四层电梯的PLC控制系统设计

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1、摘要随着科学技术的发展、近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展一些 电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的电梯，电梯主要分 为机械系统与控制系统两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯 的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发 展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统（“早期安装 的电梯多位继电器控制系统）、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统 由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐 被淘汰。微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系 统设计复杂，一般维修人员

2、难以掌握其维修技术等缺陷。而PLC控制系统由于运 行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人 们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛 用于传统继电器控制系统的技术改造。关键词:PLC电梯控制系统电梯系统运行调试目录摘 要 1第一章概述 31.1 PLC的应用领域31.1.1 开关量的逻辑控制31.1.2 模拟量控制31.1.3 运动控制31.1.4 过程控制31.1.5 数据处理31.1.6 通信及联网41.2 PLC的基本结构4第二章硬件设计 52.1控制要求52.2 PLC型号的选择52.3 系统设计流程图52.4 I/O分配表8

3、2.5 I/O接线图8第三章软件设计 103.1 梯形图103.2 指令表30第四章调试 434.1 准备工作434.2 调试程序43结束语 44参考文献 45第一章概述1.1 PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机 械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况 大致可归纳为如下几类。1.1.1 开关量的逻辑控制这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实 现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及 自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生 产线、电镀流水线等。1.

4、1.2 模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、 液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模 拟量（Analog ）和数字量（Digital ）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂 家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。1.1.3 运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期 直接用于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用 的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模 块。世界上各主要 PLC 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种

5、机械、机床、机器人、电梯等场合。1.1.4 过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控 制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型 PLC都有PID模块， 目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程 序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛应用。1.1.5 数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传 送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析 及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成

6、一定的控制 操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数 据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过 程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。1.1.6 通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机 控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的 PLC 都具有通信接口， 通信非常方便。1.2 PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计 算机相同。从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固

7、定式 PLC包 括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可 拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板 或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。第二章硬件设计2.1控制要求电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵，其操纵内 容为电梯运行方向。电梯轿厢内设有楼层内选按钮S1S4,用以选择需停靠的楼 层。L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示、L4为四层指示，SQ1SQ4 为到位行程开关。电梯上升途中只响应上升呼叫,下降途中只响应下降呼叫,任 何反方向的呼叫均无效。例如，电梯停在一层，在三层轿厢外呼叫时，必须按三

8、层上升呼叫按钮，电梯才响应呼叫（从一层运行到三层，）按三层下降呼叫按钮无 效；反之，若电梯停在四层，在三层轿厢外呼叫时，必须按三层下降呼叫按钮， 电梯才响应呼叫（从四层运行到三层），按三层上升呼叫按钮无效，依此类推。2.2 PLC型号的选择综合输入、输出点的计算以及要实现的电梯控制功能，实验室现有的三菱FX2N型号的PLC完全能实现设计要求。因为FX2N型号的PLC是一款面对 大中型工业应用的PLC,输入输出点，内存容量以及响应时间均符合条件。 并且，三菱PLC具有稳定性高，功能强大，环境适应性强，编程软件简单完 善，价格适中等优点。所以我采用了 FX2N-48MR型号的可编程控制器。2.3

9、系统设计流程图电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统 和拖动控制系统两部分组成。图为电梯PLC控制系统的基本结构图，主要硬件包 括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速 装置与主拖动系统等。系统控制核心为PLC主机，操纵盘、呼梯盘、井道及安全 保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器并由PLC软件运算处理，然 后经输出接口分别向指层器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系 统发出控制信号。图 2-1 程序流程图SQSQ2O O 殛 OL4OL3OL2O 口 olouroo S4OS3OS2OS1OD4OD3OD2QU

10、3OU2O moo祺IftIs4/SL-Ts7?SL3*1iooiS2/SL2 Sl/SLllOOjOd4O1T3OB3兰 UP2 ICm6.DN2 upiS4S110. 0 Q0.10. 1 eo.D2.10. 290.：0. 4 Q0.0. 5Q0.10. G甌.a. 3 QC.LC. ?90.II. 0QI.11. 121B2U3I. 292.II. 3* 11.492.1 5也456C23 半5F 4DOWN3 I _ j JT23 tahJF -I-J n图2-2四层电梯控制系统的模拟实验面板图2.4 I/O分配表表2-1 I/O分配表序号名称输入点序号名称输出点0外呼1上行X00电

11、梯上行Y01外呼2下行X11电梯关门Y12外呼2上行X22电梯下行Y23外呼3下行X33电梯开门Y34外呼3上行X44内呼1层指示Y45外呼4下行X55内呼2层扌日示Y561层到位X66内呼3层指示Y672层到位X77内呼4层指示Y783层到位X108外呼1层上升指示Y1094层到位X119外呼2层下降指示Y1110开门到位X1210外呼2层上升指示Y1211关门到位X1311外呼3层下降指示Y1312内呼1层X1412外呼3层上升指示Y1413内呼2层X1513外呼4层下降指示Y1514内呼3层X1614内呼开示Y1615内呼4层X1715内化关门扌日小Y1716内呼开门X2017内呼关门X

12、2118电梯上升限位X2219电梯下降限位X2320手动复位X242.5 I/O接线图 23 1、0电梯閤我fll 电 ffffikKB一层融秩 二层腕幼咲 三层眼位开关 郎也开关一层呼叫按81二层上升呼叫 二层卜、降呼叫 三呆KWW 三层下爾叫 四层呼叫即LKh- f匕r二Ln-呈氏FTSF53F3于F33ZT建+S7I00 CPU226A：=z匸宀i卑1-3QQML-J三Q二电梆上升柝u第三章软件设计3.1梯形图初始复位网络4初始复位SM0.111 511.311.411.2M1.1f n 1网络吕124M3.0TC )网络E12.5M3.1TC )置位指示灯网塔8四层指示灯I0.0IIQ

13、0.6SOUTFI5R1S|II11.2M4.4IIIIAI II I上呼指示灯网络17二层上呼指示灯1H.011.41 1 | |Q2.1SOUTRSFi1|111 1M0.111.4M4.411IIIIA1 1 1 1 1 1网络18三层上呼指示灯110.711 3II| |Q2.2SOUTRSR1|111 1M0.311 3M4.4IIIIIIA1 1 1 1 1 1网络19二层下呼指示灯1I0.G11.4II| |Q2.5SOUTRSR1|11M0.611.4M4.411IIIIA1 1 1 1 1 1开门情况网络22 开门情况（其中乂芮幵门输入信号，丫芮关门输入信号）Q1.111.5

14、M4.5Q2.0M4.4SOUTRSM0.6Q2.511.4M0.1Q2.1Q1.0M0.3Q2.211.3M0.2Q2.4Q0.7M3.0M3.2M3.3M3.1M3.0M4.5M4.0网络23门开后定时三秒M4.4T351INTON+3口 -PT10 ms网络24檯拟至开门限位开关T35IM40c 1网络251 门关后定时三秒M4.5T341INTON+30i -PT10 ms判断是否上下行网络29判断是否上行Q2.211.3M1.5M1.4OUTRSQ2.3QO.EQO.G11.4Q0.7CI2.3(32.211.4M0.6R111.3M0.211.2网络30判断是否下行Q1.011.3

15、M1.4M1.5./ |p0LJT1RSQ1.1Q2.0Q2.1Q2.5CI2.411.3M0.311.4MC.1H.5上升下降指示灯网络31上升指示和下眸指示Q0.7M1.4Q0.5THnpHIC )Q0.5M1.5Q0.4T11Q1.0M1.1T111Q1.1T1Q2.0T1Q2.1T1Q2.2Q2.5Q2.4Q2.3箱体上升下降Q0.711.4Q0.6I ID2.4D2.3I IQ2.2Q1.Q11.3网络341到2Q1.011.5111IM5.0SOUTRSR11111Q2.1II111.4III I刚络35 倒3Q0711.5T H-pH I11.31 1M5.15OUTRSR1I

16、I网络40 刮1IQ2.011.3T H-pH IQ1.1T M11.5IIM5.63OUTRSR1I I 网貉41刹2Q1.011.3IIIIM57SOUTRSR11111Q2.5TM11.4III IM5EM61M53M56M&111.5M50M52M51M5 3M5.5MbM5 2M57M5 4口 Q4M5.2ME.1MB.2M5.0M5.7ME ?Md.5MB2网络49四层指示灯的亶灭M5.2口 noourRSM&0M111 2图3-1梯形图R13.2指令表Network 1LI)SMU.=MO . 0Nglwork 2四层内呼10.0四层下呼10.4四层指示皿D 下降指示口04 四穴

17、指示 一丄指示亚 二下指示U5 职羈熾 门开M44三层内呼10. 三层下呼10.5三匡箱亍QC11 上F皓亍匚0方 二穴指示G0F 二上羽示 三下指乔ql.6 靡鼬 门拱M4.5二戸内呼10-2二即乎IQ.E二匡堆亍口】7二内扌篩Q1.0 三上指71-4 四下指示q17-EH 呼 10.3四层行程11.2层指示皿2內指示匚门箔 TOM3.3Network 匚 口1 已门 t-O 15 - . M 4 4 4M tf tfMstWflrk 3有开门信号才开门IDM4.LEM4 5. 1NeLwcjrk 4袖&亘I立SMO . 1n.sn.9n.4ii ?NBtwnrk 5LD12 iM3.DNe

18、twork GLD 12 . EM3 ” LNetwork 7 W wNetwort 8四层指示灯LDLDANOTLPSLPPALD06 6 6 6o o o oQQ QQNetwork 9三层指示灯1 3 4_u 1 4I I M7- 7- 7- 7-o o _u _uQ Q Q QTsp DD D o p p LL L A N LA- LAo _Network 10二层指示灯2 4 4 _u -u o _u o 1 4 1 1 1 111 M Q Q Q Q3 5 40 14I I M11 1- QQ1 1QQTs p D D D o p p L L L A N L A -LAO -Net

19、work 12 下隆、一到二的上升576436746ooollllooQQQQQQQQMD N N N N N Nlaaaaaao =Network 13 上卄、四到一的下降4 1 2 7- 5 1 _u 111 _u n_ QQQQQMD N N NL A A A Q-Network 15 上卄、四到三的下降Network 14 下勒一到三的上升4 _u 1 2 3 5 6 5 3-u 1 1 1 1 1 1 _u -uQoioioiQDJQQMDN N N N N N I LAAAAAA_-LDANLD込NOLPIl . 1Il . 511.5M4 . 4AQI. 2=01.2LPPAID

20、0QI. 2QI. 2N etw oik 17二层上呼指示灯1T sD N D o p LALAANLA =II . 0II . 4MO . 1Il . 4 M4.4LPALOQI. 3QI. 3QI. 3=QI. 3Network 18三层上呼指亍灯1T s p D D N D o p p L LALAANLA-LAO7- 3 3 3 4 -u 1 -u 1 4I IM IM1 1 1 1 Q Q Q QNetwork 19 二层下呼指亍灯1-u 1 -u 1 4I I M IM11 1 1Q Q Q QT s p DD N D o p p L LALAANLA -LAO =Network

21、zu 二辰 N于玷厂切I0 10 14 I I M IM6 6QQ6 6QQT s p DD N D o p p LL A L A A w L A - LAO -Network 21四层下呼指沢灯14 2 2 4 7 7 il 11 i* 1- 1111 M Q QQQT=:p D D N D o p p L L A L A w L A - LAO -NeiWOTK “ 卄I眉尻 k兵屮卄I抑以1肓右,丫内大I抑八洁丐12 5 6 5 131 1 1 O 1 O 1 QQI M QM QLDQ1.0II . 43 4 2 6 7 3O 1 O 1 O 1MQMQ QIQ0.6Q1.7II. 2

22、D D Dloalalaqoaqlalaqoaqloldd DLDLDDM4 . 5M3 . 1M4 . 5M3 . 0D D T sL D N N L N D N u o pAOLAAOALOAEONLANetwark 23门开后定时三秒LDM4.4TONT35, +300Network Z4 模拟判州限伍卄天T0CM4. 0Network 25 门共后定时三祕LDM4.5TONT34, +300Network 26模拟到关门限位开关LDT34M4. 1Network 27门开限位后定时型关门LD M4.0TON T33, +300Network 28 关门情况T s p D D u N D

23、 u p p L LEO-ALEQ-n-L A - LAO-T33M4 . 4M4 . 4Network 29判断是否上行4 7- .b 3 .h- 7- 7- 4 G 3 41 1 _u 1 -u _u 1 1 1 1 1Q Q Q I Q Q Q Q G Q IDD D L N L n- n- A1 n- n- n- _0- n- A o OA一Network 30 典断是舌下，亍01235 6 31254 il tI iI iI iI iI fI iI 一| iI i4 QQQQQQIQQQI243341 51 1 1 o 1 o 1 IMIMIM ILDN DLOOOOOALOOAOO

24、ALD TsD L opTa Ta LJ匚 11PDPLNetwork 31上升指示和下眸指示;7601234567_u n-1_111111i ii i1111i QQQQQQQQQQsD pLOOOOOOOOOLA_uQpPD-L L n- ALDNetwork 32 箱体上升7 _u _.b 3 4 5 6 7 5 7 6 6 7 n- i _u I-1 ii i1111i ii _u _u 1- fi J QQQQQQQQIQQQQrNetwork 33 箱住下降710345622 0 1253 3- -4 nI - - - - - - - - - - - - QQQQQQQQIQQ

25、Q Q of12 4QQID DD D L D LNLOO0OOOOALOOOOAOLOAOOA4 5D 1QI3 4 3 QM Maaleoooii 1 11QQIIT SD D o PL o AL N LAM5.0MM55.0 nPD PLL A ONetwork 351 至修7- 4 5 3 1 1 o 1 1 1 5 5 QQII MM5 5M MTs p D D D o p p L LOALNLA-LAO-6752 22 22-u 1 1 1 5 Q Q I I MNetwork 372l 37- 4 4 3 4-u 1 1 1 5Q Q I I MNeiwort ju斗_u 111

26、 5 5 5Q nf I M M MT!=;- p DD D o p PLL o A L N L A - L A o -Network 392i112 4 5 3 31 1 1 1 5 5 QQII M M2 13 5 61 1 1 1 s QQI I MT sD DopL o A L N L ALAO-Network 41 草陀0 5 3 4QQI IT s p DD Dop p LL o A L N L A - LAO =Network 42-h- 7- 2 2 _u _u_u 1 1 1 A- A- Q Q I I M MNetwork 434l11 2 2 5 1 11- 1 iI i

27、I Lhl Lh- GQII MM116 6MM0 5 2 4111 1QQI IT s p DD D o p PL L n- A L N L A - L A D -Network 454i3.3.3OlliQQIIM6M6.3一层指示仃的亶灭M64G5 5 5 _u K M B Q5 5 .b 1 KN MI_u _u 5 QQME 3 31 n- o I Q QLLo o AELL o o AE:CIA:A:匸 E 匸 E a L Ecl_K o n- A E QNlL A = LA:dnnddddzddlddidotpstpIDD D D DD UD u L D D L D DL N D

28、 D D L D1 A E L n- A E o L n- n- AAE o L ?l.J二UAA E n- A L -u- n- A E L ODO A -u- LNetwork 47二层蓿示灯的島反?Q0.4M5.4M5.5Q0.5.0 .L.2.5.5M5.1M5.2Mb .-M6.2Il. -IM5.0*D 二居扫小人tU冃Xo 5 .h- 7- 4 6 o 5 5 n- M Q M M Q4 5 3 .h- 7- o 35 1 2 3 16 6 _.b 1 n- cl- cl- LI- 5 1 _u n- cl- cl- 6 1 5 5 6 6 1 cl- 5 M M M I Q M

29、M M M I Q QM M M I M M MM I M MD D D DD u D u L D D L D D L ND D D L DL A E L OAE o L o o A E A o L o o o A E A o A L o o A E L o o o A o L o -N etwork 49 四匡摘不戈日勺易火Q0M5.4.2MEM6II.5.0.3M5.5M6.0M6 .M6 .M6 . II.QO. QO.00QO.QO.00D u D DILDN N D D D DLDD DLDD DLDOTPSPPLD LOOAELOOAEOAALELEOLEOLOOAEONLA =

30、L A O =第四章 调试4.1 准备工作按照图将所有的设备连接起来，并接通电源，观察PLC的指示灯，PLC上的 RUN和RDY指示灯正常亮起，则PLC正常工作，观察电梯模型上，电源指示灯正 常亮起，则电梯模型正常工作。4.2 调试程序1 轿厢在一层时有二层内呼首先按住一层平层按钮，然后按下二层内呼按钮，此时二层内呼指示灯亮起。 松开一层平层按钮，电梯上行指示灯亮起，按下二层平层按钮，则电梯开门指示 灯亮起，二层内呼指示灯熄灭。再按下开门限位按钮，电梯开门指示灯熄灭，3 秒之后电梯关门指示灯自动亮起。再按下关门限位按钮，整个运动过程结束。2 电梯在一层时（此时电梯门关着），一层外呼上（四层内呼

31、），未到二层时， 同时收到四层外呼下指令（一层内呼），二层外呼下指令，三层外呼上指令（四 层内呼）。这是一个非常复杂的运动过程，包含了设计中要求的自动定向，顺向截梯， 反向记忆，自动开门等所有功能。首先按住一层平层按钮，然后按下一层外呼按钮，一层上指示灯亮起，此时 电梯开门指示灯亮起，一层外呼指示灯熄灭，接着按下开门限位按钮，电梯开门 指示灯熄灭，过3 秒后，电梯关门指示灯自动亮起，按下关门限位按钮，电梯关 门指示灯熄灭。电梯上行指示灯亮起来。按下四层内呼按钮，四层内呼指示灯来 亮起。然后连接按下四层外呼下，二层外呼下，三层外呼上按钮，相应指示灯亮 起。接着按下二层平层按钮，电梯不做反应，按下

32、三层平层按钮，电梯做开关门 运动，并继续上行。按下四层平层按钮，电梯再次做开关门运动，四层内呼指示 灯熄灭，上行指示灯熄灭。之后电梯自动下行，下行指示灯亮起，按下一层内呼 按钮，一层内呼指示灯亮起，按下三层平层，电梯没有反应，按下二层平层，电 梯做开关门，然后继续下行，到一层平层按钮按下，电梯最后做开关门运动，所 有指示灯熄灭。整个运动过程结束。结束语此次课程设计的题目是四层电梯 PLC 控制系统设计。首先，关于电梯我们都 很熟悉，随着高层建筑越来越多，电梯的应用也是越来越普遍；PLC为可编程控 制器，它控制系统的硬件是由CPU,输入/输出（I/O）电路及外围设备等组成的， 它控制的可靠性高、

33、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。比传统的继电 器控制好很多，因而PLC在电梯控制中得到了更广泛的应用。此次设计的过程中遇到了很多的困难，电梯的控制过程比较多，包括轿厢内 外都有呼叫信号，楼层还得有检测信号，关于电梯门的开合以及紧急按钮，楼层 需要相应的数码管显示及指示灯显示灯等。过程虽然比较复杂，但经过一定时间 的资料查询和同学之间的相互帮助，再加上老师的认真指导，对于完成此次课程 设计都付出了很大的努力。过程虽然是复杂的，但是还是得到了比较满意的结果。通过此次课程设计，我对PLC有了更加深刻的认识，对于PLC编程也更为熟 悉。不仅如此，在查询资料的过程中，关于继电器控制电梯的方法也有

34、所涉猎， 从而获得了更广泛的知识。我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步 提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。另外，也培养了自己严肃认 真的科学态度和严谨求实的工作作风。此次课程设计虽然完成了电梯控制的一些基本的要求，但还是有一些的不足 之处，关于电梯功能的设计也不是很完美，应该还有一些扩展项目可以做，但由 于能力有限没有完成，以后一定要努力的学习，尽可能的使其获得较好的完成。 课程设计中暴露出的一些问题，提醒我以后要认真对待工作，要严谨求实，更加 努力的学习，拥有更多的知识后才能有更大的能力为社会做贡献。参考文献1路林吉，王坚。清华大学出版社，20022程子华，刘小明。PL

35、C原理与编程实例分析。国防工业出版社，20063段晨东，王俭。PLC及式编程技术在电梯上的应用。机电一体化。上海科教 文献出版社，2001 年第5 期4李建兴。可编程控制器应用技术M。北京：机械工业出版社，20045刘建文，李毫升，钟亚林。电梯控制技术M。北京：电子工业出版社，19966李景学，金广业。可编程控制器应用系统设计方法M。北京：电子工业出 版社，19957陈立定，吴玉香，苏开才。电气控制与可编程控制器M。广州：华南理工 大学出版社，20018陈家盛。电梯实用技术教程M。北京：中国电力出版社，20069李华。可编程控制器（PLC）在电梯设计中的重要作用J,科技与经济，200610叶安丽。电梯控制技术M。北京：机械工业出版社，200811吴中俊，黄永红。可编程控制器原理及应用。机械工业出版社。