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工 业 自 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 2 ． 1 1 ． 0 1 3 P L C在电梯教学模型控制系统中的应用 殷勤 ，潘斌 中山职业技术 学院， 广 东中山8 2 8 4 0 4 摘要选用三菱F X 2 N 一 6 4 M R D型P L C ， 将一台4 层站教学用电梯模型作为控制对象，设计该电梯的电气控制系统。根据电梯 的运行及控制要求 ，详述了可编程控制器在电梯控制系统中的硬件组成和软件设计方法。 关键词 P I C；电梯 ；控制 系统 中图分类号 T P 2 7 3 文献标 识码 B 文章编号 1 0 0 99 4 9 2f 2 0 1 2 1 1 0 0 4 90 4 Re s e a r c h o n El e v a t o r M o de l f o r Te a c hi ng Pur po s e Co nt r o l Sy s t e m Ap p l i e d o f PLC Y I N O i n ，P A N B i n 1 ． De p t ． o f Me c h a n i c a l a n d El e c t ri c a l En g i n e e ri n g ，Z h o n g s h a n P o l y t e c h n i c ，Z h 0 n g s h a n 5 2 8 4 0 4，Ch i n a Ab s t r a c t T h e a p p l i c a t i o n o f F X2 N- 6 4MR D s e r i e s PI C d e s i g n e d t il e f o u r - s t o r y e l e v a t o r c o n t r o l s y s t e m． Ba s e d 0 I l t h e a c t u a l o p e r a t i o n a n d t h e c o n t r o l r e q u i r e me n t s o f e l e v a t o r ， i n t r o d u c e d t h e h a r d wa r e a n d t h e s o ftwa r e d e s i g n me t ho d o f t h e c o n t r o l s y s t e m u s i n g PLC c o n t r o 1 ] e r ． Ke y wo r d s PL C； e l e v a t o r mo d e l ； c o n t r o l s y s t e m 0引言 目前 大 部 分 高 校 都 需 要 P L C教 学 实 验 平 台 ，以加强 学生 理论 联系 实际 的能力 ，为此 设 计 了一种 四层 P L C控制 的 电梯 教学模 型 。本 文 详 细 阐述 了该 电梯模 型 控 制 系统 的 硬件 构成 ， 以及 软件 实现 的流 程 ，该模 型将 P L C与变频 器 等控制技术结合起来用于电梯控制系统中，通 过完 成 电梯控 制系 统各模 块 的程序设 计 ，可帮 助 了解 和掌握 电梯 的结构 及 电梯 控制 原理 ，提 高 电梯 电气故 障检修与排除的能力 。 1 电梯模 型的 P L G控 制系统 四层 四站 电梯模 型的电气控制系统 ，主要是 指对电梯 曳引机和 门机的启动 、停止 、运行方 向 的控制 ，以及对每层站显示 、层站 召唤 、轿 内指 令、安全保护等指令信号进行管理。 电梯控制系统的功能与性能直接决定着 电梯 的 自动 化 程 度 和 运 行 性 能 。可 编 程 序 控 制 器 P L C 是以微处理器为核心的工业控制器 ，它的 基本 结构 由 C P U、输 入输 出 I ／ 0模 块 、存 储 器 、编程器等组成 。它应用于电梯控制系统具有 以下特点 1 编程方便 ，易懂好学 ；2 抗干扰 能力强 ，可靠性高 ；3 构成应用系统灵活简便 ； 4 安装维护方便等。 1 ． 1 电梯模型对控制系统的要求 电梯控制系统主要 由以下几个部分组成 轿 内操纵箱模块 、控制柜模块 、召唤盒模块 、层站 位置显示装置 、平停层装置 换速 、平层装置 、 端站强迫换速开关 、限位开关和端站极 限位置保 护开关 、选 层器 、井道底 坑检修 箱 、轿 顶检修 箱 、机房 电源箱等 。 因此 ，为了与真实电梯控制系统相接近 ，该 模型电梯在各层设 上、下呼梯按钮 ，设有 内指令 按钮 ，开／ 关 门按 钮 ，该模 型电梯设有方 向指示 灯 ，电梯当前层信号指示灯，手动伯 动检修开 关 ，检修上行／ 下行按钮 ，轿 门开／ 关到位开关 ，风 扇及照明开关 ，限速器 、门安全触板 、急停 、上／ 下限位、警铃安全开关，如图1 所示。 该模 型电梯 的总体控制要求如 下 开始时 ， 收稿 日期 2 0 1 2 ～0 51 6 l I 4 9 I l 【 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．． ．．．．．．．．．． ．．．．．．． j ． ． ．． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ， ， ， ． ． ． ． ． ． I ． ． ． 一一． J 自动化 图 1 四层 四站电梯模 型 电梯自动运行至基站。当有内呼梯信号到来时， 电梯 响应该 呼梯信号 ，到达该楼层时 ，电梯停止 Y Nl 电梯在2 楼 F 、 ，- 电 梯在 3 楼 执行上行程 序 堡 兰 楼 有 信 号 广 1 执 1 J “ 任 厅 l N ] 停止 4 楼有信号 执行上行程序 停止I 釜墨 二 I N 停止 运行 ，电梯门打开 ，延 时后 自动关 门。当有外呼 梯信号到来时 ，电梯响应该外呼信号 ，到达该楼 层时 ，电梯停止运行 ，电梯 门打开 ，延时后 自动 关 门。当电梯完成全部顺 向指令后 ，应能 自动换 向 ，应答相反方 向的信号 。在 电梯运行过程 中 ， 电梯上升 或下降途中 ，任何反方向下降 或 上升 的外呼梯信号均不响应 。电梯具有最远 反 向外 呼梯 响应功 能。电梯未平层 或电梯 运行时 ， 开门按钮和关 门按钮均不起作用 。平层且 电梯停 止运行后 ，电梯 门自动打开 ，按关门按钮 电梯门 关 闭，电梯总体控制结构框图如图2 所示 。 1 ． 2 P L C的选择及 l ／O口分配 根据该 四层 四站 电梯模 型的总体 控制要求 ， 根据表 1 计算出 I ／ O点数及输 出点数 ，并考虑总点 上电、 初始化 I 电梯 复位 二二 ] [ 平层开关有信号 吗 执行 行流程与下行流 穗相反 。 楼平 有信号 3 楼停 调开 门程 吗 l l。 l I 序 楼平辰 有信号 2 楼停 调开 门程 吗 l l l I 厚 竺 兰 竺 兰 二 兰 壁 复位等待 l 图2 电梯模型控制系统总体结构框图 I l 5 0 I I 一所一 一层一 一层一 一所一 一层一 一层一 ～ T 殷 勤 等 P L C在 电梯教 学模型控制 系统中的应用 工业 自 数 留有余量 ，因此选用三菱 F X 2 N 一 6 4 M R D型 P L C，即 3 2 点输入和 3 2 点输出，共 6 4 点 。同时列 出了I ／ O及内部辅助继电器等的地址分配表 ，如表 1 所示 ，以便进行梯形图的设计。 表 1 四层四站 电梯模型 PL C的 I ／ 0信 号分 配 输入装置 输入继电器 输出装置 输出继电器 S B 1 0 1 一偻内指令 x 0 H L 1 0 1 Y 0 S B 1 0 2 楼内指令 xl H L 1 0 2 Y1 S B 1 0 3 - - 楼内 指令 x 2 H L 1 0 3 Y 2 S B 1 0 4 四楼内指令 x 3 H L 1 0 4 Y 3 S B 2 0 1 一楼上外呼X 4 H L 2 0 1 Y 4 S B 2 0 2 二楼上外呼X 5 H L 2 0 2 Y 5 S B 3 0 2 二楼下外呼X 6 H L 3 0 2 Y 6 S B 2 0 3 三楼上外呼X 7 H L 2 0 3 Y 7 S B 3 0 3 三楼下外呼X 1 0 H L 3 0 3 Y 1 0 S B 3 0 4 四楼下外呼X 1 1 H L 3 0 4 Y 1 1 S Q 4 O l 一楼感应器x 1 2 H L 1 l l Y l 2 S Q 4 O 2 楼感应器x 1 3 H L 2 l 1 Y l 3 S Q 4 O 3 三楼感应器x 1 4 多段速指令 1 Y I 4 S Q 4 O 4 四楼感应器x 1 5 多段速指令2 YI 5 S B 1 7 1 慢上按钮X I 6 正转运行， 停止 YI 6 S B 1 8 1 慢下按钮X I 7 反转运行／ 停止 Y 1 7 S A 4 1 1 轿顶检修开关X 2 0 H L 5 O 1 Y 2 0 上限位开关X 2 1 H L 5 0 2 Y 2 1 下限位开关X 2 2 H I J5 0 3 Y 2 2 门锁开关x 2 3 H L 5 O 4 Y 2 3 直驶开关X 2 4 K M1 Y 2 4 开门按钮S B 8 2 X 2 7 K M2 Y 2 5 关门按钮S B 8 3 X 3 0 K M3 Y 2 6 轿门开到位开关S A 8 2 2 X 3 1 K M4 Y 2 7 轿关到位开关S A 8 3 3 X 3 2 K M5 Y 3 O 门触板S A 8 5 1 、S A 8 5 2 X 3 3 K A 8 2 Y 3 1 超载开关X 3 4 K A 8 3 Y 3 2 图 3 是 F X 2 N 一 6 4 MR型 P L C的基本 单元外形 ， 基本单元 由内部 电源 、内部 C P U、内部输入输 出 接 口及程序存储器 R A M组成 ，其中动作指示 灯 1有 5个 ，分 别 为 P 0 WE R 一 电 源 指 示 灯 、 R u N 一运行指示灯 、B A T T ． V 一 电池 电压下降指示 灯 、P R O G E 一 程序 出错指示 闪烁灯及 C P U E C P U出错指示灯。 1 ． 动作指示灯2 ．DI N导轨装卸 { } 子3 ． 输 动作指示灯 4 ． 输 出用装卸式端子5 | 夕 围设备接线插 座盖板6 ． 面板 盖7 ． 电源 、 辅助电源 、输入信号用装卸式端子8 ． 输 入指示灯9 ． 安装孔 4 个 1 0 ． 扩展设备接线插座板 图3 F X2 N 一 6 4 MR基本单元外形图 1 ． 3 I／ O接 口电路的设计 I ／ O电路表示 P L C与操纵箱 、井道 以及控制柜 其他 电器问的连接 ，根据输入信号 的作用和输 出 类型进行 I ／ O口的地址分配。将重要的开关 、触点 输入信号排列在前面，负载电压类型和等级相同 的输出合为一组 ，利用同一公共输出点。 为减少系统 的输入点 ，软件设计时根据不 同 的控制功能 ，尽量采用模块化设计 。具体模块可 分为 内指令模块 、外呼模块 、指层模块 、安全 电路模 块 、开关 门模 块 等 ，模块 间不是完 全独 立。由于 P L C采用循环 扫描方式 ，要注意各指令 间和模块间的时序关系 ，以保证程序按设计功能 运行。将厅 、轿门锁开关 ，不 同处位的检修开关 只做 一个点 输入 。将作用 相 同的开关并联 输入 P L C ，如开 门按 钮 和安 全触 板 开关 。分 配 地址 后 ，画出I ／ O接 口线路图如图4 所示 。 1 ． 4电梯模型 P L C控制系统的软件设计 利用 P L C指令 ，根据模块化设计思想 ，完成 各控制功能的梯形 图设计 ，包括 1 内指令信 号控制 电路 I ／O地址分配图和梯形图； 2 厅 召 唤控制 电路 I ／O地址分配图和梯形 图； 3 层楼 控制电路 I ／O地址分配 图和梯形图 ； 4 自动定 [_] _ ] 一 门安 门安 K 图4 I ／ O接口电路的硬件接线图 向控制电路 I ／0地址分配 图和梯形图； 5 开关 门控制电路 I ／0地址分配 图和梯形图； 6 指令 专用 、超载警铃电路 I ／0地址分配图和梯形图。 2结束语 设 计出了满足 四层电梯模 型控制要求的 P L C 控 制系统 ，能实现 电梯厅 外呼叫 、轿箱 内选 层 、 楼层及方向指示 、开关 门、轿厢井道内的上下平 层 、检修上下行 、电梯上下限位开关 、门安全触 板开关 、急停开关、其他安全保护开关等功能。 该控制系统适用于 四层电梯 的控制 ，为 P L C的教 学实训 、毕业设计提供 了控制对象 ，进一步强化 学 生的实际工程意识 。在功能上该系统有 良好的 扩展性 ，能进行 I ／0口的扩展 ，将来经过适 当的 修改和扩展 ，可适用于更高层 的电梯模型 ，也可 以增加通信的接 口，实现多梯并联集选控制 ，达 到高效运送货物和乘客的目的。 参考文献 [ 1 ]刘 宁芬． 电梯 控 制 技 术[ Z ]． 中 山职 业技 术 学 院 ， 2 00 9 第一作者简介殷勤，男，1 9 8 1 年生，广西柳州人，硕 士，讲师。研究领域 电梯结构分析及数值计算 已发表 论文 8 篇。 | g L 。 | 移7 匆 0 ■_ l 0 _ 麓 0 √ 。 | | 一 ． I j 9 I 1 l 1 一一 I 1
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