PLC在电梯模型控制系统中的应用.pdf

电气技术与自动化廖映华， 等 P L C 在电梯模型控制系统中的应用 P L C在电梯模型控制系统中的应用 序映华， 符纯华， 孙样国 ( 四川理工学院机电系. 四川 自 贡6 4 3 0 3 3) 摘要: 介绍了 应用P L C来实现电梯模型的自动控制， 详细叙述了电梯模型的P L C控制系统 的设计方法。该P LC 控制系统在对四 层电 梯模型的控制中 取得了良 好的效果， 完全满足系统 提出的控制要求。 关键词: 电梯模型; P LC 控制; 曳引电 机; 软启动 中图分类号: T U 8 5 7 ; T F 2 7 3 文献标识码: B 文章编号: 1 6 7 1 一 5 2 7 6 ( 2 0 0 7 ) 0 3 一 0 1 1 4 一 0 3 A P P l i c a t i o no f P L Con b n l rol s yst e mo f t h e E l eva t o r Mode l L I A OYi哈 h u a . F UC h u n- h u a ， S U NX ia n g - g u o ( Si c h uan U n iv e rs i t y of凌iencea n d E n g i n een 眼， 2 19 n g 6 4 3 0 3 3 ， Chin a ) A 加 t 邝 c t : T h i s p a p e r p r es e n t s h o wtor ea l l z e aut 。 汀 以 t ion con t rol o f el eva tor n l ede l b y P LC 。 a l l dP ar t i c u l ar l y d escri b escon t ro l p ofe l evat orll l 浏e l a ndit s p rc 准 r a md es i卯ofP L Ct r a 户 汉 i um c h a r t . T es t ont h e P LC cont rols 外 t ern onfo ur 一 fl oor el e v a to r m 记els h o w s t hat t h e con t rol s 邓 t ern mee t s al l con t ro l r equ i rem ent s . K e y w o n 如 : el e va t orll l xj e l ; P LC con t rol; t O w l n g e l 氏 t ri c e n g in e ; so f t s t ar t 0 引言 可编程逻辑控制器( P LC) 是计算机技术与自 动化控 制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自 动控制装置， 是作为传统继电器的替换产品而出现的。电 梯是高层建筑不可缺少的运输工具， 用于垂直运送乘客和 货物， 传统的电梯控制系统主要采用继电器接触器进 行控制， 其缺点是触点多， 故障率高、 可靠性差、 维修工作 量大等， 而采用 P L C组成的控制系统可以很好地解决上 述问题， 使电梯运行更加安全、 方便、 舒适。现就电梯模型 中的P LC 控制进行实践和研究， 旨在设计制作出以P L C 为控制核心的四层电梯模型。 1 电梯模型的P L C控制系统 1 . 1 电 梯模型对控制系统的要求 该四 层电梯模型采用的是曳引式的电梯模型， 其运行 过程包括启动、 停止、 正转、 反转、 加速、 减速和制动等。对 电梯模型的控制主要包括曳引电机控制、 开( 关) 门电机的 控制、 轿厢的运动方向、 楼层显示、 层站招呼和安全保护指 令 信 号 的 管 理 l 一 3 。 a)模型启动后， 某楼有呼梯信号， 轿厢自 动上升或下 降到该楼， 并自 动开门， 延时一段时间后又自 动关门; b) 当轿厢处在“ 悬停” 时， 若有呼叫信号， 则对信号进 行处理， 高于当前楼层时则轿厢上升， 反之则下降; c ) 轿厢运行中只响应顺向呼梯信号， 对反向呼梯信 号只作记忆; d)模型应具有楼层显示、 状态指示、 极限位置保护等 功能。 1 . 2 输入、 输出点分析 根据电梯模型对控制系统的要求， 分析该四 层电 梯模 型的 控 制系 统 需 要的 输人 点和 输出 点3， 4 : a)门 厅呼叫按钮。位于电梯门厅旁， 除了顶层( 四 层) 只有向下呼叫按钮和底层( 一层) 只有向上呼叫按钮以 外， 其余各层均有两个按钮， 共需要6 个按钮， 即6 个输入 点。每个呼叫按钮下应该有一个指示灯， 即需要6 个输出 点。当 轿箱每到一层楼层， 门厅旁和轿箱内都需要使用数 显装置显示轿箱当前所在的楼层， 本设计采用译码器和数 码管进行楼层显示， 因此需要4 个输出点; b)轿箱内的楼层按钮。四层电梯模型需要四个楼层 按钮， 即4 个输人点。轿箱内也需要一个数码管显示当前 楼层; c)楼层到位检测装置。 此四层电梯模型采用行程开 关作为楼层到位检测装置， 共需要4 个行程开关， 即4 个 输人点; d)上下极限位置行程开关。需要2 个输人点; e)轿箱开关门 控制。需要4 个输人点和2 个用于控 制开关门的电机的输出点; f)电梯模型曳引电机的正反转控制。需要2 个输出 点。 1 . 3 P L C的选择及1 /O 口 分配 由上分析可以看出， 四层电梯模型的控制系统需要 20个输人点， 13个输出点。因此， 该四 层电梯模型的控制 系统采用松下FPI 一 以0 系列的A F 1 2 412 B型P LC( 24个 输人点/16 个输出点) 。具体的 1 /O 地址分配见表 1 所 尔 。 2 电梯模型P L C控制系统的软件设 计 1 L C 控制系统的软件设计主要包括梯形图设计和指 令。松下FPI 一 以0 系列的A I 刃 1 2 4 12B型P LC 可以使用 手持编程器输人指令， 也可以在计算机上通过专用的软件 设计出梯形图， 然后通过编程接口把逻辑梯形图输人到 P LC， 发现问题， 可以直接在计算机上对梯形图进行修改。 以松下FPI 一以0 系列的A I 了 1 2 4 1 2 B型 P L C为控制核心 1 1 4 . ht tP : 洪 配 H Dc h inajou 耐. net. cn E 一 tnail : 左班 地chinaj田 耐 . net. C n 机械制造与自 动化 电气技术与自动化廖映华， 等 P L C在电梯模型控制系统中的应用 的电梯模型控制系统的主要功能及其梯形图设计如下: 表 1 1 /O 分配表 对应对应 功能输入点功能输出点 地址地址 外部1 层上呼叫按钮 X (M 外部2 层上呼叫按钮 刀 ) 5 外部2 层下呼叫按钮 粗1 外部3 层上呼叫按钮 又 巧 外部3 层下呼叫按钮 xiZ 外部4 层下呼叫按钮 习3 1 层行程开关习 刃 2 层行程开关劝1 3 层行程开关习 犯 4 层行程开关xD3 上极限行程开关习 厌 二 下极限行程开关y 班) 内 部1 层呼叫 按钮犯4 内 部2 层呼叫 按钮习5 内 部3 层呼叫 按钮祖6 内 部4 层呼叫 按钮习7 开门呼叫 按钮X 08 关门呼叫按钮习 刃 开门 行程开 关劝A 关门 行程开关X D B 4 楼下行按钮指示灯( F4一 )、 D F 3 楼上行按钮指示灯( 邢+)YDE 3 楼下行按钮指示灯( F3一 )、 习 D 2 楼上行按钮指示灯( FZ+ )丫 勺 B 2 楼下行按钮指示灯( FZ一)、 勺 C 1 楼下行按钮指示灯( R+)、 勺 A 电梯上升软 刃 电 梯下降YDI 电梯开门、 勺 2 电 梯关门、 D 3 楼层显示丫 M 楼层显示、 毛 5 楼层显示丫 拓 楼层显示Y07 例， 轿厢上升运行中RO 处于得电自 锁状态。当到达4 F 后碰4 F 行程开关X3 即X3 得电。当X3 得电后， R56 就 得电， 停止， R56 得电并自 锁， 开关门电机正转即执行开门 动作。开门碰开门行程开关X A即X A得电， X A得电后 R57 得电， R57 得电后， R 57 常闭断开， 则R 56断开， 开门 结束。R57 得电后计时器T 16 得电开始计时55， 5 5 后， T 16常闭的断开， R57 断电， T 16常开的闭合， 则R58 得电 并自 锁， 开关门电机反转即执行关门动作。关门碰关门行 程开关X B ， X B常闭的断开， 则 R 58 断开， 关门结束。以 上是自动， 下面分析手动情况。 R5 7X3 / 卜一 州/ 卜 一日 / 卜 一州八， 一 一一一 一气 T MY1 6，K / 卜一 州/ 卜一 州 卜一一一一一一一 一一 一 注 孟Ul.L 、乙U 图2 电梯的开关门的P L C梯形图 2 . 1 轿厢上升和到达楼层后的 停止程序 轿厢上升和到达楼层后的停止程序如图1 所示。图 1 中是以 轿厢待命于一楼、 二楼或三楼之一时， 四楼下行 呼叫， R 183 为四楼下行按钮锁定继电器， R 1 83得电后， RO 就 得电 并自 锁， 轿厢上升运行。当轿厢到达4 F 后， 碰4 F 的行程开关 X3 即X3 得电。当X3 得电后， R56 也得电， R 5 6 常闭断开， 则RO 失电断开电梯曳引电机断电停止， 则轿厢失去曳引力而停止。 R1 8 2R1 8 3R5 6R0 傀 1 卜 一.代 当 轿厢停止后， 需要人为控制的开关门， 因此需要考 虑轿箱开关门的手动控制。轿厢内的手动控制按钮 SB 开、 SB 关， 轿厢外只需要开门控制， 在此不设置专门的开 门按钮， 用门厅呼叫按钮代替， 仅关门后在外面开门用。 程序的实现过程: 假设轿箱当前在四楼， 当按SB 开或F4 一 后， 即XS 或X13 得电， R56 得电， 开关门电机执行开门 动作。当按SB 关后， 即X g 得电， R 58 得电， 开关门电机 执行关门动作。 2 . 3 外部操作程序 外部操作程序中的关键是: 内 外部开关的 锁定程序。 图3 为4 F 和I F的内、 外部开关锁定程序， 当X 13或 X 17得电， 即R 1 83锁定， 只有在轿厢上行的条件下即 R30 0 得电后， 轿厢到达4 F 后， X3 得电， 关门结束后， X 13 得电， 即这三个条件同时成立时， 才能让R 180 结束锁定 失电。 翩月!洲月1 / 卜一 1 卜 一 ， 日 R3 0 0 卜 一 卜 卜一 / 卜一 州/ 卜 一刁 / X9R5 7X3 登一 - R5 6 卜 一 一 代 : R3 01 卜- 一 图3 4 F和 I F的内外部开关锁定梯形图 图1 电梯到达楼层后停止的梯形图 2 . 2 轿厢的开门 和关门 程序 轿厢的开门、 关门程序如图2 所示。以轿厢到4 F为 图4 为Z F 和3 F的内外部开关锁定程序。Z F 和3 F 的外呼叫按钮分上下请求呼叫按钮， 当轿厢在请求层之 上， 那么轿厢就要下行， 因此， 此程序必须有下行功能; 当 轿厢在请求层之下， 那么轿厢就要上行， 此程序还须兼顾 上行功能。因此， 不管是内 部呼叫按钮， 还是外部的上行、 几 爪 Z chi neB u f ldi塔 台A u to nzat i o n ， Jun 2 007 ， 3 6 ( 3 ) : 1 1 4 一1 1 6 .1 1 5 电气技术与自动化序映华， 等 P L C在电梯模型控制系统中的应用 下行请求按钮都要具有此功能。图4中， R l %是二楼上 行按钮输人端的锁定继电器， 当轿厢停一楼时， XO 得电， R 1 88得电， 轿厢上行， 当轿厢停三楼或四楼时， XZ 或X3 得电， R189 得电， 轿厢下行。同理可以分析二楼下行、 三 楼上行、 三楼下行等功能。 P LC 控制系统有一定的参考价值 参考文献 R1 8 8 代 RI 吕 9 R1 9 0 XOT期日X3Txo R1 9 卜 - 一 - 一一 一 一一一一一一一-一一一 代 1李惠异 电梯控制技术 M . 北京: 机械工业出 版社， 2 0 03. 2 周美兰， 周 封， 王岳宇， 等. P LC 电气控制与组态设计 M . 北京: 科学出 版社， 2 0 03. 3 赵永美， 于 冰， 冯 菲 57一 2 0 0 的电梯模型控制系统仁 J. 电 气技术与自 动化， 2 0 0 4 ， 3 3 ( 6 ) : 9 3 一 9 5 . 4 戴文进， 何才厚. P LC 在电梯控制系统中的应用【 J . 电工技 术， 2 0 0 5 ， 6 : 4 8 一 4 9 . 1 9 7XDR1 9 2 收稿日 期: 2 0 0 7 一 0 1 一 1 2 R1 9 4 X3TXO R1 9 5 图4 2 F 和3 F 的内外部开关锁定梯形图 2 . 4 楼层显示程序 楼层显示梯形图如图5 所示。Y6 、 YS 、 Y4 对应译码 器的AZ 、 A l 、 AO ， 当轿厢碰到 1 楼位置行程开关时， R 137 得电， 顺序接通 Y4 ， 则译码器输人 0 01， 楼层数码管显示 1 。当轿箱碰到 2 楼位置行程开关时， R 1 38 得电， 同时 R137失电， 则顺序接通YS， 则译码器输人0 10， 楼层数码 管显示2 。以此类推， 轿箱碰到任意楼层的位置位置开 关， 数码管这显示相应的楼层。 上接第 1 1 3 页) 参考文献: 【 1邻宽明. ( 沪 闪总线原理和应用系统设计 M . 北京: 北京航 空航天大学出 版社， 1 9 96. 2 Phi l ip s R一八 名 2 C25 0 C A N0 n t ro l le r l n t e r fa c 。 ， D A T AS H E E 】 ， 5 . n . ， 1 9 9 7 . 仁 3 Phil i 邵 SJ A 1 0 0 0一5 1泛 In d一a lo n e( :A NC b n t roll e r ，1 A T A S H E E I ， 【 5 . n . ， 1 9 9 9 . 收稿日 期: 2 007 一 04一 24 1 2 4 9 1 2 5 5 1 2 61 1 2 6 7 1 2 7 3 1 2 7 8 1 2 8 2 图5 楼层显示梯形图 3 结束语 P LC 在工业环境中的应用具有独特的优势， 因此 P 比 在实现逻辑控制、 顺序控制、 定时和计数等方面可得 到广泛的应用。现就P LC 在电梯模型控制方面所做的应 用研究结果， 设计出了满足四层电梯模型控制要求的P LC 控制系统， 且在实际的应用过程中运行良 好， 对实际电梯 ( 上接第13页) h)参考文献: 是论文的重要组成部分和信息源， 本刊 采用“ 顺序编码制” 。文后参考文献按