基于PLC對電梯控制系統(tǒng)的設計

1、基于PLC對電梯控制系統(tǒng)的設計摘要電梯不僅僅是高層建筑罩的必備設施，在多層建筑里也是不可缺少的垂直運輸工具。電梯的控制系統(tǒng)已由初期的繼電控制向微機控制發(fā)展?？删幊炭刂破饔捎诰哂锌煽啃愿?、功能強大等特點已經(jīng)成為電梯微機控制系統(tǒng)的核心。本文在闡述電梯的結構和可編程控制器的結構和工作原理的基礎上，針對5層5站電梯，使用三菱FX2N80MR可編程控制器，設計了電梯的控制系統(tǒng)。包括電梯的指層 控制模塊、轎內指令和廳外召喚的登記與消號模塊、電梯的選層和定向模塊、電梯的殲關門運行模塊、電梯運行控制模塊等，實現(xiàn)了電梯的指層控制、轎內與各層廳站呼梯指令的記錄、電梯運行方向和?？康膶诱镜目刂?，自動運行和自動開關門

2、等功能。這種電梯控制系統(tǒng)應用于實際運行的電梯中，運行結果表明：電梯控制系統(tǒng)安全性和可靠性高，月常保養(yǎng)維護和故障檢修方便，運行成本低。電梯連續(xù)運行12000次，故障率為0，平層精度小于_+5mm，平衡系數(shù)4850，起動、制動及運行平穩(wěn)、舒適，安全保護和可靠性均達到GB75882003的規(guī)定，能夠滿足電梯的控制要求。關鍵詞：電梯；控制系統(tǒng)；可編程控制器Abstract11le elevator is not only the necessary facility in the high-rise buildingis also the essential vertical transport me

3、ans in the multilayered constructionThe control system of elevator iS developed from the initial relay control svstem to the microcomputer congol systemThe programmable logic controller has already become the core of the elevator microcomputer control system because of its high reliability and formi

4、dable function and SO On tlle characteristics This article elabomted the elevator structure，the structure and the working principle of the programmable logic controllerAim at the elevator of five floors and five stations，the writer design this elevator control system by the use of Mitsubishi FX2N80M

5、R programmable lclgic controller111e writer design the elevator control modulessuchthe module of shown layerthe module of register and cancel the instructions from the cabinThe module of register and cancel the instructions from smfion hallthe module of choose station and direction。the module ofdoor

6、 movement，the module ofelevator operation，and SO onThese modules achieve the functions：fingering OUt the location of the cabin，registering the instructions from the cabin and the station hallchoosing the direction and the station of elevator follow these instructions，operating elevator and door auto

7、matically，and other functions This elevator control system applies in the actual operating elevatorthe operating result indieated：its security and reliability ale high,the roUtine maintenance and the troubleshooting are convenient,the elevator operating cost is lowThe elevator continuous running1200

8、0 timesthe failure rate is 0。the even level precision is smaller than+5mm，the balanced eoefficient iS 4850，the starting，the brake and the movement ale extremely steady dnd comfortable，the safekeeping of security and the reliability achieved GB75882003 the stipulationsCan satisfy the elevator the con

9、trol requestKey Words：Elevator；Control System；Programmable Logic Controller目 錄前言1第一章 PLC電梯控制的基本概念21.1 PLC系統(tǒng)的其它設備21.2模塊化編程31.3系統(tǒng)調試4第二章 電梯控制系統(tǒng)組成52.1 電梯的三個工作狀態(tài)52.2 電梯控制系統(tǒng)原理框圖72.3 電梯控制系統(tǒng)的硬件組成72.4 系統(tǒng)的軟件設計8第三章 電梯的移動103.1城市建設電梯與人們的的關系103.2硬件電路113.3程序設計123.4樓層計數(shù)133.5快速換速143.6脈沖信號故障檢測153.7換速工作原理15第四章 電梯PLC控制

10、系統(tǒng)的組態(tài)模擬設計174.1電梯PLC控制系統(tǒng)設計174.2電梯PLC控制系統(tǒng)控制要求184.3樓層狀態(tài)指示設計234.4電梯下行程序設計23第五章 總結25參考文獻26致 謝27前言隨著電子技術的發(fā)展，當前數(shù)字電器系統(tǒng)的設計正朝著速度快、容量大、體積小、重量輕的方向發(fā)展。推動該潮流發(fā)展的引擎就是日趨進步和完善的PLC設計技術。目前數(shù)字系統(tǒng)的設計可以直接面向用戶需求，根據(jù)系統(tǒng)的行為和功能的要求，自上而下的完成相應的描述、綜合、優(yōu)化、仿真與驗證，直接生成器件。上述設計過程除了系統(tǒng)行為和功能描述以外，其余所有的設計幾乎都可以用計算機來自動完成，也就說做到了電器設計自動化這樣做可以大大的縮短系統(tǒng)的設

11、計周期，以適應當今品種多、批量小的電子市場的需求。電器設計自動化的關鍵技術之一是要求用形式化的方法來描述數(shù)字系統(tǒng)的硬件電路，即要用所謂的硬件語言來描述硬件電路。所謂硬件描述語言及相關的仿真、綜合等技術的研究是當今電器設計自動化領域的一個重要課題。PLC的設計和開發(fā)，已經(jīng)有多種類型和款式。傳統(tǒng)的PLC各有特點，它們適合在現(xiàn)場做手工測量，要完成遠程測量并要對測量數(shù)據(jù)做進一步分析處理，傳統(tǒng)PLC是無法完成的。然而基于PC通信的PLC，既可以完成測量數(shù)據(jù)的傳遞，又可借助PC，做測量數(shù)據(jù)的處理。所以這種類型的PLC無論在功能和實際應用上，都具有傳統(tǒng)PLC無法比擬的特點，這使得它的開發(fā)和應用具有良好的前景

12、。第一章 PLC電梯控制的基本概念電梯控制系統(tǒng)可分為電力拖動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩個主要部分。電力拖動系統(tǒng)主要包括電梯垂直方向主拖動電路和轎箱開關電路。二者均采用易于控制的直流電動機作為拖動動力源。主拖動電路采用PWM調試方式，達到了無級調速的目的。而開關門電路上電機僅需一種速度進行運動。電氣控制系統(tǒng)則由眾多呼叫按鈕、傳感器、控制用繼電器、指示燈、LED七段數(shù)碼管和控制部分的核心器件（PLD）等組成。PLC集信號采集、信號輸出及邏輯控制于一體，與電梯電力拖動系統(tǒng)一起實現(xiàn)了電梯控制的所有功能。電梯控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，主要由轎箱內指令電路、門廳呼叫電路、主拖動電機電路、開關門電路、檔層顯示電

13、路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測與平層檢測傳感器及PLC電路等組成的。電梯控制系統(tǒng)的硬件結構如圖2所示。包括按鈕編碼輸入電路、樓層傳感器檢測電路、發(fā)光二極管記憶燈電路、PWM控制直流電機無線調速電路、轎箱開關電路、樓層顯示電路及一些其他輔助電路等。為減少PLC輸入輸出點數(shù)，采用編碼的方式將31個呼叫及指層按鈕編碼五位二進制碼輸入PLC1.1 PLC系統(tǒng)的其它設備1編程設備：編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編

14、程器。2人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面非常普及。3輸入輸出設備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成

15、一個整體，易于擴充其功能的原則設計。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。1.2模塊化編程系統(tǒng)軟件大致分為八個模塊：讀按鈕編碼電路模塊、樓層檢測電路模塊、控制七段數(shù)碼管顯示樓層電路模塊、電梯選向電路模塊和系統(tǒng)非正常工作狀態(tài)及電機調速拖動電路模塊、減速點信號產生電路模塊、電梯轎箱開關門電路模塊和按鈕記憶燈顯示電路模塊。樓層檢測電路模塊主要是讀入樓層編碼并將該記憶信號存入對應的中間寄存位，直到樓層改變?yōu)橹??？刂破叨螖?shù)碼管顯示樓層電路模塊主要控制兩片七段數(shù)碼管的顯示。電梯的選向模塊主要

16、是完成電梯在響應呼叫時作出的向上運行還是向下運行的判斷。該模塊有兩個對系統(tǒng)來說特別重要的中間量輸出，即上行中間寄存位和下行中間寄存位。系統(tǒng)正常工作狀態(tài)及電機調速拖動電路模塊將系統(tǒng)初始化過程、強制工作過程及電機調速拖動過程合并為一個模塊。減速點信號產生電路模塊完成將減速點信號通知系統(tǒng)的任務。電梯在運行到目標樓層檢測點時要進入減速狀態(tài)，而電梯在運行過程中會碰到很多的樓層檢測點，只有到目標樓層的檢測點時才會發(fā)出減速通知，電梯在經(jīng)過目標樓層檢測點時接到這個信號就開始減速了。電梯轎箱開關門電路模塊和按鈕記憶燈顯示電路模塊是為了便于控制組成的模塊，分別控制轎箱的并關門和按鈕接過之后需要記憶顯示的發(fā)光二極管

17、電路。 1.3系統(tǒng)調試電梯系統(tǒng)為模擬實用旅客電梯系統(tǒng)的教學實驗裝置。它能實現(xiàn)實際旅客電梯系統(tǒng)的絕大部分功能，包括：門廳召喚功能、轎箱內選層功能、順向截梯功能、智能呼叫保持功能、電梯自動開關門功能、電梯手動開關門功能、清除無效指令功能、智能初始化功能、消除/檢修功能、樓層顯示功能和電梯平滑變速功能。統(tǒng)筒化，性能提高。1971年集成電路被應用于電梯。第二年又出現(xiàn)了數(shù)控電梯。1976年微處理機開始用于電梯，使電梯的電氣控制進入了一個新的發(fā)展時期。第二章 電梯控制系統(tǒng)組成電梯控制系統(tǒng)可分為電力拖動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩個主要部分。電力拖動系統(tǒng)主要包括電梯垂直方向主拖的電路和轎箱開關電路。二者均采用易于控

18、制的直流電動機作為拖動動力源。主拖動電路采用PWM調試方式，達到了無級調速的目的。而開關門電路上電機僅需一種速度進行運動。電氣控制系統(tǒng)則由眾多呼叫按鈕、傳感器、控制用繼電器、指示燈、LED七段數(shù)碼管和控制部分的核心器件（PLD）等組成。PLC集信號采集、信號輸出及邏輯控制于一體，與電梯電力拖動系統(tǒng)一起實現(xiàn)了電梯控制的所有功能。十層電梯控制系統(tǒng)由呼叫到響應形成一次工作循環(huán)，電梯工作過程又可細致分為自檢、正常工作、強制工作等三種工作狀態(tài)。電梯在三種工作狀態(tài)之間來回切換，構成了完整的電梯工作過程。2.1 電梯的三個工作狀態(tài) 1電梯的自檢狀態(tài)將程序下載到AB公司的MicroLogix1000型PLC后

19、上電，PLC中的程序已開始運行，但因為電梯尚未讀入任何數(shù)據(jù)，也就無法在收到請求信號后通過固化在PLC中的程序作出響應。為滿足處于響應呼叫就緒狀態(tài)這一條件，必須使電梯處于平層狀態(tài)已知樓層且電梯門處于關閉狀態(tài)。電梯自檢過程的目標為：為先按下啟動按鈕，再按下恢復正常工作按鈕，電梯首先電梯門處于關閉狀態(tài)，然后電梯自動向上運行，經(jīng)過兩個平層點后停止。2電梯的正常工作狀態(tài)電梯完成一個呼叫響應的步驟如下：電梯在檢測到門廳或轎箱的呼叫信號后將此樓層信號與轎箱所在樓層信號比較，通過選向模塊進行運行選向。電梯通過拖動調速模塊驅動直流電機拖動轎箱運動。轎箱運動速度要經(jīng)過低速轉變?yōu)橹兴僭俎D變?yōu)楦咚?，并以高速運行至減速

20、點。當電梯檢測到目標層樓層檢測點產生的減速點信號時，電梯進入減速狀態(tài)，由中速變?yōu)榈退?，并以低速運行至平層點停止。平層后，經(jīng)過一定延時后開門，直至碰到開關到位行程開關；再經(jīng)過一定延時后關門，直到碰到關門到位行程開關。電梯控制系統(tǒng)始終實時顯示轎箱所在樓層。3電梯強制工作狀態(tài)當電梯的初始位置需要調整或電梯需要檢修時，應設置一種狀態(tài)使電梯處于該狀態(tài)時不響應正常的呼叫，并能移動到導軌上、下行極限點間的任意位置?？刂婆_上的消防/檢修按鈕按下后，使電梯立刻停止原來的運行，然后按下強迫上行（下行）按鈕，電梯上行（下行）。一旦放開該按鈕，電梯立刻停止，當處理完畢時可用恢復正常工作按鈕來使電梯跳出強制工作狀態(tài)。

21、圖2.1電梯控制系統(tǒng)的硬件結構2.2 電梯控制系統(tǒng)組成電梯控制系統(tǒng)原理，主要由轎箱內指令電路、門廳呼叫電路、主拖動電機電路、開關門電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測與平層檢測傳感器及PLC電路等組成的。2.3 電梯控制系統(tǒng)的硬件組成電梯控制系統(tǒng)的硬件結構如圖2.1所示。包括按鈕編碼輸入電路、樓層傳感器檢測電路、發(fā)光二極管記憶燈電路、PWM控制直流電機無線調速電路、轎箱開關電路、樓層顯示電路及一些其它輔助電路等。為減少PLC輸入輸出點數(shù)，采用編碼的方式將31個呼叫及指層按鈕編碼五位二進制碼輸入PLC。1.系統(tǒng)輸入部分系統(tǒng)輸入部分分為兩個部分，一是直接輸入到PLC輸入口的開關量信號部分，

22、包括：控制臺上的啟動按鈕、恢復正常工作按鈕、消防/檢修按鈕、強迫上行（下行）按鈕部分以及開關門行程到位開關。二是按鈕編碼輸入信號部分。本系統(tǒng)為十層電梯系統(tǒng)，在轎箱內的選層按鈕和門廳旁的向上、向下呼叫按鈕共有28個之多，采用優(yōu)先編碼的方法將31個按鈕信號編為五位二進制碼。這里采用四片8位優(yōu)先編碼器4532和五個四二輸入端或門4072組成32級優(yōu)先編碼器。2.系統(tǒng)輸出部分系統(tǒng)的輸出部分包括發(fā)光二極管記憶燈電路、PWM控制調速電路、轎箱開關門電路和七段數(shù)碼管樓層顯示電路等。 在PWM控制直流電機無線調速電路中，PWM產生電路接收來自PLC的八位二進制碼，隨著碼值的改變，其輸出的脈沖占空比也相應改變。

23、轎箱開關門電路使用兩個繼電器、兩個行程開關、直流電動機、功率反相器2003等構成控制電路。在七段數(shù)碼管樓層顯示電路中，七段數(shù)據(jù)管不經(jīng)專用驅動芯片驅動而由PLC提供特定的二進制碼直接輸入。2.4 系統(tǒng)的軟件設計軟件流程及模塊化編程本系統(tǒng)是集選式控制系統(tǒng)，控制比較復雜，適合采用模塊化編程方法。首先要將各個輸出信號的屬性分類，模塊與模塊之間的銜接可以用中間寄存位來傳遞信息。如：門廳呼叫電路和轎箱內指層電路均要求讀入按鈕呼叫信號，并保持至呼叫被響應完成為止。將門廳呼叫按鈕、箱內指層按鈕、箱內開關門按鈕、報警按鈕等通過32級優(yōu)先編碼電路編碼后輸入PLC，在軟件上就形成了讀按鈕編碼電路模塊。系統(tǒng)軟件大致分

24、為八個模塊：讀按鈕編碼電路模塊、樓層檢測電路模塊、控制七段數(shù)碼管顯示樓層電路模塊、電梯選向電路模塊和系統(tǒng)非正常工作狀態(tài)及電機調速拖動電路模塊、減速點信號產生電路模塊、電梯轎箱開關門電路模塊和按鈕記憶燈顯示電路模塊。樓層檢測電路模塊主要是讀入樓層編碼并將該記憶信號存入對應的中間寄存位，直到樓層改變?yōu)橹埂？刂破叨螖?shù)碼管顯示樓層電路模塊主要控制兩片七段數(shù)碼管的顯示。電梯的選向模塊主要是完成電梯在響應呼叫時作出的向上運行還是向下運行的判斷。該模塊有兩個對系統(tǒng)來說特別重要的中間量輸出，即上行中間寄存位和下行中間寄存位。系統(tǒng)正正常工作狀態(tài)及電機調速拖動電路模塊將系統(tǒng)初始化過程、強制工作過程及電機調速拖動過

25、程合并為一個模塊。減速點信號產生電路模塊完成將減速點信號通知系統(tǒng)的任務。電梯在運行到目標樓層檢測點時要進入減速狀態(tài)，而電梯在運行過程中會碰到很多的樓層檢測點，只有到目標樓層的檢測點時才會發(fā)出減速通知，電梯在經(jīng)過目標樓層檢測點時接到這個信號就開始減速了。電梯轎箱開關門電路模塊和按鈕記憶燈顯示電路模塊是為了便于控制組成的模塊，分別控制轎箱的并關門和按鈕接過之后需要記憶顯示的發(fā)光二極管電路。 系統(tǒng)調試電梯系統(tǒng)為模擬實用旅客電梯系統(tǒng)的教學實驗裝置。它能實現(xiàn)實際旅客電梯系統(tǒng)的絕大部分功能，包括：門廳召喚功能、轎箱內選層功能、順向截梯功能、智能呼叫保持功能、電梯自動開關門功能、電梯手動開關門功能、清除無效

26、指令功能、智能初始化功能、消除/檢修功能、樓層顯示功能和電梯平滑變速功能。雖然本電梯控制系統(tǒng)已能滿足基本的電梯運行要求，但仍有許多需要改進的地方：（1） 增加與微機通信的接口，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制，多臺電梯的綜合控制由微機完成。（2） 優(yōu)化電梯的選向功能，使之能隨客流量的變化而改變，達到高效運送乘客的目的。（3） 增加出現(xiàn)緊急情況時的電梯處理辦法。（4） 需輸入密碼才能乘電梯到達特殊檔層功能，且響應該樓層呼叫時不響應其它樓層呼叫。（5） 設置電容感應裝置，如關門時仍有乘客進出，則轎門未觸及人體就能自動重新開門。第三章 電梯的移動本文設計采用PLC和變頻器實現(xiàn)電梯常規(guī)控制的基礎上，利用旋轉編碼器發(fā)出的脈

27、沖信號構成位置反饋，實現(xiàn)電梯的精確位移控制。通過PLC程序設計實現(xiàn)樓層計數(shù)、換速信號、門區(qū)和平層信號的數(shù)字控制，取代井道位置檢測裝置，提高了系統(tǒng)的可靠性和平層精度。3.1城市建設電梯與人們的的關系隨著城市建設的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設定，實現(xiàn)電梯的自動調度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現(xiàn)信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內廠家大多選擇

28、第二種方式，其原因在于生產規(guī)模較小，自己設計和制造微機控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設計方便靈活。本設計在用PLC控制變頻調速實現(xiàn)電流、速度雙閉環(huán)的基礎上，在不增加硬件設備的條件下，實現(xiàn)電流、速度、位移三環(huán)控制。3.2 硬件電路圖3.1電路原理圖系統(tǒng)硬件結構各部分功能說明如下。Q1三相電源斷路圖K1電源控制接觸器 K2負載電機通斷控制接觸器VS變頻器 BU制動單元 RB能耗制動電阻M主拖動曳引電機主電路主電路由三相交流輸入、變頻驅動、曳引機和制動單元幾部分組成。由于采用交-直-交電壓型變頻器，在電梯位勢負載作用下，制動時回饋的能量不能饋送回電網(wǎng)，為限制泵升電壓，采用受控能耗制動方式。

29、PLC控制電路選用OMRON公司C系列60P型PLC。PLC接收來自操縱盤和每層呼梯盒的召喚信號、轎廂和門系統(tǒng)的功能信號以及井道和變頻器的狀態(tài)信號，經(jīng)程序判斷與運算實現(xiàn)電梯的集選控制。PLC在輸出顯示和監(jiān)控信號的同時，向變頻器發(fā)出運行方向、啟動、加/減速運行和制動停梯等信號。電流、速度雙閉環(huán)電路采用YASAKWA公司的VS-616G5 CIMRG5A 4022變頻器。變頻器本身設有電流檢測裝置，由此構成電流閉環(huán)；通過和電機同軸聯(lián)接的旋轉編碼器，產生a、b兩相脈沖進入變頻器，在確認方向的同時，利用脈沖計數(shù)構成速度閉環(huán)。位移控制電路電梯作為一種載人工具，在位勢負載狀態(tài)下，除要求安全可靠外，還要求運

30、行平穩(wěn)，乘坐舒適，?？繙蚀_。采用變頻調速雙環(huán)控制可基本滿足要求，但和國外高性能電梯相比還需進一步改進。本設計正是基于這一想法，利用現(xiàn)有旋轉編碼器構成速度環(huán)的同時，通過變頻器的PG卡輸出與電機速度及電梯位移成比例的脈沖數(shù)，將其引入PLC的高速計數(shù)輸入端口0000，通過累計脈沖數(shù)，經(jīng)世式（1）計算出脈沖當量，由此確定電梯位置。電梯位h=SI式中 I累計脈沖數(shù)S脈沖當量S = lpD / (pr) （1）本系統(tǒng)采用的減速機，其減速比l = 1/32，曳引輪直徑D = 580mm，電機額定轉速ned = 1450r/min，旋轉編碼器每轉對應的脈沖數(shù)p = 1024，PG卡分頻比r = 1/18，代入

31、式（1）得S = 1.0mm / 脈沖3.3 程序設計利用變頻器PG卡輸出端（TA2.1）將脈沖信號引入PLC的高速計數(shù)輸入端0000，構成位置反饋。高速計數(shù)器（CNT47）累加的脈沖數(shù)反映電梯的位置。高速計數(shù)器的值不斷地與各信號點對應的脈沖數(shù)進行比較，由此判斷電梯的運行距離、換速點、平層電和制動停車點等信號。理論上這種控制方式其平層誤差可在1個脈沖當量范圍。在考慮減速機齒輪嚙合間隙等機械因素情況下，電梯的平層精度可達5mm內，大大低于國標15mm的標準，滿足電梯起制動平滑，運行平穩(wěn)，平層準確的要求。電梯在運行過程中，通過位置信號檢測，軟件實時計算以下位置信號：電梯所在樓層位置、快速換速點、中

32、速換速點、門區(qū)信號和平層位置信號等。由此省去原來每層在井道中設置的上述信號檢測裝置，大大減少井道檢測元件和信號連線，降低成本。下面針對在實現(xiàn)集選控制基礎上新增添的樓層計數(shù)、快速換速、中速換速、門區(qū)和平層信號5個子程序進行介紹。3.4樓層計數(shù)本設計采用相對計數(shù)方式。運行前通過自學習方式，測出相應樓層高度脈沖數(shù)，對應5層電梯分別存入16個內存單元DM06 DM21。樓層計數(shù)器（CNT46）為一雙向計數(shù)器，當?shù)竭_各層的樓層計數(shù)點時，根據(jù)運行方向進行加1或減1計數(shù)。樓層計數(shù)程序流程圖如下圖所示。圖3.2 樓層計數(shù)程序流程圖運行中，高速計數(shù)器累計值實時與樓層計數(shù)點對應的脈沖數(shù)進行比較，相等時發(fā)出樓層計數(shù)

33、信號，上行加1，下行減1。為防止計數(shù)器在計數(shù)脈沖高電平期間重復計數(shù)，采用樓層計數(shù)信號上沿觸發(fā)樓層計數(shù)器。3.5快速換速當高速計數(shù)器值與快速換速點對應的脈沖數(shù)相等時，若電梯處于快速運行且本層有選層信號，發(fā)快速換速信號。若電梯中速運行或雖快速運行但本層無選層信號，則不發(fā)換速信號。程序流程如圖3.3所示。中速換速與快速換速判斷方法類似，不再重復圖3.3程序流程 當高速計數(shù)器CNT47數(shù)值在門區(qū)所對應脈沖數(shù)范圍內時，發(fā)門區(qū)信號。程序流程圖如圖3.4所示。平層信號與區(qū)信號判斷方法類似，不再重復。圖3.4 門區(qū)信號子程序3.6脈沖信號故障檢測脈沖信號的準確采集和傳輸在本系統(tǒng)中顯得尤為重要，為檢測旋轉編碼器

34、和脈沖傳輸電路故障，設計了有無脈沖信號和錯漏脈沖檢測電路，通過實時檢測確保系統(tǒng)正常運行。為消除脈沖計數(shù)累計誤差，在基站設置復位開關，接入PLC高速計數(shù)器CNT47的復位端0001。3.7換速工作原理快速換速工作原理梯形圖如圖3.5所示。 圖3.5 快速換速梯形圖圖中數(shù)據(jù)存儲單元DM01為快速換速距離脈沖數(shù)，DM30為樓層間距脈沖數(shù)，DM31為快速換速點對應的脈沖數(shù)，DM34為高速換速比較區(qū)間下限，DM35為高速換速比較區(qū)間上限，HR01為快速換速點開始信號，1507為快速運行信號，1700為選層信號，0010為零速信號，0503為快速換速輸出信號。以上行為例，DM31快速換速點對應的脈沖數(shù)是樓

35、層間距DM30與快速換速舉例DM01之差；DM31和DM30的值分別賦給DM34和DM35。運行時高速計數(shù)器不斷累加脈沖數(shù)，每個掃描周期計數(shù)器的值與DM34 DM35區(qū)段進行比較。當其值進入DM34與DM35區(qū)段時，HR01置位，表示進入快速換速區(qū)間；若此時有選層信號且電梯為快速運行，則發(fā)快速換速信號（0503置ON）。本文所述系統(tǒng)基于電氣集選控制原則，采用脈沖計數(shù)方法，用脈沖編碼器取代井道中原有的位置檢測裝置，實現(xiàn)位移控制，用軟件代替部分硬件功能，既降低系統(tǒng)成本，又提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性，實現(xiàn)電梯的全數(shù)字化控制。在實驗室調試的基礎上，采用上述方法，實地對兩臺17層電梯進行改造，經(jīng)有關部門

36、檢測和近一年的實際運行表明，系統(tǒng)運行可靠，乘坐舒適，故障率大為降低，平層精度在5mm以內，取得了良好的運行效果。第四章 電梯PLC控制系統(tǒng)的組態(tài)模擬設計4.1電梯PLC控制系統(tǒng)設計電梯的電氣系統(tǒng)由拖動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)采用的繼電器邏輯控制由于觸點多、故障率高、可靠性差、體積大等缺點，已經(jīng)被淘汰。目前電梯設計使用可編程控制器(PLC)，要求功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低，維修保養(yǎng)方便，節(jié)能省工，抗干擾能力強，控制箱占地面積小，當乘員進入電梯，按下樓層按鈕，電梯門自動關閉后，控制系進行下列運作：根據(jù)轎廂所處位置及乘員所處層數(shù)，判定轎廂運行方向，保證轎廂平層時減速，

37、將轎廂停在選定的樓層上；同時，根據(jù)樓層的呼叫，順路停車，自動開關門。另外，在轎廂內外均要有信號燈顯示電梯運行方向及樓層數(shù)。MCGS(Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，能夠在Windows 平臺上運行。通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制、實時曲線、歷史曲線和報表輸出等多種方式，向用戶提供解決實際工程問題的方案。充分利用windows 圖形功能完備、界面一致性好、易學易用的特點，比以往使用專用機開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具通用性，在自動化領域有著更廣泛的應用。本文利用MCGS 組

38、態(tài)軟件檢驗電梯PLC 控制系統(tǒng)的運行情況。三菱FX2N 可編程控制器是三菱公司研制的一種新型可編程控制器。它工作可靠，功能強，存儲容量大，編程方便，輸出端可直接驅動2A 的繼電器或接觸器的線圈，抗干擾能力強。因此，能夠滿足電梯對電氣控制系統(tǒng)的要求。三菱FX2N 系列小型PLC 可應用于各種自動化系統(tǒng)。緊湊的結構、簡潔的指令功能使得三菱FX2N PLC成為各種小型控制任務理想的解決方案。利用三菱FX2N可編程控制器編寫一個四層電梯的控制系統(tǒng)，分別完成轎內指令、廳外召喚指令、樓層位置指示、平層換速控制、開門控制等控制任務。FXGP330 是三菱FX2N 系列的PLC 的編程軟件?？梢詫θ釬X2N

39、 的所有功能進行編程。該軟件在Windows 95、Windows 98、 Windows 2000 及其以上操作系統(tǒng)上運行，簡單、易學。其基本功能是協(xié)助用戶完成應用軟件任務。例如，創(chuàng)建用戶程序、修改和編輯過程中編輯器具有簡單語法檢查功能。三層電梯PLC控制系統(tǒng)設計4.2電梯PLC控制系統(tǒng)控制要求 （1）開始時，電梯處于任意一層。（2）當有外呼電梯信號到來是，轎廂響應該呼梯信號，達到該樓層時，轎廂停止運行，（轎廂門打開，延時3秒后自動關門）（3）當有內呼電梯信號到來是，轎廂響應該呼梯信號，達到該樓層時，轎廂停止運行，（轎廂門打開，延時3秒后自動關門）（4）在電梯轎廂運行過程中，即轎廂上升（或下

40、降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼信號均不響應，但如果反方向外呼梯信號前方再無其他內、外呼梯信號時，則電梯響應該外呼梯信號。例如，電梯轎廂在一樓，將要運行到三樓，在次過程中可以響應二層向上的外呼梯信號，但不響應二層向下的外呼梯信號。當?shù)竭_二層，如果三層沒有任何呼梯信號，則電梯可以響應二層向下外呼梯信號。否則，電梯將繼續(xù)運行至三樓，然后向下運行響應二層向下外呼梯信號。（5）電梯具有最遠反向外呼梯功能。例如，電梯轎廂在一樓，而同時有二層向下呼梯，三層向下呼梯則電梯轎廂先去三樓響應三層向下外呼梯信號。（6）電梯未平層或運行時，開門按鈕和關門按鈕均不起作用。平層且電梯轎廂停止運行后，按開門按鈕轎

41、廂開門，按關門按鈕轎廂關門。圖4.1 三層電梯主電路圖4.1 三層電梯主電路I/O點數(shù)分配電梯邏輯控制系統(tǒng)的控制核心是PLC，哪些信號需要輸入至PLC，PLC需要驅動哪些負載,以及采用何種編程方式，都是需要認真考慮的問題，都會影響到其內部I/O點數(shù)的分配。因此，I/O點數(shù)的確定,是設計整個PLC電梯控制系統(tǒng)首先需要解決的問題,決定著系統(tǒng)硬件部分的設計，也是系統(tǒng)軟件編寫的前提。在I/O口的分配確定了之后就可以根據(jù)實驗需要和設備結構與試驗臺進行連接。I/O分配輸入 輸出內呼一層SB1： X0001 一層指示燈E1： Y0001內呼二層SB2： X0002 二層指示燈E2： Y0002內呼三層SB3

42、： X0003 三層指示燈E3： Y0003一層上呼SB5： X0005 一層呼叫燈E5： Y0005二層下呼SB6： X0006 二層下燈E6： Y0006二層上呼SB7： X0007 二層上燈E7： Y0007三層下呼SB8： X0010 三層下呼燈E8： Y0010三層上呼SB9： X0011 三層上呼燈E9： Y0011一層到位開關SQ1：X0013 二層到位開關SQ2：X0014 三層到位開關SQ3：X0015圖4.2 PLC外圍接線圖（主回路）圖4.2 PLC外圍接線圖主回路PLC接線圖（輸入回路）圖4.3 PLC接線圖（輸入回路）PLC接線圖（輸出回路）圖4.4 PLC接線圖（輸出回路）4.3樓層狀態(tài)指示設計當電梯運行至某層有指令發(fā)出時，指示位置及指令。以二層為例：LD twoselet二層內選撣S twoseletq，1二層內選擇指示LD twoup二層上呼S twoupq，1二層上呼指示LJ)twodown二層下呼S twodownq，1二層下呼指示LD twoseat二層位置= twoeeatq二層位置指示4.4電梯下行程序設計以電梯在三層下行情況為例。