使用PLC控制四层电梯系统(中英对照翻译)

1、标题：Control of a four-level elevator system usinga programmable logiccontroller摘自:<International Journal of Electrical Engineering Education> Volume 39 Issue 2 (April 2002)Editor: Ms Julie JohnsonISSN: 0020-7209paper 110-117原文：译文：使用可编程逻辑控制器控制四层电梯系统L. Cheded1与Ma'an Al-Mulla21系统工程部门，KFUPM，沙特阿

2、拉伯2沙特阿美公司，达兰，沙特阿拉伯电子邮件: .sa；maanmm摘要:本项目关于设计和实现基于PLC控制器的四层电梯。使用是欧姆龙Sysmac型号C20K的12输入和8输出的PLC。本设计包括了一个把所有请求置于一个节能方式而非按队列先后次序和满额即止的智能控制器，和对如何扩展超过四层的电梯系统控制问题提出了建议。关键词:电梯控制；智能化控制；欧姆龙Sysmac；可编程逻辑控制器；状态图现今，包括电梯系统1,2在内的许多工程系统都由可编程逻辑控制器(PLC) 控制，这都依赖于PLC的较高的可靠性和效率，在本文中，对设计并实现由小型可编程逻辑控制器(PLC)控制

3、的四层电梯系统的问题进行了探讨。PLC可以被看作是一种专用计算机，类似于其他任何已知具有中央处理器单元(CPU)3,4基本结构的计算机，这是因为其具有记忆功能和大量的输入和输出端子。用于PLC的编程软件是基于一种被称为梯形图的特殊语言，梯形图是一种很容易的编程语言，因为它基于布尔逻辑功能，这使得任何系统的修改任务变得更轻松、更有效率。当PLC被选择来控制程序时，其体积是需要考虑的因素之一，plc具有对应不同功能的各种型号，从小型的有限输入和输出端口，用于控制小程序的控制器，到庞大的能提供更多的输入和输出端口，用来控制大得多的程序和操作过程的控制器，需要根据控制中所能识别的输入和输出端口的数量要

4、求来确定合适的PLC。PLC相对其他控制系统具有很多优点。它有着灵活性、成本低、运行速度快、可靠、易编程、安全，和容易更改和纠正错误，采用PLC控制电梯系统是其中的一个应用。在KFUPM的系统工程部门，使用欧姆龙12输入8输出的PLC控制的一个高级项目被模拟仿真成功。本文显示了基于PLC控制器包括硬件和软件设计的成功运行。 设计目标由于欧姆龙可编程序控制器的输入数量有限，设计限于四个层次是可行的，在后面会就如何扩充超过四层电梯的系统提供一些建议，此外，设计并不是建立在一个按队列先后次序和满额即止的工作方式，因为这种方法不具有现实意义。为了能在实际能耗和反应速度之间达到妥协，我们决定把所有的请求

5、朝一个方向(上升或下降),然后使它们按顺序来处理，即实现以下方式:如果电梯往上走，所有的“向上”的请求会比“向下”的请求具有更高的优先级，直到电梯往上到达最后目的，然后电梯再下来，此时则优先处理“向下”的请求。在“软件设计”章节会给予更详细的信息。 硬件设计 3硬件设计的目的是构建PLC、电梯系统与电梯控制面板之间的接口电路，包括内部和外部的要求。这些要求通过当PLC启动后，按钮产生连续的信号来实现，每个按钮被连接到LED灯来识别被请求的地点。然后，用四个LED灯来代表四层楼，一层楼一个LED。另外，安装一个时钟报警信号开关，当其被激活时产生一个脉冲信号。此设备还模拟了为了某种安全因素或是需求

6、执行维护使电梯立刻停止的情况。 为了获得理想的设置效果，我们需要找到一种方式来获得按钮产生的脉冲信号，也需确保PLC能识别这些信号,以便它能正确完成要求的操作，如下面所解释的，这两个问题利用分别设置/重置触发器和继电器得到了解决。该系统框图的布局如图1所示，包括PLC界面和电梯系统的控制面板界面。接口电路描述使用的硬件部件如下面列出的项目:欧姆龙Sysmac C20K PLC74LS04，74LS156，74LS279，分别为反相器、SR触发器和缓冲器供电电压按钮、led、电阻、继电器、开关、及连接的电线因输入输出个数的需求，分别为12个和8个，使用提供最大匹配输入输出的PLC，不需要到多路技

7、术或多路解编操作，因此所有的输入输出课直接控制PLC使用。如图2所示，按钮连接SR触发器， PLC需要处理按钮发出所表明地点的连续脉冲信号。触发器一直保持信号直到其被重置，触发器重置是在第1层和第4层的位置，所以，当电梯到达这两层中的一个时就会有一个请求输出来重置信号。然而第2层和第3层是用软件重置，因为第2层和第3层是中间层的原因。所以，当电梯上下行时，要么就掠过该层到达正确的层数，要么就当在该层为它提供正确指示时其为该层服务，在这种情况下，它之后还会重置与该层相关的请求。控制面板的描述12输入和8输出在该项目的用途在下面表1所示。如图3所示,电梯系统包括三个部分:内部的请求、外部的请求和电

8、梯的位置。内部的请求为在乘坐电梯时,由四个按钮(1-4)和一扇门打开(做)按钮，由于数量有限的可用输入，关门按钮不包括在设计中。外部的请求为六个按钮位于电梯外部，其分布根据于相应的层和位置。电梯的位置由4个LED显示，每一个LED都由PLC根据电梯位置及时的控制。软件设计电梯系统可能运行在两个不同的控制模式：非智能控制和智能控制。为了实现完整的设计方案，电梯系统所有可能的转换以及阶段都被认为是一个如所描述的完整流程。控制方式这这两种不同的控制模式：非智能控制和智能控制，非智能控制不是很流行，因为它是不实际的，它通常是用于运输材料和建筑物里的设备,在那里所有的层都要连续和顺序访问。因此，下面讨论

9、的只有智能模式的设计和实现。智能控制智能控制是基于把所有的请求和命令置于一个智能模式，就如前面所说的能在实际能耗和反应速度之间达到妥协，状态图图4包括了所有可能出现的转换。在图4中，定义如下：状态转变Tij从第i层到第j层，i、j=1-4，ij，撇号（）表示“逻辑互补运算”操作。如四个状态，分别代表状态Tii，i=1-4，它们也定义在图4所示，每个状态都简单的表示为（a）当电梯在该层表示的状态，在该层的LED会ON。（b）电梯门打开，如DO为ON，或是时钟报警（AL）为ON，注意的是运行后两种情况下，如果这两个条件为真则会阻止电梯离开该层。状态转换从第1层到第2、3和4层 5(状态1)状态从第

10、2层到第1、3和4层（状态2）状态从第3层到第1、2和4层（状态3）状态从第4层到第1、2和3层（状态4）要注意在没有任何请求的阶段，设计的智能控制不允许电梯在四层楼之间循环的运行，这种重复的循环就像之前表述的“非智能控制”。电梯在智能控制操作下的描述电梯起始于第1层，它打开门5秒钟，然后检查向上的命令要求，从一层楼到另一层楼的动作用定时器表示，在两层楼间的转变时间为8秒，当一个请求开始服务时，门打开5秒让乘客进入，然后持续到下一个请求开始服务。当电梯进过一层楼时，其指示灯会闪烁1秒钟来指示电梯在往目的地的途中所进过的位置，请求的方向（向上或向下）与当前电梯运行方向一致，在电梯（到达顶端）改变

11、为相反方向之前一直运行，无论哪一个先施行，系统会采用相同的方式继续执行剩下的服务。任何时候电梯无请求服务时，电梯会停留再其最后所在的层数，打开门5秒钟后开门等待请求。然而要用编程来使门口在两层楼之间不打开，当报警时钟信号开始闪烁，电梯会停止在下一个最接近的楼层地点，把门口打开并冻结所有请求命令直到报警时钟重新关闭。一个用智能控制系统的电梯例子说明如下解释：假定有下列请求：有2D，3U，4D要执行，电梯当前在第1层，PLC将执行以下顺序：第一，所有向上的命令被服务，在这种情况下只有3U被执行；接下来电梯达到第4层执行4D，最后服务执行剩下的向下请求，此时情况只有2D。智能模式中完整的梯形图和程序

12、可以在文献5中发现。把当前系统扩大超过4层电梯系统的建议在这个项目中电梯系统的设计和实现限制于4层，这个限制仅仅是由于所使用的PLC的有限输入和输出端口，然而，对于延长超过四层的系统提出了相关建议如下： 建议1使用一个功能更加强大的PLC，PLC有着不同功能的不同型号，当增加电梯系统的层数，设计人员选择能够识别更多输入和输出端口数量的合适PLC。建议2使用两个欧姆龙PLC一起工作，一个可以致力于下方4层的控制而另一个上面3层。从下面4层切换到上面3层或反过来切换的信息，可以从一个PLC通过信息线C12和C21传输到另一个PLC，如图5所示。PLC1从上面3层（F5-F7）发送的信息将通过C12

13、传送到PLC2，一旦与下面四层（F1-F4）关联的请求被执行，相同功能的传送靠C21来实现。在这种情况下，不是只有12输入8输出而是22输入和14输出被需求，如图5所示。建议3使用一种更精细的输入/输出接口板连一个单一的欧姆龙PLC值得研究，应该牢记，在这种情况下，总体系统的成本要低于先前两个建议。结论在本文中，讨论了使用一个小型教育型PLC成功设计并实现了一个智能控制的四层电梯系统。这个设计包括了一个简单的针对在实际能耗和反应速度之间达到妥协而不需要额外电路的方案。也给出了一些怎样扩展数量较大的楼层的方案的建议。最后，希望这个工作已经表明，尽管小型教育型PLC有限的控制能力，当完全利用时，的

14、确可以解决工业控制中小量工作的一种低成本的方法。参考文献1 G. C. Barney and S. M. Dos Santos, Lift Traffic Analysis: Design and Control (Peter Peregrinus,1977).2 G. R. Srtakosh, Vertical Transportation: Elevators and Escalators (JohnWiley, New York, 1967).3 I. Warnock, Programmable Controllers (Prentice Hall, Englewood Cliffs,1988).4 J. W. Webb, Programmable Logic Cont