1124-PLC控制電梯,plc,控制,節(jié)制,電梯 上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文1三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用摘 要本文主要介紹可編程控制器（PLC）在電梯電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過對(duì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方法和程序設(shè)計(jì)思路的介紹，給出了 5 層電梯邏輯控制部分的方法。主要涉及 5 層電梯的 PLC 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案、組成及模塊化程序設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：PLC；電梯；邏輯控制；程序設(shè)計(jì)三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用2The Application of Mitsubishi FX2N PLC in Elevator ControlAbstractThe implement of PLC (Programmable Logic Controller) in elevator electric control system is presented in this paper. The method of logic control part of five-floor elevator is also described by providing system hardware design and program design clues. This paper include of main design method, composition, program design in this elevator control system.Key words: PLC; elevator; logic control; program design上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文1三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用隨著人口的增加，科學(xué)技術(shù)日新月異地發(fā)展，人們物質(zhì)文化生活水平的逐步提高，建筑業(yè)得以迅速發(fā)展，大批的高樓大廈拔地而起，十幾層至幾十層的賓館、飯店、辦公樓、住宅樓鱗次櫛比。伴隨建筑業(yè)的發(fā)展，為建筑內(nèi)提供上下交通運(yùn)輸?shù)碾娞莨I(yè)也在日新月異地發(fā)展著。電梯已不僅是一種生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要設(shè)備，更是一種工作和生活中的必需設(shè)備，完全可以預(yù)想到，隨著社會(huì)的發(fā)展，電梯產(chǎn)品在人們物質(zhì)文化生活中的地位將和汽車一樣，成為重要的運(yùn)輸設(shè)備之一。一、電梯的概述（一）電梯的發(fā)展簡(jiǎn)史據(jù)國(guó)外有關(guān)資料介紹，公元前 2800 年在古代埃及，為了建筑當(dāng)時(shí)的金字塔，曾使用過由人力驅(qū)動(dòng)的升降機(jī)械。公元 1765 年瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)后，1858 年美國(guó)研制出以蒸汽為動(dòng)力，并通過帶傳動(dòng)和蝸輪減速裝置驅(qū)動(dòng)的電梯。1878 年英國(guó)的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓梯。并隨著水壓梯的發(fā)展，淘汰了蒸汽梯。后來又出現(xiàn)了液壓泵和控制閥以及直接柱塞式和側(cè)柱塞式結(jié)構(gòu)的液壓梯。這種液壓梯至今仍為人們所采用。但是，電梯得以興盛發(fā)展的根本原因在于采用了電力作為動(dòng)力來源。18 世紀(jì)末發(fā)明了電機(jī)，并隨著電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，19 世紀(jì)初開始使用交流異步單速和雙速電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力的交流電梯，特別是交流雙速電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，顯著改善了電梯的工作性能。在 20 世紀(jì)初，美國(guó)奧的斯電梯公司首先使用直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，生產(chǎn)出以槽輪式驅(qū)動(dòng)的直流電梯，從而為后來的高速度、高行程電梯的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì) 30 年代美國(guó)紐約市的 102 層摩天大樓建成，美國(guó)奧的斯電梯公司為這座大樓制造和安裝了 74 臺(tái)速度為 6.0m/s 的電梯。從此以后，電梯這個(gè)產(chǎn)品，一直在日新月異地發(fā)展著。目前的電梯產(chǎn)品，不但規(guī)格品種多，自動(dòng)化程度高，而且安全可靠，乘坐舒適。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，可編程序控制器（PLC）和電子計(jì)算機(jī)成功地應(yīng)用到電梯的電氣控制系統(tǒng)中去后，電梯產(chǎn)品的質(zhì)量和運(yùn)行效果顯著提高。（二）電梯的運(yùn)行工作情況三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用2一部電梯主要由轎廂、配重、曳引機(jī)、控制柜／箱、導(dǎo)軌等主要部件組成。電梯在做垂直運(yùn)行的過程中，有起點(diǎn)站也有終點(diǎn)站。對(duì)于三層以上建筑物內(nèi)的電梯，起點(diǎn)站和終點(diǎn)站之間還設(shè)有停靠站。起點(diǎn)站設(shè)在一樓，終點(diǎn)站設(shè)在最高樓。各站的廳外設(shè)有召喚箱，箱上設(shè)置有供乘用人員召喚電梯用的召喚按鈕。一般電梯在起點(diǎn)站和終點(diǎn)站上各設(shè)置一個(gè)按鈕，中間層站的召喚箱上各設(shè)置兩個(gè)按鈕。而電梯的轎廂內(nèi)都設(shè)置有（雜物電梯除外）操縱箱，操縱箱上設(shè)置有手柄開關(guān)或與層站對(duì)應(yīng)的按鈕，供司機(jī)或乘用人員控制電梯上下運(yùn)行。召喚箱上的按鈕稱外召喚按鈕，操縱箱上的按鈕稱指令按鈕。電梯的運(yùn)行工作情況和汽車有共同之處，但是汽車的起動(dòng)、加速、?？康热克緳C(jī)控制操作，而且在運(yùn)行過程中可能遇到的情況比較復(fù)雜，因此汽車司機(jī)必須經(jīng)過嚴(yán)格的培訓(xùn)和考核。而電梯的自動(dòng)化程度比較高，一般電梯的司機(jī)或乘用人員只需通過操縱箱上的按鈕向電氣控制系統(tǒng)下達(dá)一個(gè)指令信號(hào)，電梯就能自動(dòng)關(guān)門、定向、起動(dòng)、在預(yù)定的層站平層?？块_門。對(duì)于自動(dòng)化程度高的電梯，司機(jī)或乘用人員一次還可下達(dá)一個(gè)以上的指令信號(hào)，電梯便能依次起動(dòng)和?？?，依次完成全部指令任務(wù)。盡管電梯和汽車在運(yùn)算工作過程中有許多不同的地方，但仍有許多共同之處，其中乘客電梯的運(yùn)行工作情況類似公共汽車，在起點(diǎn)站和終點(diǎn)站之間往返運(yùn)行，在運(yùn)行方向前方的?？空旧嫌许樝虻闹噶钚盘?hào)時(shí)，電梯到站能自動(dòng)平層?？块_門接乘客。而載貨電梯的運(yùn)行工作情況則類似卡車，執(zhí)行任務(wù)為一次性的，司機(jī)或乘用人員控制電梯上下運(yùn)行時(shí)一般一次只能下達(dá)一個(gè)指令任務(wù)，當(dāng)一個(gè)指令任務(wù)完成后才能再下達(dá)另一個(gè)指令任務(wù)。在執(zhí)行任務(wù)的過程中，從一個(gè)層站出發(fā)到另一個(gè)層站時(shí)，假若中間層站出現(xiàn)順向指令信號(hào)，一般都不能自動(dòng)?？?，所以載貨電梯的自動(dòng)化程度比乘客電梯低。本課題主要研究單臺(tái)五層電梯的 PLC 控制方法，分述其硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)程序要求完成電梯控制系統(tǒng)主要達(dá)到以下要求：1) PLC 電梯控制系統(tǒng)應(yīng)具備：有司機(jī)、無司機(jī)、消防三種工作模式。2) 系統(tǒng)應(yīng)具備自動(dòng)響應(yīng)層樓召喚信號(hào)（含上召喚和下召喚） 。3) 具有轎廂層樓顯示（二進(jìn)制方式或十進(jìn)制方式） 。能自動(dòng)顯示電梯運(yùn)行方向。4) 具有電梯直駛功能和反向最遠(yuǎn)停站功能。具有消防應(yīng)急處理功能。5) 電梯開門時(shí)間設(shè)為 3 秒，電梯關(guān)門時(shí)間也設(shè)定為 3 秒。6) 具有應(yīng)急手動(dòng)開門、關(guān)門按鈕。在單臺(tái)電梯控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討用一臺(tái) PLC 控制多臺(tái)電梯協(xié)調(diào)運(yùn)行的實(shí)施方上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文3案。（三）電梯控制系統(tǒng)的組成電梯控制系統(tǒng)主要由電力拖動(dòng)部分和電氣控制部分組成。1. 電梯的電力拖動(dòng)部分電梯主拖動(dòng)類型有直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)、交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)、直流 G－M（即發(fā)電機(jī)－電動(dòng)機(jī)組供電）拖動(dòng)、晶閘管供電（SCR－M）的直流拖動(dòng)和交流雙速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)、交流調(diào)壓調(diào)速（AVCC）拖動(dòng)、交流變頻調(diào)速（VVVF）等。因直流電梯的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)有電刷和換相器，維護(hù)量較大，可靠性低，現(xiàn)已被交流調(diào)速電梯所取代。為了得到較好的舒適感，要求曳引電動(dòng)機(jī)在選定的調(diào)速方式下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩總能達(dá)到負(fù)載轉(zhuǎn)矩的要求?？紤]到電壓的波動(dòng)、導(dǎo)軌不夠平直造成的運(yùn)動(dòng)阻力增大等因素，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩還應(yīng)有一定的裕度。2. 電梯的電氣控制部分電氣控制系統(tǒng)由控制柜、操縱箱、層樓指示、召喚箱及曳引電動(dòng)機(jī)等幾十個(gè)分散安裝在電梯井道內(nèi)外和各相關(guān)電梯部件中的電器元件構(gòu)成。電氣控制系統(tǒng)通過電路控制電力拖動(dòng)系統(tǒng)工作程序，完成各種電氣動(dòng)作功能，保證電梯安全運(yùn)行。電梯一般是由電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)的，其運(yùn)行過程大多包括啟動(dòng)、正（反）轉(zhuǎn)、停止等，這整個(gè)過程是由電氣控制系統(tǒng)來完成。具體地說電梯的控制主要是指對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、運(yùn)行方向、層樓指示、層站召喚、轎廂內(nèi)指令等進(jìn)行處理。其操縱是實(shí)行各個(gè)控制環(huán)節(jié)的方式和手段。電梯電氣控制系統(tǒng)與電力拖動(dòng)系統(tǒng)比較，變化范圍比較大。當(dāng)一臺(tái)電梯的類別、額定載重量和額定運(yùn)行速度確定后，電力拖動(dòng)系統(tǒng)各零部件就基本確定了，而電氣控制系統(tǒng)則有比較大的選擇范圍，必須根據(jù)電梯安裝使用地點(diǎn)、乘載對(duì)象進(jìn)行認(rèn)真選擇，才能最大限度地發(fā)揮電梯的使用效益。電氣控制系統(tǒng)決定著電梯的性能、自動(dòng)化程度和運(yùn)行可靠性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)引進(jìn)工作的進(jìn)一步開展，電氣控制系統(tǒng)發(fā)展換代迅速。繼電器控制系統(tǒng)的電梯故障率高，大大降低了電梯的運(yùn)行可靠性和安全性，所以基本上已經(jīng)被淘汰。而 PLC 以其體積小、功能強(qiáng)、故障率低、壽命長(zhǎng)、噪聲低、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)便、修改邏輯靈活、程序容易編制，易聯(lián)成控制網(wǎng)絡(luò)等諸多優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用4二、三菱 FX2N 系列可編程序控制器介紹（一）可編程控制器的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)1. 三菱 FX2N PLC 的主要特點(diǎn)：? 一個(gè)程序包的單元型可編程控制器? 采用裝卸式端子臺(tái)? 內(nèi)裝 RUN/STOP 開關(guān)? 程序存儲(chǔ)器? 鐘表功能? RUN 寫入? 元件注解? 利用鍵盤保護(hù)程序（編程手冊(cè)，外圍設(shè)備手冊(cè)）? 豐富的輸出入擴(kuò)展設(shè)備? 豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備? 用 SFC 表現(xiàn)的編程? 簡(jiǎn)便的應(yīng)用指令群? 高速處理2. PLC 的性能指標(biāo)和分類1) PLC 的主要性能指標(biāo)? 輸入／輸出點(diǎn)數(shù)（I／O 點(diǎn)數(shù)）I／O 點(diǎn)數(shù)是指可編程序控制器外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它標(biāo)志著可以接多少個(gè)開關(guān)、按鈕和可以控制多少個(gè)負(fù)載。? 存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量是指可編程序控制器內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲(chǔ)器容量，一般以步為單位，二進(jìn)制 16 位即一個(gè)字為一步。? 掃描速度一般以執(zhí)行 1000 步指令所需時(shí)間來衡量，單位為 ms/k 步，也有以執(zhí)行一步指令所需上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文5時(shí)間來計(jì)算的，單位用 μs/步。? 功能擴(kuò)展能力可編程序控制器除了主模塊之外，通常都可配備一些可擴(kuò)展模塊，以適應(yīng)各種特殊應(yīng)用的需要，如 A／D 模塊、D／A 模塊、位置控制模塊等。? 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指一臺(tái)可編程序控制器指令的總和，它是衡量可編程序控制器功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。2) PLC 的分類通常，PLC 產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模等進(jìn)行分類。按結(jié)構(gòu)形式不同, 可以分為整體式和模塊式兩類。按控制規(guī)模大小、則可以分為小型、中型和大型 PLC 三種類型。3. PLC 系統(tǒng)的組成PLC 是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似。PLC 也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。1) PLC 的硬件結(jié)構(gòu)一套 PLC 系統(tǒng)在硬件上由基本單元（包含中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入／輸出接口、內(nèi)部電源） 、I／O 擴(kuò)展單元及外部設(shè)備組成。圖 2-1 為 PLC 的硬件結(jié)構(gòu)圖。圖 2-1 PLC 的硬件結(jié)構(gòu)圖圖 2-2 為三菱 FX2N 小型 PLC 產(chǎn)品主機(jī)示意圖。本課題中 FX2N－48MR 為基本單元，帶有 48 個(gè) I／O 點(diǎn)(24 入、24 出)，M 表示主機(jī)、R 表示該單元為繼電器輸出型。2) PLC 的軟件PLC 的軟件系統(tǒng)指 PLC 所使用的各種程序的集合，它由系統(tǒng)程序（系統(tǒng)軟件）和用戶輸入電路CPU EPROM RAM輸出電路基本單元內(nèi)部電源 擴(kuò)展I/O接口各種外設(shè)接口輸出信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)主機(jī)編程器打印機(jī)…PC 機(jī)…輸入電路輸出電路擴(kuò)展單元… 輸出信號(hào)擴(kuò)展連接電纜至其他擴(kuò)展單元……現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用6程序（應(yīng)用軟件）組成。系統(tǒng)程序：包括監(jiān)控程序、輸入譯碼程序及診斷程序等。用戶程序是用戶根據(jù)控制要求，用 PLC 的編程語(yǔ)言（如梯形圖）編制的應(yīng)用程序。圖 2-2 三菱 FX2N 小型 PLC 產(chǎn)品主機(jī)示意 圖（二）可編程序控制器的工作方式及編程語(yǔ)言1. PLC 的工作方式1) PLC 的掃描工作方式開始內(nèi)部處理通信處理RUN 方式？輸入掃描程序執(zhí)行輸出處理NY上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文7圖 2-3 PLC 的掃描過程可編程序控制器在進(jìn)入 RUN 狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)的地址號(hào)遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再?gòu)念^開始掃描，并周而復(fù)始地重要進(jìn)行?？删幊绦蚩刂破鞴ぷ鲿r(shí)的掃描過程如圖 2-3 所示，包括五個(gè)階段：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC 完成一次掃描過程所需的時(shí)間稱為掃描周期。掃描周期的長(zhǎng)短與用戶程序的長(zhǎng)度和掃描速度有關(guān)。2) PLC 的程序執(zhí)行過程PLC 的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)主要階段，如圖 2-4 所示。圖 2-4 PLC 的程序執(zhí)行過程3) PLC 的掃描周期在 PLC 的實(shí)際工作過程中，每個(gè)掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段外，還要進(jìn)行自診斷、與外設(shè)（如編程器、上位計(jì)算機(jī)）通信等處理。即一個(gè)掃描周期還應(yīng)包含自診斷及與外設(shè)通信等時(shí)間。4) PLC 的 I／O 響應(yīng)時(shí)間PLC 采用集中 I／O 刷新方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容也不會(huì)改變，還會(huì)影響本次循環(huán)的掃描結(jié)果。輸出信號(hào)的變化滯后于輸入信號(hào)的變化，這產(chǎn)生了 PLC 的輸入輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象，最大滯后時(shí)間為 2-3個(gè)掃描周期。2. PLC 的編程語(yǔ)言PLC 的編程語(yǔ)言有梯形圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言、順序功能圖語(yǔ)言等。其中前兩種語(yǔ)言用得較多，順序功能圖語(yǔ)言也在許多場(chǎng)合被采用。本課題所采用的編程語(yǔ)言為梯形圖語(yǔ)言。輸入端子輸入映象寄存器 輸出映像寄存器輸出鎖存器 輸出端子輸入 ………. 輸出程序執(zhí)行階段輸入采樣階段 輸出刷新階段X001Y001Y001M1讀讀①② ③ ④ ⑤三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用8（三）可編程序控制器與繼電器、微機(jī)在電梯控制中的應(yīng)用比較在電梯的電氣系統(tǒng)中，邏輯判斷起著主要的作用，其控制系統(tǒng)必須起動(dòng)各種控制信號(hào)和執(zhí)行元件（如接觸器、繼電器、發(fā)光指示器、電動(dòng)機(jī)以及電子元件、電力電子器件等） ，要達(dá)到這些控制目的，其方法有：1. 繼電器—接觸器控制系統(tǒng)這種控制系統(tǒng)是早期電梯多采用的一種控制系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：與其它控制系統(tǒng)比較，其簡(jiǎn)單、易于理解和掌握、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：動(dòng)合觸點(diǎn)易磨損，且電接觸不良；體積大；控制系統(tǒng)耗能大、動(dòng)作噪聲大；維修保養(yǎng)工作量大、費(fèi)用高。因此這種控制系統(tǒng)僅用于速度不高、性能要求也不高的電梯中。2. 微機(jī)控制系統(tǒng)電梯的微機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是使控制算法不再由硬件邏輯完成，而是通過程序存貯器中的程序來完成的控制系統(tǒng)。因此對(duì)于有不同功能要求的電梯控制系統(tǒng)，只要改變程序存貯器中的程序指令即可，而無需變更或增減硬件系統(tǒng)的元件或布線。因此，十分方便于使用和管理，并提高系統(tǒng)的可靠性，減小控制系統(tǒng)體積，降低了能耗及其維修保養(yǎng)費(fèi)用。雖然微機(jī)控制的電梯，與繼電器控制的電梯比較，它具有較大的優(yōu)越性。但是，對(duì)一般的電梯而言，應(yīng)用微機(jī)控制也有其局限性和不足之處。其缺點(diǎn)是：微型計(jì)算機(jī)是按數(shù)字運(yùn)算的需要而設(shè)計(jì)的，功能比較齊全，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；而一般的電梯控制只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算方式多為“與”、 “或” 、 “非”幾種，運(yùn)算位數(shù)只需 1 位，即“1”與“0” 。因此，使用微機(jī)就有“大材小用”之嫌。此外，微機(jī)的接口電路沒有標(biāo)準(zhǔn)件，而且一般不控制強(qiáng)電。但在電梯控制中，往往要求能直接控制 110V 或 220V 的用電設(shè)備，如用戶專門配備接口電路既不方便又不可靠。綜上所述，造成用微機(jī)控制的成本、運(yùn)行和維修費(fèi)用均較高，因此，如在一般的電梯上使用微機(jī)控制在經(jīng)濟(jì)上不合算。3. PLC 控制系統(tǒng)PLC 充分利用了微型計(jì)算機(jī)的原理和技術(shù)，保留計(jì)算機(jī)控制的優(yōu)點(diǎn)，而克服了它的缺點(diǎn)。它具有強(qiáng)大的生命力，各工業(yè)部分紛紛用它來改造舊有的電梯控制電路，取得了明顯的效果?？傊?，PLC 是采用微機(jī)技術(shù)制造的通用自動(dòng)控制設(shè)備，它能控制開關(guān)量、模擬量、具上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文9有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、并具有完成邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)、運(yùn)算等功能，可以取代繼電器為主的各種控制設(shè)備。它不僅能用于控制機(jī)械設(shè)備、流水線和各種設(shè)備的運(yùn)行過程，將 PLC 用于控制電梯各種操作和處理相關(guān)信息也是可行的。三、PLC 控制單臺(tái)電梯的分析電梯控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電器控制、PLC 控制、微機(jī)控制，其中繼電器控制系統(tǒng)故障率高，微機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾能力弱，而 PLC 作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進(jìn)性，成為目前電梯系統(tǒng)中使用最多的控制方式，從而使電梯由傳統(tǒng)的繼電器控制方式發(fā)展為計(jì)算機(jī)控制的一個(gè)重要方向，成為當(dāng)前電梯控制和技術(shù)改造的熱點(diǎn)之一。本課題采用三菱 FX2N PLC 對(duì)單臺(tái)五層電梯進(jìn)行邏輯控制。1. 電梯模型結(jié)構(gòu)1) 電梯模型的主體結(jié)構(gòu)與控制柜圖 3-1 為五層電梯的簡(jiǎn)化模型和控制柜示意圖。電梯主體包括升降電機(jī)、轎廂、滑輪、鋼絲繩、行程開關(guān)等。升降電機(jī)為交流可逆電動(dòng)機(jī)，轎廂套在鋼絲繩上，電機(jī)帶動(dòng)鋼絲繩正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，轎廂對(duì)應(yīng)上升或下降。每層樓均安裝行程開關(guān)，利用機(jī)械碰撞，給出各樓層的層信號(hào)。TCP/IPRS232電梯控制柜繼電器/接觸器FX2N –48MR PLC開關(guān)電源LED顯 示電 路RS42212345配重電梯控制柜轎廂電動(dòng)機(jī)行程開關(guān)減速器三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用10圖 3-1 五層電梯的簡(jiǎn)化模型和控制柜示意圖電梯控制柜是電梯電氣控制系統(tǒng)完成各種主要任務(wù)，實(shí)現(xiàn)各種性能的中心。主要包括FX2N-48MR PLC、繼電器/接觸器、顯示部分、開關(guān)電源。LED 顯示部分主要包括轎廂運(yùn)行方向顯示、樓層顯示。2) 電梯層門電梯層門是為了確保安全，而在各層樓的?？空?，通向井道的入口處，設(shè)置供司機(jī)、乘用人員和貨物等出入的門。圖 3-2 為電梯層門示意圖。電梯層門旁裝有消防按鈕、上召喚按鈕和下召喚按鈕（最底層只有上召喚按鈕、最高層只有下召喚按鈕）,并有召喚登記指示燈。層門上方裝有 LED數(shù)碼管，以顯示轎廂所在層樓位置，另外還有轎廂上行和下行指示燈。圖 3-2 電梯層門示意圖3) 轎廂內(nèi)控制屏轎廂內(nèi)控制屏示意圖如圖 3-3 所示。其中包括上行、下行顯示及 LED 層樓位置的顯示。另外還有 1 樓－5 樓的指令按鈕及登記顯示和有司機(jī)／無司機(jī)的選擇按鈕。在有司機(jī)工作狀態(tài)下還有指令專用開關(guān)，即只響應(yīng)指令信號(hào)，不響應(yīng)召喚信號(hào)。此外，還有消防按鈕，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，立即清除所有指令信號(hào)和召喚信號(hào)，電梯直達(dá)底樓后開門。需要說明的是，本實(shí)驗(yàn)裝置在無司機(jī)狀態(tài)下，利用定時(shí)器控制開門、關(guān)門和上下客時(shí)間；有司機(jī)狀態(tài)下，則直接由司機(jī)控制開門、關(guān)門和上下客時(shí)間。ZXF上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文11圖 3-3 轎廂內(nèi)控制屏示意圖（二）PLC 單臺(tái)電梯控制系統(tǒng)功能介紹1. PLC 電梯控制系統(tǒng)三種工作方式介紹電梯主要有三種工作方式——有司機(jī)方式、無司機(jī)方式、消防方式。1) 有司機(jī)方式是指由專職司機(jī)操縱電梯運(yùn)行。具有以下特點(diǎn)：① 電梯上行／下行啟動(dòng)由司機(jī)決定② 電梯開門、關(guān)門時(shí)間由司機(jī)控制③ 電梯是否直駛（不再響應(yīng)外召喚）由司機(jī)決定2) 無司機(jī)方式是指由乘客自己操縱電梯，這種電梯具有集選控制功能。具有以下特點(diǎn)：① 電梯開門／關(guān)門／上、下客時(shí)間均由定時(shí)器定時(shí)② 只要電梯門關(guān)閉后自動(dòng)定向3) 消防方式是指大樓發(fā)生火災(zāi)時(shí)，電梯運(yùn)行控制的一種特殊工作方式。具有以下特點(diǎn)：① 正在運(yùn)行的電梯控制系統(tǒng)一旦收到消防信號(hào)：12345YSJAJ三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用12a) 處于上行時(shí)立即返回底樓停站開門b) 處于下行時(shí)立即直駛底樓停站開門c) 處于底樓以外停站開門的電梯立即關(guān)門返回底樓停站開門② 電梯返回底樓并在底樓開門后，電梯處于消防工作狀態(tài)。此時(shí)，電梯不再響應(yīng)外召喚信號(hào)，電梯的關(guān)門起動(dòng)運(yùn)行和準(zhǔn)備前往層站由消防員控制操作。當(dāng)電梯就近到達(dá)某層站后，立即清除其它所有指令信號(hào)登記，是否繼續(xù)上行依火勢(shì)大小決定。2. PLC 單臺(tái)電梯控制系統(tǒng)的工作流程圖 3-4 為 PLC 單臺(tái)電梯控制系統(tǒng)工作流程圖，從圖中可知控制一臺(tái)電梯正常工作，主要需要如下信號(hào)：控制信號(hào)、層樓信號(hào)、指令信號(hào)、召喚信號(hào)和消防信號(hào)。這些信號(hào)分別來自轎廂控制面板、井道行程開關(guān)、層面控制銨鈕和層面火警開關(guān)。來自井道行程開關(guān)的層樓信號(hào)進(jìn)行層樓定位并參與自動(dòng)定向，同時(shí)顯示所在層樓位置。來自轎廂控制面板的指令信號(hào)和來自層面控制按鈕的召喚信號(hào)分別進(jìn)行指令登記和召喚登記，同時(shí)進(jìn)行信號(hào)登記顯示。這兩種信號(hào)也參與自動(dòng)定向，和層樓信號(hào)一同對(duì)電梯進(jìn)行運(yùn)行控制，包括開／關(guān)門、上／下行和停站。當(dāng)來自層面的火警開關(guān)發(fā)出消防控制信號(hào)時(shí)，立即消除指令登記和召喚登記，直接控制電梯下行至底樓并開門。此外，當(dāng)有來自轎廂控制面板發(fā)出控制信號(hào)，如：有司機(jī)直駛狀態(tài)，則略過召喚信號(hào)，直接響應(yīng)指令信號(hào)。運(yùn)行控制電梯的同時(shí)進(jìn)行運(yùn)行顯示和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，即電梯上行或下行。控制信號(hào) 指令信號(hào) 召喚信號(hào)層樓信號(hào)層樓定位 指令登記 召喚登記自動(dòng)定向運(yùn)行控制（開/關(guān)門、上/下行、停站）運(yùn)行顯示 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制消防控制置位 置位清除清除來自轎廂控制面板來自井道行程開關(guān)來自轎廂控制面板來自層面控制按鈕來自層面火警開關(guān)顯示顯示顯示上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文13圖 3-4 PLC 單臺(tái)電梯控制系統(tǒng)工作流程圖（三）PLC 控制單臺(tái)電梯方案PLC 電梯控制系統(tǒng)的控制核心是 PLC。哪些信號(hào)需要輸入 PLC，PLC 需要輸出哪些信號(hào)，以及采用何種編程方式都需要仔細(xì)推敲。輸入輸出點(diǎn)的確定是設(shè)計(jì)整個(gè)控制系統(tǒng)的首要問題，決定系統(tǒng)的程序及硬件線路的方案。1. PLC I/O 地址分配根據(jù)電梯操作的工藝過程及對(duì)控制系統(tǒng)的要求，首先歸納本系統(tǒng)中所有輸入信號(hào)和輸出信號(hào)；然后根據(jù) PLC 的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)進(jìn)行 I/O 地址分配，使每個(gè)輸入信號(hào)對(duì)應(yīng) PLC 內(nèi)部的輸入繼電器，每個(gè)輸出信號(hào)對(duì)應(yīng) PLC 內(nèi)部的輸出繼電器。1) PLC 輸入信號(hào)的確定先考察電梯轎廂內(nèi)的操作。操作面板上應(yīng)有各層的選層指令按鈕，5 層共有 5 個(gè)。有司機(jī)時(shí)，應(yīng)有司機(jī)直駛專用開關(guān)和上行、下行按鈕，需 3 點(diǎn)輸入。各樓層乘客召喚時(shí)，除底層和頂層只有一個(gè)召喚按鈕，其它各層均設(shè)上下兩個(gè)召喚按鈕，5 層共需 8 個(gè)輸入按鈕。5 層電梯需 5 個(gè)行程開關(guān)來控制是否到了某一層，因此需 5 點(diǎn)輸入。其它輸入有消防、有司機(jī)/無司機(jī)方式選擇等開關(guān)或觸點(diǎn)。經(jīng)以上分析，可知共需 23 點(diǎn)開關(guān)量輸入端口。表 3-1 輸入地址分配表輸入信號(hào)名稱 PLC 輸入地址 含義AYS X000 向上行駛按鈕AYX X001 向下行駛按鈕JSJ X002 有/無司機(jī)選擇開關(guān)1YC X003 一樓行程開關(guān)2YC X004 二樓行程開關(guān)3YC X005 三樓行程開關(guān)4YC X006 四樓行程開關(guān)5YC X007 五樓行程開關(guān)A1J X010 一樓指令按鈕三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用14A2J X011 二樓指令按鈕A3J X012 三樓指令按鈕A4J X013 四樓指令按鈕A5J X014 五樓指令按鈕AJ X015 指令專用開關(guān)（直駛）ZXF X016 置消防開關(guān)A1S X017 一樓上召喚按鈕A2S X020 二樓上召喚按鈕A2X X021 二樓下召喚按鈕A3S X022 三樓上召喚按鈕A3X X023 三樓下召喚按鈕A4S X024 四樓上召喚按鈕A4X X025 四樓下召喚按鈕A5X X026 五樓下召喚按鈕2) PLC 輸出信號(hào)的確定控制電梯的上行、下行（即電機(jī)正、反轉(zhuǎn)）需 2 點(diǎn)輸出。上、下行指示燈 2 點(diǎn)輸出。開門、關(guān)門、門關(guān)閉、運(yùn)行顯示需 4 點(diǎn)輸出。由于采用二進(jìn)制顯示方式，LED 七段顯示器需 3 點(diǎn)輸出。電梯轎廂內(nèi)輸出各層的指令信號(hào)登記顯示，共 5 點(diǎn)輸出。各樓層乘客召喚時(shí)，除底層和頂層只有一個(gè)召喚登記顯示，其它各層均設(shè)上下兩個(gè)召喚登記顯示，5 層共需 8 個(gè)輸出顯示。經(jīng)分析共需 24 點(diǎn)開關(guān)量輸出端口。表 3-2 輸出地址分配表輸出信號(hào)名稱 PLC 輸出地址 含義KM Y000 開門顯示GM Y001 關(guān)門顯示MGB Y002 門關(guān)閉顯示DCS Y003 上行顯示DCX Y004 下行顯示S Y005 上行繼電器X Y006 下行繼電器YX Y007 運(yùn)行顯示A Y010 LED 七段顯示器 A 段發(fā)光二極管G Y011 LED 七段顯示器 G 段發(fā)光二極管D Y012 LED 七段顯示器 D 段發(fā)光二極管1DJA Y013 一樓指令信號(hào)登記顯示2DJA Y014 二樓指令信號(hào)登記顯示上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文153DJA Y015 三樓指令信號(hào)登記顯示4DJA Y016 四樓指令信號(hào)登記顯示5DJA Y017 五樓指令信號(hào)登記顯示1DAS Y020 一樓上召喚信號(hào)登記顯示2DAS Y021 二樓上召喚信號(hào)登記顯示2DAX Y022 二樓下召喚信號(hào)登記顯示3DAS Y023 三樓上召喚信號(hào)登記顯示3DAX Y024 三樓下召喚信號(hào)登記顯示4DAS Y025 四樓上召喚信號(hào)登記顯示4DAX Y026 四樓下召喚信號(hào)登記顯示5DAX Y027 五樓下召喚信號(hào)登記顯示3) 內(nèi)部繼電器的確定表 3-3 內(nèi)部繼電器地址分配表PLC 內(nèi)部繼電器地址 功能M0 指令優(yōu)于召喚M1 停站信號(hào)M2 本站廳外開門M3 消防時(shí)到過底樓開過門且在任意層樓停過M4 消防時(shí)到過底樓開過門或非消防時(shí)M5 關(guān)門條件M6 清一樓指令登記M7 清二樓指令登記M8 清三樓指令登記M9 清四樓指令登記M10 清五樓指令登記M40 清一樓上召喚登記M41 清二樓上召喚登記M42 清二樓下召喚登記M43 清三樓上召喚登記M31 轎廂到二樓M33 轎廂到四樓M35 中間繼電器M44 清三樓下召喚登記M45 清四樓上召喚登記M46 清四樓下召喚登記M47 清五樓下召喚登記M13 消防到過底樓開過門M14 轎廂不在任何層樓面上M15 轎廂位于某層樓面后，延遲 1 秒斷開M16 有司機(jī)直駛狀態(tài)M17 關(guān)門時(shí)間（3 秒）M20 開門時(shí)間（3 秒）三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用16M18 無司機(jī)上、下客時(shí)間（4 秒）M19 到站延時(shí)時(shí)間（1 秒）——形成停站脈沖用M21 未定向M22 未定向M30 轎廂到一樓M32 轎廂到三樓M34 轎廂到五樓4) 轎廂層樓位置顯示方式的確定目前常用的轎廂層樓位置的顯示方式有：二進(jìn)制顯示、直接位置顯示、十進(jìn)制顯示。但由于三菱 FX2N-48MR PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)只有 24 點(diǎn)輸入和 24 點(diǎn)輸出。由于其硬件的限制，故采用二進(jìn)制的顯示方式。即“1”表示亮， “0”表示暗。共可顯示 23 種，即0~7（000~111） ，應(yīng)用在電梯轎廂層樓顯示中，即可顯示第 1 層~ 7 層，本系統(tǒng)顯示第 1~5層。5) PLC 控制程序的編制方法PLC 梯形圖的編制采用模塊化設(shè)計(jì)。模塊化程序結(jié)構(gòu)清晰、便于調(diào)試。如：定時(shí)器控制開／關(guān)門、外召喚、指令登記、上行、下行等。模塊間不完全獨(dú)立，它們之間存在著有機(jī)聯(lián)系，且編程時(shí)要考慮各條指令間的邏輯關(guān)系。2. PLC I/O 硬件連接圖三菱 FX2N 系列 PLC 單臺(tái)電梯控制系統(tǒng)的硬件接線圖見圖 3-5。（四）PLC 單臺(tái)電梯控制系統(tǒng)基本功能梯形圖分析1. 召喚信號(hào)登記響應(yīng)及清除功能位于層樓面的乘客欲前往任意一層樓，可通過按下電梯層門旁的上／下召喚按喚來召喚電梯。當(dāng)電梯到達(dá)乘客所召喚的那一層樓面時(shí)，立即清除該召喚信號(hào)。圖 3-6 為一樓上召喚登記響應(yīng)及清除功能梯形圖。當(dāng)在非消防狀態(tài)下，即常閉 X016 得電。X017 為一樓上召喚按鈕輸入常開觸點(diǎn)，若此時(shí)有人按下此開關(guān)，X017 得電，同時(shí)線圈Y020 得電，常開 Y020 自保，即一樓上召喚信號(hào)登記顯示。若電梯此時(shí)就在一樓時(shí)，直接清除一樓上召喚登記顯示。若電梯不在一樓，則下行到達(dá)一樓后，一樓行程開關(guān) X003 得電后，線圈 M40 得電，常閉 M40 變常開，線圈 Y020 就失電，清除一樓上召喚登記顯示。若在消防狀態(tài)下，常開 X016 變常閉得電，直接清除一樓上召喚登記顯示。X017M16M40 X016 Y020Y020Y003 X003M1M40X016上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文17圖 3-6 一樓上召喚信號(hào)登記響應(yīng)及清除功能梯形圖2. 指令信號(hào)登記響應(yīng)及清除功能當(dāng)司機(jī)／乘客／消防人員進(jìn)入到電梯轎廂中時(shí)，就要用到轎廂內(nèi)控制屏上的指令按鈕。當(dāng)電梯到達(dá)乘客所要去的那一層樓面時(shí)，立即清除該指令登記信號(hào)。圖 3-7 為一樓指令登記及清除梯形圖。從圖中可知，要使指令登記信號(hào)有效必須滿足兩個(gè)條件：1) 消防到過底樓開過門； 2) 非消防時(shí)；當(dāng)電梯處于非消防狀態(tài)時(shí)，線圈 M4 直接得電，滿足指令登記信號(hào)有效的條件。當(dāng)電梯處于消防狀態(tài)時(shí)，常開 X016 變常閉。電梯到達(dá)一樓時(shí)，一樓行程開關(guān) X003 得電，此時(shí)線圈 M13 得電，與開門信號(hào)相配合，電梯此時(shí)處于消防到過底樓開過門的狀態(tài)。常開 M13變常閉，線圈 M4 得電，也滿足使指令登記信號(hào)有效的條件。圖 3-7 一樓指令信號(hào)登記響應(yīng)及清除功能梯形圖此時(shí)，電梯開始接收指令登記信號(hào)。如果此時(shí)電梯不在一樓時(shí)，按下到一樓指令按鈕，一樓指令按鈕 X010 得電，線圈 Y013 得電，常開 Y013 自保，完成一樓指令登記顯示。電梯下行到一樓時(shí)，一樓行程開關(guān) X003 得電，線圈 M6 得電，常閉 M6 變常開，即清除了一M13M13Y002X003 X016 M13M13M4X016M4 M6 Y013X010Y013X003M3X016M6三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用18樓指令登記。如果此時(shí)電梯就在一樓，按下一樓指令按鈕的同時(shí)就清除一樓指令登記，因?yàn)殡娞荽藭r(shí)就在一樓。電梯處于消防工作狀態(tài)且沒有到達(dá)底樓開過門，常開 X016 變常閉，線圈 M6 也得電，電梯也清除指令登記，只有當(dāng)電梯到達(dá)底樓開過門后，線圈 M13 得電，常閉 M13 變常開，才不清除指令登記。需要說明的是當(dāng)常開 M3 得電變常閉時(shí)，電梯也清除指令登記。M3 是消防到達(dá)底樓開過門并在任何層樓面停過站且有停站信號(hào)，就清除所有指令登記。這樣做是為了當(dāng)電梯到達(dá)某層后，消防人員可以依火勢(shì)大小決定是否繼續(xù)上行，如果不及時(shí)清除所有指令登記，電梯會(huì)繼續(xù)上行，這樣就不是非常安全。圖 3-8 為實(shí)現(xiàn)此功能的梯形圖。圖 3-8 消防到達(dá)底樓開過門并在任何層樓面停站則清除所有指令登記功能梯形圖3. 自動(dòng)定向功能電梯的換向即改變電梯的運(yùn)行方向，實(shí)際就是改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。電梯在無司機(jī)工作狀態(tài)下，由程序決定上行或下行。當(dāng)電梯發(fā)出召喚信號(hào)或指令信號(hào)時(shí)，PLC 自動(dòng)根據(jù)轎廂目前所在層樓位置，來判定是上行還是下行。若 召喚或指令要到的層樓 ＞ 轎廂目前所在層樓 電梯上行召喚或指令要到的層樓 ＜ 轎廂目前所在層樓 電梯下行召喚或指令要到的層樓 ＝ 轎廂目前所在層樓 無法定向圖 3-9 為電梯自動(dòng)定向功能（部分）梯形圖。無司機(jī)工作狀態(tài)下，當(dāng)三樓有指令信號(hào)Y015 或上下召喚信號(hào) Y023、Y024 發(fā)出時(shí)，PLC 首先判斷轎廂當(dāng)前是否在三樓，如果就在三樓，則轎廂在三樓的常閉 M32 變常開，線圈 Y003、Y004 都不得電，電梯既不上行也不下行。如果電梯在一樓或二樓，則轎廂在三樓、四樓、五樓的常閉觸點(diǎn) M32、M33、M34不得電，仍為常閉，且在非消防狀態(tài)下，X016 常閉得電，則線圈 Y003 得電，電梯定向?yàn)閄003 M13 M1 M3X004X005X006X007上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文19上行。如果電梯在四樓或五樓，則轎廂在一樓、二樓、三樓的常閉觸點(diǎn) M30、M31、M32不得電，仍為常閉，則線圈 Y004 得電，電梯定向?yàn)橄滦小Ｓ兴緳C(jī)工作狀態(tài)下，X002 變常閉，這時(shí)需由司機(jī)按下 X000 上行啟動(dòng)按鈕，電梯才能上行。同樣若司機(jī)按下 X001 下行啟動(dòng)按鈕，電梯則下行。在消防工作狀態(tài)下，常閉 X016 變常開，電梯停止上行；常開 X016 變常閉，線圈Y004 得電，電梯下行到底樓。當(dāng)電梯消防時(shí)到達(dá)底樓且開過門后 M13 常閉變常開，電梯不再下行。上行和下行同時(shí)有互鎖常閉 Y003 和常閉 Y004。在有司機(jī)工作狀態(tài)下，如果電梯有運(yùn)行信號(hào) Y007，則不再接收上行或下行信號(hào)。 M0 是一個(gè)特殊中間繼電器，要求在無司機(jī)、門未關(guān)閉、既非上行也非下行條件下，指令優(yōu)于召喚參加定向，這是為了在既有召喚信號(hào)也有指令信號(hào)的情況下，優(yōu)先滿足轎廂內(nèi)的乘客需要。圖 3-9 自動(dòng)定向功能（部分）梯形圖4. 停站控制功能M32Y023 M0 M33 M34 Y004 X016 Y003M0Y024Y015Y024 M0Y023Y015M32 M31 M30 Y003X002 X000 Y007 M13M13X002 Y007X001M13Y002Y004X002Y003Y004M13 X016三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用20圖 3-10 為停站及 1 秒停站脈沖形成功能（部分）梯形圖。從圖中可知，停站信號(hào)形成有幾種情況：1) 非消防及非有司機(jī)直駛時(shí)一樓到；2) 非消防及非有司機(jī)直駛時(shí)五樓到；3) 非消防時(shí)指令信號(hào)或召喚信號(hào)所指的層樓到；4) 非上行也非下行時(shí)，即未定向時(shí)；5) 消防時(shí)下行到達(dá)底樓開過門；6) 運(yùn)行中且沒有到達(dá)任何一層面；圖 3-10 停站及 1 秒停站脈沖形成功能（部分）梯形圖非消防時(shí)，當(dāng)上行繼電器 Y005 和二樓上召喚按鈕 Y021 或下行繼電器 Y006 和二樓下召喚按鈕 Y022 或二樓指令登記顯示有任意一組同時(shí)滿足時(shí)，且轎廂到達(dá)二樓時(shí)，二樓行程開關(guān)常開 X004 變常閉，1 秒停站停沖脈沖形成后，停站信號(hào)線圈 M1 得電。消防時(shí)，電梯下行到底樓開過門后，常開 M13 變常閉，一樓行程開關(guān)常開 X003 變常閉，1 秒停站脈X003M15X016X004M16Y021Y005 M1Y022Y006Y014 M13M14X003Y003 Y004 M35X007X006X005X004X003 M14M15M19 M15M15 M14T3 K10T3 M19M35X007上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文21沖形成后，停站信號(hào)線圈 M1 得電。同時(shí)如果一樓到 X003 變常閉，五樓到 X007 變常閉，未定向時(shí)，停站信號(hào)線圈 M1 也得電。1 秒停站脈沖形成過程是這樣的：如果轎廂既不在一樓、二樓、三樓、四樓、五樓時(shí)，線圈 M14 得電，常開 M14 變常閉，線圈 M15 得電，常開 M15 自保，啟動(dòng)定時(shí)器 T3，定時(shí) 1 秒鐘后，線圈 M19 得電，常閉 M19 變常開，M15 失電。這樣做的目的是，如果在停站信號(hào)中直接使用不延時(shí) 1 秒鐘的常開 M15，一旦電梯到達(dá)某一層面時(shí)，線圈 M14 失電，線圈 M15 失電，停站線路中仍為常開 M15，與前面的任何層面的行程開關(guān)變常閉有所矛盾，這樣線圈 M1 無法得電，電梯也就無法停站。因此，采用延時(shí) 1 秒鐘的辦法，讓任何層面的行程開關(guān)先得電，M19 也得電，延時(shí) 1 秒鐘后再斷開，讓線圈 M1 能夠得電，這樣電梯就能順利的停站。5. 廳外開門功能所謂廳外開門是指在無司機(jī)狀態(tài)下，轎廂既非上行也非下行（未定向）且停在某層時(shí)，如果這層恰好有召喚登記信號(hào)，則自動(dòng)開門。圖 3-11 二樓廳外開門功能梯形圖圖 3-11 為二樓廳外開門功能梯形圖。在非上行顯示常閉 Y003、非下行顯示常閉Y004、無司機(jī)常閉 X002、無上／下客常閉 M20 都得電時(shí)，二樓有向上或向下召喚登記，則電梯定向到達(dá)二樓，二樓行程開關(guān)常開 X004 得電變常閉，廳外開門 M2 線圈得電，實(shí)現(xiàn)廳外開門。6. 開門時(shí)間、上／下客時(shí)間、關(guān)門時(shí)間、門關(guān)閉控制功能電梯到站后，首先開門 3 秒，然后上／下客 4 秒，最后關(guān)門 3 秒。時(shí)間均為定時(shí)器控制。1) 開門時(shí)間控制功能X020 X004 X002M20Y004Y003 M2X021Y000M1 X016 M20T1 K30M2 X003Y000 M13T1 M20三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用22圖 3-12 開門時(shí)間控制功能梯形圖圖 3-12 為開門時(shí)間控制功能梯形圖。在無司機(jī)狀態(tài)下，由定時(shí)器控制開門時(shí)間。從圖中可知，滿足開門條件有以下幾種情況：① 非消防時(shí)有停站開門信號(hào)；② 非消防時(shí)有廳外開門信號(hào)；③ 消防時(shí)到達(dá)底樓；在非消防狀態(tài)時(shí)，PLC 一旦發(fā)出停站開門信號(hào)或廳外開門信號(hào)，即常開 M1 變常閉或常開 M2 變常閉，開門信號(hào)線圈 Y000 得電，常開 Y000 自保，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器 T1，定時(shí)時(shí)間為 3 秒，3 秒后線圈 M20 得電，常閉 M20 變常開，定時(shí)器復(fù)位，取消開門信號(hào)。在消防狀態(tài)時(shí)，電梯下行至底樓開門，一樓行程開關(guān) X003 得電，常開 M13 得電，PLC 發(fā)出開門信號(hào)。2) 上／下客時(shí)間控制功能圖 3-13 為上／下客時(shí)間控制功能梯形圖。在無司機(jī)狀態(tài)下，由定時(shí)器控制上／下客時(shí)間。圖 3-13 上／下客時(shí)間控制功能梯形圖在無司機(jī)狀態(tài)下，X002 常閉；無開門顯示， Y000 常閉；非關(guān)門顯示， Y001 常閉；門未關(guān)閉：Y002 常閉；定時(shí)器線圈 T2 得電，定時(shí)時(shí)間為 4 秒，4 秒后，M18 線圈得電，上／下客時(shí)間結(jié)束，啟動(dòng)關(guān)門信號(hào)。3) 關(guān)門時(shí)間控制功能T2 K40X002 Y000 Y001 Y002T2 M18Y003Y000M18M13X002 M5X002X000Y004 X001 M13M5X016 M13Y001Y002Y000 M17 Y001T0 K30T0 M17上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文23圖 3-14 關(guān)門時(shí)間控制功能梯形圖圖 3-14 為關(guān)門時(shí)間控制功能梯形圖。從圖中可知，滿足關(guān)門條件有以下幾種情況：① 無司機(jī)狀態(tài)下，消防未到過底樓開過門，上／下客 4 秒鐘后；② 有司機(jī)狀態(tài)下，在上行／下行顯示情況下，按下上行／下行駛按鈕， ；③ 消防到過底樓開過門后，響應(yīng)指令登記信號(hào)，由消防人員控制電梯上行；關(guān)門條件線圈 M5 得電后，關(guān)門顯示線圈 Y001 得電，開門 Y000 和門關(guān)閉 Y002 互鎖，同時(shí)定時(shí)器線圈 T0 得電，定時(shí) 3 秒后，線圈 M17 得電，常閉 M17 變常開，關(guān)門顯示線圈Y001 失電，定時(shí)器復(fù)位。消防且未到過底樓開過門的情況下，也要進(jìn)行關(guān)門。4) 門關(guān)閉控制功能關(guān)門 3 秒后，電梯門關(guān)閉。圖 3-15 為門關(guān)閉控制功能梯形圖。關(guān)門 3 秒后 M17 得電變常閉，且無開門信號(hào)，關(guān)閉線圈 Y002 得電，常開 Y002 自保。圖 3-15 門關(guān)閉控制功能梯形圖7. 有司機(jī)直駛控制功能圖 3-16 為有司機(jī)直駛控制功能梯形圖。有司機(jī)狀態(tài)下，常開 X002 變常閉；指令狀態(tài)下，常開 X015 變常閉，有司機(jī)直駛線圈 M16 得電，即只響應(yīng)指令召喚。圖 3-16 有司機(jī)直駛控制功能梯形圖8. 轎廂定位功能M17 Y000 Y002Y002X002 X015 M16三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用24轎廂由行程開關(guān)給出所在層樓位置信號(hào)。圖 3-17 轎廂定位在二樓功能梯形圖圖 3-17 為轎廂定位在二樓功能梯形圖。當(dāng)二樓行程開關(guān) X004 得電，轎廂在二樓線圈M31 得電，常開 M31 自保。轎廂在一樓、三樓行程開關(guān) X003、X005 互鎖。9. 層樓位置顯示功能由于三菱 FX2N-48MR PLC 輸入輸出點(diǎn)數(shù)的限制，層樓位置顯示采用二進(jìn)制顯示方法。利用 LED 七段顯示器的 A、D 、G 三段發(fā)光二極管來顯示一至五樓層樓位置，如圖 3-18 所示。圖 3-18 LED 數(shù)碼管顯示層樓位置示意圖圖 3-19 為 LED A 段顯示功能梯形圖。當(dāng)轎廂到四樓,常開 M33 得電；或轎廂到五樓，常開 M34 得電，則 LED A 段發(fā)光二極管線圈 Y010 得電。圖 3-19 LED A 段顯示功能梯形圖10. 馬達(dá)上行／下行、運(yùn)行顯示控制功能X004 X005X003 M31M31一樓 五樓四樓三樓二樓ABCDEF GA 段 G 段 D 段一樓 0 0 1二樓 0 1 0三樓 0 1 1四樓 1 0 0五樓 1 0 1M34M33 Y010上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文25圖 3-20 馬達(dá)上行／下行、運(yùn)行 顯示控制功能梯形圖圖 3-20 為馬達(dá)上行／下行、運(yùn)行顯示控制功能梯形圖。在門關(guān)閉 Y002 得電為常閉情況下，且非停站，M1 常閉，有上行顯示 Y003 得電，則線圈 Y005 得電，馬達(dá)上行；有下行顯示 Y004 得電，則線圈 Y006 得電，馬達(dá)下行。馬達(dá)上行和下行均有互鎖。在馬達(dá)上行或下行過程中，電梯運(yùn)行顯示線圈 Y007 得電。四、PLC 控制多臺(tái)電梯的分析隨著高層、大型建筑的發(fā)展，一座建筑物內(nèi)往往需要裝多臺(tái)電梯，將多臺(tái)電梯集中起來形成群梯。對(duì)這種梯群進(jìn)行統(tǒng)一的控制，采取合理的調(diào)度方式，可以大大提高電梯的運(yùn)行效率、節(jié)省能源、減少乘客的等待時(shí)間。本課題將實(shí)現(xiàn)采用一臺(tái)可編程序控制器同時(shí)控制兩臺(tái)五層電梯的功能。（一）PLC 控制兩臺(tái)電梯協(xié)調(diào)運(yùn)行的原則兩臺(tái)電梯同時(shí)運(yùn)行，共同享用一套外召喚按鈕和外召喚信號(hào)登記顯示以及底樓的消防開關(guān)。如果沒有協(xié)調(diào)控制好，有可能出現(xiàn)以下情況：某一大樓內(nèi)并排設(shè)置了兩臺(tái)電梯均獨(dú)自運(yùn)行、則當(dāng)某一層有乘客需向下至底樓，按下兩臺(tái)電梯在這一層的兩個(gè)召喚按鈕箱中的向下召喚按鈕，則兩臺(tái)電梯均會(huì)同時(shí)響應(yīng)而到達(dá)該層站。此時(shí)可能其中一臺(tái)先行到站，把乘客接走，而另外一臺(tái)電梯在失去的召喚登記信號(hào)后，可能會(huì)一下子停在井道任意一處，而沒有準(zhǔn)確平層，這是絕對(duì)不允許出現(xiàn)的。因此，要使 PLC 控制兩臺(tái)電梯協(xié)調(diào)運(yùn)行，必須滿足一個(gè)原則：當(dāng)兩臺(tái)電梯同時(shí)去響應(yīng)外召喚信號(hào)登記時(shí)，兩臺(tái)電梯自動(dòng)定向啟動(dòng)前往相應(yīng)樓層，當(dāng)某一臺(tái)電梯先行到達(dá)指定層樓時(shí)，另外一臺(tái)電梯必須就近?？科綄?，不得懸空在中間。M1 Y006Y003Y002 Y005Y004 Y005 Y006Y006Y005 Y007三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用26當(dāng)?shù)讟怯邢佬盘?hào)時(shí)，兩臺(tái)電梯必須同時(shí)立即下行至底樓開門。（二）PLC 控制兩臺(tái)電梯協(xié)調(diào)運(yùn)行系統(tǒng)的功能1. 兩臺(tái)電梯各自獨(dú)立控制的部分1) 兩臺(tái)電梯各自有兩種工作方式----有司機(jī)工作方式、無司機(jī)工作方式。這兩種工作方式各自獨(dú)立控制，不受任何約束和影響。包括有／無司機(jī)選擇開關(guān)以及有司機(jī)工作方式中司機(jī)專用的向上行駛按鈕、向下行駛按鈕和指令專用開關(guān)這些輸入信號(hào)也各自擁有一套。這兩種工作方式的控制要領(lǐng)與 PLC 單臺(tái)電梯控制的工作方式中的有司機(jī)方式、無司機(jī)方式一樣。2) 指令信號(hào)登記的響應(yīng)兩臺(tái)電梯的轎廂內(nèi)各自有 1－5 層樓的指令按鈕與指令信號(hào)登記顯示。兩臺(tái)電梯各自響應(yīng)各自的指令信號(hào)登記，前往指定樓層，滿足各自轎廂內(nèi)司機(jī)和乘客的需要。3) LED 顯示及其它兩臺(tái)電梯各自有開門顯示、關(guān)門顯示、門關(guān)閉顯示、上行顯示、下行顯示、運(yùn)行顯示、LED 七段顯示器顯示層樓位置也各自擁有一套，獨(dú)立運(yùn)行，相互不受影響。兩臺(tái)電梯各自有 1－5 樓的行程開關(guān)、上行繼電器、下行繼電器。2. 兩臺(tái)電梯協(xié)調(diào)運(yùn)行控制的部分1) 消防信號(hào)的共同響應(yīng)當(dāng)?shù)讟堑闹孟篱_關(guān)為 ON 時(shí)，即電梯處于消防工作狀態(tài)，兩臺(tái)電梯共同響應(yīng)消防信號(hào)，均下行至底樓開門。2) 召喚登記信號(hào)的共同響應(yīng)雖然有兩臺(tái)電梯同時(shí)工作，但在每一層樓面只安裝一套召喚按鈕及召喚信號(hào)登記顯示。當(dāng)層樓面的乘客欲前往某一層樓時(shí)，按下該層樓面的外召喚按鈕，兩臺(tái)電梯均要及時(shí)響應(yīng)，并投入運(yùn)行，前往指定樓層，當(dāng)某一臺(tái)電梯先行到達(dá)指定樓層時(shí)，另外一臺(tái)電梯就近停靠。3. PLC 兩臺(tái)電梯控制系統(tǒng)的工作流程圖 4-1 為 PLC 兩臺(tái)電梯控制系統(tǒng)工作流程圖。從圖中可以看出，兩臺(tái)電梯只有消防和外召喚是合用一套的，其它均各自獨(dú)立工作。各自獨(dú)立工作的部分與 PLC 單臺(tái)電梯控制系統(tǒng)中的工作流程一模一樣，這里不再做介紹。在此主要分析兩臺(tái)電梯共用部分，即消防和上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文27外召喚的工作過程。當(dāng)來自層面控制按鈕發(fā)出召喚信號(hào)后，兩臺(tái)電梯同時(shí)進(jìn)行召喚登記，并顯示。召喚登記信號(hào)與兩臺(tái)電梯各自的指令信號(hào)與層樓定位信號(hào)共同參與各自的定向，驅(qū)動(dòng)電梯前往指定的層樓，當(dāng)兩臺(tái)電梯中的任意一臺(tái)先行抵達(dá)后，立即清除召喚登記信號(hào)，并進(jìn)行停站、開門 3 秒、上下客 4 秒、關(guān)門 3 秒、門關(guān)閉這一系列動(dòng)作。而此時(shí)另一臺(tái)電梯雖然也在同一時(shí)刻失去了召喚登記信號(hào)，但是不能立即停站，必須經(jīng)過最近的行程開關(guān)后，就近平層靠站。當(dāng)來自底樓層面控制開關(guān)發(fā)出消防信號(hào)后，立即清除兩臺(tái)電梯各自的指令登記信號(hào)和共用的召喚登記信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電梯下行至底樓開門。圖 4-1 PLC 兩臺(tái)電梯控制系統(tǒng)工作流程圖（三）PLC 控制兩臺(tái)電梯協(xié)調(diào)運(yùn)行方案1. PLC I/O 地址分配控制信號(hào)來自轎廂控制面板指令信號(hào) 召喚信號(hào)層樓信號(hào)層樓定位 指令登記 召喚登記消防控制置位置位來自井道行程開關(guān)來自轎廂控制面板來自層面火警開關(guān)來自轎廂控制面板來自井道行程開關(guān)來自轎廂控制面板控制信號(hào)指令信號(hào) 層樓信號(hào)置位指令登記 層樓定位自動(dòng)定向運(yùn)行控制（開/關(guān)門、上/下行、停站）自動(dòng)定向運(yùn)行控制（開/關(guān)門、上/下行、停站）清除清除清除1# 電梯 2# 電梯共用部分來自層面控制按鈕顯示顯示顯示顯示顯示三菱 FX2N PLC 在電梯控制中的應(yīng)用28根據(jù)兩臺(tái)電梯協(xié)調(diào)控制的工藝過程及對(duì)控制系統(tǒng)的要求，首先歸納本系統(tǒng)中所有輸入信號(hào)和輸出信號(hào)；然后根據(jù) PLC 的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)進(jìn)行 I/O 地址分配，使每個(gè)輸入信號(hào)對(duì)應(yīng) PLC 內(nèi)部的輸入繼電器，每個(gè)輸出信號(hào)對(duì)應(yīng) PLC 內(nèi)部的輸出繼電器。1) PLC 輸入信號(hào)的確定在上一章節(jié)經(jīng)過對(duì) PLC 控制單臺(tái)電梯系統(tǒng)的輸入信號(hào)的分析可知，單臺(tái)電梯共需 23點(diǎn)開關(guān)量的輸入，其中包括兩臺(tái)電梯共用的置消防開關(guān)和 1－5 樓的外召喚按鈕 9 點(diǎn)。這樣可知，PLC 控制兩臺(tái)電梯系統(tǒng)的輸入共需 37 點(diǎn)。但三菱 FX2N－48MR 只有 24 點(diǎn)輸入，因此，需加擴(kuò)展模塊，選用 FX2N－32ER ，增加 16 點(diǎn)輸入，這樣一共有 40 點(diǎn)輸入和 40 點(diǎn)輸出，滿足系統(tǒng) 37 點(diǎn)輸入的要求。2) PLC 輸出信號(hào)的確定在上一章節(jié)經(jīng)過對(duì) PLC 控制單臺(tái)電梯系統(tǒng)的輸出信號(hào)的分析可知，單臺(tái)電梯共需 24點(diǎn)開關(guān)量的輸出，其中包括兩臺(tái)電梯共用的 1－5 樓外召喚信號(hào)登記顯示 8 點(diǎn)。這樣可知，PLC 控制兩臺(tái)電梯系統(tǒng)的輸出共需 40 點(diǎn)。表 4-1 輸入地址分配表輸入符號(hào) 1#電梯 2#電梯 含義AYS X000 X030 向上行駛按鈕AYX X001 X031 向下行駛按鈕JSJ X002 X032 有/無司機(jī)選擇開關(guān)1YG X003 X033 一樓行程開關(guān)2YG X004 X034 二樓行程開關(guān)3YG X005 X035 三樓行程開關(guān)4YG X006 X036 四樓行程開關(guān)5YG X007 X037 五樓行程開關(guān)A1J X010 X040 一樓指令按鈕A2J X011 X041 二樓指令按鈕A3J X012 X042 三樓指令按鈕A4J X013 X043 四樓指令按鈕A5J X014 X044 五樓指令按鈕AJ X015 X045 指令專用開關(guān)（直駛）ZCF X016 置消防開關(guān)A1S X017 一樓上召喚按鈕A2S X020 二樓上召喚按鈕A2X X021 二樓下召喚按鈕A3S X022 三樓上召喚按鈕A3X X023 三樓下召喚按鈕A4S X024 四樓上召喚按鈕上海師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)論文29A4X X025 四樓下召喚按鈕A5X X026 五樓下召喚按鈕表 4-2 輸出地址分配表輸出符號(hào) 1#電梯 2#電梯 含義KM Y000 Y030 開門顯示GM Y001 Y031 關(guān)門顯示MGB Y002 Y032 門關(guān)閉顯示DCS Y003 Y033 上行顯示DCX Y004 Y034 下行顯示S Y005 Y035 上行繼電器X Y006 Y036 下行繼電器YX Y007 Y037 運(yùn)行顯示A Y010 Y040 LED 七段顯示器 A 段發(fā)光二極管G Y011 Y041 LED 七段顯示器 G 段發(fā)光二極管D Y012 Y042 LED 七段顯示器 D 段發(fā)光二極管1DJA Y013 Y043 一樓指令信號(hào)登記顯示2DJA Y014 Y044 二樓指令信號(hào)登記顯示3DJA Y015 Y045 三樓指令信號(hào)登記顯示4DJA Y016 Y046 四樓指令信號(hào)登記顯示5DJA Y