毕业设计151上海师范大学三菱FX2N PLC在电梯控制中的应用(3)

上海师范大学机电学院毕业论文

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。

三、PLC控制单台电梯的分析

电梯控制系统主要有三种控制方式：继电器控制、PLC控制、微机控制，其中继电器控制系统故障率高，微机控制系统抗干扰能力弱，而PLC作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，成为目前电梯系统中使用最多的控制方式，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。本课题采用三菱FX2N PLC对单台五层电梯进行逻辑控制。

1. 电梯模型结构

1) 电梯模型的主体结构与控制柜

图3-1为五层电梯的简化模型和控制柜示意图。电梯主体包括升降电机、轿厢、滑轮、钢丝绳、行程开关等。升降电机为交流可逆电动机，轿厢套在钢丝绳上，电机带动钢丝绳正转或反转时，轿厢对应上升或下降。每层楼均安装行程开关，利用机械碰撞，给出各楼层的层信号。 电动机 减速器 TCP/IP RS232 5 行程 开关 轿厢4 电梯控制柜 继电器/接触器 FX2N –48MR PLC 3 RS422 配重2 开关 电源 LED 显示 电路 1 电梯控制柜 图3-1五层电梯的简化模型和控制柜示意图

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三菱FX2N PLC在电梯控制中的应用

电梯控制柜是电梯电气控制系统完成各种主要任务，实现各种性能的中心。主要包括FX2N-48MR PLC、继电器/接触器、显示部分、开关电源。LED显示部分主要包括轿厢运行方向显示、楼层显示。

2) 电梯层门

电梯层门是为了确保安全，而在各层楼的停靠站，通向井道的入口处，设置供司机、乘用人员和货物等出入的门。

图3-2为电梯层门示意图。电梯层门旁装有消防按钮、上召唤按钮和下召唤按钮（最底层只有上召唤按钮、最高层只有下召唤按钮）,并有召唤登记指示灯。层门上方装有LED数码管，以显示轿厢所在层楼位置，另外还有轿厢上行和下行指示灯。

图3-2 电梯层门示意图

3) 轿厢内控制屏

轿厢内控制屏示意图如图3-3所示。其中包括上行、下行显示及LED层楼位置的显示。另外还有1楼－5楼的指令按钮及登记显示和有司机／无司机的选择按钮。在有司机工作状态下还有指令专用开关，即只响应指令信号，不响应召唤信号。此外，还有消防按钮，当发生火灾时，立即清除所有指令信号和召唤信号，电梯直达底楼后开门。需要说明的是，本实验装置在无司机状态下，利用定时器控制开门、关门和上下客时间；有司机状态下，则直接由司机控制开门、关门和上下客时间。

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3 2 1 AJ 5 4 YSJ 图3-3 轿厢内控制屏示意图

（二）PLC单台电梯控制系统功能介绍

1. PLC电梯控制系统三种工作方式介绍

电梯主要有三种工作方式——有司机方式、无司机方式、消防方式。 1) 有司机方式是指由专职司机操纵电梯运行。具有以下特点： ① 电梯上行／下行启动由司机决定 ② 电梯开门、关门时间由司机控制

③ 电梯是否直驶（不再响应外召唤）由司机决定

2) 无司机方式是指由乘客自己操纵电梯，这种电梯具有集选控制功能。具有以下特点： ① 电梯开门／关门／上、下客时间均由定时器定时 ② 只要电梯门关闭后自动定向

3) 消防方式是指大楼发生火灾时，电梯运行控制的一种特殊工作方式。具有以下特点： ① 正在运行的电梯控制系统一旦收到消防信号：

a) 处于上行时立即返回底楼停站开门 b) 处于下行时立即直驶底楼停站开门

c) 处于底楼以外停站开门的电梯立即关门返回底楼停站开门

② 电梯返回底楼并在底楼开门后，电梯处于消防工作状态。此时，电梯不再响应外召

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三菱FX2N PLC在电梯控制中的应用

唤信号，电梯的关门起动运行和准备前往层站由消防员控制操作。当电梯就近到达某层站后，立即清除其它所有指令信号登记，是否继续上行依火势大小决定。

2. PLC单台电梯控制系统的工作流程

图3-4为PLC单台电梯控制系统工作流程图，从图中可知控制一台电梯正常工作，主要需要如下信号：控制信号、层楼信号、指令信号、召唤信号和消防信号。这些信号分别来自轿厢控制面板、井道行程开关、层面控制铵钮和层面火警开关。来自井道行程开关的层楼信号进行层楼定位并参与自动定向，同时显示所在层楼位置。来自轿厢控制面板的指令信号和来自层面控制按钮的召唤信号分别进行指令登记和召唤登记，同时进行信号登记显示。这两种信号也参与自动定向，和层楼信号一同对电梯进行运行控制，包括开／关门、上／下行和停站。当来自层面的火警开关发出消防控制信号时，立即消除指令登记和召唤登记，直接控制电梯下行至底楼并开门。此外，当有来自轿厢控制面板发出控制信号，如：有司机直驶状态，则略过召唤信号，直接响应指令信号。运行控制电梯的同时进行运行显示和驱动电动机正转或反转，即电梯上行或下行。

显 层楼定位 控制信号 层楼信号 指令信号 置位 指令登记 召唤信号 置位 消防控制 召唤登记 来自轿厢 控制面板 来自井道 行程开关 来自轿厢 控制面板 来自层面 控制按钮 来自层面 火警开关

清除 显 示 自动定向 显 示 示 清除 运行控制（开/关门、上/下行、停站） 运行显示 电动机驱动控制

图3-4 PLC单台电梯控制系统工作流程图

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（三）PLC控制单台电梯方案

PLC电梯控制系统的控制核心是PLC。哪些信号需要输入PLC，PLC需要输出哪些信号，以及采用何种编程方式都需要仔细推敲。输入输出点的确定是设计整个控制系统的首要问题，决定系统的程序及硬件线路的方案。

1. PLC I/O地址分配

根据电梯操作的工艺过程及对控制系统的要求，首先归纳本系统中所有输入信号和输出信号；然后根据PLC的输入点和输出点进行I/O地址分配，使每个输入信号对应PLC内部的输入继电器，每个输出信号对应PLC内部的输出继电器。

1) PLC输入信号的确定

先考察电梯轿厢内的操作。操作面板上应有各层的选层指令按钮，5层共有5个。有司机时，应有司机直驶专用开关和上行、下行按钮，需3点输入。

各楼层乘客召唤时，除底层和顶层只有一个召唤按钮，其它各层均设上下两个召唤按钮，5层共需8个输入按钮。

5层电梯需5个行程开关来控制是否到了某一层，因此需5点输入。 其它输入有消防、有司机/无司机方式选择等开关或触点。 经以上分析，可知共需23点开关量输入端口。

表3-1 输入地址分配表

输入信号名称 AYS AYX JSJ 1YC 2YC 3YC 4YC 5YC A1J A2J A3J A4J A5J AJ ZXF A1S PLC输入地址 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X012 X013 X014 X015 X016 X017 13

含义 向上行驶按钮 向下行驶按钮 有/无司机选择开关 一楼行程开关 二楼行程开关 三楼行程开关 四楼行程开关 五楼行程开关 一楼指令按钮 二楼指令按钮 三楼指令按钮 四楼指令按钮 五楼指令按钮 指令专用开关（直驶） 置消防开关 一楼上召唤按钮

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