基于fx2n60mr的货运电梯控制系统设计

基于FX2N-60MR的货运电梯控制系统设计摘要电梯是现代建筑不可缺少的运输工具，用于垂直运送乘客和货物。传统的电梯控制系统主要采用继电器--接触器进行控制，其缺点是触点多、故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用PLC组成的控制系统可以很好地解决上述问题。在电梯控制技术中应用可编程控制器,由此构成的电梯控制系统对新电梯的开发和旧电梯的改造都具有重要的意义。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路、电梯的控制梯形图及指令表，并给出了程序流程图，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。本论文通过实例介绍了如何应用可编程序控制器(PLC)实现电梯的自动控制,给出了PLC接口的输入输出信号,详细叙述了电梯的控制过程。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：电梯，PLC，梯形图

DESIGNOFPLCCONTROLSYSTEMFORELEVATORABSTRACTModernbuildingelevatorisanindispensablemeansoftransport,fortheverticaltransportofpassengersandcargo.Traditionalelevatorcontrolsystemismainlyusedrelay-contactorcontrol,thedrawbackisthecontactnumberofthehighfailurerate,reliability,poormaintenance,suchasworkload,consistingoftheuseofPLCcontrolsystemcansolvetheseissues.Theprogrammablecontrollersareappliedtheelevatorcontroltechnology,whichconstitutetheelevatorcontrolsystemelevatorinthenewdevelopmentandthetransformationoftheoldelevatorsareofgreatsignificance.

Inthispaper,bydiscussingthecompositionofelevatorcontrolsystem,theprogrammablelogiccontroller(PLC)intheelevatorcontrolapplication,usingMitsubishiPLCcontrolprogrammingapproachwasproposedfour-storyelevatorcontrolsystemdesignofthePLCprogram,thedesignprocess,composition,mainlyalistofspecifichardwarecircuit,thecontrolofthelifttableladderandinstructionsandprogramflowchartisgivenintheanalysisofrandomsignalprocessinglogicofrelationsbasedonthePLCprogrammingmethods,designedacompletesetofelevatorcontrolsystem.Thispaperdescribeshowthroughtheexampleoftheapplicationofprogrammablelogiccontroller(PLC)toachieveautomaticcontrolofthelift,giventheinputandoutputPLCinterfacesignalsdescribedindetailtheprocessofelevatorcontrol.Therealizationoftheuseoftheelevatorcontrolprogram,canbesolvedrelay-contactorcontacts,andhighfailureraofwte,reliability,poorlong-terminstallation,maintenanceworkloadandthecomplexityiringandothershortcomings,sothatthelifttorunmoresecure,convenientandcomfortable.KEYWORDS:Elevator，PLC，LadderDiagram完整毕业设计欢迎咨询QQ401339828洽谈目录第1章概述 11.1电梯的起源与发展 11.2国外电梯的情况 31.3国内电梯的情况 41.4本文的设计目的、原则及意义 51.4.1设计目的 51.4.2设计原则 51.4.3意义 6第2章确定总体设计 72.1电梯的工作原理 72.2控制要求分析及选定方案 7第3章电梯控制系统的设计方案 123.1交流双速电梯的主电路图 123.2PLC的机型选择 133.2.1可编程控制器控制系统的I/O点数估算 133.2.2内存估计 133.2.3响应时间 143.2.4功能、结构要合理 143.2.5输入输出模块的选择 143.2.6机型确定 153.3输入点和输出点的分配 153.3.1电梯控制系统I/O点分配表 153.3.2辅助继电器、定时器分配及作用 163.4PLC外部接线图 17第4章电梯控制系统的软件设计 194.1程序流程图 194.4控制程序设计 214.4.1轿厢内控制程序设计 214.4.2厅外控制程序设计 234.4.3层楼位置指示控制程序设计 264.4.4定向控制程序设计 274.4.5选层换速控制程序设计 304.4.6开关门控制程序设计 33结论 37谢辞 38参考文献 39外文资料翻译 41第1章概述1.1电梯的起源与发展电梯属于垂直提升运输设备，起源于我国古代农业和建筑的原始提升工具。公元前十一世纪我国北方劳动人民发明了辘护。公元前236年希腊人阿基米德设计出一种人力驱动的卷筒式卷扬机，共造出三台，安装在妮罗宫殿里。在瓦特发明了蒸汽机之后，于1850年，在美国纽约市出现了世界上第一台由亨利·沃特曼制作的以蒸汽机为动力的卷扬机。1852年美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥梯斯发明了世界上第一部以蒸汽机为动力、配有安全装置的载人升降机，这便是世界上第一部备有安全装置的客梯，在1857年被安装在纽约市豪华商厦里。在此期间，英国的阿姆斯特朗发明了水压梯。随着水压梯的发展，蒸汽梯也就被淘汰了。后来发展为采用油压泵和控制阀的液压梯，而直到今天液压梯仍在使用[1,2]。在1889年，美国奥梯斯升降机公司推出了世界第一部以电动机为动力的升降机，这才开始出现了名副其实的电梯，同年在纽约市的马累特大厦安装成功。在1903年，又将卷筒式驱动方式改进为槽轮式(即曳引式)驱动。所谓卷筒式驱动，是将曳引绳缠卷在卷筒上来提升重物，而槽轮式也称为曳引式驱动，是在曳引绳一端提升重物，另一端为平衡重，依靠曳引绳和曳引轮的绳槽之间的摩擦来驱动重物作垂直运动。因此，只要在曳引系统的容量和强度允许范围内，通过改进曳引绳长度就可适应不同的提升高度，而不再像卷筒式那样受卷筒长度限制。此外，当重物或平衡重碰底时，曳引绳与曳引槽会由于摩擦力减小而打滑，从而避免了像卷筒式那样，在失控时造成的曳引绳断裂等严重事故的发生。曳引式驱动可以使用多条曳引绳，而卷筒式驱动方式使用的曳引绳条数却受到限制。曳引式驱动方式为长行程并具有高度安全性的现代电梯奠定了基础。当时的电梯使用直流电动机驱动，用改变串接在电枢回路中的电阻值的方法来调节电梯运行速度。后来发明了交流感应电动机，在1900年开始用于驱动电梯。最初的交流电动机只是单速的，电梯运行性能很不理想。直到发明了交流双速电动机，才基本满足了电梯的运行要求[2]。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，所以对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。尽管交流电动机结构简单造价便宜，但在调速性能方面却难以满足更高的要求，而对直流电动机来讲，由于后来采用了发电机一电动机组调速系统，能较好地满足电梯调速的高要求，因此，在20世纪前半叶，电梯的电力拖动，尤其是高层建筑物中的电梯速度的调节，几乎都是采用直流调速系统来实现的[3]。1900年美国奥梯斯电梯公司制造出世界上第一台自动扶梯。1915年已设计成功电梯自动平层控制系统。1933年美国制造出6m/在第二次世界大战以后，美国的建筑业得以快速发展，促使电梯也进入发展时期，新技术被广泛用于电梯。1949年研制出4~6台电梯的群控系统。1955年出现了真空电子管小型计算机控制的电梯。1962年在美国已出现了8.5m在1967年将固体晶闸管用于电梯拖动系统。随着电力电子技术的发展，在用晶闸管取代直流发电机一电动机组的同时，研制出了交流调压调速系统，是交流电梯的调速性能得到了明显改善。1976年将微处理器应用于电梯。1977年日本三菱电机株式会社开发出了10m/s的超高速电梯。至此，电梯的控制技术有了很大发展[2]。进入80年代，电梯控制技术又有了新的变化。由于固体功率器件的不断发展和完善以及微机技术的应用，出现了交流变频调速系统。1984年在日本已将其用于2m/s以上的高速电梯。19851985年日本生产出世界上第一台螺旋式自动扶梯，使其明显减少了占地面积。1993年日本生产的12.5m/s世界上最高速的交流变频调速电梯已投入运行。当前，在电梯电力拖动方面，除了大容量电梯还采用直流拖动系统以外，用交流变频调速方式取代直流调速方式，已应用微机全面取代继电器控制逻辑实现闭环控制，可进一步提高电梯的性能和可靠性，并可降低现场调试要求，是电梯控制技术的方向。电梯群控系统是现代电梯技术的又一重要组成部分。它不但有完善的分区服务、运行监控、客流交通统计分析等功能，还具备故障诊断功能。在电梯品种方面，出现了双层电梯、大吨位的集装箱电梯等。为适应摩天大楼对电梯的特殊要求，目前正在研制无绳直线驱动电梯。对于电梯的曳引机，目前除了中、低速范围的电梯还采用蜗轮副减速装置外，其他均已采用圆柱斜齿轮曳引系统，使效率提高了15%一25%。此外，用电子位置传感器取代机械选层器，用更先进的装置取代门安全触板，增设轿厢内通信设施以及轿厢非安全门区语音提醒和运行状态语音报告等装置，也是电梯技术现代化的体现。对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性[4,5]。此外，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。随着时代的发展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。因此，提倡对电梯进行豪华性装修，比如:轿厢内用镜面不锈钢装饰；在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象，在扶梯的周围种植花草，进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调；在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案，并且在彩色调配上要令人赏心悦目;在轿厢内播放优美的音乐，用以减少烦躁;在轿厢内播放电视节目，乘客可收看天气预报、新闻等。时至今日，电梯已进入了全面发展的新时期[2,6]。1.2国外电梯的情况当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。世界上有名的几家电梯公司，诸如:美国奥梯斯公司、瑞士讯达公司、日本三菱和日立公司、芬兰科恩等，其电梯的产量已占世界市场的51%。其中，奥梯斯公司和三菱公司是世界上最大的电梯生产企业。目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成为电梯家族中新的组成部分。电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性，事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造、安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。在国外，“法规”已实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队和维修单位，承担安装调试、定期维修和检查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证，因此可以说，乘坐电梯更安全。美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算，其结论是:乘电梯比走楼梯安全5倍。据资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多[6]。1.3国内电梯的情况解放前，全国只有2000台电梯，几乎没有电梯生产企业。解放后，随着我国经济建设的发展，电梯企业应运而生。我国的电梯企业由60年代开始起步，到了70年代已初具规模。改革开放以来，我国电梯的需求量急剧上升。在我国通过引进国际电梯标准以及发达国家的先进产品和技术，产生了一支以中外合资企业为主体的外向型企业队伍，如中国迅达公司、天津奥梯斯公司、上海三菱公司、苏州迅达公司和广州电梯工业公司等企业，就是通过合资和补偿贸易方式，引进发达国家的先进管理和技术，不断改善现有产品结构和管理体制，使企业素质和产品质量都提高到了一个新水平，推出一代电梯新产品。目前，交流调压调速电梯技术已趋成熟，一些企业都有成功的产品。微机控制电梯是电梯技术的方向，一些生产企业与科研单位相结合，相继推出了微机控制的电梯新机型，使控制功能得到增强，电梯的性能得到改善，明显提高了可靠性。除了合资企业外，也有其他厂家开发出了变频调速电梯新产品。另外，用可编程序控制器取代继电器控制系统的机型对单梯进行控制还是有前途的。有些生产企业开发了紧急供电装置、放火厅门、地震控制、自检测以及语言合成等电梯新功能，对机械系统采用了新结构、新材料、新技术和新工艺。总之，与国外先进技术水平相比，虽然还存在一定差距，但国内电梯技术正以迅猛的发展速度赶超世界先进水平。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量已达1万台左右，约占亚洲市场的1/5O，一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献。今年来，为保证电梯最终质量，在建立全国性完整的电梯管理法规、落实检查机构、壮大安装调试队伍、组建维修保养网络和提高相关人员技术素质等方面，正在进行着一系列实质性的工作。我国电梯行业，正在走向法规化，加速步入世界先进行列[2,6]。1.4本文的设计目的、原则及意义1.4.1设计目的1．熟悉PLC的结构和基本原理，掌握指令系统和编程方法及原则。2．掌握三菱FX系列可编程控制器硬件电路的设计方法。3．熟练使用三菱FX系列可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法。4．通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询（图书、网络），PLC课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用，使理论知识和实践结合起来。1.4.2设计原则要设计出好的控制系统，必须遵循以下设计原则：从工程实用的观点出发，兼顾系统的质量、成本、效益、运行等多方面因素，使设计的系统经济、实用、先进、可靠、运行使用和维护方便等。在PLC系统的设计中，应优先满足生产机械或生产流程对电气控制的要求，再进行系统的优化设计。设计一个PLC控制系统有多种方案，可以在原有的继电接触控制系统基础上加以改造，形成可编程控制器的控制系统，也可以在满足控制要求的前提下，新建一个PLC控制系统[7]。1.4.3意义当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。早期的电梯控制装置主要是由继电器、接触器控制逻辑电路组成，存在功能弱、故障多、寿命短等缺点。目前，已经广泛采用可编程序控制器（PLC）来控制电梯，PLC作为新一代工业控制器，以其接线简单、高可靠性和技术先进性，在货梯控制中得到广泛应用，从而使货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[8,9]。第2章确定总体设计2.1电梯的工作原理曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。2.2控制要求分析及选定方案货梯的安全运行有以下一些主要控制要求：1．货梯位置的确定与显示轿厢中的工作人员及门厅中等待货梯的工作人员都需要知道货梯的位置，因而轿厢及门厅中都设有以楼层标志的货梯位置。但这还不够，货梯的运行还需要更加准确的货梯位置信号，以满足制动、停车等控制的需要。传统货梯的位置信号一般由设在井道中的位置开关磁感应器提供，当轿厢上设置的隔磁板插入感应器时，发出位置信号，并启动楼层指示。2．轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号工作人员可按下轿厢内操控盘上的选层按钮选定货梯运行的目的楼层，此为内选信号，按钮按下后，该信号应被记忆并使相应的指示灯点亮。在门厅等候货梯的工作人员可以按门厅开、关门继电器KM1、KM2的上行或下行召唤信号，此为外唤信号，该信号也需记忆并点亮门厅的上行或下行指示灯，这些保持信号在要求得到满足时应能自动消号。3．货梯自动运行时的信号响应货梯自动运行时应根据内选及外唤信号，决定货梯的运行方向在哪些站点停站。一般情况下货梯按先上后下的原则安排运送货物的次序，而且规定在运行方向确定之后，不响应中途的反向呼唤要求，直到到达本方向的最远站点才开始返程。4．轿厢的启动与运行轿厢在运行方向确定，轿厢门已关好时启动运行，运行的初始阶段是加速运行阶段，其后是稳定运行阶段。5．轿厢的平层与停车轿厢运行后需确定在哪一层停车。平层即是指停车时，轿厢的底与门厅“地平面”应相平齐，一般有具体的平层误差规定，如平层时两平面相差不得超过5mm。平层停车过程需在轿厢底面与停车楼面相平之前开始，先是减速，再是制动，以满足平层的准确性及工作人员的舒适感[6]。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，其曳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。由于这些电梯交流调压调速系统，交流双速电机拖动系统性能及乘坐舒适感较差，交流调压调速系统属能耗型调速的机械部分无大问题，为节约资金，大部分老式电梯用户希望对电梯的电气控制系统进行改造，提高电梯的运行性能。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[10~12]。随着科学技术的发展，近年来我国的电梯生产技术得到了迅速发展，一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺，以便更新换代生产更新型的电梯。电梯主要分为机械系统与控制系统两大部分，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电器控制系统(早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC控制系统[13~15]、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗干扰性差、系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而PLC控制系统由于运行可靠性高、使用维修方便、抗干扰性强、设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造[16~19]。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。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时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（ProgrammableLogicController，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[11,20]。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[21,22]。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[23~25]，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[26,27]。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。我打算画出它的电梯控制系统的示意图，再根据电梯控制系统的示意图估计一下I/O点数，这样可以确定所选机型，最后写出流程图，梯形图及语句表。根据上述分析可以确定电梯控制系统运行模型，如电梯控制系统示意图2-1所示，包括显示、开关、按钮和指示灯等元件与主机或扩展模块有关的电气图。电梯控制系统的示意图2-1。图2-1电梯控制系统的示意图根据分析可以确定电梯控制系统的I/O点数，十个按钮，需要十个输入点；四个位置按钮，需要八个输入点；十六个信号灯，需要十六个输出点；控制电动机需要九个输入点和六个输出点。第3章电梯控制系统的设计方案3.1交流双速电梯的主电路图交流双速电梯的主电路图如下图3-1所示：图3-1交流双速电梯的主电路图图3-1中，M1为电梯专用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低速运行；KM5为起动加速接触器；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与电阻，与KM5－KM8配合实现对电机的加减速控制。当KM1或KM2与KM3通电吸合时，电梯将进行上行或下行起动，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，电动机转为低速接收，串入阻抗制动，实现上升与下降的低速运行，且KM6－KM8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，接触器全部断电释放，机械抱闸，电梯停止运行。3.2PLC的机型选择3.2.1可编程控制器控制系统的I/O点数估算1．控制电磁阀等所需的I/O点数有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，需要八个输入点。十六个信号灯，需要十六个输出点。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。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。3.2.2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．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。2．开关量输入输出的点数一般系统中，开关量输入和开关量输出的比为6：4。这方面的经验公式是根据开关量输入、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*103．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*2004．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。3.2.3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。3.2.4功能、结构要合理单片控制往往是用一台可编程控制器控制一台设备，或者一台可编程控制器控制几台小设备。3.2.5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。3.2.6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，电机15点，考虑到30%的I/O裕量，我们选择FX2N-60MR这种型号。3.3输入点和输出点的分配3.3.1电梯控制系统I/O点分配表根据上述分析可以知道本设计用到十个按钮，需要十个输入点；四个位置按钮，需要八个输入点；十六个信号灯，需要十六个输出点；控制电动机需要九个输入点和六个输出点。由此电梯控制系统I/O点分配见表3-1。表3-1电梯控制系统I/O点分配表输入输出开门KMAX0快车接触器KCY0关门GMAX1快加速接触器KJCY1安全运行继电器YJX2慢车接触器MCY2门联锁MSJX3第一制动接触器1ZCY3上端站强迫换速SHKX4第二制动接触器2ZCY4下端站强迫换速XHKX5上行接触器SCY5内指令1(1AN)X6下行接触器XCY6内指令2(2AN)X7内指令3(3AN)X10内指令1指示1ANLY10内指令4(4AN)X11内指令2指示2ANLY11厅外上召1(1AS)X12内指令3指示3ANLY12厅外上召2(2AS)X13内指令4指示4ANLY13厅外上召3(3AS)X14上召1指示1ASLY14厅外下召2(2AX)X15上召2指示2ASLY15厅外下召3(3AX)X16上召3指示3ASLY16厅外下召4(4AX)X17下召2指示2AXLY171层楼位置感应器1LGX20下召3指示3AXLY202层楼位置感应器2LGX21下召4指示4AXLY213层楼位置感应器3LGX22上行指示SDFY224层楼位置感应器4LGX23下行指示XDFY23上平层感应器SPGX24指层1Y24下平层感应器XPGX25指层2Y25开门限位行程开关1KMKX26指层3Y26关门限位行程开关1GMKX27Y27紧急呼叫JZHX30开门继电器KMJY30关门继电器GMJY31蜂鸣器FMQY323.3.2辅助继电器、定时器分配及作用辅助继电器、定时器分配及作用见表3-2：。表3-2辅助继电器、定时器分配及作用元件作用元件作用M0检修继电器M511层选层继电器M2启动辅助继电器M522层选层继电器M3启动继电器M533层选层继电器M4快车辅助继电器M544层选层继电器M5安全触板继电器M112上召换速继电器M6无选层信号继电器M113下召换速继电器M7下平层继电器M114内指令换速继电器M8门区继电器M120上方向选择继电器M9上平层继电器M121下方向选择继电器M111层楼位置继电器M125运行继电器M122层楼位置继电器M126本层开门继电器M133层楼位置继电器M130换速继电器M144层楼位置继电器M131换速触发继电器M211层指令继电器M222层指令继电器T0换速辅助定时器M233层指令继电器T1快车加速定时器M244层指令继电器T2第一制动减速定时器M311层厅外上召继电器T3第二制动减速定时器M322层厅外上召继电器T4开门安全保护定时器M333层厅外上召继电器T5自动开门定时器M422层厅外下召继电器T6开门安全保护定时器M433层厅外下召继电器M444层厅外下召继电器3.4PLC外部接线图根据上述分析可以确定交流双速电梯控制系统接线图，如下图4-3所示：FXFX2N-60MR图3-2交流双速电梯控制系统接线图第4章电梯控制系统的软件设计4.1程序流程图据上述分析可以确定电梯控制系统的流程图，电梯的程序流程图如下图4-1所示： 图4-1程序流程图外部接线图中，快车接触器KC与慢车接触器MC通过常闭触点MC、KC互锁，上行接触器SC与下行接触器XC互锁。上极限行程开关SDK为上行第二限位开关，当上行第一限位开关失灵，或由于其他原因造成电梯轿厢超越上端站一定距离时，它切断上行接触器电源，强迫电梯立即停止运行。下极限行程开关XDK，在电梯下行超越下端站一定距离时，切断下行接触器，强迫电梯立即停止运行。开、关门继电器通过彼此的常闭触点互锁。开门到位时，1KMK切断开门继电器电源，停止开门。关门到位时，1GMK切断关门继电器电源，停止关门。4.4控制程序设计4.4.1轿厢内控制程序设计轿厢内部程序设计主要分为内指令信号的登记、消除与显示的设计，其梯形图如图4-4所示。X010～X013分别为轿内1～4层内指令按钮信号输入端，对应的内指令信号登记继电器是M21～M24，由Y010～Y013驱动指示灯显示相应内指令已登记。信号的登记采用自锁原理，软件上采用逻辑或运算实现。不论电梯上行还是下行，当电梯运行到有内指令的楼层时，均要换速停车，并消除登记信号（消号）。在登记继电器回路，串联相应的层楼位置继电器的常闭触点，可以实现消号。例如，按下内指令按钮2NA，X011为ON,M22为ON,内指令2NA登记。当电梯运行到二层时，层楼位置继电器M12得电，常闭触点断开，M22为OFF,消除2NA登记信号。内指令梯形图如下图4-4所示：图4-4内指令梯形图内指令语句表见表4-1。表4-1内指令语句表0LDX003MCNOM1004LDX030OUTM06LDX010ORM21ANIM11OUTM21OUTY01011LDX011ORM22ANIM12OUTM22OUTY01116LDX012ORM23ANIM13OUTM23OUTY01221LDX013ORM24ANIM14OUTM24OUTY0134.4.2厅外控制程序设计厅外控制程序主要分为召唤信号的登记、消除与显示，其梯形图如图4-5所示，与内指令梯形图相似。信号登记采用自锁原理，信号消号通过串联层楼位置继电器常闭触电实现。常开触电M121与上召2AS、3AS回路的常闭点并联，M120与下召2AX、3AX回路的常闭点并联，起反向保号作用。例如，电梯在4层，2层乘客按下了厅外的2AS、2AX，3层乘客按下3AX，继电器M32、M42和M43为ON，信号被登记。电梯下行到3层，消除3AX信号登记，M43为OFF。电梯继续下行到2层，消除2AX信号登记，M42为OFF。电梯下行，M121为ON,与M32回路的常闭点M12并联，并联电路块为ON，所以M32继续为ON，实现了反向保号。只有当电梯上行到2层时，M32才为OFF，消除2AS的登记。厅外召唤梯形图如下图4-5所示：图4图4-5厅外召唤梯形图厅外召唤语句表见表4-2。表4-2厅外召唤语句表26LDX014ORM31ANIM11OUTM31OUTY01431LDX015ORM32ANBANIM12ORM121OUTM32OUTY01538LDX016ORM33ANBANIM13ORM121OUTM33OUTY01645LDX017ORM42ANBANIM12ORM120OUTM42OUTY01752LDX020ORM42ANBANIM13ORM120OUTM43OUTY02059LDX007ORM44ANIM14OUTM44OUTY0214.4.3层楼位置指示控制程序设计层楼位置指示梯形图如下图4-6所示：图4-6层楼位置指示梯形图楼层位置语句表4-3。表4-3楼层位置语句表64LDM11ANIM12ORX021OUTM1168LDM12ANIM11ANIM13ORX022OUTM1273LDM13ANIM12ANIM14ORX023OUTM1378LDM14ANIM13ORX024OUTM14OUTY02683LDM11ORM13ANIM12OUTY02487LDM12ANIM11ORM13ANIM12OUTY0254.4.4定向控制程序设计由内指令登记继电器M12～M24、厅外上召继电器M31～M33、厅外下召继电器M42～M44组合成选层信号M51～M54。由选层信号M51～M54、层楼位置信号M11～M14比较形成定向信号。电梯所在层楼位置之上有选层信号，并且处于非下行状态，可以定向为上行。电梯所在层楼位置之下有选层信号，并且处于非上行状态，可以定向为下行。定向控制梯形图如图4-7所示：定向控制梯形图4-7。图4-7定向控制梯形图定向控制语句表见表4-4。表4-4定向控制语句表218LDM31ORM21OUTM51221LDM32ORM42ORM22OUTM52225LDM33ORM42ORM23OUTM53229LDM44ORM24OUTM54232LDIM51ANIM52ANIM53ANIM54OUTM56237LDM52ANIM12ORM53ANIM13ORM54ANIM14ANIM0ORM0ANDX031ANIY006ANIM121OUTM120250LDM53ANIM13ORM52ANIM12ORM51ANIM11ANIM0ORM0ANDM032ANIY005ANIM120OUTM121263LDM120ANIM121ANIM6OUTY022267LDM121ANIM120ANIM6OUTY0234.4.5选层换速控制程序设计电梯选层换速控制梯形图如图4-8所示：内指令选层换速信号通过内指令信号和层楼位置信号组合而成，采用逻辑与判断换速条件。当电梯到达内指令信号的楼层时，对应的选层信号、层楼位置的逻辑与为1，内指令选层继电器M114为ON。厅外上召选层换速、下召选层换速原理与内指令选层换速相同。上召选层换速回路串联上行定向继电器M120，使电梯在上行过程中响应上召唤呼梯信号。下召选层换速回路串联下行定向继电器M121，使电梯在下行过程中响应下召唤呼梯信号选层换速控制梯形图如下图4-8所示：选层换速控制梯形图4-8。图4-8选层换速控制梯形图选层换速控制语句表见表4-5。表4-5选层换速控制语句表99LDM21ANDM11ORBLDM22ANDM12ORBLDM23ANDM13ORBLDM24ANDM14OUTM114111LDM31ANDM11ORBLDM32ANDM12ORBLDM33ANDM13ANDM120OUTM112121LDM42ANDM12ORBLDM43ANDM13ORBLDM44ANDM14ANDM121OUTM113131LDX005ANDY005ORBLDX006ANDY006ORM112ORM113ORM114ORM130ANIX030ANDM131OUTM130143LDX021ANIX022ANIX023ANIX024ORM131ANDX004OUTM1314.4.6开关门控制程序设计通过继电器KMJ、KGM控制门电动机的正反转实现开关门控制。开、关门继电器受PLC控制。开关门控制梯形图如图4-9所示：图4-9开关门控制梯形图开关门控制语句表见表4-6。表4-6开关门控制语句表150LDY030ANDM5ORX000ORX002ANIM125OUTM5156LDX033ANIM125ANIY030OUTT5K20162LDX001ORT5ORY031ANIM5ANIT6ANIY030ANIX034OUTY031175LDX014ANDM11ORBLDX015ANDM12ORBLDX016ANDM13ANDM120ORBLDX017ANDM12ORBLDX020ANDM13ORBLDX007ANDM14ANDM121ANIM0ANIM125OUTM126197LDY030ANIX000ANIM0ANIM125ANIM126OUTT4K80205LDM0ORM8ANDM5ORBLDM8ANDM130ORY030ORM126ANIM125ANIY031ANIX033ANIT4OUTY030结论本系统主要以PLC为核心，利用PLC的强大的控制功能，实现了对升降电梯的控制。利用梯形图程序可以很直观地看出运行过程。利用可编程控制器控制升降电梯，具有接线简单、编程直观、扩展容易等特点。当建筑物的层楼增加时，硬件接线上只需增加楼层相应的输入信号，原来的接线不需改变；软件上只需增加相应楼层的功能，要改动的地方也较少。调试结果表明，在适应性、精确性和可靠性方面达到了设计的要求，表明该设计方案是可行的。在这次设计过程中熟悉PLC的结构和基本原理，掌握指令系统和编程方法及原则。掌握了三菱FX系列可编程控制器硬件电路的设计方法。熟练了使用三菱FX系列可编程控制器的编程软件，掌握了可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法。通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询（图书、网络），PLC课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用，使理论知识和实践结合起来。谢辞本论文的完成，得益于洛阳理工学院老师们传授的知识，使本人有了完成论文所要求的知识积累，更得益于导师朱德荣老师从选题的确定、论文资料的收集、论文框架的确定、开题报告准备及论文初稿与定稿中对字句的斟酌倾注的大量心血，在此对导师朱德荣在这里，还要特别感谢大学三年学习期间给我诸多教诲和帮助的机电工程系的各位老师，感谢书记、朱德荣老师，你们给予我的指导和教诲我将永远记在心里！感谢在大学三年学习期间给我传授诸多专业知识的教研室的各位老师，同时感谢朱德荣老师给予我的指导和帮助！感谢我的同学们，谢谢你们给予我的帮助！回首本人的求学生涯，父母的支持是本人最大的动力。父母不仅在经济上承受了巨大的负担，在心里上更有思子之情的煎熬与望子成龙的期待。忆往昔，每次回到家时父母的欣喜之情，每次离家时父母的依依不舍之眼神，和信件中的殷殷期待和思念之语，皆使本人刻苦铭心，目前除了学习成绩尚可外无以为报，希望以后的学习、工作和生活能使父母宽慰。参考文献[1]周志敏.PLC在电梯控制系统中的应用[J].中国电梯，2003:23～24[2]史信芳等.电梯技术[M].北京:电子工业出版社，1996:37～39[3]陈怀忠.PLC在商场货运电梯控制中的应用[J].商场现代化,2006,5-1:54～56[4]陈家盛.电梯结构原理及安装维修[M].机械工业出版社，1990:34～36[5]张汉杰，王锡仲.现代电梯控制技术[M].哈尔滨工业大学出版社，2001:46～50[6]连志勇.电梯模型PLC控制系统设计：[J]西安建筑科技大学2005年06月，3～7[7]劳动和社会保障部教材办公室组织编写.可编程控制技术[M].中国劳动社会保障出版社.2004年2月:56～57[8]马馨宏.基于PLC的交流货梯控制[J]：吉林大学2007年05月23日:32～34[9]高勤.电器及PLC控制技术[M].高等教育出版社，2002:58～59[10]汪晓光，王艳丹，孙晓瑛编著.可编程控制原理及应用[M].北京：机械工业出版社，1994:42～48[11]马永翔.\o"可编程控制器在应用中的细节问题"可编程控制器在应用中的细节问题[J].电气开关,2001,(04):11～13[12]唐林.\o"可编程控制器的安装和维护"可编程控制器的安装和维护[J].四川职业技术学院学报,2005,(01):12～15[13]陈红.\o"课程设计:《可编程控制器》教学的重要环节"课程设计:《可编程控制器》教学的重要环节[J].职业教育研究,2005,(10):11～12[14]陆晓.\o"可编程控制器简介"可编程控制器简介[J].水利水文自动化,1992,(01):14～17[15]王林,朱业生.\o"S7-200可编程控制器全程仿真一例"S7-200可编程控制器全程仿真一例[J].电气时代,2006,(05):26～28[16]李经智.\o"可编程控制器(PLC)的安装、维护和检修"可编程控制器(PLC)的安装、维护和检修[J].职业技术,2006,(02):12～14[17]毛中源等.微机控制电梯[M].北京：国防工业出版社，1996:56～59[1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