2022年plc层电梯控制设计方案.docx

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1、封面作者： PanHongliang仅供个人学习目录第一章绪论21.1 课题的必要性与发展简况 21.2 电 梯 继 电 器 控 制 系 统 的 特 点 及 存 在 问题 2第二章PLC的简介22.1 PLC的定义与特点22.2 PLC的基本结构22.3 PLC的工作原理3第 三 章电 梯 硬 件 控 制 系 统 设计43.1 PLC控制系统的设计分析 43.2 电梯模型PLC控制系统设计 43.3 PLC选 择 和I/O地 址 分 配 及 元 件 明细 53.4 I/O接线图83.5 PLC硬件接线图9第四 章电 梯的软 件 控 制系 统设计 104.1 电梯控制系统实现的功能 104.2

2、电梯操作方式114.3 减速及平层掌握114.4 控制系统流程图114.5 控制系统梯形图134.6 系统的调试及操作23参考文献24第一章绪论1.1 课题的必要性与进展简况PLC 是一种用于自动化掌握的专用运算机，实质上属于运算机掌握方 PLC 掌握一般具有牢靠性高、易操作、修理、编程简洁、敏捷性强等特点；电梯采纳了 PLC 掌握，用软件实现对电梯运行的自动掌握，牢靠性大大提高；掌握系统结构简洁，外部线路简化；另外可便利地增加或改 变掌握功能；也可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并 便于检修；随着电力电子技术、微电子技术和运算机掌握技术的飞速发 展，沟通变频调速技术的进展也非常快

3、速；变频调速电梯使用了先进的SPWM技术，明显改善了电梯运行质量和性能；调速范畴广、掌握精度高，动态性能好，舒服、寂静、快捷， 几乎可与直流电机媲美；同时明显改善了电动机供电电源的质量，削减 了谐波，提高了效率和功率因数，节能显著；1.2 电梯继电器掌握系统的特点及存在问题继电器组成的次序掌握系统是最早的一种实现电梯掌握的方法；但是，进入九十岁月，随着科学技术的进展和运算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、牢靠性的要求越来越高，继电器掌握的弱点就越来越明显；可编程序掌握器 PLC最早是依据次序规律掌握的需要而进展起来的，是特地为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置；鉴于其种种优点，目前

4、，电梯的继电器掌握方式己逐步被PLC 掌握所代替；同时，由于电机沟通变频调速技术的进展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐步过渡到了沟通变频调速；因此，PLC 掌握技术加变频调速技术己成为现代电梯行业的一个热点；其次章 PLC 的简介2.1 PLC 的定义和特点可编程掌握器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的；它采纳一类可编程的储备器，用于其内部储备程序，执行规律运算 , 次序掌握，定时，计数与算术操作等面对用户的指令，并通过数字或模拟式输入 / 输出掌握各种类型的机械或生产过程；可编程掌握器及其有关外部设备，都按易于与工业掌握系统联成一个整体，易于扩充其功能的原就设计；总之

5、，可编程掌握器是一台运算机，它是专为工业环境应用而设 计制造的运算机；它具有丰富的输入/ 输出接口，并且具有较强的驱动才能；但可编程掌握器产品并不针对某一详细工业应用，在实际应用时，其硬件需依据实际需要进行选用配置，其软件需依据掌握要求进行设计编制；2.2 PLC 的基本结构PLC的基本结构如图 2-1 所示；CPU模块 I/O 模块编程器电源 接口PLC的基本结构：图 2-1 PLC的基本结构1. 中心处理单元 CPU是 PLC的掌握中枢；它依据PLC系统程序给予的功能接收并储备从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、储备器、I/O以及戒备定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误；当PLC

6、 投入运行时，第一它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入 I/O映象区，然后从用户程序储备器中逐条读取用户程序，经过命令说明后按指令的规定执行规律或算数运算的结果送入 I/O 映象区或数据寄存器内；等全部的用户程序执行完毕之后，最终将 I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行；为了进一步提高 PLC 的牢靠性，近年来对大型 PLC仍采纳双 CPU构成冗余系统，或采纳三 CPU的表决式系统；这样，即使某个 CPU显现故障，整个系统仍能正常运行；2. 储备器存放系统软件的储备器称为系统程序储备器；存放应用软件的储备器称为用户程

7、序储备器；2.3 PLC 的工作原理PLC是采纳“次序扫描，不断循环”的方式进行工作的；即在PLC运行时， CPU依据用户按掌握要求编制好并存于用户储备器中的程序， 按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，就从第一条指令开头逐条次序执行用户程序，直至程序终止；然后重新返回第一条指令，开头下一轮新的扫描；在每次扫描过程中，仍要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作；PLC 的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段；PLC在输入采样阶段：第一以扫描方式按次序将全部暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入

8、；立即关闭输入端口，进入程序执行阶 段；PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后次序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中全部的内容随着程序的执行而转变；输出刷新阶段：当全部指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过肯定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作；第三章电梯硬件掌握系统设计3.1 PLC 掌握系统的设计分析任何一种掌握系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生 产效率和产品质量；因此，在设计PLC 掌握系统时，应遵循以下基本原就：（1） 最大限度地满意被控对象的掌握要求充分

9、发挥 PLC 的功能，最大限度地满意被控对象的掌握要求，是设计 PLC 掌握系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原就；这就要求设计人员在设计前就要深化现场进行调查讨论，收集掌握现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料；同时要留意和现场的工程治理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密协作，拟定掌握方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题；（2） 保证 PLC掌握系统安全牢靠保证 PLC 掌握系统能够长期安全、牢靠、稳固运行，是设计掌握系统的重要原就；这就要求设计者在系统设计、元器件挑选、软件编程上要全面考虑，以确保掌握系统安全牢靠；例如：应当保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情形

10、下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作；（3） 力求简洁、经济、使用及修理便利一个新的掌握工程当然能提高产品的质量和数量，带来庞大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的保护也将导致运行资金的增加；因此，在满意掌握要求的前提下，一方面要留意不断地扩大工程的效益，另一方面也要留意不断地降低工程的成本；这就要求设计者不仅应当使掌握系统简洁、经济，而且要使掌握系统的使用和保护便利、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标；3.2 电梯模型 PLC掌握系统设计由于电梯的运行是依据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行掌握，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统掌握采纳随机规律控 制；即

11、在以次序规律掌握实现电梯的基本掌握要求的基础上，依据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的掌握电梯的运行；另外，轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送PLC的计数器来进行掌握；同时，每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号；为便于观察，对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，采纳LED和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示显示 开关上带有指示灯 ；依据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采纳了四个优先级队列，即上行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列；其中，上行优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号

12、所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的阵列；上行次优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以下楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列；掌握系统在电梯运行中实时排列的四个优先级陈设，为实现随机规律掌握供应了基础；当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判别该楼层是 否有同向的呼叫信号 上行呼叫标志寄存器、下行呼叫标志寄存器、有呼叫恳求时，相应寄存器为l ，否就为 0 ，如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，就在该楼层减速停车：假如不相 同，就将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数据储存， 执行该楼层

13、的减速停车；该动作完毕后，将被储存的数据重新送入比较 寄存器，以实现随机规律掌握；系统還利用行程判定楼层，并转化成 BCD码输出，通过硬件接口电路以 LED显示！3.3 PLC 挑选和 I/O 地址安排及元件明细（ 1） PLC的挑选电梯的电力驱动系统对电梯的起动加速、稳速运行、制动减速起着打算性作用；驱动系统的优劣直接影响电梯的起动、制动、加减速度、平层精度、乘座的舒服感等指标；本设计挑选了日本三菱公司生产的 FX 系列机， FX 系列机具有体积小，功能较强，价格廉价，使用便利、敏捷等优点；（2） ）元件明细表如表 4-1 所示表 4-1元件明细序号名称型号与规格单位数量备注1可编程掌握器F

14、X2-48MR 或自定台12运算机自定台13绘图工具自定套14绘图纸B4张45组合开关HZ10-25/3个16位置开关LX19-111个17 熔断器及配套熔芯1RL6-15/4A套28 三联按钮LA10-3H 或 LA4-3H个49接线端子排JX2-1015， 500V （ 10A 、条415 节）（3） ） I/O 安排表如表 4-2 所示表 4-2 I/O安排表输入输出输 入继 电器X000电路元件SB1作用开门按钮输 出继 电器Y01电 路 元 件KM1作用开门继电器X001SB2关门按钮Y02KM2关门继电器X002SQ1开门行程开Y03KM3上行继电器X003SQ2关关门行程开Y04

15、KM4下行继电器X004SQ3关向上运行转Y05KM5快速继电器X005SQ4换开关向下运行转Y06KM6加速继电器X006SL1换开关红外传感器Y06KM7慢行继电器X007SL2（左）红外传感器Y07HL1上行方向灯X010K（右）门锁输入信Y08HL2下行方向灯X011SQ5号一层接近开Y09HL3一层指示灯X012SQ6关二层接近开Y10HL4二层指示灯关X013SQ7三层接近开Y11HL5三层指示灯关X014SB3一层箱指令Y12HL6一层箱指令按钮指示灯X015SB4二层箱指令Y13HL7二层箱指令按钮指示灯X016SB5三层箱指令Y14HL8三层箱指令按钮指示灯X017SB6一楼

16、向上呼Y15HL9一层向上呼叫按钮叫灯X020SB7二楼向上呼叫按钮Y16HL10二层向上呼叫灯X021SB8二楼向下呼叫按钮Y17HL11二层向下呼叫灯X022SB9三楼向下呼Y18HL1三层向下呼叫按钮2叫灯X023SQ8一楼下接近开关X024SQ9二楼上接近开关X025SQ10三楼上接近开关X026SQ1二楼下接近1开关3.4 I/O接线图电梯掌握系统 I/O 接线图如图 2-3 示3.5 PLC 硬件接线图图 2-3电梯的 PLC掌握的输入 / 输出接线图PLC硬件接线图如图 2-4 所示COMCOMX00X01Y00X12X13X14X5图 2-4 PLC 硬件接线图第四章 电梯的掌

17、握系统设计4.1 电梯掌握系统实现的功能(1) 一台电机掌握上升和下降(2) 各层设上 / 下呼叫开关 最顶层与起始层只设一只 (3) 电梯到位后具有手动或自动开门关门功能(4) 电梯内设有层楼指令键，开关门按键，警铃风扇及照明按键(5) 电梯内外设有方向指示灯及电梯当前层号指示灯(6) 待客自动开门，当电梯在某层停梯待客时，按下层外呼唤按钮，应能自动开门迎客(7) 自动关门与提早关门 . 在一般情形下，电梯停站4-6 秒应能自动关门；在延时时间内，如按下关门按钮，门将不经延时提前实现关门动作.(8) 按钮开门；在开关过程中或门关闭后，电梯启动前，按下操纵盘上开关按钮，门将打开；(9) 内指令

18、记忆；当轿厢内操纵盘上有多个选层指令时，电梯应能按次序自动停靠车门，并能至调定时间，自动确定运行方向；(10) 自动定向；当轿厢内操纵盘上，选层指令相对与电梯位置具有不同方向时，电梯应能按先入为主的原就，自动确定运行方向；(11) 呼梯记忆与顺向截停；电梯在运行中应能记忆层外的呼梯信号，对符合运行方向的呼唤，应能自动逐一停靠应答；(12) 自动换向；当电梯完成全部顺向指令后，应能自动换向，应答相反方向的信号；(13) 自动关门待客；当完成全部轿厢内指令，又无层外呼梯信号时电梯应自动关门在调定时间内自动关闭轿厢照明；(14) 自动返基站；当电梯设有基站时，电梯在完成全部指令后，自动驶回基站，停机

19、待客；4.2 电梯操作方式1) 单轿厢下集选掌握登记全部轿厢和厅门下行呼唤；轿厢上行是只答应轿厢呼唤，直至最高层；自动转变运行方向为下行，应答厅门下行呼唤；2) 单轿厢全集选登记全部厅门和轿厢呼唤；上行时顺应答轿厢和厅门上呼唤；直至最高层自动反向应答下行呼唤和轿厢呼唤；本设计采纳全集选操作方式；4.3 减速及平层掌握电梯的工作特点是频繁起制动，为了提高工作效率、改善舒服感， 要求电梯能平滑减速至速度为零时，精确平层，即“无速停车抱闸”， 不要显现爬行现象或低速抱闸，即直接停止，要做到这一点关键是精确发出减速信号，在接近层楼面时按距离精确的自动矫正速度给定曲线；本设计采纳旋转编码器检测轿厢位置，

20、只要电梯一运行，计数器就可以精确地确定走过的距离，达到与减速点相应的预制数时即可发出减速命令；不论哪种方式产生的减速命令，由于负载的变化、电网波动、钢丝绳打滑等，都会使减速过程不符合平层技术要求，为此一般在离层楼100-200mm处需设置一个平层矫正器，以确保平层的长期精确性；4.4 掌握系统流程图开头置初始状态输入外呼唤信号输入指令信号启动关门关门终止启动，满速运行层楼到？减速平层位置到？停层开门停止运行？终止4.5.1 电梯的开 关门掌握梯形图4.5 掌握系统梯形图基本掌握要求：电梯运行到某层呼叫或乘客需要去的某层后，电梯门打开，乘客进 出；乘客进 . 出完毕后电梯门自动关闭；也可以手动开

21、. 关电梯门；依据要求设计出开 . 关门的掌握梯形图；Y00T0Y01M0T2T1M1图 2-5电梯开门、关门的梯形图程序程序设计说明：手动开 . 关门：在上图中 X000 为手动开门的按钮输入点；X001 为手动关门按钮输入点；电梯运行到位后，按下按钮SB1， X000 闭合，继而 Y000 闭合并自锁，电梯开门；开门到位后限制行程开关 SQ1动作， X002 断开，继而断开 Y000，开门终止；需要手动关门时，按下关门按钮 SB2， X001 闭合，继而 Y001 闭合并自锁，电梯关门；关门到位后关门行程开关SQ2动作， X003 断开，继而 Y001，关门终止；自动开. 关门；电梯运行到

22、位后，相应的楼到层接进开国闭合；T0 开头计数，计到三秒后， T0 动作， T0 触点闭合， Y000 闭合， Y000 闭合动作，打开电梯门； Y0 闭合后， T1 开头定时，五秒后， T1 触点闭合， Y001 闭合，实现自动关门；关门到位后，关门到位行程开关动作，继电器 X003断开， Y001 失电，关门终止；自动关门时可能会夹住乘客，一般在门内的两侧社有红外检测装置；见图中的 X006 和 X007，当有人进出时， X006 和 X007 闭合， M0 闭合并自锁，时断开的关门继电器Y001 通路并接通 T2 通路； 2S 后， T2 动作， M0失电，接通 Y001通路并实现自动关

23、门；4.5.2 到层指示掌握梯形图基本掌握要求；用数字显示电梯所到的层数，要求电梯到达某层是显示出该数字；梯形图如图（图2 6）；程序说明：在图中X（ 011013）代表楼到各层的层接近开关，Y（012014）为层指示灯继电器，当电梯到达某层时；某层到某层的层接进开关闭合，相应的指示灯亮；例如：电梯到达二层时X012 闭合，使 M3闭合，就 Y013 闭合并自锁，二楼指示灯亮，表示电梯已经到达二层；当电梯离开二层时，X012断开，而层指示灯灭；程序说明：在图中X（ 011013）代表楼到各层的层接近开关，Y（012014）为层指示灯继电器，当电梯到达某层时；某层到某层的层接进开关闭合，相应的指

24、示灯亮；例如：电梯到达二层时X012 闭合，使 M3闭合，就 Y013 闭合并自锁，二楼指示灯亮，表示电梯已经到达二层；当电梯离开二层时，X012断开，而层指示灯灭；M2M3Y09Y10Y04图 2-6 电梯到层指示的梯形图程序4.5.3 层呼叫指示掌握梯形图基本掌握要求：层呼叫指示掌握，即当乘客在轿厢外层按下呼叫安钮，相应的指示灯亮，呼叫信号始终保持到电梯到达该层且相应的接近开关动作后才被撤消；轿厢内去某层的指示掌握，即当乘客需去某层时，在轿厢内按下相应的安钮，该层指示灯亮，直到电梯到达该层，指示灯熄灭；Y15Y16Y17Y18Y12Y13Y14图 2-7电梯层呼叫指示的梯形图程序4.5.4

25、 电梯的启动和运行掌握梯形图掌握要求：方向掌握，即当电梯上行时，上行指示灯亮，下行时 下行指示灯亮；启动掌握，即电梯运行到位后，在关门信号和门锁信号 符合要求的情形下，电梯运行后经过2S 的加速，在接进目标楼层是开头转为慢速运行，直到目标楼层时停止；程序设计说明：在门锁信号 X 及关门信号符合要求的情形下，M4闭合， Y002 闭合，电梯快速运行，经过2S 后，电梯加速运行；如；电梯接近二层时二层的上 下接近开关 X011 与 Y013 接通 Y006，电梯慢速运行；当电梯到达二层时， Y013 动作断开，电梯停止，同理可使得Y002 闭合，接通电梯向下指示灯电路，使电梯下行；+Y07Y08M

26、5M4Y02Y03Y04T3Y05Y06图 2-8电梯启动和运行的梯形图程序电梯掌握系统梯形图所对应的指令语句表, 如下所示：表 4-2指令语句表指令程序指令程序0 LD X0021 LD X061 OR Y0022 OR X072 OR T023 OR M03 ANI M124 ANI T24 ANI Y0125 OUT M05 ANI X0226 LD M06 OUT Y0027 OUT T27 LD X0928 K208 OR X1029 LD Y009 OR X1130 ANI Y0110 ANI M131 OUT TI11 ANI Y0032 K5012 OUT T033 LD Y0

27、413 K3034 OR Y0614 LD X0135 OUT M115 OR Y0136 LD X0916 OR T137 OR X1117 ANI X0338 LDI M318 ANI Y0039 AND M219 ANI Y240 ORB20 OUT Y0141 OUT M2指令程序指令程序42 LD XIO63 AND Y1143 LDI M264 ORB44 AND M365 ANI Y1045 ORB66 ANI X0946 OUT M367 OUT Y1147 LD X0968 LD X1548 LD M269 OR Y1549 AND Y0970 LDI X0850 ORB71

28、 ORI X0951 ANI Y1072 ANB52 ANI Y1173 ANI X0953 OUT Y0974 OUT Y1554 LD X1075 LD Y1555 LD M376 OR Y1656 AND Y1077 LDI X0857 ORB78 ORI Y1058 ANI Y0979 ORI Y0859 ANI Y1180 ANB60 OUT Y1081 ANI X1061 LD X1182 OUT Y1662 LD M283 LD X17指令程序指令程序84 OR Y17105 OUT Y1385 LDI X08106 LD X1486 ORI Y10107 OR Y1487 OR

29、I Y07108 ANI Y1188 ANB109 OUT Y1489 ANI X10110 LD Y1490 OUT Y17111 LD Y1391 LD X18112 ANI Y1092 OR Y18113 ORB93 LDI X08114 ANI Y1194 ORI Y11115 ANI Y0395 ANB116 ANI Y1196 ANI X11117 OUT Y0797 OUT Y18118 LD Y1298 LD X12119 LD Y1399 OR Y12120 ANI Y10100 ANI Y09121 ORB101 OUT Y12122 ANI Y09102 LD X1312

30、3 ANI Y02103 OR Y13124 ANI Y07104 ANI Y10125 OUT Y08指令程序指令程序126 LD Y14147 OR Y14127 AND Y11148 ANB128 LD Y13149 ANI Y11129 AND Y10150 AND Y07130 ORB151 AND M4131 LD Y12152 ANI Y03132 AND Y09153 OUT Y02133 ORB154 LD X05134 OR M5155 LDI Y10135 OUT M5156 OR Y12136 LD X04157 ANB137 AND X07158 ANI Y09138

31、 LD X05159 AND Y08139 AND Y08160 AND M4140 ORB161 ANI Y02141 AND X08162 OUT Y03142 ANI M5163 LD Y02143 ANI Y01164 OR Y03144 OUT M4165 AND M4145 LD X04166 ANI Y06146 LDI Y10167 OUT Y04指令程序指令程序168 LD Y04187 ANB169 OUT T3188 ANI Y09170 K20189 ANI Y10171 LD T3190 ANI Y11172 ANI Y06191 OUT Y06173 OUT Y05

32、195 END174 LD Y02175 OR Y03176 LDI Y05177 LD X19178 AND Y12179 ORB178 LD X20179 AND Y13180 ORB181 LD X21182 AND Y14183 ORB184 LD X22185 AND Y13186 ORB4.6 系统的调试与操作（1） 按下呼叫按钮，电梯在检测到门厅或轿箱的呼唤信号后，便会上升到指定楼层；上升过程中，只执行上行信号，向下信号无效，反之亦然；（2） 电梯开头起动，通过变频器驱动电机拖动轿箱运动；轿箱运动速度由低速转变为中速再转变为高速，并以高速运行至目标层；（3） 当电梯检测到目标层减

33、速点后，电梯进入减速状态，由高速变为低速，并以低速运行至平层点停止；（4） 平层后，经过肯定延时开门，直至遇到开门到位行程开关； 再经过肯定延时后关门，直到安全触板开关动作；参考文献(1) 杨长能. 可编程序掌握器 PC 基础及应用 lull，重庆 : 重庆高校出版社， 1999(2) 高丽丽. PLC 掌握沟通变频调速掌握系统在电梯中的讨论，山东： 山东科技高校，2003-6(3) 廖常初. 可编程序掌握器的编程方法与工程应用，重庆：重庆高校出版社， 2001(4) 汪晓平 . 可编程掌握器系统开发实例导航，北京：人民邮电出版社， 2004-7(5) 郁汉琪. 机床电气及可编程掌握器试验、课

34、程设计指导书，高等训练出版社 2001(6) 陈立 定. 电气 掌握 与可编 程控 制器 . 广州: 华南理 工大 学出 版社,200l(7) 刘载文. 电梯掌握技术 . 北京: 电子工业出版社 ,1996(8) 孟红军. 三菱变频调速器 FR-A500版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text,pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personalownership.用户可将本文的内容或服务用于

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