基于PLC的电梯控制系统的设计与实现.pdf

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1、 工业控制计算机)2 0 0 9 年2 2 卷第4 期5基于P L C 的电梯控制系统的设计与实现D e s i g na n dI m p l e m e n t a t i o no fE l e v a t o rC o n t r o lS y s t e mB a s e do nP L C石云(安徽建筑工业学院，安徽合肥2 3 0 0 2 2)摘要采用F X 2 N 一4 8 M R 三菱P L C 作为电梯的控制系统，应用于透明仿真教学中，从电梯控制系统的结构组成及其设计思路和具体的硬件设计软件设计，说明如何实现一个电梯控制系统。关键词：P L C，电梯控制系统，硬件设计，软件设

2、计A b s t r a c tT h i sp a p e ri n t r o d u c e st h eM i t s u b i s h iP L Ct oe l e v a t o rc o n t r 0 1 w h i c ha p p l yi nt h et r u et e a c h i n ge l e v a t o rm o d e F r o mt h es t r u mt u r eo ft h ee l e v a t o rc o n t r o ls y s t e ma n dt h eh a r d w a r e s o f t w a r ed

3、 e s i g n，a n de x p l a i n sh o wt oc a r r yo u ta ne l e v a t o rc o n t r o ls y s t e m K e y w o r d s：P L C，e l e v a t o rc o n t r o ls y s t e m，h a r d w a r ed e s i g n，s o f t w a r ed e s i g n1电梯控制系统的结构组成电梯控制系统主要包括电梯拖动系统的控制和电梯逻辑系统的控制。电梯拖动控制部分主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿厢开关电路，其性能对电梯运行时乘客的舒适感有

4、着重要影响。电梯逻辑控制部分则是由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯和控制部分的核心器件(P L C)等组成，是电梯安全町靠运行的关键，是电梯控制系统自动化程度的重要标志。电梯的拖动系统控制主要以电梯运行速度为控制目标，以给定速度曲线作为依据，利用模拟控制装置或数字控制装置，针对曳引电动机的不同调速方式构成闭环或开环的速度控制系统，从而实现电梯运动状态的控制。电梯的逻辑系统控制主要以电梯操纵调度为控制目标，以电梯空间距离和时间间隔的严密配合为依据，利用直接或间接控制手段，完成电梯运行过程的协调动作，实现电梯服务运行的安全、高效、舒适。2 电梯控制系统设计的思路通过分析电梯的控制要求，首

5、先选择合适的P L C。P L c 是整个控制系统的核心部件，它对保证系统的技术指标和质量是至关重要的。根据系统要求合理分配I O 接口，编制P L C 的l O 地址分配表，并绘制I O 端子接线闲，最后编写电梯控制系统的软件，其包括P L C 控制软件和上位机控制软件。编制P L C 控制软件需要深入了解电梯控制要求与主要控制的基本方法以及系统应完成的动作、自动工作循环的组成和必要的保护等方面，可将电梯控制任务分解为独侈的几个部分，利用结构化模块化方法进行编程。人机界面的P L C控制系统，对电梯的统一管理至关重要。如图1 所示。3 电梯控制系统的硬件设计分析电梯控制蛰求l+J 确定P 1

6、 c 机型及分1(b L,Jl 编。；I(J 地址衷、绘制电梯撺制原理圈1 c 控制软什、f：化机控制软件l匝圃图1 设计流程图电梯控制系统控制核心为P L C 主机，通过P L C 输入接口将信号送入P L C。按P L C 存储器中存储的程序进行运算处理，然后经输出接口分别向楼层显示数码管、召唤指示灯、驱动系统等发出显示信号及控制信号，具体的电梯控制信号原理如图2所示。根据电梯控制系统的控制要求。在每层的轿厢外都有楼层和上升或下降的状态指示器，并且每层都有向上向下的外呼按钮，底层只有一个向上的按钮，顶层只有一个向下的按钮。轿厢内指令f jq外f 唤信号霪合Ir-fl 蓑告楼版显示锑f 二弓

7、辁示：i 与式显示监商碉垭图2 电梯控制信号原理图内控制屏上的指令按钮有选择楼层用的选层按钮，开r l 关门按钮，轿厢内控制屏还有电梯所在楼层和运行状态的状态指示灯。如在三层的透明仿真教学电梯中控制系统输入信号有3 个内指令信号，4 个外召唤信号，3 个平层信号，2 个开关门和2 个开关门限位信号，1 个总控制信号和1 个上下限位保护信号，总共1 6个输入点。输出信号有2 0 个，分别为2 个上下行电机拖动信号和2 个开关门电机拖动信号，7 个轿厢内外呼梯指示信号，9 个电梯运行状态显示信号。采用三菱公司研制的F 2 N 一4 8 M R，它工作可靠功能强，存储容量大编程方便。输出端可直接驱动

8、2 A的继电器或接触器的线圈，抗干扰能力强，因此能够满足电梯对电气控制系统的要求。结合对输入输出的要求，可以确定输入、输出点的分配表。根据输入、输出点的分配表，可以很方便地画出P L C 的接线图，如图3 所示。输入部分的Q SZ K 为总控开关，1 S B S Z、图3P L C 硬件I O 接线图万方数据6基于P L C 的电梯控制系统的设计与实现2 S B S Z、2 S B X Z、3 S B X Z 为1 到3 层楼的外召唤按钮信号，1 S B N L、2 S B N L、3 S B N L 为1 到3 层的内指令按钮信号，1 S Q、2 S Q、3 S Q 为电梯各层的平层信号，S

9、 BK M、S BG M、S QK M、S QG M 为开关门按钮和开关门限位信号，S QX W 为上下限位信号；输出部分的K M s K M x 为交流接触器，用来控制电梯升降的曳引电机，K M k K M G 为用来控制电梯的自动门的电机运转的交流接触器。S、X X、1 H S Z、2 H S Z、2 H X Z、3 H X Z、1 H N L、2 H N L、3 H N L 分别为上行、下行、1 楼上招、2 楼上招、2 楼下招、3 楼下招、1 楼内呼、2 楼内呼、3 楼内呼的指示灯。楼层显示用七段码的L E D 显示器显示。因为楼层显示和运行状态显示在各个楼层和轿内轿外的显示是一样的，所

10、以在安装线路的时候，可以并联起来接入输出接口。为了避免曳引电机和自动门电机正反转时造成电源相间短路除采用程序上软继电器的触点联锁外，还在K M s 和K M x 及K M k 和K M G 的线圈支路上采用了常闭触点的电路联锁。4 电梯控制系统的软件设计电梯控制系统的软件设计是P L C 电梯控制系统设计的关键环节。在其软件设计过程中，一要坚持功能完善、面面俱到的原则，保证电梯安全有效地运行；二要遵循结构简练、易读易改的原则，尽量减少程序量，采用模块化设计，充分利用P L C 中的各种指令优化程序，缩短P L C 程序扫描时间，保证电梯的精度。电梯控制系统实际上是一个人机交瓦式的系统，并且电梯

11、在运行中各种输入信号是随机出现的，即存在很多不确定因素。同时又有大量的自锁，互锁关系，故单纯采用顺序控制不能满足控制要求，因此电梯控制系统采用随机逻辑方式控制，即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。结合拖动系统，P L C 接收来自操纵盘和每层的呼叫信号、轿厢和厅门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号，经程序判断与运算实现电梯的集选控制。P L C 在输出显示和监控信号的同时，根据随机逻辑控制的要求，向变频器发出运行方向、启动、J D 减速运行和制动停梯等信号。由变频器根据一定的控制规律和控制算法来控制电机。同时，当系

12、统出现故障时，P L C 向变频器发出信号，其中各个厅门和轿厢操纵盘上的信号通过厅门、轿厢控制器以串行通信方式送入P L C，完成电梯的工作全过程。根据电梯的电气控制要求，电梯总是按照一定的程序重复地进行动作，电梯运行的循环过程为：检测呼,q 选层信号，判断电梯的运行方向，起动运行，在运行过程中，要进行顺向截梯、呼梯和轿内选择记忆等操作，到达层站时，执行开门、关门程序。电梯在实际运行中的P L C 控制功能流程图如图4 所示。P L C 上电运行首先进行自检，确定无故障后，开始控制电梯的运行。电梯的运行情况可分为静止和运作两个状态。在静止状态下电梯停于某层，这时电梯所接受的信号有两类：来自其它

13、层的呼叫信号，P L C 根据呼叫信号的响应流程，做出上行或下行的决定，使曳引电机得电上升或下降；电梯停靠的本层有呼叫信号，则执行图4 电梯实际运行中的P L c 控制功能流程图开关门的程序，而后根据选层信号，电梯上行或下行。电梯正在运行状态：如果是下行，只响应下招呼梯信号；上行过程中只响应上招信号。电梯在运行过程中具有楼层指示和上行或下行的状态指示，这样可以使轿厢内外的乘客清楚的知道电梯的运行状态。应用罗克韦尔自动化的R S V i e w 3 2 软件设计一个监视电梯运行状况的人机界面能够使管理人员直观地看到电梯的运行状况，从而实现电梯远程监控。则人机界面的P L c 控制系统可分为两个部

14、分：第一部分是P L C 与P C 之间的通信部分。本电梯控制系统采用R S 2 3 2 串口实现通信，要发送的信息包括内外呼梯、上下行显示、电梯楼层显示、开关门情况等。第二部分是显示部分，V B 中使用一个数组存放接收到的这个帧，这样的数组中的元素对应电梯的运行状态。当P C 接收到数据后，分析数组的内容就可以知道电梯当前的运行状态和位置。5 结束语系统软件部分易于扩展，从几层的小型电梯到几十层的大型电梯都适用。采用罗克韦尔自动化的R S V i e w 3 2 软件设计一个友好界面的上位机控制软件。就可以从P C 机上清楚看到电梯当前的运行状态和位置并且可以在P C 机上直接对远程的电梯进

15、行控制，从而实现电梯远程监控。参考文献 1 王立忠，刘洪波，王广德P L C 在电梯控制系统中的应用研究 J 科技广场，2 0 0 7(11)2 0 3 2 0 4 2 孙崎岖，刘学先电梯控制系统及远程监控系统设计 J 工业控制计算机，2 0 0 7(2 0)：8 8 8 9 3 李洁浅谈P L C 控制系统设计应注意的几个问题 J 西安航空技术高等专科学校学报，2 0 0 1(1)：2 2 2 4 4 陈立定电气控制与町编程序控制器的原理及应用 M 北京：机械工业出版社，2 0 0 4 收稿日期：2 0 0 8 1 0 2 1 津眵孚哆浮哆水哆水哆孚哆淖9 p 蹿9 陋凹列噬喀旦旦礴哆津哆淖

16、i，班列雌幽博韭母啪担哆尊眵乎鲈乎眵淖哆淖哆淳g 堪9 p 谆哆泌峨鼬蹦呻硝诤g 硝邺，淖蛆净哆淳i 乎辨乎眵净獬辨(上接第4 页)1)硬件配置简单，灵活性好，便于更改、升级，易于操作；系统只需简单的更改，即可推广用于不同的作物。2)模糊控制算法在上位机中实现，控制规则易于修改，当系统升级或改建时，可直接在上位机中修改控制算法。3)利用组态软件建立作物参数的专家数据库，提供不同作物的合适参数。参考文献【1 鲍军民基于Z i g B e e 技术的分布式温室监控系统的设计工业控制计算机 J 2 0 0 7(1 0)：9-1 0，1 2 2 周毅刚A D A M 一5 5 1 0 模块在电动执行器

17、控制中应用 J 电子测量技术2 0 0 2(5)：3 0-3 1 收稿日期：2 0 0 8 1 1 2 4 万方数据基于PLC的电梯控制系统的设计与实现基于PLC的电梯控制系统的设计与实现作者：石云，Shi Yun作者单位：安徽建筑工业学院,安徽,合肥,230022刊名：工业控制计算机英文刊名：INDUSTRIAL CONTROL COMPUTER年，卷(期)：2009，22(4)引用次数：0次 参考文献(4条)参考文献(4条)1.王立忠.刘洪波.王广德 PLC在电梯控制系统中的应用研究期刊论文-科技广场 2007(11)2.孙崎岖.刘学先 电梯控制系统及远程监控系统设计期刊论文-工业控制计算

18、机 2007(10)3.李洁 浅谈PLC控制系统设计应注意的几个问题期刊论文-西安航空技术高等专科学校学报 2005(1)4.陈立定 电气控制与可编程序控制器的原理及应用 2004 相似文献(10条)相似文献(10条)1.期刊论文 唐进.TANG Jin 基于PLC变频器在电梯控制系统中的应用-新技术新工艺2009(4)随着国民经济的飞速发展及人们物质生活需求的提高,电梯不但广泛应用于现代化城市的高层建筑中,也逐步成为低层建筑中的代步工具.提高运行质量、节约电能是电梯控制系统重点要解决的问题.PLC具有可靠性高、编程容易等特点,可实现电梯控制的各种功能要求,现已逐渐代替了继电器一接触器控制系统

19、.变频器不但可以提供良好的调速性能,并能节约大量电能,特别适宜于电梯驱动.本文介绍了电梯控制系统的功能要求和电动机变频调速的节能原理,实例分析了利用PLC和变频器控制简易电梯系统的设计方案.该方案可为同类设计提供参考.2.期刊论文 王锋.顾战松 基于PLC的电梯控制系统-电气自动化2003,25(6)介绍了如何使用PLC来实现一个电梯控制系统,并详细的分析了各主要程序模块.3.期刊论文 王文东 基于触摸屏与PLC结合的电梯控制系统研究分析-中国科技博览2010(2)电梯是智能现代建筑不可缺少的交通运输工具.将可编程控制器(PLC)与触摸屏相结合对智能建筑电梯进行逻辑控制,增强了人机交互性、提高

20、了电梯可靠性、可维护性、灵活性以及延长了电梯的使用寿命.4.期刊论文 滕慧绒 PLC在电梯控制系统中的应用-太原城市职业技术学院学报2007(5)文章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.5.期刊论文 刘一凡 PLC在电梯控制系统中的应用-肇庆学院学报2002,23(2)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及其电器的安装调试过程.6.期刊论文 孙后环.白崇哲 基于PLC脉冲选层的电梯控制系统-电气传动2003,33(1)文章探讨了利

21、用PLC高速计数器之脉冲计数功能实现电梯位移控制的机理.介绍了2种脉冲计数方式及防乱层措施.对脉冲计数电梯的软件设计如特殊继电器和数字寄存器的定义和使用、井道自学习方法步骤及程序框图和电梯正常运行时换速过程的程序设计等问题进行了较为详尽的描述,并给出了电梯快速运行换速段的程序实例.7.学位论文 李玉军 基于PLC技术的高层电梯控制系统设计与实现 2008 在现代社会和经济活动中，电梯已是城市物质文明的一种标志。国民经济的发展促进了高层建筑和智能建筑的大量涌现，作为交通工具的电梯越来越重要。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统、PLC控制系统、微机控制系统。国内七八十年代安装的许多

22、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，其拽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。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。可编程控制器(Programmable Logic controller，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。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

23、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。根据电梯控制系统的特点，本文提出了用PLC控制高层电梯，大大提高了电梯的性能。在软件设计上，采用模块化程序设计和逻辑功能图设计的设计思想，把系统功能划分为独立的模块，对各个功能模块分别进行设计。使电梯控制系统合理分配进程，达到合理控制电梯的目的。通过基于PLC技术的高层电梯控制系统设计与实现项目的设计，设计者可以在熟练掌握电梯的基本原理、PLC的原理后，将这些知识综合运用，进行I/O图的设计、梯形图设计、指令程序设计，对PLC技术推广、应用有着重要的意义。8.期刊论文 周佩娟 浅谈PLC在电梯控制系统中的应用-科技情报开发与经济200

24、4,14(5)将PLG应用于电梯控制,克服了继电器控制的控制线路复杂、体积大、故障率高、难于维护等缺点,控制系统可靠性增强.经1年多使用,电梯运行安全可靠,满足了用户要求.9.期刊论文 苏伯贤.金旭栋 PLC交流电梯控制系统的优化设计-职业技术教育2008(35)在编写电梯的PLC程序时,要根据电梯运行的工作流程图设计好运行状态程序、保护程序、上下行程序、呼叫信号程序、轿厢与厅的指层信号程序、开关门程序、有无司机时程序、换速程序等七个模块.系统中PLC I/O点的优化措施是,采用光电编码位移定位代替传统的平层限位开关,将上下呼叫信号及平层信号进行编译输入在电梯输入信号中,将输出的楼层显示信号转换成BCD码和片选信号.10.期刊论文 罗波 嵌入式电梯控制系统通信技术-科海故事博览科教创新2009(4)本文首先简单介绍了基于ARM的嵌入式系统串行通信方案及其软件实现,并同时以电梯控制系统为例,阐述了可编程控制器(PLC)与上位机串行通信的实现及通信软件的编制.本文链接：http:/