基于PLC的雙速六層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計論文

1、中文題目：基于PLC的雙速六層電梯控制系統(tǒng)設(shè)計外文題目：The control system design of two speed six floor elevator basic on PLC摘要隨著城市建設(shè)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。傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制電路，這種控制易出故障，維護不便，運行壽命短，占地空間大，正逐步被淘汰。 為了提高自動控制系統(tǒng)的可靠性和設(shè)備的工作效率，設(shè)計了一套以PLC為核心控制器的電梯自動控制系統(tǒng)，用來取代以往的較復(fù)雜的繼電器接觸器控制。系統(tǒng)的核心部分（控制部分）使用了日本三菱公司

2、生產(chǎn)的FX2N-80MR型PLC，因為在核心控制部分采用的是軟件程序控制，從而在保證電梯正常運行這個要求的情況下，大大的提高了電梯故障檢查與維修的方便性和容易性，同時還克服了手動操作所帶來的一些人為干擾因素，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。關(guān)鍵詞：PLC；電梯；邏輯控制；程序設(shè)計AbstractAlong with the urban construction development unceasing, the high rise building increases unceasingly too. Elevator as a vertical transport operation in

3、 the high rise building, it was closely related to the peoples daily life. The traditional elevator control system uses logic of the relay to control circuit, this kind of controls easily to be crash, maintains inconveniently, the movement life is short, and that occupying a large area of space, it

4、being eliminated gradually. For raising the credibility of the automatic control system and the work efficiency of the equipments, design a set of take PLC as the core controller of the elevator auto control system, using to replace former more complicated of after electric appliances-the contact ma

5、chine control. The core part(control part) of the system used a Japanese Mitsubishi company to produce of the FX2N - 80 MR type PLC is the software procedure control in the core because of what to control the part adoption, thus Be promising the elevator circulates normally under the circumstance of

6、with this request, raised elevator to break down check and the convenience and easy for maintain consumedly, still overcame to move an operation some artificial interference factors bring in the meantime, obtain the good economic performance and social performance.Key words: PLC; elevator; logic con

7、trol; program design目錄前言11電梯的概述21.1電梯的發(fā)展簡史21.2電梯的運行工作情況21.3電梯控制系統(tǒng)的組成42三菱FX2N 系列可編程序控制器介紹52.1可編程控制器的基礎(chǔ)認識52.2可編程序控制器的工作方式及編程語言72.2.1PLC的工作方式72.2.2PLC的編程語言82.3可編程序控制器與繼電器、微機在電梯控制中的應(yīng)用比較83交流雙速電梯的電氣設(shè)計103.1交流雙速電梯的基本工作原理103.1.1交流雙速電梯的主電路103.1.2電梯的主要電氣設(shè)備113.2輸入輸出設(shè)計134PLC梯形圖設(shè)計154.1程序說明154.1.1算法說明154.1.2程序中相關(guān)存

8、儲單元及中間繼電器的說明154.2主程序設(shè)計174.2.1上下行指示燈輸出環(huán)節(jié)174.2.2反向樓層號預(yù)處理環(huán)節(jié)174.2.3樓層信號寫入環(huán)節(jié)174.2.4呼叫信號寫入環(huán)節(jié)204.2.5定向和等待信號設(shè)定環(huán)節(jié)204.2.6上行啟動加速環(huán)節(jié)204.2.7下行啟動加速環(huán)節(jié)204.2.8停止信號產(chǎn)生環(huán)節(jié)234.2.9轎箱減速過程環(huán)節(jié)234.2.10門控環(huán)節(jié)254.2.11上行或等待狀態(tài)反向信號處理環(huán)節(jié)254.2.12下行或等待狀態(tài)反向信號處理環(huán)節(jié)254.2.13上行同向信號處理環(huán)節(jié)294.2.14下行同向信號處理環(huán)節(jié)304.2.15內(nèi)部呼叫信號處理環(huán)節(jié)314.2.16子程序調(diào)用環(huán)節(jié)324.3子程序功

9、能說明334.3.1上行表排隊子程序模塊334.3.2下行表排隊子程序模塊354.3.3查詢上行表最大值子程序模塊384.3.4查詢下行表最小值子程序模塊384.3.5上行表已完成信號消除子程序模塊414.3.6下行表已完成信號消除子程序模塊415上位機組態(tài)設(shè)計及系統(tǒng)測試455.1RealInfo上位機組態(tài)設(shè)計455.1.1RealInfo介紹455.1.2上位機組態(tài)設(shè)計相關(guān)說明455.1.3界面介紹465.1.4演示用腳本465.2系統(tǒng)功能測試635.2.1等待狀態(tài)時的功能測試635.2.2上行狀態(tài)時的功能測試685.2.3下行狀態(tài)時的功能測試685.3系統(tǒng)說明686結(jié)論69致謝70參考文獻

10、71附錄A 中文文獻72附錄B 英文文獻83前言隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，高層建筑日益增多，電梯成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚拇焦ぞ?。電梯性能的好壞對人們生活的影響越來越顯著，因此必須努力提高電梯系統(tǒng)的性能，保證電梯的運行及高效節(jié)能又安全可靠?？删幊炭刂破鳎≒LC）是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算裝置的電子裝置。鑒于其種種有點，目前，電梯的繼電器控制方式已逐漸被PLC控制代替。但是，現(xiàn)在很多PLC控制電梯的程序設(shè)計思想還是源自于傳統(tǒng)繼電器的組合邏輯設(shè)計法，程序結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并且很難完成比較高級的控制功能，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高。本設(shè)計充分發(fā)

11、揮PLC在數(shù)據(jù)運算和數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢，采用純數(shù)字式控制方法，能夠非常準確、高效地實現(xiàn)電梯上行、下行以及電梯門開關(guān)等控制功能，并具有智能分析樓層信號能力以及良好的可擴展性。本系統(tǒng)采用的是“雙排序表查詢算法”。所謂的“雙排序表”，即設(shè)定兩個數(shù)據(jù)表，一個專門存儲上行信號的升序排列的數(shù)據(jù)表和一個專門存儲下行信號的降序排列的數(shù)據(jù)表，電梯完全按照兩個數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)運行。采用這種控制策略有如下優(yōu)點：首先，由于電梯的?？亢蛦臃较蚴怯杀碇械臄?shù)據(jù)來指定，而非傳統(tǒng)的組合邏輯控制方式。這樣就有效地避免了由于邏輯錯誤而導(dǎo)致一系列如漏停、多停等電梯運行故障。增加了電梯的可靠性和運行穩(wěn)定性，并減少了維護成本。其次，用數(shù)

12、據(jù)表的方式存儲呼叫信號，可以方便地通過各種優(yōu)化算法對這些呼叫信號進行優(yōu)化處理，使電梯的運行更加智能化，提高電梯運送乘客的工作效率，同時也達到了節(jié)省能源的目的。最后，純數(shù)字式的處理方法有效地避免了傳統(tǒng)設(shè)計方法中的組合邏輯爆炸的風險，可以使系統(tǒng)高效地運行在高樓層電梯系統(tǒng)中，而不用擔心負擔過重而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓甚至崩潰。這種控制算法具有非常優(yōu)良的可擴展和可升級性。只要稍加修改，便可將其移植到其他的電梯控制系統(tǒng)中。本論文著重闡述了“雙排序表查詢算法”的工作原理，以及此算法用三菱FX2n系列PLC編程語言實現(xiàn)的方法。1電梯的概述隨著人口的增加，科學技術(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

13、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、住宅比比皆是。伴隨建筑業(yè)的發(fā)展，為建筑內(nèi)提供上下交通運輸?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，成為重要的運輸設(shè)備之一。1.1電梯的發(fā)展簡史據(jù)國外有關(guān)資料介紹，公元前2800年在古代埃及，為了建筑當時的金字塔，曾使用過由人力驅(qū)動的升降機械。公元1765年瓦特發(fā)明了蒸汽機后，1858年美國研制出以蒸汽為動力，并通過帶傳動和蝸輪減速裝置驅(qū)動的電梯。1878年英國的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓梯。

14、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力來源。18世紀末發(fā)明了電機，并隨著電機技術(shù)的發(fā)展，19世紀初開始使用交流異步單速和雙速電動機作動力的交流電梯，特別是交流雙速電動機的出現(xiàn)，顯著改善了電梯的工作性能。在20世紀初，美國奧的斯電梯公司首先使用直流電動機作為動力，生產(chǎn)出以槽輪式驅(qū)動的直流電梯，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30年代美國紐約市的102層摩天大樓建成，美國奧的斯電梯公司為這座大樓制造和安裝了74臺速度為6.0m/s的

15、電梯。從此以后，電梯這個產(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）和電子計算機成功地應(yīng)用到電梯的電氣控制系統(tǒng)中去后，電梯產(chǎn)品的質(zhì)量和運行效果顯著提高。1.2電梯的運行工作情況一部電梯主要由轎廂、配重、曳引機、控制柜箱、導(dǎo)軌等主要部件組成。電梯在做垂直運行的過程中，有起點站也有終點站。對于三層以上建筑物內(nèi)的電梯，起點站和終點站之間還設(shè)有?？空?。起點站設(shè)在一樓，終點站設(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。一般電梯在起點站和終點站上各設(shè)置一個按鈕，中間層站的召喚

16、箱上各設(shè)置兩個按鈕。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)或與層站對應(yīng)的按鈕，供司機或乘用人員控制電梯上下運行。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。電梯的運行工作情況和汽車有共同之處，但是汽車的起動、加速、?？康热克緳C控制操作，而且在運行過程中可能遇到的情況比較復(fù)雜，因此汽車司機必須經(jīng)過嚴格的培訓(xùn)和考核。而電梯的自動化程度比較高，一般電梯的司機或乘用人員只需通過操縱箱上的按鈕向電氣控制系統(tǒng)下達一個指令信號，電梯就能自動關(guān)門、定向、起動、在預(yù)定的層站平層停靠開門。對于自動化程度高的電梯，司機或乘用人員一次還可下達一個以上的指令信號，電梯便能依次起

17、動和停靠，依次完成全部指令任務(wù)。盡管電梯和汽車在運算工作過程中有許多不同的地方，但仍有許多共同之處，其中乘客電梯的運行工作情況類似公共汽車，在起點站和終點站之間往返運行，在運行方向前方的?？空旧嫌许樝虻闹噶钚盘枙r，電梯到站能自動平層?？块_門接乘客。而載貨電梯的運行工作情況則類似卡車，執(zhí)行任務(wù)為一次性的，司機或乘用人員控制電梯上下運行時一般一次只能下達一個指令任務(wù)，當一個指令任務(wù)完成后才能再下達另一個指令任務(wù)。在執(zhí)行任務(wù)的過程中，從一個層站出發(fā)到另一個層站時，假若中間層站出現(xiàn)順向指令信號，一般都不能自動停靠，所以載貨電梯的自動化程度比乘客電梯低。本設(shè)計主要研究單臺六層電梯的PLC控制方法，分述其

18、電氣設(shè)計和軟件設(shè)計過程。1.3電梯控制系統(tǒng)的組成電梯控制系統(tǒng)主要由電力拖動部分和電氣控制部分組成。1. 電梯的電力拖動部分電梯主拖動類型有直流電動機拖動、交流電動機拖動、直流GM（即發(fā)電機電動機組供電）拖動、晶閘管供電（SCRM）的直流拖動和交流雙速電動機拖動、交流調(diào)壓調(diào)速（AVCC）拖動、交流變頻調(diào)速（VVVF）等。因直流電梯的拖動電動機有電刷和換相器，維護量較大，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，要求曳引電動機在選定的調(diào)速方式下，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩總能達到負載轉(zhuǎn)矩的要求?？紤]到電壓的波動、導(dǎo)軌不夠平直造成的運動阻力增大等因素，電動機轉(zhuǎn)矩還應(yīng)有一定的裕度。2. 電梯的電

19、氣控制部分電氣控制系統(tǒng)由控制柜、操縱箱、層樓指示、召喚箱及曳引電動機等幾十個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系統(tǒng)工作程序，完成各種電氣動作功能，保證電梯安全運行。電梯一般是由電動機來拖動的，其運行過程大多包括啟動、正（反）轉(zhuǎn)、停止等，這整個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電動機的起動、停止、運行方向、層樓指示、層站召喚、轎廂內(nèi)指令等進行處理。其操縱是實行各個控制環(huán)節(jié)的方式和手段。電梯電氣控制系統(tǒng)與電力拖動系統(tǒng)比較，變化范圍比較大。當一臺電梯的類別、額定載重量和額定運行速度確定后，電力拖動系統(tǒng)各零部件就基本確定了，而

20、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、乘載對象進行認真選擇，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、自動化程度和運行可靠性。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)引進工作的進一步開展，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、故障率低、壽命長、噪聲低、維護保養(yǎng)簡便、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)點得到了廣泛的應(yīng)用。2三菱FX2N 系列可編程序控制器介紹2.1可編程控制器的基礎(chǔ)認識1. 三菱FX2N PLC的主要特點：1)集成型高性能。CPU、電

21、源、輸入輸出三為一體。 對6種基本單元，可以以最小8點為單元連接輸入輸出擴展設(shè)備，最大可以擴展輸入輸出256點。 2)高速運算 基本指令：0.08s指令 應(yīng)用指令：1.52幾百s指令 3)安心、寬裕的存儲器規(guī)格 內(nèi)置8000步RAM存貯器 安裝存儲盒后，最大可以擴展到16000步。 4)豐富的軟元件范圍 輔助繼電器：3072點，定時器：256點，計數(shù)：235點 數(shù)據(jù)寄存器；8000點 5)除了具有輸入輸出16256點的一般速途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。 6)面向海外的產(chǎn)品適合各種安全規(guī)格為大量實際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能： 開發(fā)了各個范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要-模擬IO，高速計

22、數(shù)器。對每一個FX2n主單元可配置總計達8個特殊功能模塊。 2. PLC的性能指標和分類1) PLC的主要性能指標l (1)輸入輸出點數(shù)（IO點數(shù)）IO點數(shù)是指可編程序控制器外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它標志著可以接多少個開關(guān)、按鈕和可以控制多少個負載。l (2)存儲容量存儲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器容量，一般以步為單位，二進制16位即一個字為一步。l (3)掃描速度一般以執(zhí)行1000步指令所需時間來衡量，單位為ms/k步，也有以執(zhí)行一步指令所需時間來計算的，單位用s/步。l (4)功能擴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展模塊，以適應(yīng)各種特殊應(yīng)用

23、的需要，如AD模塊、DA模塊、位置控制模塊等。l (5)指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指一臺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弱的主要指標。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)通用自動控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計算機控制系統(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、存儲器、輸入輸出接口、內(nèi)部電源）、IO擴展單元及外

24、部設(shè)備組成。圖2-1為PLC的硬件結(jié)構(gòu)圖。輸入電路CPUEPROMRAM輸出電路基本單元內(nèi)部電源擴展I/O接口各種外設(shè)接口輸出信號現(xiàn)場輸入信號主機編程器打印機PC機輸入電路輸出電路擴展單元輸出信號擴展連接電纜至其他擴展單元現(xiàn)場輸入信號圖2-1 PLC的硬件結(jié)構(gòu)圖Fig.2-1 PLC hardware structure chart2) 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的編程語言（如梯形圖）編制的應(yīng)用程序。2.2可編程序控制器的工

25、作方式及編程語言2.2.1PLC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圖2-2 PLC的掃描過程Fig.2-2 the scanning course of PLC可編程序控制器在進入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，按程序存儲的地址號遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始地重要進行?？删幊绦蚩刂破鞴ぷ鲿r的掃描過程如圖2-2所示，包括五個階段：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間稱為掃描周期

26、。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關(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)行和輸出刷新三個主要階段，如圖2-3所示。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讀讀圖2-3 PLC的程序執(zhí)行過程Fig.2-3 the enforcing course of PLC3. PLC的掃描周期在PLC的實際工作過程中，每個掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段外，還要進行自診斷、與外設(shè)（如編程器、上位計算機）通信等處理。即一個掃描周期還應(yīng)包含自診斷及

27、與外設(shè)通信等時間。4. PLC的IO響應(yīng)時間PLC采用集中IO刷新方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號發(fā)生變化，輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容也不會改變，還會影響本次循環(huán)的掃描結(jié)果。輸出信號的變化滯后于輸入信號的變化，這產(chǎn)生了PLC的輸入輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象，最大滯后時間為2-3個掃描周期。2.2.2PLC的編程語言PLC的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用得較多，順序功能圖語言也在許多場合被采用。本課題所采用的編程語言為梯形圖語言。2.3可編程序控制器與繼電器、微機在電梯控制中的應(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)必須起動各種控制信

28、號和執(zhí)行元件（如接觸器、繼電器、發(fā)光指示器、電動機以及電子元件、電力電子器件等），要達到這些控制目的，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：與其它控制系統(tǒng)比較，其簡單、易于理解和掌握、價格便宜。缺點：動合觸點易磨損，且電接觸不良；體積大；控制系統(tǒng)耗能大、動作噪聲大；維修保養(yǎng)工作量大、費用高。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. 微機控制系統(tǒng)電梯的微機控制系統(tǒng)實質(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

29、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)費用。雖然微機控制的電梯，與繼電器控制的電梯比較，它具有較大的優(yōu)越性。但是，對一般的電梯而言，應(yīng)用微機控制也有其局限性和不足之處。其缺點是：微型計算機是按數(shù)字運算的需要而設(shè)計的，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行簡單的邏輯運算，運算方式多為“與”、“或”、“非”幾種，運算位數(shù)只需1位，即“1”與“0”。因此，使用微機就有“大材小用”之嫌。此外，微機的接口電路沒有標準件，而且一般不控制強電。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

30、配備接口電路既不方便又不可靠。綜上所述，造成用微機控制的成本、運行和維修費用均較高，因此，如在一般的電梯上使用微機控制在經(jīng)濟上不合算。3. PLC控制系統(tǒng)PLC充分利用了微型計算機的原理和技術(shù)，保留計算機控制的優(yōu)點，而克服了它的缺點。它具有強大的生命力，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是采用微機技術(shù)制造的通用自動控制設(shè)備，它能控制開關(guān)量、模擬量、具有可靠性高、抗干擾能力強、并具有完成邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術(shù)、運算等功能，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械設(shè)備、流水線和各種設(shè)備的運行過程，將PLC用于控制電梯各種操作和處理相關(guān)

31、信息也是可行的。3交流雙速電梯的電氣設(shè)計3.1交流雙速電梯的基本工作原理3.1.1交流雙速電梯的主電路圖3-1是交流雙速電梯的主電路圖。圖中M1為電梯專用型雙速籠型異步電動機；KM1、KM2為電動機正反轉(zhuǎn)接觸器，用以實現(xiàn)電梯上、下行控制；KM3、KM4為電梯高低速運行接觸器，用以實現(xiàn)電梯的高速或者低速運行；KM5為啟動加速接觸器；KM6、KM7、KM8為減速制動接觸器，用以調(diào)整電梯制動時的加速度；L1、L2與R1、R2為串入電動機定子電路中的電抗和電阻，當KM1或者KM2與KM3通電吸合時，電梯將進行上行或下行啟動，延時后KM5通電吸合，切除R1、L1，電梯將轉(zhuǎn)為上行或下行的穩(wěn)速運行；當電梯接

32、收到停層指令后，KM3斷電釋放，KM4通電吸合，點擊轉(zhuǎn)為低速接法，傳入阻抗制動，實現(xiàn)上升與下降的低速運行，且KM6KM8依次通電吸合，用來控制制動過程的強度，提高停車制動時的舒適感；至平層位置時，接觸全部斷電釋放，包閘抱死，電梯停止運行。圖3-1 主電路圖Fig.3-1 main electro circuit chart3.1.2電梯的主要電氣設(shè)備1）牽引電動機 齒輪牽引機為電梯的提升機構(gòu)。主要由驅(qū)動電動機，電磁制動器（也稱電器包閘），減速器牽引輪組成。2）自動門機 用來完成電梯的開門與關(guān)門。電梯的門分為廳門（每層站一個）與轎門（只有一個）。只有當電梯?？吭谀硨诱緯r，此層廳門才允許開啟（由門

33、機拖動轎門，轎門帶動廳門完成）；也只有當廳門，轎門全部關(guān)閉后才允許啟動運行。3）層樓指示燈 層樓指示燈也叫層顯，安裝在每層站廳門的上方和轎箱內(nèi)轎門的上方，用以指示電梯的運行方向及電梯所處的位置。過去常由低壓燈泡構(gòu)成，現(xiàn)多由數(shù)碼管組成，且與呼梯盒做成一體結(jié)構(gòu)。4）呼梯盒 用以產(chǎn)生呼叫信號。常安裝在廳門外，離地面一米左右的墻壁上。基站與底站只有一只按鈕，中間層站由上呼叫與下呼叫兩個按鈕組成。5）操縱箱 操縱箱安裝在轎箱內(nèi)，供乘客對電梯發(fā)布動作命令。其上面設(shè)有與電梯層站數(shù)相同的內(nèi)選層按鈕。6）平層及開門裝置 該裝置如圖3-2所示。由平層感應(yīng)器及樓層感應(yīng)器組成。上行時，上磁鐵板先觸發(fā)樓層感應(yīng)器，發(fā)出減

34、速停車信號；電梯開始減速，至平層信號出發(fā)時，發(fā)出開門及停車信號，電動機停轉(zhuǎn)，包閘抱死。下行時，下磁鐵板出發(fā)樓層感應(yīng)器，發(fā)出減速停車信號；電梯開始減速，至平層信號出發(fā)時，發(fā)出開門及停車信號。圖3-2 電梯的平層、停層裝置示意圖Fig.3-2 the sketch map of elevator flat bed and stop3.2輸入輸出設(shè)計為了便于對電梯的工作原理及PLC系統(tǒng)進行分析，現(xiàn)列出電梯所用電器元件表。表3-1 電梯電氣元件表Tablet.3-1 table of elevators electric elements元件符號名稱及作用元件符號 名稱及作用KM1上行接觸器1HL6H

35、L16層層樓指示燈KM2下行接觸器7HL8HL上行、下行指示燈KM3高速接觸器HL81樓外呼記憶燈KM4低速接觸器HL92樓上呼記憶燈KM5啟動加速接觸器HL102樓下呼記憶燈KM6KM8制動減速接觸器HL113樓上呼記憶燈KM9開門接觸器HL123樓下呼記憶燈KM10關(guān)門接觸器HL134樓上呼記憶燈SQ6開門到位開關(guān)HL144樓下呼記憶燈SQ7關(guān)門到位開關(guān)HL155樓上呼記憶燈SQ17上限位開關(guān)HL165樓下呼記憶燈SQ18下限位開關(guān)HL176樓下呼記憶燈SB1開門按鈕1KR6KR各樓層感應(yīng)器SB2關(guān)門按鈕7KR平層感應(yīng)器SB3上行啟動按鈕1SB15SB115樓上行外呼按鈕SB4下行啟動按鈕

36、2SB26SB226樓下行外呼按鈕SB5SB1016樓層內(nèi)選層按鈕綜合考慮輸入輸出要求，估計需要PLC輸入輸出點70左右。因此，采用三菱FX2N-80MR可編程控制器完成本次設(shè)計。其輸入輸出電路如圖3-3所示。圖3-3 I/O接線圖Fig.3-3 I/O connection chart4PLC梯形圖設(shè)計本套電梯控制系統(tǒng)的核心算法是采用“查表排序”的方式進行對電梯轎箱的上下行控制。 程序設(shè)置了兩個表上行表和下行表。在樓層數(shù)據(jù)存入和讀取時，分別通過六個子程序模塊對兩個表中的數(shù)據(jù)進行派對處理，以實現(xiàn)電梯轎箱的控制要求。本程序由主程序和六個子程序模塊組成，六個子程序模塊分別是：上行表排隊子程序模塊，

37、下行表排隊子程序模塊，查詢上行表最大值子程序模塊，查詢下行表最大值子程序模塊，上行表完成信號消除模塊，下行表完成信號消除模塊。4.1程序說明可編程控制器，從本質(zhì)上說，是應(yīng)用于工業(yè)控制的計算機。所以本程序充分發(fā)揮計算機數(shù)據(jù)處理方面的有事，采用雙排序表查詢算法進行電梯任務(wù)數(shù)據(jù)的控制。4.1.1算法說明程序的基本控制流程如圖4-1所示。4.1.2程序中相關(guān)存儲單元及中間繼電器的說明為了便于理解程序的功能，現(xiàn)將程序中使用到的相關(guān)存儲單元中間繼電器的作用加以說明。D100：上行表起始地址；D120：下行表起始地址；D110：上行表反向呼叫信號預(yù)處理存儲單元；D130：下行表反向呼叫信號預(yù)處理存儲單元；D

38、0： 呼叫信號存儲單元；D1：樓層信號存儲單元；D2： 上行表最大值存儲單元；D3：下行表最小值存儲單元；D200：子程序調(diào)用時樓層信號臨時存儲單元；M200：等待狀態(tài)信號；M201：上行控制信號；M202：下行控制信號；M211：開門控制信號；M1-M6：六個子程序的入口。呼叫信號是否與電梯運行方向相同是否大于該樓層最大值加10處理是否與電梯運行方向相同降序排序處理升序排序處理是否低于當前樓層是否小于該樓層最小值減10處理呼叫信號是否高于當前樓層上行表下行表是圖4-1-1 呼叫信號控制流程圖Fig.4-1-1 the controlling chart of call signal是是是是是

39、否否否否否否4.2主程序設(shè)計4.2.1上下行指示燈輸出環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)完成上行指示燈Y25和下行指示燈Y26的控制。當上行控制信號Y21有效時，發(fā)出一個上升沿脈沖，通過SET指令將Y25設(shè)置為有效狀態(tài)，通過RST指令將Y26設(shè)置為無效狀態(tài)。當下行控制信號Y22有效時，發(fā)出一個上升沿脈沖，通過SET指令將Y26設(shè)置為有效狀態(tài)，通過RST指令將Y25設(shè)置為無效狀態(tài)。當?shù)却隣顟B(tài)中間繼電器M200有效時，發(fā)出一個上升沿脈沖，通過RST指令將Y25和Y26都設(shè)置為無效狀態(tài)。梯形圖如圖4-2-1所示。4.2.2反向樓層號預(yù)處理環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)預(yù)先完成對上行和下行過程中的反向樓層呼叫信號進行預(yù)處理，以便以后的程序直接使

40、用處理后的結(jié)果。梯形圖如圖4-2-1所示。4.2.3樓層信號寫入環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)完成1-6樓的樓層感應(yīng)器信號的相應(yīng)和存入功能。當各樓層的樓層信號感應(yīng)器X25-X32有信號觸發(fā)后，通過MOVP指令樓層數(shù)據(jù)寫入樓層信息存儲單元D1中。另外也通過MOVP指令將七段顯示器的對應(yīng)數(shù)據(jù)寫入到樓層信號輸出單元K2Y34中，并在七段顯示器中輸出。梯形圖如圖4-2-3所示。4-2-1 上下行指示燈輸出環(huán)節(jié)梯形圖Fig.4-2-1 ladder chart of up and down indicator light output4-2-1 反向呼叫信號預(yù)處理環(huán)節(jié)梯形圖Fig.4-2-2 ladder chart of

41、 reverse call signal pretreatment圖4-2-3 樓層信號寫入環(huán)節(jié)梯形圖Fig.4-2-3 ladder chart of floor signal written4.2.4呼叫信號寫入環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)完成對呼梯盒以及內(nèi)部按鈕產(chǎn)生的呼叫信號的響應(yīng)和存入功能。呼梯盒及內(nèi)部按鈕X1-X20如果被出發(fā)，將發(fā)出一個上升沿脈沖，通過MOV指令將對應(yīng)的樓層信號存入呼叫信號存儲單元D0中。之后，通過比較語句 D0 D1判斷呼叫的樓層信號是否與轎箱當前所處的樓層相等，若相等則不點亮對應(yīng)的按鈕指示燈，并通過后續(xù)的程序直接觸發(fā)開門程序。梯形圖如圖4-2-4所示（2樓信號以后處理梯形圖從略，

42、處理方式完全相同）。4.2.5定向和等待信號設(shè)定環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)完成定向信號和等待信號的設(shè)定功能。通過比較語句= D100 k0和=D120 k0判斷上行表和下行表的首個單元為0，也就是說上行表和下行表中都沒有任務(wù)數(shù)據(jù)，電梯處于等待狀態(tài)。若比較語句 d100 k0為真，說明上行表中有人物數(shù)據(jù)，則觸發(fā)M201（上行狀態(tài)控制位）。同理，若比較語句 d120 k0為真，說明下行表中有人物數(shù)據(jù)，則觸發(fā)M202（下行狀態(tài)控制位）。上行和下行控制位通過互鎖使兩個控制位不能同時為真。梯形圖如圖4-2-5所示。4.2.6上行啟動加速環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)完成轎箱的上行啟動加速功能。當M201（上行狀態(tài)控制位）有效時，同時觸發(fā)Y

43、32（低速運行輸出）和Y21（上行輸出）。電梯轉(zhuǎn)入低速上行狀態(tài)。同時激活定時器T0開始計時，當計時到時后，觸發(fā)Y33（高速運行輸出），斷開Y32。電梯轉(zhuǎn)入告訴上行狀態(tài)。當M203（轎箱停止控制位）有效時，將切斷Y33。電梯轉(zhuǎn)入減速環(huán)節(jié)。梯形圖如圖4-2-6所示。4.2.7下行啟動加速環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)完成轎箱的下行啟動加速功能，程序流程與上行啟動加速環(huán)節(jié)相似。梯形圖如圖4-2-7所示。圖4-2-4呼叫信號寫入環(huán)節(jié)梯形圖Fig.4-2-4 ladder chart of call signal written圖4-2-5 定向或等待狀態(tài)設(shè)定環(huán)節(jié)梯形圖Fig.4-2-5 ladder chart of d

44、irectional or wait state select圖4-2-6 上行啟動加速環(huán)節(jié)梯形圖Fig.4-2-6 ladder chart of up start-up accelerating圖4-2-7 下行啟動加速環(huán)節(jié)梯形圖Fig.4-2-7 ladder chart of down start-up accelerating4.2.8停止信號產(chǎn)生環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)負責殘生停止轎箱運行的信號。當上行表的首地址數(shù)據(jù)（D100）或預(yù)處理后的上行反向信號數(shù)據(jù)（D110）與當前的樓層信號（D1）相等時，既說明轎箱到達任務(wù)目標樓層，則觸發(fā)轎箱停止信號（M203）。下行表中的同類數(shù)據(jù)（D120，D130

45、）同樣也會觸發(fā)M203。梯形圖如圖4-2-8所示。4.2.9轎箱減速過程環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)完成轎箱停止信號發(fā)出后的轎箱減速停止的過程。當M203被觸發(fā)后，轎箱轉(zhuǎn)入低速運行狀態(tài)（Y32）。同時觸發(fā)一級、二級、三級減速定時器T2, T3, T4。當T2計時到時后，觸發(fā)一級減速（Y27）；當T3計時到時后，觸發(fā)二級減速（Y30）；當T4及時到時后，觸發(fā)三級減速（Y31）。進而電梯轎箱緩緩接近平層位置，當平層信號（X34）被觸發(fā)后，Y32及T2，T3，T4被斷開，轎箱停止。梯形圖如圖4-2-9所示。圖4-2-8 停止信號產(chǎn)生環(huán)節(jié)梯形圖Fig.4-2-8 ladder chart of stop signal

46、bring out圖4-2-9 減速環(huán)節(jié)梯形圖Fig.4-2-9 ladder chart of speed-down4.2.10門控環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)完成轎箱門的開關(guān)門控制功能。開門按鈕（X21），機械安全觸板（X33）和平層信號（X34）中的任意一個都會觸發(fā)開門控制信號（M211），進而觸發(fā)開門信號（Y23）并自保。當開門過程完成后，開門狀態(tài)信號（X23）會被觸發(fā)，M211和X23的“與”連接說明了“開門開始并最終開門完成”這樣一個過程，之后會觸發(fā)SET M205和RST M211兩條功能指令。中間變量M205會首先觸發(fā)開門等待計時器T5，T5計時到時后會觸發(fā)關(guān)門信號（Y24），電梯門開始關(guān)閉，同

47、時觸發(fā)另一個臨時中間變量M212。當電梯門關(guān)閉完成后，關(guān)門狀態(tài)信號（X24）會被觸發(fā)。X24會斷開Y24和復(fù)位M205。M212和X24的“與”連接說明了“關(guān)門開始并最終關(guān)門完成”這樣一個過程。之后會復(fù)位M203和M212。梯形圖如圖4-2-10所示。4.2.11上行或等待狀態(tài)反向信號處理環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)完成上行或等待狀態(tài)下，外部反向呼叫信號的處理功能。2-6樓的下行呼叫X2，X4，X6，X10，X12為本環(huán)節(jié)的觸發(fā)信號。觸發(fā)后，先判斷呼叫的樓層信號是否與當前轎箱所處的樓層相等，如果相等，則直接觸發(fā)開門控制信號M211。如果不相等，則調(diào)用查詢上升表最大值子程序模塊，入口M3。當查詢上升表最大值子程序

48、模塊執(zhí)行完成后，發(fā)出M103任務(wù)完成信號，進而呼叫信號是否大于最大值，如果大于最大值，需要對先信號做加10處理，然后調(diào)用上行表排隊子程序模塊，入口M1。如果小于最大值，則直接調(diào)用上行表排隊子程序。梯形圖如圖4-2-11所示。4.2.12下行或等待狀態(tài)反向信號處理環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)完成下行或等待狀態(tài)下，外部反向呼叫信號的處理功能。1-5樓的上行呼叫X1，X3，X5，X7，X11為本環(huán)節(jié)的觸發(fā)信號。觸發(fā)后，先判斷呼叫的樓層信號是否與當前轎箱所處的樓層相等，如果相等，則直接觸發(fā)開門控制信號M211。如果不相等，則調(diào)用查詢下降表最小值子程序模塊，入口M4。當查詢下降表最小值子程序模塊執(zhí)行完成后，發(fā)出M104任

49、務(wù)完成信號，進而呼叫信號是否小于最小值，如果小于最小值，需要對先信號做減10處理，然后調(diào)用上行表排隊子程序模塊，入口M2。如果大于最小值，則直接調(diào)用下行表排隊子程序。梯形圖如圖4-2-12所示。圖4-2-10 門控環(huán)節(jié)梯形圖Fig.4-2-10 ladder chart of door controlling圖4-2-11 上行或等待狀態(tài)下反向信號處理梯形圖Fig.4-2-11 ladder chart of reveres signal transact on up or wait state 圖4-2-12 下行或等待狀態(tài)下反向信號處理梯形圖Fig.4-2-12 ladder chart

50、of reveres signal transact on down or wait state4.2.13上行同向信號處理環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)完成上行過程中，外部同向呼叫信號的處理過程。1-5樓的外部上行呼叫按鈕X1, X3, X5, X7, X11為本環(huán)節(jié)的觸發(fā)信號。程序被觸發(fā)后通過比較指令判斷呼叫信號與轎箱所在樓層的關(guān)系，如果呼叫信號大于轎箱所在樓層則調(diào)用上行表排隊子程序，入口M1。如果呼叫信號小于轎箱所在樓層則調(diào)用下行表排隊子程序，入口M2。梯形圖如圖4-2-13所示。圖4-2-13 上行同向信號處理梯形圖Fig.4-2-13 ladder chart of same way signal tr

51、ansact on up state4.2.14下行同向信號處理環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)完成上行過程中，外部同向呼叫信號的處理過程。2-6樓的外部上行呼叫按鈕X2, X4, X6, X10, X12為本環(huán)節(jié)的觸發(fā)信號。程序被觸發(fā)后通過比較指令判斷呼叫信號與轎箱所在樓層的關(guān)系，如果呼叫信號大于轎箱所在樓層則調(diào)用上行表排隊子程序，入口M1。如果呼叫信號小于轎箱所在樓層則調(diào)用下行表排隊子程序，入口M2。梯形圖如圖4-2-14所示。圖4-2-14 下行過程中同向信號處理梯形圖Fig.4-2-14 ladder chart of same way signal transact on down state4.2.15

52、內(nèi)部呼叫信號處理環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)完成內(nèi)部呼叫信號的處理過程。內(nèi)部呼叫按鈕X13, X14, X15, X16, X17, X20為本環(huán)節(jié)的觸發(fā)信號。程序被觸發(fā)后通過比較指令判斷呼叫信號與轎箱所在樓層的關(guān)系，如果呼叫信號大于轎箱所在樓層則調(diào)用上行表排隊子程序，入口M1。如果呼叫信號小于轎箱所在樓層則調(diào)用下行表排隊子程序，入口M2。梯形圖如圖4-2-15所示。圖4-2-15 內(nèi)部呼叫信號處理梯形圖Fig.4-2-15 ladder chart of call signal transact inside 4.2.16子程序調(diào)用環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)完成六個字程序模塊的相關(guān)存儲單元和指針的賦初值和調(diào)用功能。梯形圖如圖

53、4-2-16所示。圖4-2-16 子程序調(diào)用環(huán)節(jié)梯形圖Fig.4-2-16 ladder chart of subprogram called4.3子程序功能說明本系統(tǒng)有六個子程序功能模塊，分別是：上行表排隊處理子程序模塊，下行表排隊處理子程序模塊，查詢上行表最大值子程序模塊，查詢下行表最小值子程序模塊，上行表已完成任務(wù)消除子程序模塊，上行表已完成任務(wù)消除子程序模塊。4.3.1上行表排隊子程序模塊本模塊完成進入上行表的呼叫信號的排序以及轉(zhuǎn)移處理功能。首先，呼叫信號通過D200進入子程序。子程序開始部分有三個監(jiān)控觸點: = D200 D100V0，= D100V0 K0和 D200 D100V0

54、- D100V0 K0。它們分別監(jiān)控D100V0是否與D200相等，是否等于0或者D100是否大于D100V0。如果滿足第一個監(jiān)控觸點，說明當前的呼叫信號已經(jīng)在上行表中，不需要進一步處理可結(jié)束子程序調(diào)用，返回主程序；如果滿足第二個監(jiān)控觸點，說明指針V0指向的表單元為空閑空間，可直接使用MOVP指令將D200存入D100V0中，然后返回主程序；如果滿足第三個監(jiān)控觸點，說明D200大于V0所指向的表單元，需要進一步搜索，使用INC指令給V0加一。第四個監(jiān)控觸點 D200 D100V0- = D100V0 K10說明V0所指向的是經(jīng)過加10處理的反響呼叫信號。首先要對反向呼叫信號做減10處理，將其還

55、原為普通的呼叫信號，然后通過比較指令判斷D200是否大于這個反向呼叫信號，如果大于，則需要將這個反響呼叫信號發(fā)往下行表中；如果不大于，則可直接將D200插入到V0所指的表單元中。本子程序模塊的梯形圖如圖4-3-1和圖4-3-2所示。圖4-3-1 上行表排隊子程序模塊梯形圖（1）Fig.4-3-1 ladder chart of up-table taxis subprogram module (1)圖4-3-2 上行表排隊子程序模塊（2）Fig.4-3-2 ladder chart of up-table taxis subprogram module (2)4.3.2下行表排隊子程序模塊本模塊的程序結(jié)構(gòu)與上行表排隊子程序模塊類似，不同點在于本模塊的排序方式