电梯模型PLC控制系统设计.pdf

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1、电梯模型 PLC 控制系统设计 目录 1、PLC 控制系统的设计分析 .2 1、1 最大限度地满足被控对象的控制要求 .2 1、2保证PLC控制系统安全可靠 .2 1、3 力求简单、经济、使用及维修方便 .2 2、电梯的控制要求 .2 2、1 电梯位置的确定与显示 .2 2、2 轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号 .3 2、3 电梯自动运行时的信号响应 .3 2、4 轿厢的运行 .3 2、5 轿厢的停车 .3 3、系统的软件设计 .4 4 控制系统中 I/O 端口的分配 .5 5、PLC 控制电梯的外部接线图 .7 6、PLC 梯形图控制分析 .8 6、1 轿厢开门的控制分析 .8 6、2 轿厢

2、关门的控制分析 .9 6、3 楼层信号的产生与消除环节 .9 6、4 停层信号的登记与消除环节 .11 6、5 外呼信号的登记与消除环节 .12 6、6 电梯的定向环节 .15 6、7 电梯的运行条件 .161、PLC 控制系统的设计分析 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产 品质量。因此，在设计 PLC 控制系统时，应遵循以下基本原则：1、1 最大限度地满足被控对象的控制要求 充分发挥 PLC 的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计 PLC 控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设 计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现

3、场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧 密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。1、2 保证 PLC 控制系统安全可靠 保证 PLC 控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要 原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确 保控制系统安全可靠。例如：应该保证 PLC 程序不仅在正常条件下运行，而且 在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。1、3 力求简单、经济、使用及维修方便 一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社 会效益，

4、但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方 面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高 指标。2、电梯的控制要求 电梯主要有两个电机控制，一个电机控制轿厢上升和下降，另一个电机控制 轿厢的开门关门。2、1 电梯位置的确定与显示 轿厢中的乘客及门厅中等待电梯的人都需要知道电梯的位置，因而轿厢及门 厅中都 设有以楼层标志的电梯位置。2、2 轿厢内的运行命令及门厅的召唤信号 乘客可按下轿厢内操控盘上的选层按钮选定电

5、梯运行的目的楼层，此为内选 信号。按钮按下后，该信号应被记忆并使相应的指示灯点亮。在门厅等候电梯的 乘客可以按门厅的上行或下行召唤按钮，此为外呼信号。该信号也需记忆并点亮 门厅的上行或下行指示灯，这些保持信号在要求得到满足时应能自动消号。2、3 电梯自动运行时的信号响应 电梯自动运行时应根据内选及外呼信号，决定电梯的运行方向及在哪些站点 停站。一般情况下电梯按先上后下的原则安排运送乘客的次序，而且规定在运行方向确 定之后，不响应中途的反向呼唤要求（即顺向截梯），直到到达本方向的最远站 点才开始返程。2、4 轿厢的运行 轿厢在运行方向确定，轿厢门、层门都已关好时电梯运行，运行时不能手动 开门或本

6、层呼梯开门，开门时不能行车。2、5 轿厢的停车 当楼层限位开关闭合时，有呼梯信号，并且呼梯信号与行车方向一致时，轿 厢停车。总之，电梯的控制是比较复杂的，在计算机诞生前，电梯使用继电接触器控 制的时 代，很难生产出质量优良的电梯，而现在，可编程控制器的使用为电梯的控制提 供了广 阔的空间。随着 PLC 应用技术的不断发展，它已经成为电梯运行中的关键技术。3、系统的软件设计 系统上电后开始初始化，当扫描周期内有门厅召唤信号或轿厢呼叫时，系统 检查轿厢所在楼层与目标楼层关系并决定电梯的运行，当到达目的地时，电梯制 动，并运行门区服务，完成一个工作周期的任务以后再次等待下一条命令，如此 循环直至发出

7、停止命令。系统总体流程图如图 6.1 图6.1控制系统总体流程图 4 控制系统中 I/O 端口的分配 为了便于对该电梯 PLC 控制分析现列出该电梯的 I/O 分配表 表6输入/输出信号地址分配表 输入信号地址分配 输出信号地址分配 作用 名称 输入地址 作用 名称 输出地址 轿厢开门按钮 SB1 I0.0 轿厢上升 KM1 Q0.0 轿厢关门按钮 SB2 I0.1 轿厢下降 KM2 Q0.1 轿厢门开到位 SQ1 I0.4 轿厢开门 KM3 Q0.2 轿厢门关到位 SQ2 I0.5 轿厢关门 KM4 Q0.3 内呼一层 SB3 I1.0 一楼楼层指灯 HL1 Q0.4 内呼二层 SB4 I1

8、.1 二楼楼层指灯 HL2 Q0.5 内呼三层 SB5 I1.2 三楼楼层指灯 HL3 Q0.6 内呼四层 SB6 I1.3 四楼楼层指灯 HL4 Q0.7 一层感应器 SQ3 I1.4 上行指示灯 HL5 Q1.0 二层感应器 SQ4 I1.5 下行指示灯 HL6 Q1.1 三层感应器 SQ5 I1.6 内呼一层指灯 HL7 Q1.2 四层感应器 SQ6 I1.7 内呼二层指灯 HL8 Q1.3 一层上呼 SB7 I2.0 内呼三层指灯 HL9 Q1.4 二层上呼 SB8 I2.1 内呼四层指灯 HL10 Q1.5 二层下呼 SB9 I2.2 一层上呼指灯 HL11 Q2.0 三层上呼 SB

9、10 12.3 二层上呼指灯 HL12 Q2.1 三层下呼 SB11 I2.4 二层下呼指灯 HL13 Q2.2 四层下呼 SB12 I2.5 三层上呼指灯 HL14 Q2.3 三层下呼指灯 HL15 Q2.4 四层下呼指灯 HL16 Q2.5 5、PLC 控制电梯的外部接线图 蘇厢开门扌湖 轿相关门揑钮 轿厢门开到位 轿厢芸门到位 内吁一层 內呼二层 內呼三层 内呼四层 层感应器 二层感应器 三层感应器 四层磁器 层上呼 二层上呼 呼呼呼呼 卜上下k-层层层层 二三三四甘slol 4 510 12 n a a o o o owl 11 11 71 I I I 2 I I n _34 3 1

10、1 L III 轿 厢 上 升 轿 相 下 降 轿 厢 开 门 轿相关门 三楼楼层指示灯 四楼僕层指示灯 上行扌評灯 下行扌旨示灯 內呼一层扌盲示灯 內呼二层扌旨示灯 內呼三层扌皆示灯 円呼四层指示灯 一层上呼扌旨示灯 二层上呼扌旨示灯 二层下呼扌盲示灯 三层上呼 旨示灯 三层下呼t旨示灯 四层下呼扌訴灯 .O12.34.5.fi.7czl 1 2 4 5-QCQOQCQOQOQC-QOQOQ QclQQ1Q 9dcD 0 12 3 4 5 Q2.Q2Q3.QQ L1L2L31LM ZS8IO 0 12024OV 图6.1 PLC接线图 幵门 M0L2 Q0.2 6、PLC 梯形图控制分析 下

11、面介绍四层电梯的 PLC 梯形图，其中，网络 2、3 控制轿厢开门，网络 4、5、6、7 控制轿厢关门，网络 57、58 控制轿厢的上升和下降。6、1 轿厢开门的控制分析 1）电梯自动运行停层时的开门。电梯停层时，辅助继电器 M0.3 接通，M0.2 得电并自锁，所以 Q0.2 得电，电梯开始开门。2）电梯关门过程中的手动开门。在电梯关门过程中，若有人或物夹在两门 的中间，需重新开门，本例通过手动开门按钮 I0.0 实施重新开门。目前大多数电 梯采用光幕或机械安全触板进行检测，自动发送重新开门信号，以达到重新开门 的目的。3）呼梯开门。电梯达到某层站后，如果没有人继续使用电梯，电梯将停在 该层

12、站待命，若有人在该停站呼梯，电梯将首先开门，以满足用梯要求。若其他 层站有人呼梯，电梯将首先定向，并启动运行，到达呼梯楼层时再开门，此时的 开门按停层开门处理。冋绪2 丙I _ ID.Q M55|0.1 M0.1 MQlO M0L2 图6.1轿厢开门ME5)M5L5 IN TON 150-PT 100 ms 6、2 轿厢关门的控制分析 1）电梯的自动关门。当遇到开门限位开关 10.4 后，辅助继电器 M5.5 接通,同时定时器 T40 开始计时，计时 15 秒后,M0.1 接通,Q0.3 得电，电梯自动关门。2）手动关门，当乘客在 15秒之内进入轿厢后，可通过关门按钮 I0.1 实现提 前关门

13、。当按下 I0.I 按钮后，M0.1 得电并自锁，此时 Q0.3 接通，实现关门。网貉4 延时关门 6、3 楼层信号的产生与消除环节 当电梯位于某一层时，层感应器（I0.4、I0.5、10.6、I0.7）产生该楼层的信 T40 号，以控制指层灯（Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7）的状态，离开该层时，该楼层信 号应被新的楼层信号（上一层或下一层）所取代。其梯形图如图所示。图中当层 的层楼辅助继电器是用上层或下层的层楼信号关断的。楼层信号产生与i肖棒环节 1B IL4 11.5 MOH ()RS9 1 网路12 丨侄4层记忆灯控制 1层 M0 4 Q0L4 I I-C）网路13 M0.5 Q

14、0L5 I I()岡络14 M0.6 Q0.6 M0.7 Q0.7 图6.3楼层信号产生与消除 6、4 停层信号的登记与消除环节 乘客通过对轿厢内 14 层选层按钮（11.0、11.1、11.2、I1.3）的操作，可以 选择欲去的楼层。选层信号被登记后，选层按钮下的指示灯（Q1.2、Q1.3、Q1.4、Q1.5）亮。当电梯到达所选楼层后，停层信号即被消除，指示灯也应熄灭。其梯 形图如图所示，图中各内选层辅助继电器梯形图支路中串入了层楼辅助继电器的 动断触电。IH 咛层活号翌记 m 泊唏环忙 內选I區舖助 1 1.0 M0.il H 1.0 1 1 -C 5 M1.0 I M88 I 17|內兀

15、:尽诽出1 IIIJ MU.5 NI.1 1 1 -(Ml.1 I II立 IM 率 19 M0.7 网谿20i 内选1层记忆灯担制 M1.D Q1.2 1 內结21 J 内选偃记忆灯妊制 M1.1 Q1.3 Z -)网路22 内选记忆灯径制 M1 2 I|Q1.4/1 1 同貉23 肉选僞吃忆灯控制 M1.3 Q1.5 IH 1()图6.4停层信号的登记与消除 6、5 外呼信号的登记与消除环节 乘客或司机在厅门外呼梯时，呼梯信号应被接收和记忆。当电梯到达该楼层,且定向方向与目的方向一致时（基层和顶层除外），呼梯要求已满足，呼梯信号 应被消除。故其梯形图如图所示 按下外呼按钮（20、12.1、

16、12.2、12.3、12.41、2.5）时，相对应的外呼辅助 继电器（Q2.0、Q2.1、Q2.2、Q2.3、Q2.4、Q2.5）接通，外呼钮下的指示灯亮，表示呼梯要求已被电梯接收并记忆。而该信号的消除环节是由当层信号的动断触 点与运行方向信号的动断并联构成的（M5.0 为上行辅助继电器，M5.1 为下行辅 助继电器）。这样安排是前边提到过的电梯运行中只响应同向呼梯的原则决定的 也就是顺向截梯，即电梯运行方向与呼梯目的地方向一致且到达呼梯楼层时，电 梯将停止，呼梯要求满足，呼梯信号被消除。电梯方向与呼梯目的地方向相反时，如电梯从一楼向上运行（上行），而呼梯要求从二楼向下，若有去三楼以上的内 选

17、层要求及外呼梯要求，电梯到达二楼时（无二楼上行要求）不停梯，呼梯要求 没有满足，呼梯信号不能消除。若三楼以上无用梯要求，电梯将停在二楼，单呼梯信号（二下），不能立即 消除，待乘客进入轿厢，选层（去一楼）后，电梯定向下，则二下呼梯信号已满 I2N MflE Ml G t HTr M1.|M5J 网恭27 L.狞十上Rk.r3 123 Milt Ml 7 1 1I1 7 1IC)M1.7|M5.C|刿呼普号登佢与稍卩京环节梯那團 1屋上行辅助 M亘为上行*砂内鄙堆电器 为下行辎助內掷继咤 器 12.0 M0.4 M1.+-1 1 11 Z 1 C)M1.4 1 1 1 1 1 网第25 己层上订训

18、羁 忖瓯口上厅墉勒縫电器 足，呼梯信号被消除)网SS 26 猊下行浦肪 M 5.1 T行慵肪竝电M21 网 58 20 I堪下行捕助一 网结30 丨1底上呼记忆灯理制 1 Ml.4 1 1-QZ.0 Y)阿缩31 1盗上ofifl忆灯翌制 1 M1.5 QZ1 I I-()网纬32 lMT呼记忆灯理制 N1.5 QZ.Z I I-()尽绪33 I嗨上呼记忆灯揑制-M1.7 Q213 T I-C)冋貉34 3E下呼诃忆疔拄制 M2.0 Q2.4 T I-C IW 35|4层下呼记忆灯揑制 一 M21 Q2.5 T I-C)图6.5外呼信号的登记与消除 6、6 电梯的定向环节 在自动运行状态下，电

19、梯首先应确定运行方向，也即定向。电梯的定向只有 两种情况，即上行和下行。电梯处于待命状态，接收到内选和外呼信号时，应将 电梯所处的位置与内选和外呼信号进行比较，确定是上行还是下行。一旦电梯定 向后，内选与外呼对电梯进行顺向运行的要求没有满足的情况下，定向信号不能 消除。图中 M5.0 及 M5.1 分别为定上行及定下行辅助继电器，它们线圈的工作条 件触点块由内呼和外呼信号及电梯位置信号组成，比如当电梯上行且位于 2 层时,M0.5 的动断触点断开，1 层的内呼外唤都不再能影响上行状态。图中 M5.0 及 M5.1 在电梯上行及下行的全过程中，存在不能全程接通的情 况，如上行至 4楼时，一旦 4

20、 楼层楼继电器 M0.7 接通时，M5.0 则立即断开，而 此时电梯仍处于上行状态，至 4 楼置时才能停止。为解决这一问题，引入 M2.2M2.5，使上行与下行继电器接通时间延长至上行及下行的全过程。若不使 用 M2.2M2.5，可能会发生下述情况：3 楼向上的外呼信号（不存在其他外呼及 内选层信号），使电梯上行，电梯至 3 楼位置，M0.6 使 M5.0 断开，从电梯至 3 楼位置到电梯停层开门，乘客进行轿厢内按选 4 层之间的时间内 1、2 楼的外呼 及内选层信号可以使电梯在未完成 3 楼向上的运动之前定下行方向。阿蹈36 bin?Ml.3 电梯的定向环书 定上行 M1 1 冃络41 唐r石 M1 2 MO.e MO.5 M0.4 M23 M5.1 6、7 电梯的运行条件 1）电梯的运行条件是：运行方向已确定，且门已关好 2）运行时禁止开门。网绪57 M53 M5.E M2 3 Q01 QDO I I J I 1 I丿I 1 z 1 1 1 1 1/1 I I I I I I 11 f 1 1 1 1 1 1 y 1 -K J 10.5 Q0 2 M5.6 1 -C 3 M5.6 _1 1 图6.7电梯运行