基于PLC的双速六层电梯控制系统设计.pdf

摘要随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通 工具已与人们的巳常生活密不可分。传统的电梯控制系统采川的是继电器逻辑控制电路，这种控制易出故障，维护不便，运行寿命短，占地空间大，正逐步被淘汰。为了提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率，设计了一套以PLC为核心控制器 的电梯自动控制系统，川来取代以往的较复杂的继电器一接触器控制。系统的核心部分（控 制部分）使川了巳本三菱公司生产的FX2N-80MR型PLC,因为在核心控制部分采川的是软 件程序控制，从而在保证电梯正常运行这个要求的情况下，大大的提高了电梯故障检查与 维修的方便性和容易性，同时还克服了手动操作所带来的一些人为干扰因素，取得了良好 的经济效益和社会效益。关键词：PLC；电梯；逻辑控制；程序设计AbstractAlong with the urban construction development unceasing,the high rise building increases unceasingly too.Elevator as a vertical transport operation in 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 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 machine 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 ofwith 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 control;program design目录前言.11电梯的概述.21.1 电梯的发展简史.21.2 电梯的运行工作情况.21.3 电梯控制系统的组成.42三菱FX2N系列可编程序控制器介绍.52.1 可编程控制器的基础认识.52.2 可编程序控制器的工作方式及编程语言.72.2.1 PLC的工作方式.72.2.2 PLC的编程语言.82.3 可编程序控制器与继电器、微机在电梯控制中的应用比较.83交流双速电梯的电气设计.103.1 交流双速电梯的基本工作原理.103.1.1 交流双速电梯的主电路.103.1.2 电梯的主要电气设备.113.2 输入输出设计.134 PLC梯形图设计.154.1 程序说明.154.1.1 算法说明.154.1.2 程序中相关存储单元及中间继电器的说明.154.2 主程序设计.174.2.1 上下行指示灯输出环节.174.2.2 反向楼层号预处理环节.174.2.3 楼层信号写入环节.174.2.4 呼叫信号写入环节.204.2.5 定向和等待信号设定环节.204.2.6 上行启动力口速环节.204.2.7 下行启动加速环节.204.2.8 停止信号产生环节.234.2.9 轿箱减速过程环节.234.2.10 门控环节.254.2.11 上行或等待状态反向信号处理环节.254.2.12 下行或等待状态反向信号处理环节.254.2.13 上行同向信号处理环节.294.2.14 下行同向信号处理环节.304.2.15 内部呼叫信号处理环节.314.2.16 子程序调用环节.324.3 子程序功能说明.334.3.1 上行表排队子程序模块.334.3.2 下行表排队子程序模块.354.3.3 查询上行表最大值子程序模块.384.3.4 查询下行表最小值子程序模块.384.3.5 上行表已完成信号消除子程序模块.414.3.6 下行表已完成信号消除子程序模块.415上位机组态设计及系统测试.455.1 Reallnfo上位机组态设计.455.1.1 Reallnfo 介绍.455.1.2 上位机组态设计相关说明.455.1.3 界面介绍.465.1.4 演示用脚本.465.2 系统功能测试.635.2.1 等待状态时的功能测试.635.2.2 上行状态时的功能测试.685.2.3 下行状态时的功能测试.685.3 系统说明.686结论.69致谢.错误！未定义书签。70参考文献.70附录A中文文献.错误！未定义书签。72附录B英文文献.错误！未定义书签。83,刖百随着现代城市的发展，高层建筑日益增多，电梯成为人们巳常生活必不可少的代步工 具。电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著，因此必须努力提高电梯系统的性能,保证电梯的运行及高效节能又安全可靠。可编程控制器(PLC)是根据顺序逻辑控制的需 要而发展起来的，是专门为工业环境应川而设计的数字运算装置的电子装置。鉴于其种种 有点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。但是，现在很多PLC控制 电梯的程序设计思想还是源自于传统继电器的组合逻辑设计法，程序结构比较复杂，并且 很难完成比较高级的控制功能，使系统的控制功能不易增加，技术水平难以提高。本设计充分发挥PLC在数据运算和数据处理方面的优势，采用纯数字式控制方法，能够非常准确、高效地实现电梯上行、下行以及电梯门开关等控制功能，并具有智能分析 楼层信号能力以及良好的可扩展性。本系统采川的是“双排序表查询算法”。所谓的“双 排序表”，即设定两个数据表，一个专门存储上行信号的升序排列的数据表和一个专门存 储下行信号的降序排列的数据表，电梯完全按照两个数据表中的数据运行。采用这种控制 策略有如下优点：首先，由于电梯的停靠和启动方向是由表中的数据来指定，而非传统的组合逻辑控制 方式。这样就有效地避免了由于逻辑错误而导致一系列如漏停、多停等电梯运行故障。增 加了电梯的可靠性和运行稳定性，并减少了维护成本。其次，川数据表的方式存储呼叫信号，可以方便地通过各种优化算法对这些呼叫信号 进行优化处理，使电梯的运行更加智能化，提高电梯运送乘客的工作效率，同时也达到了 节省能源的目的。最后，纯数字式的处理方法有效地避免了传统设计方法中的组合逻辑爆炸的风险，可 以使系统高效地运行在高楼层电梯系统中，而不川担心负担过重而导致系统瘫痪甚至崩 溃。这种控制算法具有非常优良的可扩展和可升级性。只要稍加修改，便可将其移植到其 他的电梯控制系统中。本论文着重阐述了“双排序表查询算法”的工作原理，以及此算法川三菱FX2n系列 PLC编程语言实现的方法。11电梯的概述随着人口的增加，科学技术日新月异地发展，人们物质文化生活水平的逐步提高，建 筑业得以迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起，十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅比比皆是。伴随建筑业的发展，为建筑内提供上下交通运输的电梯工业也在巳新月异 地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种工作和生活中的必需设备,完全可以预想到，随着社会的发展，电梯产品在人们物质文化生活中的地位将和汽车一样,成为重要的运输设备之一。1.1 电梯的发展简史据国外有关资料介绍，公元前2800年在古代埃及，为了建筑当时的金字塔，曾使用 过由人力驱动的升降机械。公元1765年瓦特发明了蒸汽机后，1858年美国研制出以蒸汽 为动力，并通过带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯。1878年英国的阿姆斯特朗发明了水 压梯。并随着水压梯的发展，淘汰了蒸汽梯。后来又出现了液压泵和控制阀以及直接柱塞 式和侧柱塞式结构的液压梯。这种液压梯至今仍为人们所采川。但是，电梯得以兴盛发展的根本原因在于采川了电力作为动力来源。18世纪末发明 了电机，并随着电机技术的发展，19世纪初开始使川交流异步单速和双速电动机作动力 的交流电梯，特别是交流双速电动机的出现，显著改善了电梯的工作性能。在20世纪初,美国奥的斯电梯公司首先使川直流电动机作为动力，生产出以槽轮式驱动的直流电梯，从 而为后来的高速度、高行程电梯的发展奠定了基础。20世纪30年代美国纽约市的102层 摩天大楼建成，美国奥的斯电梯公司为这座大楼制造和安装了 74台速度为6.0m/s的电梯。从此以后，电梯这个产品，一直在巳新月异地发展着。目前的电梯产品，不但规格品种多,自动化程度高，而且安全可靠，乘坐舒适。随着电子工业的发展，可编程序控制器（PLC）和电子计算机成功地应川到电梯的电气控制系统中去后，电梯产品的质量和运行效果显著 提高。1.2 电梯的运行工作情况一部电梯主要由轿厢、配重、曳引机、控制柜/箱、导轨等主要部件组成。电梯在做 垂直运行的过程中，有起点站也有终点站。对于三层以上建筑物内的电梯，起点站和终点 2站之间还设有停靠站。起点站设在一楼，终点站设在最高楼。各站的厅外设有召唤箱，箱上设置有供乘用人员召唤电梯用的召唤按钮。一般电梯在 起点站和终点站上各设置一个按钮，中间层站的召唤箱上各设置两个按钮。而电梯的轿厢 内都设置有（杂物电梯除外）操纵箱，操纵箱上设置有手柄开关或与层站对应的按钮，供 司机或乘川人员控制电梯上下运行。召唤箱上的按钮称外召唤按钮，操纵箱上的按钮称指 令按钮。电梯的运行工作情况和汽车有共同之处，但是汽车的起动、加速、停靠等全靠司机控 制操作，而且在运行过程中可能遇到的情况比较复杂，因此汽车司机必须经过严格的培训 和考核。而电梯的自动化程度比较高，一般电梯的司机或乘川人员只需通过操纵箱上的按 钮向电气控制系统下达一个指令信号，电梯就能自动关门、定向、起动、在预定的层站平 层停靠开门。对于自动化程度高的电梯，司机或乘用人员一次还可下达一个以上的指令佶 号，电梯便能依次起动和停靠，依次完成全部指令任务。尽管电梯和汽车在运算工作过程中有许多不同的地方，但仍有许多共同之处，其中乘 客电梯的运行工作情况类似公共汽车，在起点站和终点站之间往返运行，在运行方向前方 的停靠站上有顺向的指令信号时，电梯到站能自动平层停靠开门接乘客。而载货电梯的运 行工作情况则类似卡车，执行任务为一次性的，司机或乘川人员控制电梯上下运行时一般 一次只能下达一个指令任务，当一个指令任务完成后才能再下达另一个指令任务。在执行 任务的过程中，从一个层站出发到另一个层站时，假若中间层站出现顺向指令信号，一般 都不能自动停靠，所以载货电梯的自动化程度比乘客电梯低。本设计主要研究单台六层电梯的PLC控制方法，分述其电气设计和软件设计过程。31.3 电梯控制系统的组成电梯控制系统主要由电力拖动部分和电气控制部分组成。1.电梯的电力拖动部分电梯主拖动类型有直流电动机拖动、交流电动机拖动、直流GM（即发电机一电动 机组供电）拖动、晶闸管供电（SCR-M）的直流拖动和交流双速电动机拖动、交流调压 调速（AVCC）拖动、交流变频调速（VVVF）等。因直流电梯的拖动电动机有电刷和换 相器，维护量较大，可靠性低，现已被交流调速电梯所取代。为了得到较好的舒适感，要 求曳引电动机在选定的调速方式下，电动机的输出转矩总能达到负载转矩的要求。考虑到 电乐的波动、导轨不够平直造成的运动阻力增大等因素，电动机转矩还应有一定的裕度。2.电梯的电气控制部分电气控制系统由控制柜、操纵箱、层楼指示、召唤箱及曳引电动机等几十个分散安装 在电梯井道内外和各相关电梯部件中的电器元件构成。电气控制系统通过电路控制电力拖 动系统工作程序，完成各种电气动作功能，保证电梯安全运行。电梯一般是由电动机来拖动的，其运行过程大多包括启动、正（反）转、停止等，这 整个过程是由电气控制系统来完成。具体地说电梯的控制主要是指对电动机的起动、停止、运行方向、层楼指示、层站召唤、轿厢内指令等进行处理。其操纵是实行各个控制环节的 方式和手段。电梯电气控制系统与电力拖动系统比较，变化范围比较大。当一台电梯的类别、额定 载重量和额定运行速度确定后，电力拖动系统各零部件就基本确定了，而电气控制系统则 有比较大的选择范围，必须根据电梯安装使川地点、乘载对象进行认真选择，才能最大限 度地发挥电梯的使川效益。电气控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行可靠性。随着科学技术的发展和 技术引进工作的进一步开展，电气控制系统发展换代迅速。继电器控制系统的电梯故障率 高，大大降低了电梯的运行可靠性和安全性，所以基本上已经被淘汰。而PLC以其体积 小、功能强、故障率低、寿命长、噪声低、维护保养简便、修改逻辑灵活、程序容易编制,易联成控制网络等诸多优点得到了广泛的应用。42三菱FX2N系列可编程序控制器介绍2.1可编程控制器的基础认识1.三菱FX2N PLC的主要特点：1）集成型高性能。CPU、电源、输入输出三为一体。对6种基本单元，可以以最小8点为单元连接输入输出扩展设备，最大可以扩展输 入输出256点。2）高速运算基本指令：0.08|J s/指令成川指令：1.52几百|J s/指令3）安心、宽裕的存储器规格内置8000步RAM存贮器安装存储盒后，最大可以扩展到16000步。4）丰富的软元件范围辅助继电器：3072点，定时器：256点，计数：235点数据寄存器；8000点5）除了具有输入输出16256点的一般速途，还有模拟量控制、定位控制等特殊控制。6）面向海外的产品适合各种安全规格为大量实际应川而开发的特殊功能：开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要-模拟I/O,高速计数器。对 每一个FX2n主单元可配置总计达8个特殊功能模块。2.PLC的性能指标和分类1）PLC的主要性能指标（1）输入/输出点数（I/O点数）I/O点数是指可编程序控制器外部输入、输出端子数的总和。它标志着可以接 多少个开关、按钮和可以控制多少个负载。（2）存储容量存储容量是指可编程序控制器内部用于存放用户程序的存储器容量，一般以步为 单位，二进制16位即一个字为一步。5(3)扫描速度一般以执行1000步指令所需时间来衡量，单位为ms/k步，也有以执行一步指令 所需时间来计算的，单位用武/步。(4)功能扩展能力可编程序控制器除了主模块之外，通常都可配备一些可扩展模块，以适应各种特 殊应川的需要，如A/D模块、D/A模块、位置控制模块等。(5)指令系统指令系统是指一台可编程序控制器指令的总和，它是衡量可编程序控制器功能强 弱的主要指标。2)PLC的分类通常，PLC产品可按结构形式、控制规模等进行分类。按结构形式不同，可以分为整 体式和模块式两类。按控制规模大小、则可以分为小型、中型和大型PLC三种类型。3.PLC系统的组成PLC是一种以微处理器为核心的工业通川自动控制装置，其硬件结构与微型计算机控 制系统相似。PLC也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。1)PLC的硬件结构一套PLC系统在硬件上由基本单元(包含中央处理单元、存储器、输入/输出接口、内部电源)、I/O扩展单元及外部设备组成。图2-1为PLC的硬件结构图。输入由路|cpu|ram|输入电路编程PC机内部电源 各种外设接口基本单元输出电路扩展连接电缆-输出信号输出信号图2-1 PLC的硬件结构图Fig.2-1 PLC hardware structure chart62）PLC的软件PLC的软件系统指PLC所使用的各种程序的集合，它由系统程序（系统软件）和用户 程序（应用软件）组成。系统程序：包括监控程序、输入译码程序及诊断程序等。用户程 序是用户根据控制要求，川PLC的编程语言（如梯形图）编制的应川程序。2.2可编程序控制器的工作方式及编程语言2.2.1 PLC的工作方式1.PLC的扫描工作方式图2-2 PLC的扫描过程Fig.2-2 the scanning course of PLC可编程序控制器在进入RUN状态之后，采用循环扫描方式工作。从第一条指令开始,在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储的地址号递增的顺序逐条执行程序，即按顺序 逐条执行程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描，并周而复始地重要进行。可编程序 控制器工作时的扫描过程如图2-2所示，包括五个阶段：内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。PLC完成一次扫描过程所需的时间称为扫描周期。扫描周期的长 7短与用户程序的长度和扫描速度有关。2.PLC的程序执行过程PLC的程序的执行过程一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个主要阶段,如图2-3所示。输入采样阶段 程序执行阶段 输出刷新阶段图2-3 PLC的程序执行过程Fig.2-3 the enforcing course of PLC3.PLC的扫描周期在PLC的实际工作过程中，每个扫描周期除了前面所讲的输入采样、程序执行、输 出刷新三个阶段外，还要进行自诊断、与外设（如编程器、上位计算机）通信等处理。即 一个扫描周期还反包含自诊断及与外设通信等时间。4.PLC的I/0响应时间PLC采川集中I/O刷新方式，在程序执行阶段和输出刷新阶段，即使输入信号发生 变化，输入映像寄存器区的内容也不会改变，还会影响本次循环的扫描结果。输出信号的 变化滞后于输入信号的变化，这产生了 PLC的输入输出响应滞后现象，最大滞后时间为 2-3个扫描周期。2.2.2 PLC的编程语言PLC的编程语言有梯形图语言、助记符语言、顺序功能图语言等。其中前两种语言 川得较多，顺序功能图语言也在许多场合被采川。本课题所采川的编程语言为梯形图语言。2.3可编程序控制器与继电器、微机在电梯控制中的应用比较在电梯的电气系统中，逻辑判断起着主要的作用，其控制系统必须起动各种控制信号 8和执行元件（如接触器、继电器、发光指示器、电动机以及电子元件、电力电子器件等）,要达到这些控制目的，其方法有：1.继电器一接触器控制系统这种控制系统是早期电梯多采川的一种控制系统。优点：与其它控制系统比较，其简 单、易于理解和掌握、价格便宜。缺点：动合触点易磨损，且电接触不良；体积大；控制 系统耗能大、动作噪声大；维修保养工作量大、费川高。因此这种控制系统仅川于速度不 高、性能要求也不高的电梯中。2.微机控制系统电梯的微机控制系统实质上是使控制算法不再由硬件逻辑完成，而是通过程序存贮器 中的程序来完成的控制系统。因此对于有不同功能要求的电梯控制系统，只要改变程序存 贮器中的程序指令即可，而无需变更或增减硬件系统的元件或布线。因此，十分方便于使 川和管理，并提高系统的可靠性，减小控制系统体积，降低了能耗及其维修保养费用。虽 然微机控制的电梯，与继电器控制的电梯比较，它具有较大的优越性。但是，对一般的电 梯而言，应川微机控制也有其局限性和不足之处。其缺点是：微型计算机是按数字运算的 需要而设计的，功能比较齐全，结构比较复杂；而一般的电梯控制只需要进行简单的逻辑 运算，运算方式多为“与”、“或”、“非”几种，运算位数只需1位，即“1”与“0”。因 此，使川微机就有“大材小川”之嫌。止匕外，微机的接口电路没有标准件，而且一般不控 制强电。但在电梯控制中，往往要求能直接控制U0V或220V的用电设备，如用户专门 配备接口电路既不方便又不可靠。综上所述，造成用微机控制的成本、运行和维修费用均 较高，因此，如在一般的电梯上使川微机控制在经济上不合算。3.PLC控制系统PLC充分利川了微型计算机的原理和技术，保留计算机控制的优点，而克服了它的 缺点。它具有强大的生命力，各工业部分纷纷川它来改造旧有的电梯控制电路，取得了明 显的效果。总之，PLC是采川微机技术制造的通川自动控制设备，它能控制开关量、模拟量、具有可靠性高、抗干扰能力强、并具有完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术、运算等 功能，可以取代继电器为主的各种控制设备。它不仅能川于控制机械设备、流水线和各种 设备的运行过程，将PLC用于控制电梯各种操作和处理相关信息也是可行的。93交流双速电梯的电气设计3.1 交流双速电梯的基本工作原理3.1.1交流双速电梯的主电路图3-1是交流双速电梯的主电路图。图中Ml为电梯专川型双速笼型异步电动机；KM1、KM2为电动机正反转接触器，川以实现电梯上、下行控制；KM3、KM4为电梯高 低速运行接触器，川以实现电梯的高速或者低速运行；KM5为启动加速接触器；KM6、KM7、KM8为减速制动接触器，川以调整电梯制动时的加速度；Li、L?与Ri、R2为审入 电动机定子电路中的电抗和电阻，当KM1或者KM2与KM3通电吸合时，电梯将进行上 行或下行启动，延时后KM5通电吸合，切除Ri、L，电梯将转为上行或下行的稳速运行;当电梯接收到停层指令后，KM3断电释放，KM4通电吸合，点击转为低速接法，传入阻 抗制动，实现上升与下降的低速运行，且KM6KM8依次通电吸合，用来控制制动过程 的强度，提高停车制动时的舒适感；至平层位置时，接触全部断电释放，包闸抱死，电梯 停止运行。10图3-1主电路图Fig.3-1 main electro circuit chart3.1.2电梯的主要电气设备1）牵引电动机 齿轮牵引机为电梯的提升机构。主要由驱动电动机，电磁制动器（也 称电器包闸），减速器牵引轮组成。2）自动门机川来完成电梯的开门与关门。电梯的门分为厅门（每层站一个）与轿 门（只有一个）。只有当电梯停靠在某层站时，此层厅门才允许开启（由门机拖动轿门，轿门带动厅门完成）；也只有当厅门，轿门全部关闭后才允许启动运行。3）层楼指示灯 层楼指示灯也叫层显，安装在每层站厅门的上方和轿箱内轿门的上 方，川以指示电梯的运行方向及电梯所处的位置。过去常由低压灯泡构成，现多由数码管 组成，且与呼梯盒做成一体结构。4）呼梯盒 用以产生呼叫信号。常安装在厅门外，离地面一米左右的墙壁上。基站 与底站只有一只按钮，中间层站由上呼叫与下呼叫两个按钮组成。115）操纵箱 操纵箱安装在轿箱内，供乘客对电梯发布动作命令。其上面设有与电梯 层站数相同的内选层按钮。6）平层及开门装置 该装置如图3-2所示。由平层感应器及楼层感应器组成。上行 时，上磁铁板先触发楼层感应器，发出减速停车信号；电梯开始减速，至平层信号出发时,发出开门及停车信号，电动机停转，包闸抱死。下行时，下磁铁板出发楼层感应器，发出 减速停车信号；电梯开始减速，至平层信号出发时，发出开门及停车信号。图3-2电梯的平层、停层装置示意图Fig.3-2 the sketch map of elevator flat bed and stop123.2输入输出设计为了便于对电梯的工作原理及PLC系统进行分析，现列出电梯所用电器元件表。表3-1电梯电气元件表Tablet.3-1 table of elevators electric elements元件符号名称及作用元件符号名称及作用KM1上行接触器1HL6HL16层层楼指示灯KM2下行接触器7HL8HL上行、下行指示灯KM3高速接触器HL81楼外呼记忆灯KM4低速接触器HL92楼上呼记忆灯KM5启动加速接触器HL102楼下呼记忆灯KM6-KM8制动减速接触器HLU3楼上呼记忆灯KM9开门接触器HL123楼下呼记忆灯KM10关门接触器HL134楼上呼记忆灯SQ6开门到位开关HL144楼下呼记忆灯SQ7关门到位开关HL155楼上呼记忆灯SQ17上限位开关HL165楼下呼记忆灯SQ18下限位开关HL176楼下呼记忆灯SB1开门按钮1KR6KR各楼层感应器SB2关门按钮7KR平层感应器SB3上行启动按钮1SB1-5SB115楼上行外呼按钮SB4下行启动按钮2sB26sB226楼下行外呼按钮SB5SB1016楼层内选层按钮综合考虑输入输出要求，估计需要PLC输入输出点70左右。因此，采用三菱FX2N-80MR可编程控制器完成本次设计。其输入输出电路如图3-3所示。131楼上行2楼下行2楼上行 3楼下行3楼上行 布下行 破上行 港下行 港上行6楼下行 1楼内选2内选3楼内选 慑内选 港内选 蹴内选开仃按钮 关门按融 开门状态 关门状态 一极感应黔 二楼感应黔 三:楼感应黔 四楼感应粉 五楼感应粉 六楼感应黔，械安全触板平层闲二七七七七工工七七七七七一工七N R N R R R/R Z 交二二 二 二二二二 二二二 二 二 二二X0Y0XIY1X211Y2X3Y3X4Y4X5Y5X6Y6X7Y7X10Y10XIIX12Y11XI3COMX14Y12X15Y13X16V1 dXI7Y15X20Y16Y17X21Y20X22Y21X23Y22X24Y23X25Y24X26Y25X27Y26X30Y27X31Y30X32COMX33Y31X36COMY32Y33COMY34Y43COM空闲rO-s1楼上行指示灯2楼下行指示灯2楼上行指示灯3楼下行指示灯3楼上行指示灯4楼下行指示灯4楼上行指示灯5楼下行棺示灯5楼上行棺示灯6楼下行指示灯I16层内选 记忆指示Q_KM1 Oi-I、KM4-0KfEKK7o o0_xyE12V/、FU3-Q D上行下行开门美门 上行指示 下行指示一级臧速二级减速三级减速高速低速 图3-3 I/O接线图Fig.3-3 I/O connection chart144 PLC梯形图设计本套电梯控制系统的核心算法是采川“查表排序”的方式进行对电梯轿箱的上下行控 制。程序设置了两个表上行表和下行表。在楼层数据存入和读取时，分别通过六个 子程序模块对两个表中的数据进行派对处理，以实现电梯轿箱的控制要求。本程序由主程 序和六个子程序模块组成，六个子程序模块分别是：上行表排队子程序模块，下行表排队 子程序模块，查询上行表最大值子程序模块，查询下行表最大值子程序模块，上行表完成 信号消除模块，下行表完成信号消除模块。4.1 程序说明可编程控制器，从本质上说，是应用于工业控制的计算机。所以本程序充分发挥计算 机数据处理方面的有事，采用双排序表查询算法进行电梯任务数据的控制。4.1.1 算法说明程序的基本控制流程如图4-1所示。4.1.2 程序中相关存储单元及中间继电器的说明为了便于理解程序的功能，现将程序中使川到的相关存储单元中间继电器的作川加 以说明。D100：上行表起始地址；D120：下行表起始地址；D110：上行表反向呼叫信号预处理存储单元；D130：下行表反向呼叫信号预处理存储单元；DO：呼叫信号存储单元；D1：楼层信号存储单元；D2：上行表最大值存储单元；D3：下行表最小值存储单元；D200：子程序调川时楼层信号临时存储单元；M200：等待状态信号；M201：上行控制信号；M202：下行控制信号;M211：开门控制信号;M1-M6：六个子程序的入口。15上行表下行表图4-1-1呼叫信号控制流程图Fig.4-1-1 the controlling chart of call signal164.2主程序设计4.2.1上下行指示灯输出环节本环节完成上行指示灯Y25和下行指示灯Y26的控制。当上行控制信号Y21有效时,发出一个上升沿脉冲，通过SET指令将Y25设置为有效状态，通过RST指令将Y26设 置为无效状态。当下行控制信号Y22有效时，发出一个上升沿脉冲，通过SET指令将Y26 设置为有效状态，通过RST指令将Y25设置为无效状态。当等待状态中间继电器M200 有效时，发出一个上升沿脉冲，通过RST指令将Y25和Y26都设置为无效状态。梯形图 如图4-2-1所示。4.2.2 反向楼层号预处理环节本环节预先完成对上行和下行过程中的反向楼层呼叫信号进行预处理，以便以后的 程序直接使川处理后的结果。梯形图如图4-2-1所示。4.2.3 楼层信号写入环节本环节完成1-6楼的楼层感应器信号的相应和存入功能。当各楼层的楼层信号感应 器X25-X32有信号触发后，通过MOVP指令楼层数据写入楼层信息存储单元D1中。另 外也通过MOVP指令将七段显示器的对应数据写入到楼层信号输出单元K2Y34中，并在 七段显示器中输出。梯形图如图4-2-3所示。17*上下行指示输出Y02101卜 上行输出SET Y025 上行指示IRST Y026 下行指示Y022414 下行输出SET Y026 下行指示RST Y025 上行指示M200814 等待状态RST Y025 上行指示Y026 下行指示RST4-2-1上下行指示灯输出环节梯形图Fig.4-2-1 ladder chart of up and down indicator light output*反向楼层号处理12 D100 K1O上行表首P UB00行址D1上地duo 上行表中 的反向信号24 D120 KO 1-FADDP D120 K10 D130 下行表首 下行表首 下行表中地址 地址 的反向信a4-2-1反向呼叫信号预处理环节梯形图Fig.4-2-2 ladder chart of reverse call signal pretreatment18*楼层信号写入36X025 _I I_rMOVP Kl D1 1一楼转感 器楼层信息存储单元_rMOVP H6 K2Y034 147X026_I I_七段显示 器输出_rMOVP K2 D1 1二楼转感 器楼层信息存储单元_mOVP H5B K2Y034 58X027_|_七段显示 器输出_raOVP K3 DI J三楼屉感 器L 楼层信息存储单元_rMOVP H4F K2Y034 69X030_|_七段显示 器输出_rMOVP K4 DI I四楼传感 器楼层信息存储单元_RMOVP H66 K2Y034 80X031 _I I_七段显示 器输出_ovp K5 D1 1五楼传感 器楼层信息存储单元_rMOVP H6D K2Y034 91X032_|_七段显示 器输出_rMOVP K6 D1 六楼传感 器楼层信息存储单元_mOVP H7D K2Y034 七段显示 器输出图4-2-3楼层信号写入环节梯形图Fig.4-2-3 ladder chart of floor signal written194.2.4呼叫信号写入环节本环节完成对呼梯盒以及内部按钮产生的呼叫信号的响应和存入功能。呼梯盒及内 部按钮X1-X20如果被出发，将发出一个上升沿脉冲，通过MOV指令将对应的楼层信号 存入呼叫信号存储单元DO中。之后，通过比较语句 DO D1判断呼叫的楼层信号是否 与轿箱当前所处的楼层相等，若相等则不点亮对应的按钮指示灯，并通过后续的程序直接 触发开门程序。梯形图如图4-2-4所示（2楼信号以后处理梯形图从略，处理方式完全相 同）。4.2.5定向和等待信号设定环节本环节完成定向信号和等待信号的设定功能。通过比较语句=D100 kO和=D120 kO 判断上行表和下行表的首个单元为0,也就是说上行表和下行表中都没有任务数据，电梯 处于等待状态。若比较语句 dlOO kO为真，说明上行表中有人物数据，则触发M201（上行状态控制位）。同理，若比较语句dl20k0为真，说明下行表中有人物数据，则 触发M202（下行状态控制位）。上行和下行控制位通过互锁使两个控制位不能同时为真。梯形图如图4-2-5所示。4.2.6上行启动加速环节本环节完成轿箱的上行启动加速功能。当M201（上行状态控制位）有效时，同时触 发Y32（低速运行输出）和Y21（上行输出）。电梯转入低速上行状态。同时激活定时器 T0开始计时，当计时到时后，触发Y33（高速运行输出），断开Y32。电梯转入告诉上行 状态。当M203（轿箱停止控制位）有效时，将切断Y33。电梯转入减速环节。梯形图如 图4-2-6所示。4.2.7 下行启动加速环节本环节完成轿箱的下行启动加速功能，程序流程与上行启动加速环节相似。梯形图 如图4-2-7所示。20Fig.4-2-4 ladder chart of call signal writtenDO 呼叫信号 存储单元Y001 一口向上外呼叫指 示灯DO 呼叫信号 存储单元Y013 一楼内呼 叫指示灯DO 呼叫信号 存储单元Y002)二楼向下 外呼叫指 示灯DO 呼叫信号 存储单元Y003 二楼向上呼叫指示灯DO 呼叫信号 存储单元Y014)二楼内呼 叫指示灯21*定向或等待状态嫉定ltfKoH=D120 KO 1-(M200)下行表首 等待状态地址321 f DlOO KO 上行表首 地址M202 M200下嵌态等待状态 控制02cli)上行状态 控制M201 M200329 D120 K0下行表首 地址上族态等待状态控制。202)下行状态 控制图4-2-5定向或等待状态设定环节梯形图Fig.4-2-5 ladder chart of directional or wait state selecto3图4-2-6上行启动加速环节梯形图Fig.4-2-6 ladder chart of up start-up accelerating22*下行启动加速X034 M202 M201 Y021 X024 Y023 Y024 Y033358 l-r|-卅卅-1|-J4-必-0032）平层括号 下行状态 上行映态 上脩出 关门状态 开门输出 关门输出 高速会行 低速运行控制 控制M203度制信号Y022）下行输出371Y032K20T1）低速运行375T1计时M203控制信号-（Y033）高速运行Y033图4-2-7下行启动加速环节梯形图Fig.4-2-7 ladder chart of down start-up accelerating4.2.8 停止信号产生环节本环节负贡残生停止轿箱运行的信号。当上行表的首地址数据（D100）或预处理后 的上行反向信号数据（DUO）与当前的楼层信号（D1）相等时，既说明轿箱到达任务目 标楼层，则触发轿箱停止信号（M203）。下行表中的同类数据（D120,D130）同样也会 触发M203。梯形图如图4-2-8所示。4.2.9 轿箱减速过程环节本环节完成轿箱停止信号发出后的轿箱减速停止的过程。当M203被触发后，轿箱 转入低速运行状态（Y32）。同时触发一级、二级、三级减速定时器T2,T3,T4。当T2计 时到时后，触发一级减速（Y27）；当T3计时到时后，触发二级减速（Y30）；当T4及时 到时后，触发三级减速（Y31）。进而电梯轿箱缓缓接近平层位置，当平层信号（X34）被 触发后，Y32及T2,T3,T4被断开，轿箱停止。梯形图如图4-2-9所示。23