基于PLC的三层四层电梯控制系统设计

1、20122012 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文） 题目 基于 PLC 的三层/四层电梯控制系统设 计 学生姓名学生姓名 学学 号号 指导教师指导教师 专专 业业 应用电子技术应用电子技术 班班 级级 09130913 系系 别别 通信工程系通信工程系 陕西电子信息职业技术学院陕西电子信息职业技术学院 二二一二一二年五月十八日年五月十八日 陕西电子信息职业技术学院陕西电子信息职业技术学院 毕业设计毕业设计( (论文论文) )诚信承诺书诚信承诺书 本人慎重承诺和声明：本人慎重承诺和声明：所撰写的基于 PLC 的三层/四层电梯控制系统设计 是在指导老师的指导下自主完成，文中所有引文或引用数据、

2、 图表均已注解说明来源，本人愿意为由此引起的后果承担责任。 本毕业设计(论文)的研究成果归学校所有。 学生(签名)： 年 月 日 基于基于 PLCPLC 的三层的三层 / /四层电梯控制系统设计四层电梯控制系统设计 （陕西电子信息职业技术学院，通信工程系，应用电子技术） 摘摘 要要 采用“FX2N-48MR 三菱 PLC”作为电梯控系统，从电梯控制系统的结构组成及 设计思路和具体的硬件设计软件设计，说明如何实现一个电梯控制系统。 关键词：关键词：PLC，电梯控制系统，硬件设计，软件设计。 1. 电梯控制系统的结构组成电梯控制系统的结构组成 电梯控制系统主要包括电梯拖动系统的控制和电梯逻辑系统的

3、控制（如图 0 所示） 。电梯拖动控制部分主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿厢开关电路，其 性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要影响。电梯逻辑控制部分则是由众多呼 叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯和核心器件（PLC）等组成，是电梯安全 可靠运行的关键，是电梯控制系统自动化程度重要标志。电梯的拖动系统控制主 要以电梯运行速度为控制目标，以给定速度曲线作为依据，利用模拟控制装置或 数字控制装置，针对曳引电动机的不同调速方式构成闭环或开环的速度控制系统， 从而实现电梯运动状态的控制。电梯的逻辑系统控制主要以电梯操纵调速控制目 标，以电梯空间距离和时间间隔的严密配合为依据，利用直接或间接控制手段，

4、 完成电梯运行过程的协调动作，实现电梯服务运行的安全、高效、舒适。 2.2. 电梯控制系统的设计思路电梯控制系统的设计思路 通过分析电梯的控制要求，首先选择合适的 PLC。PLC 是整个控制系统的核心 部件，他对保证系统的技术指标和质量是指关中要的。根据系统要求合理分配 I/O 接口，编制 PLC 的 I/O 地址分配表，并绘制 I/O 端子接线图，最后编写电梯控制 系统的软件，其包括 PLC 控制软件和上 位机控制软件。编制 PLC 控制软件需要 深入了解电梯控制要求与主要控制的基 本方法以及系统应完成的动作、自动工 作循环的组成和必要的保护等方面，可 将电梯控制任务分解为独立的几个部分，

5、利用结构化模块化方法进行编程。人机 界面的 PLC 控制系统，对电梯的统一管 理至关重要。如图 1 所示。 3.3. 电梯控制系统的硬件设计电梯控制系统的硬件设计 电梯控制系统核心为 PLC 主机，通过 PLC 输入接口将信号送 PLC,按 PLC 存储 器中存储程序进行运算处理，然后经输出接口分别向楼层显示数码管、召唤指 示灯、驱动系统等发出显示信息及控制信号，具体的电梯控制信号原理入图 2 所示。根据电梯控制系统的控制要求，在每层的轿厢外都有楼层和上升或下降 的状态指示器，并且每层都有向上或向下的外呼叫按钮，底层只有一个向上的 按钮，顶层只有一个向下的按钮。轿厢内控制屏上的指令按钮有选择楼

6、层的 选择按钮，开/关门按钮，轿厢内控制屏还有电梯所在楼层和运行状态的指示灯。 如在三层电梯控制系统输入信号有 3 个内指令信号，4 个外招换信号，3 个平层 信号，1 个开门信号和 1 个关门信号，1 个开门限位信号，1 个关门限位信号，1 个总控制信号，1 个上限位信号和 1 个下限位信号，总共 21 个输入点。输出信 号有 20 个，分别为 2 个上下行电机拖动信号和 2 个开/关门电机拖动信号，7 个 轿厢内外呼梯指示信号，9 个电梯运行状态显示信号，4 个继电器互锁反馈信号。 采用三菱公司研制的 FX2N-48MR，它工作可靠性强，存储容量大编程方便。输出 可直接驱动 2A 的继电器

7、的线圈，抗干扰能力强，可以确定输入、输出点的分配 表。 根据输入、输出点分配表，可以很方便地画出 PLC 的接线图，如图 3 所示。 输入部分的 QS ZK 为总控开关，1SB UP、2SB UP、2SB DW、3SB DW 为 13 层的 外召唤按钮，OPEN D、CLOSE D、SB1、SB2、SB3 为内指令按钮信号，1SQ、2 SQ、3 SQ 为电梯各层的平层信号，SU、SD 为上、下限位信号，ODS 为开门限位 信号，CDS 为关门限位信号，Kmx 是电梯下行继电器反馈信号、Kms 是电梯上行 继电器反馈信号、KmG 是关门继电器反馈信号、Kmk 是开门继电器反馈信号;输出 部分的

8、KMs-KMx 为交流接触器，用来控制电梯曳引电机上行/下行，KMk-KMG 为 用来控制电梯的自动门电机开门/关门运转的交流接触器。 SX、XX、1HSZ、2HSZ、2HXZ、3HXZ、1HNL、2 HNL、3 HNL 分别为上行、下行、1 楼上招唤、2 楼上招唤、2 楼下招唤、3 楼下招唤、1 楼内呼唤、2 楼内呼唤、3 楼内呼唤的指示灯。楼层显示用七段 LED 显示器。因为楼层显示和运行状态显示 在各个楼层和轿厢内是一样的，所以在安装线路的时候，可以并联起来接输出口。 为了避免曳引电机和自动门电机正反转时造成电源相间短路，除采用程序上的软 继电器的触点连锁外，还在 KMs 和 KMx 及

9、 KMk 和 KMG 的线圈支路上采用了常闭触 点的电路联锁。 4.4. 电梯控制系统的软件设计电梯控制系统的软件设计 电梯控制系统的软件设计是 PLC 电梯控制系统设计的关键环节。在其软件设 计过程中，一要坚持功能完善、面面俱到的原则，保证电梯安全有效的运行；二 要遵循结构简单、易读易改的原则，尽量减少程序量，采用模块化设计，充分利 用 PLC 的各种指令优化程序，缩短 PLC 的程序扫描时间，保证电梯的精度。电梯 控制系统实际上是以个人机交互式的系统，并且电梯在运行中各种输入信号是随 机出现的，即存在很多不确定因数，同时又有大量的自锁，互锁关系，故采用单 纯的顺序控制不能满足控制要求，因此

10、电梯控制系统采用随机逻辑方式控制，即 在依顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以 及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。结合拖动系统，PLC 接收来自操纵盘 和每层的呼叫信号、轿厢和厅门系统的功能信号，经程序判断与运算实现电梯的 集选控制。PLC 在输出显示和控制信号的同时，根据随机逻辑控制的要求，向变 频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动停梯等信号。由变频器跟据一定 的控制规律和控制算法来控制电机。同时，当系统出现故障时，PLC 向变频器发 出信号，其中各个厅门和轿厢操纵盘上的信号通过厅门、轿厢控制器以串行通信 方式送入 PLC，完成电梯的工作全过程。根据电

11、梯的电气控制要求，电梯总是按 照一定的程序重复的进行动作，电梯运行的循环过程为：检测呼叫/选层信号， 判断电梯的运行方向，启动运行，在运行过程中，要进行序截梯、呼梯和轿厢内 选择记忆等操作，到达层站时，执行开关/关门程序。电梯在实际运行中的 PLC 控制功能流程如图 4 所示。 PLC 上电运行首先进行自检，确定无故障后，开始控制电梯的运行。电梯的运行情 况可分为运动和静止两种状态。在静止状态下电梯停在中途某一层，这时电梯接 收的信号有两类：来自其他层的呼叫信号，PLC 根据呼叫信号响应流程，做出上行 或下行的决定，使曳引电机的电上升或下降；电梯停的本层有呼叫信号，则执行开 门的程序，而后根据

12、选层信号，电梯上行或下行。电梯正在运行状态：如果是下 行，只向应轿厢下层的呼梯信号；上行过程中，只向应轿厢上层的呼梯信号。电梯 在运行过程中具有楼层指示和上行或下行的状态指示，这样可以使轿厢内外的乘客 清楚地知道电梯的运行状态。 应用罗克韦尔的 RSView32 软件设计一个电梯运行状态的人机控制界面能够管 理人员直观地电梯的运行状况，从而实现电梯的远程监控。则人机界面的 PLC 控制 系统可分为两个部分：第一部分是 PLC 与 PC 之间的通信部分。本电梯控制系统采用 RS232 串口进行通信，要发出的信息包括内/外呼梯、上/下行显示、电梯楼层显示、 开/关门等信号。第二部分是显示部分，VB

13、 中使用一个数组存放接收到的这一个帧， 这样的数组中的元素对应电梯的运行状态。当 PC 接收到数据后，分析数组的运行状 态和位置。 5.5. 参考程序参考程序 6.6. 结束语结束语 系统软件部分易于扩展，从几层到几十层的大型电梯都适用。采用罗克韦尔 的 RSView32 设计一个友好界面的上位机控制软件，就可以从 PC 机上清楚看到电 梯当前的运行状态和位置并且可以在 PC 直接对远程的电梯进行控制，从而实现 电梯的远程监控。 参考文献参考文献 王立忠、刘洪波、王广德 PLC 在电梯控制系统中的应用研究J.科技广 场，2007（11）203-204 孙崎岖、刘学先电梯控制系统及远程监控系统设计J.工业控制计算机， 2007（20）88-89 李洁 浅谈 PLC 控制系统设计应主意的几个问题J.西安航空技术高等专 科学