plc在电梯控制系统中的应用.docx

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plc在电梯控制系统中的应用

PLC在电梯控制系统中的应用

第一节PLC简述

第二节PLC的工作过程

第三节三菱FX2PLC各种元件介绍

第四节三菱FX2PLC基本指令

第五节三菱FX2PLC功能指令

第六节信号控制双速电梯的继电器原理图

第七节集选控制双速电梯的继电器原理图

第八节信号控制双速电梯的PLC程序

第九节集选控制双速电梯的PLC程序

第十节用上行和下行换速开关进行楼层翻转的原理

第一节PLC简述

一、PLC的特点：

1、高可靠性

2、编程简单，使用方便

  可采用梯形图编程方式，与实际继电器控制电路非常接近，一般电气工作者很容易接受。

3、环境要求低

  适用于恶劣的工业环境。

4、体积小，重量轻

5、扩充方便，组合灵活

二、PLC的硬件结构：

1、硬件框图

2、输入接口电路

为了保证能在恶劣的工业环境中使用，PLC输入接口都采用了隔离措施。

如下图，采用光电耦合器为电流输入型，能有效地避免输入端引线可能引入的电磁场干扰和辐射干扰。

在光敏输出端设置RC滤波器，是为了防止用开关类触点输入时触点振颤及抖动等引起的误动作，因此使得PLC内部约有10ms的响应滞后。

当各种传感器（如接近开关、光电开关、

霍尔开关等）作为输入点时，可以用PLC机内提供的电源或外部独立电源供电，且规定了具体的接线方法，使用时应加注意。

2、输出接口电路

PLC一般都有三种输出形式可供用户选择，即继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出。

在线路结构上都采用了隔离措施。

特点：

继电器输出：

开关速度低，负载能力大，适用于低频场合。

晶体管输出：

开关速度高，负载能力小，适用于高频场合。

晶闸管输出：

开关速度高，负载能力小，适用于高频场合。

注意事项：

（1）PLC输出接口是成组的，每一组有一个COM口，只能使用同一种电源电压。

（2）PLC输出负载能力有限，具体参数请阅读相关资料。

（3）对于电感性负载应加阻容保护。

（4）负载采用直流电源小于30V时，为了缩短响应时间，可用并接续流二极管的方法改善响应时间。

三、三菱FX2PLC实物图及面板上的LED指示说明

第二节PLC的工作过程

PLC大多采用成批输入/输出的周期扫描方式工作，按用户程序的先后次序逐条运行。

一个完整的周期可分为三个阶段：

（一）输入刷新阶段

   程序开始时，监控程序使机器以扫描方式逐个输入所有输入端口上的信号，并依次存入对应的输入映象寄存器。

（二）程序处理阶段

   所有的输入端口采样结束后，即开始进行逻辑运算处理，根据用户输入的控制程序，从第一条开始，逐条加以执行，并将相应的逻辑运行结果，存入对应的中间元件和输出元件映象寄存器，当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输出刷新处理。

   （三）输出刷新阶段

将输出元件映象寄存器的内容，从第一个输出端口开始，到最后一个结束，依次读入对应的输出锁存器，从而驱动输出器件形成可编程的实际输出。

一般地，PLC的一个扫描周期约10ms，另外，可编程序控制器的输入/输出还有响应滞后（输入滤波约10ms），继电器机械滞后约10ms，所以，一个信号从输入到实际输出，大约有20--30ms的滞后。

输入信号的有效宽度应大于1个周期+10ms

第三节三菱FXPLC中各种元件介绍（以FX2-64MR为例）

一、输入继电器X

∙X、Y还有无数个常开、常闭触点供编程使用。

∙Y外部分仅有一个常开触点供带动负载使用。

∙可以看出每组都是8个

∙输入输出点数根据实际工程需要来确定。

∙可采用主机+扩展的方式来使用，扩展的编号依次编下去。

X0--X7

X10-X17

X20-X27

X30-X37

（共32点）

二、输出继电器Y

Y0--Y7

Y10--Y17

Y20--Y27

Y30--Y37

（共32点）

三、辅助继电器M

（1）通用辅助继电器

M0--M499（共500个），关闭电源后重新启动后，通用继电器不能保护断电前的状态。

（2）掉电保持辅助继电器

M500--M1023（共524个），PLC断电后再运行时，能保持断电前的工作状态，采用锂电池作为PLC掉电保持的后备电源。

（3）特殊辅助继电器

M8000--M8255（共156点），有特殊用途，将在其它章节中另作介绍。

   辅助继电器都有无数个常开、常闭触点供编程使用，只能作为中间继电器使用，不能作为外部输出负载使用。

四、状态继电器S

（1）通用状态继电器S0--S499

（2）掉电保持型状态继电器S499-S899

（3）供信号报警用：

S900-S999

状态继电器S是对工作步进控制进行简易编程的重要元件，这里不作进一步的介绍。

五、定时器T

（1）定时器

T0--T199（200只）：

时钟脉冲为100ms的定时器，即当设定值K=1时，延时100ms。

                   设定范围为0.1--3276.7秒。

T200--T245（46只）：

时钟脉冲为10ms的定时器，即当设定值K=1时，延时10mS。

                   设定范围为0.01--327.67秒。

（2）积算定时器

T246--T249（4只）：

时钟脉冲为1ms的积算定时器。

                   设定范围：

0.001--32.767秒。

T250--T255（6只）：

时钟脉冲为100ms的积算定时器。

                   设定范围：

0.1--3267.7秒。

积算定时器的意义：

当控制积算定时器的回路接通时，定时器开始计算延时时间，当设定时间到时定时器动作，如果在定时器未动作之前控制回路断开或掉电，积算定时器能保持已经计算的时间，待控制回路重新接通时，积算定时器从已积算的值开始计算。

积算定时器可以用RST命令复位。

五、计数器C

（1）16bit加计数器

C0--C99（100点）：

通用型

C100-C199（100点）：

掉电保持型

设定值范围：

K1--K32767

（2）32bit可逆计数器

C200--C219（20点）：

通用型

C220--C234（15点）：

掉电保持型。

设定值范围：

-2147483648到+2147483647

可逆计数器的计数方向（加计数或减计数）由特殊辅助继电器M8200--M8234设定。

即M8△△△接通时作减计数，当M8△△△断开时作加计数。

（3）高速计数器：

C235--C255（后面章节实例中作介绍）

六、数据寄存器D

D0--D199（200只）：

通用型数据寄存器，即掉电时全部数据均清零。

D200--D511（312只）：

掉电保护型数据寄存器。

七、变址寄存器（在实例中作介绍）

第四节FX2PLC基本指令

2-2-1触点取用与线圈输出指令LD、LDI、OUT

2-2-2单个触点串联指令AND、ANI

2-2-3单个触点并联指令OR、ORI

2-2-4串联电路块的并联ORB

2-2-5并联电路块的串联ANB

2-2-6LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF（FX2n型有）

2-2-7多重输出电路MPS、MRD、MPP

2-2-8主控及主控复位指令MC、MCR

2-2-9脉冲输出PLS、PLF

2-2-10自保持与解除SET、RST

2-2-11计数器、定时器线圈输出和复位指令OUT、RST

2-2-12空操作指令NOP

2-2-12程序结束指令END

2-2-13梯形图设计的规则和技巧

2-2-14双重输出动作及其对策

FX2n应用指令一览表

类别

功能号

指令助记符

功    能

D指令

P指令

程

序

流

程

00

CJ

条件跳转

-

O

01

CALL

调用子程序

-

O

02

SRET

子程序返回

-

-

03

IRET

中断返回

-

-

04

EI

开中断

-

-

05

DI

关中断

-

-

06

FEND

主程序结束

-

-

07

WDT

监视定时器

-

O

08

FOR

循环区开始

-

-

09

NEXT

循环区结束

-

-

传

送

与

比

较

10

CMP

比较

O

O

11

ZCP

区间比较

O

O

12

MOV

传送

O

O

13

SMOV

移位传送

-

O

14

CML

取反

O

O

15

BMOV

块传送

-

O

16

FMOV

多点传送

O

O

17

XCH

数据交换

O

O

18

BCD

求BCD码

O

O

19

BIN

求二进制码

O

O

四

则

运

算

与

逻

辑

运

算

20

ADD

二进制加法

O

O

21

SUB

二进制减法

O

O

22

MUL

二进制乘法

O

O

23

DIV

二进制除法

O

O

24

INC

二进制加一

O

O

25

DEC

二进制减一

O

O

26

WADN

逻辑字与

O

O

27

WOR

逻辑字或

O

O

28

WXOR

逻辑字与或

O

O

29

ENG

求补码

O

O

循

环

与

转

移

30

ROR

循环右移

O

O

31

ROL

循环左移

O

O

32

RCR

带进位右移

O

O

33

RCL

带进位左移

O

O

34

SFTR

位右移

-

O

35

SFTL

位左移

-

O

36

WSFR

字右移

-

O

37

WSFL

字左移

-

O

38

SFWR

FIFO写

-

O

39

SFRD

FIFO读

-

O

数

据

处

理

40

ZRST

区间复位

-

O

41

DECO

解码

-

O

42

ENCO

编码

-

O

43

SUM

求置ON位的总和

O

O

44

BON

ON位判断

O

O

45

MEAN

平均值

O

O

46

ANS

标志位置

-

-

47

ANR

标志复位

-

O

48

SOR

二进制平方根

O

O

49

FLT

二进制整数与浮点数转换

O

O

高

速

处

理

50

REF

刷新

-

O

51

REFE

滤波调整正

-

O

52

MTR

矩阵输入

-

-

53

HSCS

比较置位（高速计数器）

O

-

54

HSCR

比较复位（高速计数器）

O

-

55

HSZ

区间比较（高速计数器）

O

-

56

SPD

脉冲密度

-

-

57

PLSY

脉冲输出

O

-

58

PWM

脉宽调制

-

-

59

PLSR

带加速减速的脉冲输出

O

-

方

便

指

令

60

IST

状态初始化

-

-

61

SER

查找数据

O

O

62

ABSD

绝对值式凸轮控制

O

-

63

INCD

增量式凸轮控制

-

-

64

TTMR

示都定时器

-

-

65

STMR

特殊定时器

-

-

66

ALT

交替输出

-

-

67

RAMP

斜坡输出

-

-

68

ROTC

旋转工作台控制

-

-

69

SORT

列表数据排序

-

-

外

部

设

备

I/O

70

TKY

十键输入

O

-

71

HKY

十六键输入

O

-

72

DSW

数字开关输入

-

-

73

SEGD

七段译码

-

O

74

SEGL

带锁存七段码显示

-

-

75

ARWS

方向开关

-

-

76

ASC

ASCII码转换

-

-

77

PR

ASCII码打印输出

-

-

78

FROM

读特殊功能模块

O

O

79

TO

写特殊功能模块

O

O

外

部

设

备

SER

80

RS

串行通讯指令

-

-

81

PRUN

八进制位传送

O

O

82

ASCI

将十六进制数转换成ASCII码

-

O

83

HEX

ASCII码转换成十六进制数

-

0

84

CCD

校验码

-

O

85

VRRD

模拟量读出

-

O

86

VRSC

模拟量区间

-

O

87

88

PID

PID运算

-

O

89

浮

点

110

ECMP

二进制浮点数比较

O

O

111

EZCP

二进制浮点数区间比较

O

O

118

EBCD

二进制--十进制浮点数变换

O

O

119

EBIN

十进制--二进制浮点数变换

OO

O

120

EAAD

二进制浮点数加法

O

O

121

ESUB

二进制浮点数减法

O

O

122

EMUL

二进制浮点数乘法

O

O

123

EDIV

二进制浮点数除除法

O

O

127

ESOR

二进制浮点数开方

O

O

129

INT

二进制浮点--二进制整数转换

O

O

130

SIN

浮点数SIN演算

O

O

131

COS

浮点数COS演算

O

O

132

TAN

浮点数TAN演算

O

O

147

SWAP

上下位变换

O

O

时

钟

运

算

160

TCMP

时钟数据比较

-

O

161

TZCP

时钟数据区间比较

-

O

162

TADD

时钟数据加法

-

O

163

TSUB

时钟数据减法

-

O

166

TRD

时钟数据读出

-

O

167

TWR

时钟数据写入

-

O

葛雷码

170

GRY

葛雷码转换

O

O

171

GBIN

葛雷码逆转换

O

O

触

点

比

较

224

LD=

（S1）=（S2）

O

-

225

LD＞

（S1）＞（S2）

O

-

226

LD＜

（S1）＜（S2）

O

-

228

LD＜＞

（S1）≠（S2）

O

-

229

LD＜=

（S1）≤（S2）

O

-

230

LD＞=

（S1）≥（S2）

O

-

232

AND=

（S1）=（S2）

O

-

233

AND＞

（S1）＞（S2）

O

-

234

AND＜

（S1）＜（S2）

O

-

236

AND＜＞

（S1）≠（S2）

O

-

237

AND＜=

（S1）≤（S2）

O

-

238

AND＞=

（S1）≥（S2）

O

-

240

OR=

（S1）=（S2）

O

-

241

OR＞

（S1）＞（S2）

O

-

242

OR＜

（S1）＜（S2）

O

-

244

OR＜＞

（S1）≠（S2）

O

-

245

OR＜=

（S1）≤（S2）

O

-

246

OR＞=

（S1）≥（S2）

O

-

        部分功能指令的应用，在程序实例再作详细介绍

第六节信号控制电梯继电器原理图

                      目录

01信号控制电梯功能简述

02主回路

03安全回路

04楼层控制回路

05开关门回路

06轿内指令信号的登记与消除

07厅外召呼信号的登记与消除

08电梯的自动定向

09启动关门、启动运行

10门锁、检修、抱闸、运行继电器

11加速与减速延时

12停站触发与停站回路

13电梯的运行、加速、减速与平层回路

14信号显示

15元件代号一览表

信号控制电梯功能简述

前言

   因为现在电梯已大多采用多微机网络控制系统，串行通信、智能化管理、变频调速等技术使电梯的可靠性与舒适感大大提高，传统的继电器控制系统已退出了历史的舞台。

所以许多电梯同行对继电器控制系统已非常陌生。

其实电梯的控制逻辑还是从继电器控制系统逐渐进化而来的。

特别是想了解PLC应用及编程的朋友，因为PLC梯形图结构与继电器回路图极为相似，所以这里有必要先从继电器控制系统入手。

只有熟悉了继电器控制电路，才能更好地用PLC编程。

信号控制电梯功能简述

   本系统为有司机操作系统。

在轿内操纵箱装有对应层站数的指令按钮。

各层厅门外装有一只召唤盒。

底层只有一只向上方向的召唤按钮。

顶层也装有一只向下方向的召唤按钮。

中间层站各装有两只，分别为向上和向下召唤按钮。

   当厅外有人需要搭乘电梯，就根据目的地要求按下向上或向下召唤按钮，召唤信号就被登记。

同时轿内操纵箱上就有显示某层有召唤请求，并且蜂鸣器鸣叫。

司机按照召唤请求需要，按下相应的层站指令按钮。

层站指令被登记并显示。

电梯控制系统根据当前轿厢的位置与指令的要求，自动判断出运行方向，并在操纵箱的方向按钮上显示。

   司机根据方向显示，按向上或向下的方向按钮，电梯开始关门，待门全部关好，电梯向上运行，通过压降起动、加速后进入稳速快车运行。

电梯运行过程中，装在厅门外的楼层显示器不断刷新当前轿厢的位置。

当电梯到达目的层时，自动由快车转为慢车，并通过回馈制动使电梯速度逐级下降。

电梯到达平层位置停止运行，制动器抱闸。

随即电梯开门，完成了一个电梯运行的过程。

   电梯检修状态的运行：

电梯操纵箱、轿顶、机房都装有一只检修开关和上行、下行按钮，当处于检修位时，电梯切断自动定向、快车启动等回路，使电梯只能运行于慢车状态。

检修人员只要按下向上或向下按钮，电梯即慢速上行或下行。

但检修有优先级别，即轿顶操作权最优先。

主回路

1、主回路原理图

2、原理说明

（1）电梯开始向上启动运行时，快车接触器K吸合，向上方向接触器S吸合。

因为刚启动时接触器1A还未吸合，所以380V通过电阻电抗RQA、XQ接通电动机快车绕阻，使电动机降压起动运行。

（2）约经过2秒左右延时，接触器1A吸合，短接电阻电抗，使电动机电压上升到380V。

电梯再经过一个加速最后达到稳速快车运行状态。

（3）电梯运行到减速点时，上方向接触器S仍保持吸合，而快车K释放，1A释放，慢车M吸合。

因为此时电动机仍保持高速运转状态，电机进入发电制动状态。

如果慢车绕阻直接以380V接入，则制动力矩太强，而使电梯速度急速下降，舒适感极差。

所以必需要分级减速。

最先让电源串联电阻电抗，减小慢车线圈对快速运行电动机的制动力。

经过一定时间，接触器2A吸，短接一部分电阻，使制动力距增加一些。

然后再3A、4A也分级吸合，使电梯速度逐级过渡到稳速慢车运行状态。

（4）电梯进入平层点，S、M、2A、3A、4A同时释放，电动机失电，制动器抱闸，使电梯停止运行。

（相关资料：

电动机特性曲线变化）

安全回路

1、原理图

2、原理说明

   由整流器出来的110V直流电源，正极接通过熔断丝1RD接到02号线，负极通过熔断丝2RD接到01号线。

   把电梯中所有安全部件的开关串联一起，控制电源继电器JY，只要安全部件中有任何一只起保护，将切断JY继电器线圈电源，使JY释放。

   02号线通过JY继电器的常开点接到04号线，这样，当电梯正常有电时，04号与01号之间应用110V直流电，否则切断04号线，使后面所有通过04号控制的继电器失电。

   串联一个电阻RY是起到一个欠电压保护。

大家知道，当继电器线圈得到110V电吸合后，如果110V电源降低到一定范围，继电器线圈仍能维持吸合。

这里，当电梯初始得电时，通过JY常闭触点（15、16）使JY继电器有110V电压吸合，JY一旦吸合，其常闭触点（15、16）立即数开，让电阻RY串入JY线圈回路，使JY在一个维持电压下吸合。

   这样当外部电源出现电压不稳定时，如果01、02两端电压降低，JY继电器就先于其它继电器率先断开，起一个欠电压保护作用。

楼层控制回路

1、原理图

原理说明

   在电梯井道内每层都装有一只永磁感应器，分别为1YG、2YG、3YG、4YG、5YG，而在轿厢侧装有一块长条的隔磁铁板，假如电梯从1楼向上运行，则隔磁铁板依次插入感应器。

当隔磁铁板插入感应器时，该感应器内干簧触点闭合，控制相应的楼层继电器1JZ~5JZ吸合。

根据1JZ~5JZ的动作，控制1JZ1~5JZ1相应的动作。

从电路中看出1JZ1~5JZ1都有吸合自保持功能，所以1JZ1~5JZ1始终有且只有一只吸合。

开关门回路

1、原理图

2、原理说明

（1）正常状态时的关门：

当司机输入轿内指令，电梯自动定出方向，司机再按下方向按钮时，关门启动继电器1JQ吸合，控制关门继电器JGM吸合。

控制门机马达向关门方向运转。

门完全关闭结束，打断关门到位限位3GM，切断JGM回路，门停止运行。

（2）检修状态时的关门：

电梯处于检修状态时，检修继电器JM吸合，这里通过接下操纵箱上的关门铵钮AGM，即可使JGM吸合。

（3）正常状态时的开门：

电梯到站停靠时，状在轿厢上的门区感应器插入该楼层的隔磁铁板，使门区继电器JMQ吸合。

等电梯完全停止，4JAS↓→JMQ↑→1JQ↓→JYT↓→JGM↓，使开门继电器JKM吸合。

门机向开门方向旋转，电梯门打开。

当门完全开启，切继开门到位限位2KM，JKM释放，开门结束。

（3）检修状态时的开门：

检修状态时，只有在电梯停止运行时JTY↓，按下AKM可使JKM吸合，电梯开门。

（4）电梯开关门中的减速过程：

   开门：

当JKM吸合时，电流一方面通过DM，另一方面通过开门电阻RKM，从M2→M3，使门机向开门方向旋转，因为此RKM时电阻值较大，通过RKM的分流较小。

所以开门速度较快。

当电梯门关闭到3/4行程时，使开关减速限位1KM接通，短接了RKM的大部分电阻，使通过RKM的分流增大，从而使电机转速降低，实现了开门的减速的功能。

   关门：

当JGM吸合时，电流一方面通过DM，另一方面通过关门电阻RGM，从M3→M2，使门机向关门方向旋转。

因为此时RGM电阻值较大，通过RGM的分流较小，所以关门速度较快。

当电梯关闭到一半行程时，使关门一级减速限位1GM接通，短接了RGM的一部分电阻，使从RGM的分流增大一些，门机实现一级减速。

电梯门继续关闭到3/4行程时，接通二级减速限位2GM，短接RGM的大部分电阻，使从RGM的分流进一步增加，而电梯门机转速进一步降低，实现了关门的二级减速。

   通过调节开关门电路中的总分压电阻RMD，可以控制开关门的总速度。

   因为当JY吸合时，门机励磁绕阻DMO一直有电，所以当JKM或JGM释放时，能使电机立即进入能耗制动，门机立即停转。

而且在电梯门关闭时，能提供一个制动力，保证在轿厢内不能轻易扒开电梯门。

（5