乘客电梯的PLC控制.docx

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1、第一章引言自1889年美国奥梯斯升降机公司推出世界第一部以电动机为动力的升降机以来，电梯在 驱动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程，逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖 动两种不同的拖动方式。如今电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具；而且作为 载人工具，人们在运行的平滑性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能方面对它 提出了更高的要求。由于早期的电梯继电器控制方式存在故障率较高、可靠性差、接线复杂、 一旦接收完成不易更改等缺点，所以需要开发一种平安、高效的控制方式。可编程控制器 （PLC）既保存了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺 改变、易于与计

2、算机接口、维修方便等诸多高品质性能。因此，PLC在电梯控制领域得到了 广泛而深入的应用。随着微电子技术和计算机技术的迅速开展，PLC （即可编程控制器）在工业控制领域内 得到十分广泛地应用。PLC是一种基于数字计算机技术、专为在工业环境下应用而设计的电 子控制装置，它采用可编程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入/输出， 完成一系列逻辑、顺序、定时、记数、运算等确定的功能，来控制各种类型的机电一体化设 备和生产过程。电梯是随着高层建筑的兴建而开展起来的一种垂直运输工具。多层厂房和多层仓库需要 有货梯;高层住宅需要有住宅梯;百货大楼和宾馆需要有客梯，自动扶梯。在现代社会，电梯已 像

3、汽车、轮船一样，成为人类不可缺少的交通运输工具。据统计，美国每天乘电梯的人次多于乘 载其它交通工具的人数。当今世界，电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一。追溯电 梯这种升降设备的历史,据说它起源于公元前236年的古希腊。当时有个叫阿基米德的人设计 出一-人力驱动的卷筒式卷扬机。1858年以蒸汽机为动力的客梯，在美国出现,继而有在英国 出现水压梯。1889年美国的奥梯斯电梯公司首先使用电动机作为电梯动力，这才出现名副其实 的电梯，并使电梯趋于实用化。1900年还出现了第一台自动扶梯。1949年出现了群控电梯，首 批46台群控电梯在纽约的联合国大厦被使用。1955年出现了小型计算机（真空管）

4、控制电梯。 1962年美国出现了速度达8米/秒的超高速电梯。1963年一些先进工业国只成了无触点半导 体逻辑控制电梯。1967年可控硅应用于电梯，使电梯的拖动系统筒化，性能提高。1971年集 成电路被应用于电梯。第二年又出现了数控电梯。1976年微处理机开始用于电梯，使电梯的 电气控制进入了一个新的开展时期。第四章可编程控制器的机型选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

5、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。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。网身内存的估计用户程序所需内存容量要受到下面

6、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。1.1.4 内存利用率的说明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。1.1.5 开关量输入输出的点数确实定一般系统中，开关量输入和开关量输出的比为6： 4O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*10模拟量输入输出的总点数确实定只有模拟量输入时：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*200424程序编写质量的计算经验计算公式：总存储器字数=（开关量输入点数+开关量输出点

7、数）*10+模拟量点数*150。然后按计算存储器字数的25%考虑裕量。1.2 响应时间的分析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。4 . 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

8、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。5 .5机型确实定综上所述，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20 点，考虑10%到15%的I/O裕量，我们选择FX2N-64MR这种型号。第五章硬件设计5.1 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，开展速度快。本文所用到的产品是日本三菱FX系列超小型的 FX2c-64MR。在此简单的介绍该机型的一些技术指标。技

9、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。5.1.1 一般性能（见下表5.1）表5.1 一般性能电源AC110120V/220240V 单相 50/60Hz电源 波动AC93.5132V/187264V, 10ms以下瞬时断电，控制不受影响环境 温度。55度环境 湿度45%95%,无凝露抗振 动1055Hz, 0.5mm,最大2g （重力加速度）抗冲 击10g, 3轴X、Y、Z方向各3次抗噪 声1000VJus,30-100Hz（噪声仿真器）绝缘 耐压AC 1500V, 1 min（各端子与接地端之间）绝缘 电阻5M Q ,500V DC（各端子与接地端之间）接

10、地小于100Q （如果不可能，也可以不接地）环境无腐蚀气体，无导电尘埃5.1.2 输入性能（见表4.2）表5.2输入性能输入类型无电压触点或NPN集电极开路晶体管绝缘光-电隔离输入电压内部电源DC24V4V,外部电源DC24V8V输入阻抗近似3.3KQ工作 电流OFF-ONDC4mA（最小）ON-OFFDC 1.5mA （最大）响应 时间OFF-ON近似10ms（有8点可改变从060ms）ON-OFF近似10ms （有8点可改变从060ms）5.L3功能特性（见下表5.3）表5.3功能特性执行方法周期执行存储的程序，集中输入/输出执行速度平均12us/步程序语言继电器和逻辑符号（梯形图）程序容

11、量1000 步指令逻辑指令20 条（包括 MC/MCR,CJP/EJP,S/R）步进梯形指令2 条（STL,REJ）功能指令87 个（包括+,X,二,等=程序记忆内部配置 CMOS-RAM,EPROM/EEPROM 卡辅助继电器无锁存128点锁存64点状态（锁 存）64点特殊16点数据寄存器64点定时器0.1s定时 器24点（延时接通）0.1-999s0.01s定时 器8点（延时接通）0.0199.9s计数器（锁存）30点，减法计数（0999）高速计数器（锁存）1点,加/减计数（0999999）,最大2KHz电池保护锂电池，寿命约5年程序检查（和，语法，电路），定时监视,诊断电池电压，电源电压

12、5.L4输出性能（见下表5.4）表5.4输出性能输出类型继电器输出绝缘继电器绝缘输出 负荷电阻负 荷2A/点感性负 荷35V/A/300000次接通断开灯泡负 荷100W漏电流0mA响应 时间OFF-ON近似10msON-OFF近似10ms其它功能（见下表5.5）表5.5其它功能型号输入 点输出点端子块功 耗输入传感器电 源F1-60MR36点24占八、可拆卸 端子40V/A0.2A电梯控制系统的硬件面板图（见附图1）从图中可以看到，左边是电梯的模拟图,它的极限位置是由限位开关SQ1-SQ4控制，右边和下面 是PLC的模拟接线图，给接线和理解都带来了方便.5.2 输入/输出的分配5.2.1 输

13、入表5.6输入序号名称输入点序号名称输入点0四层内选按钮S4X0007一层上呼按钮U1X0071三层内选按钮S3X0018二层上呼按钮U2X0102二层内选按钮S2X0029三层上呼按钮U3X0113一层内选按钮S1X00310一层行程开关SQ1X0124四层下呼按钮D4X00411一层行程开关SQ2X0135三层下呼按钮D3X00512二层行程开关SQ3X0146二层下呼按钮D2X00613四层仃程开关SQ4X015输出表5.7输出序号名称输出点序号名称输出点0四层指示L4Y0008二层内选指示SEL2Y0101三层指示L3Y0019一层内选指示SEL1you2二层指示L2Y00210一层上

14、呼指示UP1Y0123一层指示L1Y00311二层上呼指示UP2Y0134轿箱下降指示DOWNY00412三层上呼指示UP3Y0145轿箱上升指示UPY00513二层下呼指示DN2Y0156四层内选指示SL4Y00614三层下呼指不DN3Y0167二层内选指KSL3Y00715四层下呼指小DN4Y017第六章软件设计6.1 程序流程图流程图分两种情况来考虑，（一）电梯的上升；（二）电梯的下降，电梯的上升有：（1）二层内呼叫；（2）三层内呼叫;（3）四层内呼叫，然后和限位开关一起控 制电梯的上升电梯的下降有：（D 一到三层呼叫；（2） 一到二层呼叫；（3）一层呼叫，同时和限位开关控制 电梯的下降

15、程序语句步序指令器件号说明步序指令器件 号说明0LDX012停在一层41ORM641ANIxoo342ORM652ANDXOO7一层上 呼按钮43ANIX0133LDMl44OUTM4一层到 二层4ANIT345LDX013停在二 层5ANIT1046ANIX0026ANIT1347ANDX010二层上 呼按钮7ORB48LDM58ANIM849ANIT49ANIM1250ANIT1510ANIM551ORB11OUTMl在一层按t52ANIMl12LDMl53ANIM1213ANDXOO0四层内 选按钮54ANIM1514ANIXOO155ANIM815ANIXOO256OUTM5在二层 按

16、t16LDM257LDM517ANIM1858ANDxooo四层内 选按钮18ORB59LDM619ORM6060ANIM1720ORM6161ORB21ANIX01562ORM6622OUTM2一层到 四层63ORM6723LDMl64ANIX01524ANDXOO1三层内 选按钮65ANIX00125ANIXOO066ANIX00326ANIXOO267OUTM6二层到 四层27LDM368LDM528ANIM1469ANX001三层内D选按钮29ORB70LDM730ORM6271ANIM1331ORM6372ORB32ANIX01473ORM6833OUTM3一层到 三层74ORM69

17、34LDMl75ANIX01435ANDxoo2二层内 选按钮76ANIxooo36ANIXOO077ANIX00337ANIxoo178OUTM7二层到 三层38LDM479LDX013停在二 层39ANIM980ANIX00240ORB81ANDX006二层下 呼按钮82LDM8124ANIX00283ANIT5125ANIX00384ORB126OUTMil三层到 四层85ANIMl127LDX014停在三 层86ANIM5128ANIX00187ANIMIO129ANDX005三层下 呼按钮88ANIM12130LDM1289ANIM15131ANIT7第二章概述2.1电梯硬件的分析2

18、. 1. 1电梯的组成(1)曳引系统曳引系统的主要功能是输出与传递动力，使电梯运行。曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳，导向轮，反绳轮组成。(2)导向系统导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升 降运动。导向系统主要由导轨，导靴和导轨架组成。(3)轿厢轿厢是运送乘客和货物的电梯组件，是电梯的工作局部。轿厢由轿厢架和轿厢体组成。(4)门系统门系统的主要功能是封住层站入口和轿厢入口。门系统由轿厢门，层门，开门机，门锁装置组成。(5)重量平衡系统系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在 限额之内，保证电梯的曳引传动正常。系统主要由

19、对重和重量补偿装置组成。(6)电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力拖动系统由曳引电动机，供电系统，速度反应装置，电动机调速装置等组成。(7)电气控制系统电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。电气控制系统主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。(8)平安保护系统保证电梯平安使用，防止一切危及人身平安的事故发生。由限速器，平安钳，缓冲器，端站保护装置组成。2. 1.2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90ANIM69132ANIT1791OUTM8在二按133ORB92LD

20、M8134ANIMl93ANDxoo3一层内 选按钮135ANIM594LDM9136ANIM1095ANIM4137ANIM1596ORB138OUTM12在层按I97ORM70139LDM1298ORM71140ANDX002二层内 选按钮99ANIX012141LDM13100ANIXOO0142ANIM7101ANIxoo1143ORB102OUTM9二层到一层144ORM74103LDX014停在三 层145ORM75104ANIXOO1146ANIX013105ANDX011三层上 呼按钮147ANIxooo106LDM10148ANIX003107ANIT6149OUTM13三层

21、到二层108ORB150LDM12109ANIM12151ANX003一层内D选按钮110ANIM15152LDM14111ANIM5153ANIM3112ANIM8154ORB113ANIMl155ORM76114ANIM75156ORM77115OUTMIO在三层 按t157ANIX012116LDMIO158ANIxooo117ANDXOO0四层内 选按钮159ANIX002118LDMil160OUTM14三层到 一层119ANIM16161LDX015停在四 层120ORB162ANIXOOO121ORM72163ANDX004四层下呼按钮122ORM73164LDM15123ANI

22、X015165ANIT8166ANIT20209ORM19167ANIT22210ANIX015168ORB211OUTM19一层到 二三四169ANIMIO212LDM3170ANIM5213ANDM4171ANIMl214ORM20172OUTM15在四层 按1215ANIX014173LDM15216OUTM20一层到二、三174ANDxoo1三层内 选按钮217LDM2175ANIxoo2218ANDM4176ANIXOO3219ORM21177LDM16220ANIX015178ANIMil221OUTM21一层到 二、四179ORB222LDM2180ORM78223ANDM318

23、1ORM19224ORM22182ANIX014225ANIX015183OUTM16四层到三层226OUTM22一层到 三、四184LDM15227LDM6185ANDXOO2二层内 选按钮228ANDM7186ANIXOO1229ORM23187ANIxoo3230ANIX015188LDM17231OUTM23二层到三、四189ANIM6232LDM13190ORB233ANDM14191ORM80234ORM24192ORM81235ANIX012193ANIX013236OUTM24三层到、194OUTM17四层到二层237LDM16195LDM15238ANDM17196ANDxo

24、o3一层内选按钮239ANDM18197ANIXOO1240ORM25198ANIXOO2241ANIX012199LDM18242OUTM25四层到*200ANIM3243LDM17201ORB244ANDM18202ORM82245ORM26203ORM83246ANIX012204ANIX012247OUTM26四层到、205OUTM18四层到 一层248LDM16206LDM2249ANDM17207ANDM3250ORM27251ANIX013293ANIX015252OUTM27四层到三、二294ANIM8253LDM16295OUTM66二层到 四层254DANM18296LDX

25、004四层下 呼按钮255ORM28297DANX013停在二 层256ANI2X01298ORM67257OUTM28四层到二、299ANIX015258LD0xoo四层内选按钮300ANIM8259DAN2X01停在一层301OUTM67二层到 四层260ORM60302LDX001三层上 呼按钮261ANI5X01303DANX013停在二 层262OUTM60一层到四层304ORM68263LD4xoo四层上 呼按钮305ANIX014264DAN2X01停在一 层306ANIM8265ORM61307OUTM68二层到 三层266ANI5X01308LDX011三层上 呼按钮267O

26、UTM61一层到 四层309DANX013停在二 层268LD1xoo三层内 选按钮310ANIX005269ANDX012停在一层311ORM69270ORM62312ANIX014271ANIX014313ANIM8272OUTM62一层到三层314OUTM69二层到 三层273LDX011三层上 呼按钮315LDX003一层内选按钮274ANDX012停在一层316ANDX013停在二 层275ANIxoo5317ORM70276ORM63318ANIX012277ANIX014319ANIM5278OUTM63一层到三层320OUTM70二层到 一层279LDXOO2二层内 选按钮32

27、1LDX007一层上呼按钮280ANDX012停在一层322ANDX013停在二 层281ORM64323ORM710282ANIX013324ANIX012283OUTM64一层到二层325ANIM5284LDX010二层上 呼按钮326OUTM71二层到 一层285ANDX012停在i层327LDxooo四层内 选按钮286ANIXOO6328ANDX014停在二 层287ORM65329ORM72288ANIX013330ANIX015289OUTM65一层到二层331ANIM12290LDXOO0四层内 选按钮332OUTM72三层到 四层291ANDX013停在二 层333LDX00

28、4四层下 呼按钮292ORM66334ANDX014停在三 层335ORM73377ORM80336ANIX015378ANIX013337ANIM12379OUTM80四层到二层338OUTM73三层到 四层380LDX006二层下 呼按钮339LDXOO2二层内 选按钮381ANDX015停在四 层340ANDX014停在三层382ANIX010341ORM74383ORM81342ANIX013384ANIX013343ANIMIO385OUTM81四层到二层344OUTM74三层到 二层386LDX003一层内选按钮345LDXOO二层下387ANX015停在四6呼按钮D层346AND

29、X014停在三 层388ORM82347ANIX010389ANIX012348ORM75390OUTM82四层到 一层349ANIX013391LDX007上层上 呼按钮350ANIMIO392ANDX015停在四 层351OUTM75三层到 二层393ORM83352LDxoo3一层内选按钮394ANIX012353ANDX014停在三层395OUTM83四层到一层354ORM76396LDM4355ANIX012397ANIX012356ANIMIO398OUTT3延时2秒357OUTM76三层到 一层399K20358LDXOO7一层上呼按钮400LDM7359ANDX014停在三 层

30、401ANIX013360ORM77402OUTT4延时2秒361ANIX012403K20362ANIMIO404LDM9363OUTM77三层到405ANIX013一层364LDXOO1三层内 选按钮406OUTT5延时2秒365ANDX015停在四层407K20366ORM78408LDMil367ANIX014409ANIX014368OUTM78四层到三层410OUTT6延时2秒369LDXOO5三层下 呼按钮411K20370ANDX015停在四 层412LDM13371ANIX011413ANIX014372ORM79414OUTT7延时2秒373ANIX014415K20374

31、OUTM79四层到 三层416LDM16375LDXOO2二层内 选按钮417ANIX015376ANDX015停在四层418OUTT8延时2秒419K20461ANIX012420LDM34620UTT23延时2秒421ANIX012463K204CT9延时2秒4LMl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， 到达运输目的。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。

32、 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。平安装置保证电梯运行平安。22UT64D9423K20465ANDXO134240UTT10延时4秒4660RM40425K40467ANIXO15426LDM2468CUTM40427ANIXO12469LDM404280UTTil延时2秒470ANIXO13429K204710UTT24延时2秒4300UTT1

33、2延时4秒472K20431K40473LDM404320UTT13延时6秒474ANDXO14433K60475CRM41434LDM6476ANIXO15435ANIXO13477CUTM414360UTT14延时2秒478LDM41437K20479ANIXO1440T1延时4秒40T2延时2秒2. 2可编程控制器的介绍2. 2.1可编程控制器的开展第一台可编程控制器的设计规范是美国通用公司提出的。当时的目的是要求设计一种新 的控制装置以取代继电器盘，在保存了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格廉价等 优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的时间响应快、控制精度高、可靠性好、控制 程序、可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。这一设想提出后, 美国数字设备公司（DEC）于1969年研制成第一台PLC,型号为PDP-14,投入通用汽车公 司的生产线控制中，取得了令人满