《机电一体化应用技术》-项目八四层电梯PLC控制的设计、安装与调试

任务8.1四层电梯控制系统8.1.1四层电梯控制系统操作指导

1.电路设计

1)PLC外部接线图由于课本限于篇幅的大小，此处省略外部硬件接线图，实物接线时参照I/O分配表进行。

2)I/O口分配表根据电梯控制要求，可知其输入需要28个点，输出需要25个点，具体详见I/O分配表8一1所列。另外，为了满足控制要求，程序中还需用到其他编程元件，如辅助继电器、定时器等。具体编程软元件号及其用途见表8-2所示。下一页返回任务8.1四层电梯控制系统3)PLC的选型根据四层电梯控制要求分析可知，系统至少需要28个输入点，2s个输出点，而在选择PLC时，应留有15%的余量因此应做如下选择:

输入点数:28*(1+0.15)=32.2，取32点;

输出点数:25*(1+0.15)=28.8，取32点;

因此可选择三菱FX2N、系列中型号为FX2N-64MR的PLC主机，其输入和输出点均为32点,满足系统设计需要下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统2.四层电梯程序设计电梯控制系统是一个较为复杂的控制系统，为了便于学习，本课题将把四层电梯控制系统按其具体功能分成8大程序段来表述。

1)电梯内呼叫信号的保存、消除与指示电梯在运行时，随时都有可能有内呼叫信号，这时需要把这些信号保存下来，并显示。当运行到所呼叫的楼层时，对应的信号要消除。电梯内呼叫信号的保存、消除与指示程序如图8一1所示。

2)电梯外呼叫信号的保存、消除与指示电梯外有1一3层上楼呼叫按钮SB7一SB9，对应的输入继电器为X14一X16有4一2层下楼呼叫按钮SB10一SB21，对应的输入继电器为X17一X210电梯外呼叫信号的保存、消除与指示梯形图程序如图8-2所示。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统3)电梯选层信号的登记电梯运行过程中，如果在某层楼有内呼叫信号或外呼叫信号，则必须将这些信号保存形成选层信号，以便当电梯运行到对应楼层时，能响应其呼叫。电梯选层信号登记的梯形图程序如图8-3所示。

4)电梯到达楼层显示电梯运行过程中，运行到指定楼层位置时，对应的楼层位置继电器进行登记，以便显示。梯形图程序如图8-4所示。

5)电梯定向控制及显示电梯的运行为上行和下行两种相反的运行方向，因此根据控制要求形成对应的定向信号与对应的运行方向指示，梯形图程序如图8一5所示。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统6)电梯变速与运行控制梯形图程序如图8一6所示。

7)电梯开关门及保护控制电梯门有轿厢门和厅门，其中轿厢门为主动门，受电梯门电路程序控制而开和关，厅门是被动门，不能自行开、关，只能由轿厢门带动实现开、关，因此电梯门控制程序只需控制轿厢门即可。电梯开关门及保护控制梯形图程序如图8一7所示。

8)电梯报警控制电梯的报警梯形图程序如图8一8所示。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统3.电梯程序的调试

1)电梯程序的仿真调试打开GX一Developer编程仿真软件，输入程序。

(1)分段仿真调试按8.4的程序段进行分段调试，注意观察每一程序段是否满足每一种控制要求，如果不满足，则分段进行修改和完善，直到各段程序的仿真调试成功。

下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统(2)完整程序仿真调试根据控制要求，对完整程序进行仿真调试，如果每一控制要求均能满足控制要求，则仿真调试成功，可以进行模拟调试。完整程序仿真过程中，要特别注意各输入信号继电器的得电与断电顺序，否则即使程序正确，也得不到正确的调试效果，会增加很多修改和调试程序的工作量。因此，完整程序仿真调试之前，必须完全弄清楚电梯的控制要求。2)电梯程序的模拟调试程序仿真调试成功后，将程序从计算机传送到PLC主机上，外部接线后，根据电梯控制要求，逐步给出对应的输入信号，进行电梯程序的模拟调试。如果调试中各结果与设计要求相符，则说明调试成功，可进行实际现场调试。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统8.1.2扩展任务

1.扩展任务1

在四层电梯控制中，如果要求系统应具备:有司机、无司机、消防三种工作模式。请考虑梯形图该如何变换。

2.扩展任务2

自学FX系列的功能指令，试一试在设计四层电梯控制时使用功能指令，与仅使用基本指令编写相比，看梯形图程序哪一个更简单，更节约执行时间，更容易增加电梯的层数控制。

3.扩展任务3

为了节能，在用PLC控制的同时，引入变频器控制电梯运行。请查阅和学习相关知识，看如何实现?其外部接线如何?应选择怎样的变频器?下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统8.1.3知识点1;FX系列PLC的结构原理1.FX系列PLC简介三菱电机公司于20世纪80年代推出了F系列小型PLC，继后又推出了FX系列。现国内使用最多的FX系列主要有FX1S,FX1N,FX2N和FX2NC,等4个子系列。它们的主要性能比较如表8一3所列。

FX系列型号命名格式如下:下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统2.FX2N系列PLC常用编程软元件

1)输入继电器输入继电器是与PLC外部输入端相连，用于接收外部开关信号的软元件，用符号“X"表示。它是光电隔离的电子继电器，其常开触点与常闭触点可以无数次地使用。其编号为X000~X007,X010·X017,X020~X027等依此类推。输入继电器的状态由外部输入信号来驱动，不能用程序驱动，即输入继电器的状态用程序无法改变。当外部开关为接通时，对应的输入继电器为ON状态，相反为OFF状态。当输入继电器为ON状态时，其常开触点闭合，常闭触点断开;当输入继电器为OFF状态时刚好相反。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统2)输出继电器输出继电器是与PLC外部输出端相连，用于将PLC的输出信号传递给输出模块，再由输出模块驱动外部负载。用符号“Y"表示。其常开触点与常闭触点同样可以无数次地使用。其编号为Y000~Y007,Y010~Y017,Y020~Y027等依此类推。输出继电器的相当于一个受控的开关，其断开或闭合受到程序的控制。另外，输出继电器是无源的，因此需要外接电源。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统3)辅助继电器辅助继电器用符号"M"表示，它相当于继电控制系统中的中间继电器。它既不能接收外部的输入信号，也不能直接驱动外部负载，只是一种内部的状态标志。辅助继电器与输出继电器一样由PLC内各软元件驱动，同样其触点可无数次地使用，但这些触点不能直接驱动外部负载，外部负载必须由输出继电器来驱动。根据用途不同，辅助继电器可分为通用辅助继电器、断电保持辅助继电器和特殊辅助继电器三大类。辅助继电器元件地址均接十进制编号。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统5)定时器

PLC中的定时器相当于继电器系统中的“通电延时型”时间继电器。它有一个设定值寄存器，一个当前值寄存器以及一个用来储存其输出状态的映像寄存器，三者使用同一个元件号。定时器是根据时钟脉冲的累计来计时的，为1ms,10ms,100ms三种，当所计时达到设定值时，其输出点动作。按特性的不同分为通用定时器和累计定时器两种。

6)计数器

(1)内部计数器内部计数器是对内部映像寄存器(如X,Y,M,S,T和C)提供的信号进行计数的计数器。有16位和32位两大类内部计数器。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统(2)高速计数器高速计数器均为32位可逆计数器，共21个点，编号为C235~C255。它们共用PLC的8个高速计数器输入端X0~X7，每一输入端同时只能供一个高速计数器使用。高速计数器按中断方式运行，与扫描周期无关。

7)其他基本编程元件

(1)数据寄存器(D)

数据寄存器主要用于存储PLC在进行数据处理、模拟量控制、定位控制时的中间数据和参数。数据寄存器为16位二进制，最高位是符号位。需要时可用两个地址相邻的数据寄存器合并起来存放犯位数据，最高位仍然是符号位。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统①通用数据寄存器②断电保持数据寄存器③特殊数据寄存器④文件寄存器

(2)指针与常数①指针(P/I)

包括分支和子程序用的指针P和中断用的指针I。P有P0~P63共64点，用于指定条件跳转、子程序调用等分支的跳转目标。②常数用K表示十进制常数，而用H表示十六进制常数。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统3.FX2N、系列PLC基本逻辑指令

FX系列基本指令有20多条，功能指令有100多条，仅用基本逻辑指令就可编制出开关量控制系统程序。指令的基本格式如下:1)梯形图的格式梯形图是形象化的编程语言。用接点的连接组合表示条件，用线圈的输出表示结果，从而绘制出由逻辑行组成的顺序控制电路图。图8一11为梯形图的格式。图中的右母线可省略，但左母线绝对不能省略。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统2)逻辑取及线圈驱动指令LD,LDI,OUTLD(Load):取指令。常开触点与左母线的连接指令，可用于X,Y,M,T,C和S。

LDI(LoadInverse):取反指令。常闭触点与左母线的连接指令。可用于X,Y,M,T,C和S。

OUT(Out):动线圈输出指令，可用于Y,M,T,C和S，不能用于输入继电器X。线圈和输出类指令应放在梯形图的最右边。OUT指令可连续使用若干次，相当于线圈的并联。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统3)串联与并联指令(1)串联指令AND(And):与指令。用于单个常开触点与左边触点的串联连接指令。ANI(AndInverse):与反指令。用于单个常闭触点与左边触点的串联连接指令。AND与ANI指令可用于X,Y,M,T,C和S。串联的个数没有限制。(2)并联指令OR(Or):或指令。用于单个常开触点与前边电路的并联连接指令。ORI(OrInverse):或反指令。用于单个常闭触点与前边电路的并联连接指令。OR与ORI指令可用于X,Y,M,T,C和S。并联的个数没有限制。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统(3)或块指令

ORB(OrBlock):或块指令。用于将串联电路块与前面电路的并联连接，从电路结构上看，存在“先串后并”的特点。它同样不带任何目标元件。每一串联电路块的开始使用LD或LDI指令，结束用ORB指令。

(4)与块指令

ANB(AndBlock):与块指令。用于将并联电路块与左边电路的串联连接，从电路结构上看，存在“先并后串”的特点。它不带任何目标元件。每一并联电路块的开始使用LD或LDI指令，结束用ANB指令。4.多重愉出指令MPS,MRD,MPPMPS(Push):进栈指令。

MRD(Read):读栈指令。

MPP(Pop):出栈指令。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统5.主控与主控复位指令MC,MCRMC(MasterControl):主控指令。公共串连接点的连接指令，用于表示主控区的开始。MC指令只能用于Y和M(不包括特殊辅助继电器)。

MCR(MasterControlReset):主控复位指令。MC指令的复位，表示主控区的结束。6.置位与复位指令

SET(Set):置位指令。使操作保持为ON的指令，用于Y,M,S。

RST(Reset):复位指令。使操作保持为OFF的指令，用于Y,M,S,T,C等。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统7.边沿检侧指令

1)微分输出指令

PLS:上升沿微分指令。在输入信号的上升沿产生一个扫描周期的脉冲。

PLF:下降沿微分指令。在输入信号的下降沿产生一个扫描周期的脉冲。

PLS和PLF指令只能用于Y和M(不包括特殊辅助继电器)。图8一21中的使用和对应指令语句表及波形图。

2)边沿触点检测指令

LDP,ANDP,ORP:上升沿检测指令。对应触点在指定元件的上升沿接通一个扫描周期。

LDF,ANDF,ORF:下降沿检测指令。对应触点在指定元件的下降沿接通一个扫描周期。下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统8.空操作与程序结束指令

NOP(NonProcessing):空操作指令。是一条无动作无操作的指令，即程序什么都不做。常用于在编程时预留空位，也可用来修改程序。

END(End):程序结束指令。表示程序结束，执行输出处理。常用于整个PLC的结束或程序的分段调试。8.1.4知识点2;GX一Developer编程仿真软件或FXGP一WIN一C编程软件1.软件安装2.程序的输入与编辑

1)新建文件

2)程序的输入与编辑操作下一页返回上一页任务8.1四层电梯控制系统