及作用KM1上行接触器1HL6HL16层层楼指示灯KM2下行接触器7HL8HL上行、下行指示灯KM3高速接触器HL81楼外呼记忆灯KM4低速

37、接触器HL92楼上呼记忆灯KM5启动加速接触器HL102楼下呼记忆灯KM6KM8制动减速接触器HL113楼上呼记忆灯KM9开门接触器HL123楼下呼记忆灯KM10关门接触器HL134楼上呼记忆灯SQ6开门到位开关HL144楼下呼记忆灯SQ7关门到位开关HL155楼上呼记忆灯SQ17上限位开关HL165楼下呼记忆灯SQ18下限位开关HL176楼下呼记忆灯SB1开门按钮1KR6KR各楼层感应器SB2关门按钮7KR平层感应器SB3上行启动按钮1SB15SB115楼上行外呼按钮SB4下行启动按钮2SB26SB226楼下行外呼按钮SB5SB1016楼层内选层按钮综合考虑输入输出要求，估计需要PLC输入输

38、出点70左右。因此，采用三菱FX2N-80MR可编程控制器完成本次设计。其输入输出电路如图3-3所示。图3-3 I/O接线图4PLC梯形图设计程序设置了两个表上行表和下行表。在楼层数据存入和读取时，分别通过六个子程序模块对两个表中的数据进行派对处理，以实现电梯轿箱的控制要求。本程序由主程序和六个子程序模块组成，六个子程序模块分别是：上行表排队子程序模块，下行表排队子程序模块，查询上行表最大值子程序模块，查询下行表最大值子程序模块，上行表完成信号消除模块，下行表完成信号消除模块。程序说明可编程控制器，从本质上说，是应用于工业控制的计算机。所以本程序充分发挥计算机数据处理方面的有事，采用双排序表查

39、询算法进行电梯任务数据的控制。为了便于理解程序的功能，现将程序中使用到的相关存储单元中间继电器的作用加以说明。D100：上行表起始地址；D120：下行表起始地址；D110：上行表反向呼叫信号预处理存储单元；D130：下行表反向呼叫信号预处理存储单元；D0： 呼叫信号存储单元；D1：楼层信号存储单元；D2： 上行表最大值存储单元；D3：下行表最小值存储单元；D200：子程序调用时楼层信号临时存储单元；M200：等待状态信号；M201：上行控制信号；M202：下行控制信号；M211：开门控制信号；M1-M6：六个子程序的入口。4.2主程序设计4.2.1上下行指示灯输出环节本环节完成上行指示灯Y25

40、和下行指示灯Y26的控制。当上行控制信号Y21有效时，发出一个上升沿脉冲，通过SET指令将Y25设置为有效状态，通过RST指令将Y26设置为无效状态。当下行控制信号Y22有效时，发出一个上升沿脉冲，通过SET指令将Y26设置为有效状态，通过RST指令将Y25设置为无效状态。当等待状态中间继电器M200有效时，发出一个上升沿脉冲，通过RST指令将Y25和Y26都设置为无效状态。梯形图如图4-2-1所示。4.2.2反向楼层号预处理环节本环节预先完成对上行和下行过程中的反向楼层呼叫信号进行预处理，以便以后的程序直接使用处理后的结果。梯形图如图4-2-1所示。4.2.3楼层信号写入环节本环节完成1-6

41、楼的楼层感应器信号的相应和存入功能。当各楼层的楼层信号感应器X25-X32有信号触发后，通过MOVP指令楼层数据写入楼层信息存储单元D1中。另外也通过MOVP指令将七段显示器的对应数据写入到楼层信号输出单元K2Y34中，并在七段显示器中输出。梯形图如图4-2-3所示。4-2-1 上下行指示灯输出环节梯形图F4-2-1 反向呼叫信号预处理环节梯形图图4-2-3 楼层信号写入环节梯形图4.2.4呼叫信号写入环节本环节完成对呼梯盒以及内部按钮产生的呼叫信号的响应和存入功能。呼梯盒及内部按钮X1-X20如果被出发，将发出一个上升沿脉冲，通过MOV指令将对应的楼层信号存入呼叫信号存储单元D0中。之后，通

42、过比较语句 D0 D1判断呼叫的楼层信号是否与轿箱当前所处的楼层相等，若相等则不点亮对应的按钮指示灯，并通过后续的程序直接触发开门程序。梯形图如图4-2-4所示（2楼信号以后处理梯形图从略，处理方式完全相同）。4.2.5定向和等待信号设定环节本环节完成定向信号和等待信号的设定功能。通过比较语句= D100 k0和=D120 k0判断上行表和下行表的首个单元为0，也就是说上行表和下行表中都没有任务数据，电梯处于等待状态。若比较语句 d100 k0为真，说明上行表中有人物数据，则触发M201（上行状态控制位）。同理，若比较语句 d120 k0为真，说明下行表中有人物数据，则触发M202（下行状态控

43、制位）。上行和下行控制位通过互锁使两个控制位不能同时为真。梯形图如图4-2-5所示。上行启动加速环节本环节完成轿箱的上行启动加速功能。当M201（上行状态控制位）有效时，同时触发Y32（低速运行输出）和Y21（上行输出）。电梯转入低速上行状态。同时激活定时器T0开始计时，当计时到时后，触发Y33（高速运行输出），断开Y32。电梯转入告诉上行状态。当M203（轿箱停止控制位）有效时，将切断Y33。电梯转入减速环节。梯形图如图4-2-6所示。下行启动加速环节本环节完成轿箱的下行启动加速功能，程序流程与上行启动加速环节相似。梯形图如图4-2-7所示。图4-2-4呼叫信号写入环节梯形图图4-2-5 定

44、向或等待状态设定环节梯形图图4-2-6 上行启动加速环节梯形图图4-2-7 下行启动加速环节梯形图停止信号产生环节本环节负责残生停止轿箱运行的信号。当上行表的首地址数据（D100）或预处理后的上行反向信号数据（D110）与当前的楼层信号（D1）相等时，既说明轿箱到达任务目标楼层，则触发轿箱停止信号（M203）。下行表中的同类数据（D120，D130）同样也会触发M203。梯形图如图4-2-8所示。轿箱减速过程环节本环节完成轿箱停止信号发出后的轿箱减速停止的过程。当M203被触发后，轿箱转入低速运行状态（Y32）。同时触发一级、二级、三级减速定时器T2, T3, T4。当T2计时到时后，触发一级

45、减速（Y27）；当T3计时到时后，触发二级减速（Y30）；当T4及时到时后，触发三级减速（Y31）。进而电梯轿箱缓缓接近平层位置，当平层信号（X34）被触发后，Y32及T2，T3，T4被断开，轿箱停止。梯形图如图4-2-9所示。图4-2-8 停止信号产生环节梯形图图4-2-9 减速环节梯形图门控环节本环节完成轿箱门的开关门控制功能。开门按钮（X21），机械安全触板（X33）和平层信号（X34）中的任意一个都会触发开门控制信号（M211），进而触发开门信号（Y23）并自保。当开门过程完成后，开门状态信号（X23）会被触发，M211和X23的“与”连接说明了“开门开始并最终开门完成”这样一个过程，

46、之后会触发SET M205和RST M211两条功能指令。中间变量M205会首先触发开门等待计时器T5，T5计时到时后会触发关门信号（Y24），电梯门开始关闭，同时触发另一个临时中间变量M212。当电梯门关闭完成后，关门状态信号（X24）会被触发。X24会断开Y24和复位M205。M212和X24的“与”连接说明了“关门开始并最终关门完成”这样一个过程。之后会复位M203和M212。梯形图如图4-2-10所示。上行或等待状态反向信号处理环节本环节完成上行或等待状态下，外部反向呼叫信号的处理功能。2-6楼的下行呼叫X2，X4，X6，X10，X12为本环节的触发信号。触发后，先判断呼叫的楼层信号是

47、否与当前轿箱所处的楼层相等，如果相等，则直接触发开门控制信号M211。如果不相等，则调用查询上升表最大值子程序模块，入口M3。当查询上升表最大值子程序模块执行完成后，发出M103任务完成信号，进而呼叫信号是否大于最大值，如果大于最大值，需要对先信号做加10处理，然后调用上行表排队子程序模块，入口M1。如果小于最大值，则直接调用上行表排队子程序。梯形图如图4-2-11所示。下行或等待状态反向信号处理环节本环节完成下行或等待状态下，外部反向呼叫信号的处理功能。1-5楼的上行呼叫X1，X3，X5，X7，X11为本环节的触发信号。触发后，先判断呼叫的楼层信号是否与当前轿箱所处的楼层相等，如果相等，则直

48、接触发开门控制信号M211。如果不相等，则调用查询下降表最小值子程序模块，入口M4。当查询下降表最小值子程序模块执行完成后，发出M104任务完成信号，进而呼叫信号是否小于最小值，如果小于最小值，需要对先信号做减10处理，然后调用上行表排队子程序模块，入口M2。如果大于最小值，则直接调用下行表排队子程序。梯形图如图4-2-12所示。图4-2-10 门控环节梯形图图4-2-11 上行或等待状态下反向信号处理梯形图图4-2-12 下行或等待状态下反向信号处理梯形图上行同向信号处理环节本环节完成上行过程中，外部同向呼叫信号的处理过程。1-5楼的外部上行呼叫按钮X1, X3, X5, X7, X11为本

49、环节的触发信号。程序被触发后通过比较指令判断呼叫信号与轿箱所在楼层的关系，如果呼叫信号大于轿箱所在楼层则调用上行表排队子程序，入口M1。如果呼叫信号小于轿箱所在楼层则调用下行表排队子程序，入口M2。梯形图如图4-2-13所示。图4-2-13 上行同向信号处理梯形图下行同向信号处理环节本环节完成上行过程中，外部同向呼叫信号的处理过程。2-6楼的外部上行呼叫按钮X2, X4, X6, X10, X12为本环节的触发信号。程序被触发后通过比较指令判断呼叫信号与轿箱所在楼层的关系，如果呼叫信号大于轿箱所在楼层则调用上行表排队子程序，入口M1。如果呼叫信号小于轿箱所在楼层则调用下行表排队子程序，入口M2

50、。梯形图如图4-2-14所示。图4-2-14 下行过程中同向信号处理梯形图内部呼叫信号处理环节本环节完成内部呼叫信号的处理过程。内部呼叫按钮X13, X14, X15, X16, X17, X20为本环节的触发信号。程序被触发后通过比较指令判断呼叫信号与轿箱所在楼层的关系，如果呼叫信号大于轿箱所在楼层则调用上行表排队子程序，入口M1。如果呼叫信号小于轿箱所在楼层则调用下行表排队子程序，入口M2。梯形图如图4-2-15所示。图4-2-15 内部呼叫信号处理梯形图子程序调用环节本环节完成六个字程序模块的相关存储单元和指针的赋初值和调用功能。梯形图如图4-2-16所示。图4-2-16 子程序调用环节

51、梯形图4.3子程序功能说明本系统有六个子程序功能模块，分别是：上行表排队处理子程序模块，下行表排队处理子程序模块，查询上行表最大值子程序模块，查询下行表最小值子程序模块，上行表已完成任务消除子程序模块，上行表已完成任务消除子程序模块。4.3.1上行表排队子程序模块本模块完成进入上行表的呼叫信号的排序以及转移处理功能。首先，呼叫信号通过D200进入子程序。子程序开始部分有三个监控触点: = D200 D100V0，= D100V0 K0和 D200 D100V0- D100V0 K0。它们分别监控D100V0是否与D200相等，是否等于0或者D100是否大于D100V0。如果满足第一个监控触点，

52、说明当前的呼叫信号已经在上行表中，不需要进一步处理可结束子程序调用，返回主程序；如果满足第二个监控触点，说明指针V0指向的表单元为空闲空间，可直接使用MOVP指令将D200存入D100V0中，然后返回主程序；如果满足第三个监控触点，说明D200大于V0所指向的表单元，需要进一步搜索，使用INC指令给V0加一。第四个监控触点 D200 D100V0- = D100V0 K10说明V0所指向的是经过加10处理的反响呼叫信号。首先要对反向呼叫信号做减10处理，将其还原为普通的呼叫信号，然后通过比较指令判断D200是否大于这个反向呼叫信号，如果大于，则需要将这个反响呼叫信号发往下行表中；如果不大于，则

53、可直接将D200插入到V0所指的表单元中。本子程序模块的梯形图如图4-3-1和图4-3-2所示。图4-3-1 上行表排队子程序模块梯形图（1）图4-3-2 上行表排队子程序模块（2）4.3.2下行表排队子程序模块本模块的程序结构与上行表排队子程序模块类似，不同点在于本模块的排序方式为升序排序方式。梯形图如图4-3-3和图4-3-4所示。图4-3-3 下行表排队子程序模块（1）图4-3-4 下行表排队子程序模块（2）4.3.3上行表已完成信号消除子程序模块本模块完成电梯轿箱到站之后，上行表中已完成的任务数据的删除以及被记忆的按钮指示灯的熄灭功能。这部分的触发信号都是 = D100 KXX形式的。

54、当上升表的首单元D100等于某一个楼层信号时，即表示当前轿箱将要到达目标楼层，将开始一系列减速、平层和门控程序，这时D100中的楼层任务数据已经完成，应该将其删除，并依次将其后的楼层任务数据想前提升一位。本模块前半部分完成的是被记忆的按钮指示灯的熄灭功能。当电梯运行至某一目标楼层时， = D100 KXX中的某一个会被触发（包括经过加10处理过的上行反响呼叫信号），此时如果这一楼层的某一个按钮指示灯处于被记忆状态，那么这个触点就会连同被触发的 = D100 KXX以及平层信号（X34）构成一个通路，从而触发一个将此被记忆的指示灯复位的RST指令，从而达到了按钮指示灯熄灭的功能。本模块的后半部分

55、完成了上行表中已完成的楼层呼叫数据删除工作。其结构很简单，就是通过两个指针V4和V5的移动和传送数据来完成的。首先通过子程序起始赋初值将V4指向D100，将V5指向D101，然后通过MOV指令用V5指向的数据单元覆盖V4指向的数据单元，然后分别将V4和V5做加1操作，直至将表中的所有数据向前移动一次为止。本模块梯形图如图4-3-7和4-3-8所示。4.3.4下行表已完成信号消除子程序模块本模块的结构与上行表已完成信号消除子程序模块完全相同，梯形图如图4-3-9和4-3-10所示。PLC程序就此完毕。图4-3-7 上行已完成信号清除子程序模块梯形图(1)图4-3-8 上行已完成信号清除子程序模块

56、梯形图(2)图4-3-9 下行表已完成的楼层呼叫信号删除(1)图4-3-10 下行表已完成的楼层呼叫信号删除(2)5上位机组态设计及系统测试RealInfo上位机组态设计RealInfo介绍RealInfo是紫金桥公司在长期的工程实践中逐步发展起来的一套计算机监控系统。使用紫金桥系统，可以方便地构造适应自己需要的“数据采集系统”，在任何需要的时候把生产现场的信息实时地传送到控制室，并且通过局域网和Internet，可以在任何地方访问实时和历史生产数据，及时了解、评价生产情况和操作水平。RealInfo的基本功能是数据通讯、数据管理、数据交互。具体的说，数据通讯就是：1)从现场获取数据并将它们加

57、工成可利用形式的基本功能。2)向把需要控制的信号通过计算机直接发送到现场的执行机构，这样就建立了控制软件所需的双向连接。数据管理就是根据用户的需要，对数据进行更深层次的加工，如量程变换、报警、统计、分析等。数据交互就是根据不同用户的需求，把数据以不同的形式提交给用户以实现交互，如现场操作工需要监控，管理人员需要数据报表、工艺工程师要对数据进行分析等，紫金桥为不同的用户提供了多种交互手段。RealInfo已经在工程实践中经过长期的考验，已经广泛应用于石油、化工、半导体、汽车、电力、机械、冶金、交通、楼宇自动化、食品、医药、环保等多个行业和领域的工业自动化、过程控制、管理监测、工业现场监视、远程监

58、视/远程诊断、企业管理/资源计划等系统。上位机组态设计相关说明由于本次毕业设计采用的PLC型号是FX2N-80MR，学校暂时无法提供实际调试和演示环境，为了毕业设计的程序演示考虑，我制作了两套上位机组态程序，一套是与PLC联机使用的，也就是正常使用时的上位机组态；另一套是专门为了本次毕业设计而制作的演示用上位机组态，这套演示用的上位机组态通过脚本模拟了本设计大部分的PLC程序算法，可以脱离PLC独立运行演示本设计的大部分功能以及控制算法。这两套上位机组态的界面完全相同。界面介绍本程序的上位机组态操作界面如图5-1所示。图5-1 操作界面界面左侧为电梯轿箱及各楼层厅门，中间为轿箱内操作面板，右侧

59、为各楼层的感应器指示灯以及上行表和下行表内容的观察区。系统功能测试分析电梯运行的模式，电梯有上行、等待和下行三种状态，当电梯处于上行状态时有同向（上行）和反向（下行）两类呼叫信号；当电梯处于下行状态时，也有同向（下行）和反向（上行）两类呼叫信号，其中，无论是上行还是下行，同向呼叫信号又分为大于当前楼层和小于当前楼层两类；当电梯处于等待状态时，有大于当前层的正向和反向呼叫信号和小于当前层的正向和反向呼叫信号。下面针对以上几种状态对系统进行测试。等待状态时的功能测试初始状态电梯轿箱处于一楼等待状态，如图5-2-1，点击三楼下行按钮，上行表首单元为13，属于大于当前楼层的反向呼叫信号，电梯开始上行，

60、如图5-2-2。电梯上行至三楼后停止，电梯开门，处于等待状态，如图5-2-3。点击关门按钮，点击内部二楼按钮，下行表首地址为2，属于小于当前楼层的同向呼叫信号，电梯开始下行，如图5-2-4。电梯下行至二楼后停止，电梯开门，处于等待状态，如图5-2-5。此后继续点击关门按钮，点击五楼上行按钮，上行表首单元为5，属于大与当前楼层的正向呼叫信号，电梯开始上行，如图5-2-6。电梯上行至五楼后停止，电梯开门，处于等待状态，如图5-2-7。点击关门按钮，点击一楼上行按钮，下行表首单元为-9，属于小于当前楼层的反向呼叫信号，电梯开始下行，如图5-2-8。电梯下行至一楼停止，开门。等待状态时的功能测试完毕。