可编程序控制器SH32R2的电梯控制设计及其监控研究电梯设计论文Word文档格式.docx
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1．输入信号的确定3
2．输出信号的确定3
3．控制程序的编制方法3
4．I/O分配3
（四）PLC控制系统的实现4
三、电梯控制软件设计4
（一）编程通讯电缆的制作4
（二）编程软件5
（三）梯形图程序框图5
四、通讯软件设计5
（一）SH32通讯协议分析5
1．参数寄存器的设定5
2．A型通讯6
（二）计算机通讯程序设计7
五、调试说明7
六、小结8
致谢8
参考文献8
附录一、通讯程序9
附录二、PLC控制程序10
可编程序控制器SH32-R2的电梯控制设计及其监控研究
计算机科学学院邓有纬指导教师张志俊
摘要本文介绍用SH32-R2PLC实现三层三站电梯控制系统的设计，给出了详细的系统设计过程、I/O配置方案、及相应的梯形图控制程序。
本文还对SH32-R2与计算机的串行通讯信、计算机对电梯运行过程的监控进行了讨论，设计了通讯程序模块。
模拟运行和测试结果表明：
该电梯系统设计合理，运行正确。
关键词可编程序控制器，电梯控制，梯形图，计算机监控，串行通讯
一、引言
电梯是高层建筑内部的重要设施之一。
早期的电梯控制装置由继电器、接触器控制逻辑电路组成，存在功能弱、故障多、寿命短等缺点。
目前，已经广泛采用可编程序控制器（PLC）来控制电梯，其性能有很大改善[1]。
在硬件上，PLC对元器件、电源、输入输出接口、结构设计等采取了严格措施；
在软件上，采用循环扫描、程序语法检查、故障检测与诊断及出错报警、保护数据、封锁输出及自动恢复等措施，使PLC的平均无故障时间达到了10万小时以上，非常适合于电梯的实际应用环境[2]。
电梯监控越来越广泛地用于各种环境中，它能使管理人员有效地对电梯设备进行自动检测、优化控制和集成管理，从而达到安全、高效、满足社会需求的目标。
随着自动化技术的发展，这种研究将得到越来越广泛地应用，而且这种研究具有重要的实用价值，将广泛地运用到智能小区、楼宇自动化等现代建筑中，顺应时代发展的要求[1][3]。
本设计的目的就在于用PLC代替传统的继电器接触控制逻辑电路，充分利用PLC的优点使电梯的实际运行安全、高效。
在掌握PLC对电梯的功能控制的基础上，利用PLC所提供的串行通讯接口与计算机连接组成监控系统，对电梯进行监控，计算机上请求电梯状态显示，命令控制PLC，完成电梯的运行、停止及运行方向的控制，最终实现计算机对电梯的实时监控。
楼层高低不同，所配电梯的规模有差别，但其控制原理是一样的，加上本次设计所选PLC的限制，所以本次设计以三层电梯的控制进行分析。
系统结构如图1所示。
RS-232C
图1电梯系统框图
二、电梯控制设计
（一）电梯控制系统组成
电梯控制系统的组成主要是电力拖动部分和电气控制部分。
电力拖动部分由拽引电机、抱闸和相应的开关电路以及开门电机组成。
由于所设计的只是一个教学模型，电梯速度低，而且电力拖动部分也不是本次设计的主要目的，所以只要能实现电机的正转反转即可，而不必考虑具体的电力拖动部分以及电机的机械特性。
电气控制部分是电梯控制系统的核心，也是本次设计所关心的具体内容，它包含两部分：
拖动控制电路和信号控制电路。
拖动控制电路因电梯的拖动方式不同而各异，可以是接触器线圈及其相关的控制电路，也可以是电力电子器件的控制电路，本次设计中主要采用前一种方式。
信号控制电路与拖动的方式关系不大，主要与程序能够实现的功能有直接的关系，因此不同的拖动方式的电梯可以采用同一信号控制电路，其控制系统的组成如图2所示。
红外感应信号
图2电梯控制系统框图
（二）控制要求
根据电梯实际运行的方式以及实践生活经验，如图3所示，可以将电梯的实际工作功能分为开关门控制、电梯内外呼叫控制、以及电梯上下运行控制三个大的功能模块。
而在这三个大的功能模块，开关门控制又分为两个小的功能：
手动开关门控制和自动开关门控制。
向下呼叫及指示
图3电梯内外面板
1．开关门控制
①手动开门：
在开门控制中，当电梯运行到目的层后，按手动开门键则电梯门被打开，直到门开到位时，结束开门过程。
而当电梯还没有到达目的层时，此时按下开门键，为了安全，电梯对其呼叫应不予响应。
②自动开门：
电梯运行到目的层后，若此时电梯内有该层按键或者电梯外有电梯运行方向（即电梯向上运行时，此层有外面有向上呼叫请求；
或者电梯向下运行时，此层外面有向下呼叫请求）的呼叫请求时，而此时又没有按手动开门键，则实现自动开门过程。
③手动/自动的关门过程与手动/自动的开门过程基本相同，但有一点不一样的是，为了实现电梯的安全运行，当电梯超重或者是发生故障时，电梯不能实现自动关门过程，并且此时电梯对手动的关门请求也不予响应，直到不超重或者故障被清除。
④考虑到自动关门时可能会夹住乘客，系统利用红外感应器进行检测，当有人进出时，延时后，电梯才能关门。
为了实现电梯的安全运行，电梯的关门信号与开门信号、红外感应器的输入信号、超重报警信号、故障报警信号都应该是互锁的，即当其中任一信号有效时，关门信号都不能实现关门控制。
2．电梯内外呼叫控制
在电梯内外各层呼叫控制中，设计成当有乘客按下某层的呼叫按键时，使相应的指示灯亮，但不能启动电梯。
其呼叫信号一直保持到电梯到达该层后且呼叫信号与电梯运行方向相同时才被撤消。
3．电梯上下运行控制
在电梯的上下运行控制中，当电梯在低层时，有高层的请求则电梯向上运行；
当电梯在高层时，有低层的请求时，电梯向下运行。
而且在电梯的上下运行控制过程中，电梯总是首先响应电梯原先运行方向上的请求，即当电梯在中间层时，此时既有高层的呼叫又有低层的呼叫，若电梯原先是向上运行时，则电梯首先响应高层的呼叫，向上运行；
若电梯原先向下运行，则电梯首先响应低层的呼叫，向下运行。
（三）PLC的I/O地址确定及分配
电梯控制系统的控制核心是哪些信号需要输入，哪些输出信号需要驱动哪些负载，以及采用何种编程方式、输入输出点的确定，是设计整个控制系统的首要问题，决定系统的程序设计方案。
1．输入信号的确定
在保证电梯安全的前提下，各种控制信号尽量直接输入。
电梯在运行过程中，会受到人们的呼叫请求，它包括电梯外1层向上的呼叫请求、2层向上、向下的呼叫请求、3层向下的呼叫请求；
电梯内开关门的请求、电梯层数1、2、3的请求，将此作为PLC的输入；
为防止电梯超重、故障运行，特设置了故障报警、超重报警，也将其作为PLC的输入；
为防止电梯关门时，有人进出而夹伤人，特设置了红外感应装置，除此之外电梯到达各层时，在各层都有一个触碰开关，以此来进行电梯的定位，这些都将作为PLC的输入。
2．输出信号的确定
通过软件对输入控制信号进行处理后，由输出接口发出控制信号及各种指示信号。
因此在电梯开关门、上升下降时，各设置了一个继电器，以此来控制电机的正转（开门、上升）和反转（关门、下降）；
在按下电梯内1、2、3按钮，电梯外的呼叫按钮时都会有相应的指示灯，这些都作为电梯的输出。
3．控制程序的编制方法
梯形图软件的设计采用模块化设计，模块化程序结构清晰，便于调试。
例如分为开关门程序、上下运行控制程序、指示程序。
模块之间不完全独立，它们之间存在着有机联系，且在编程时要注意各条指令间的逻辑联系。
梯形图中的内部辅助继电器和定时器统一分配编号，除了列出I/O分配表外，还应列出内辅功能分配表。
4．I/O分配
表1输入地址分配表
输入地址
输入设备
设备含义
I1
电梯内一层按键
电梯内一层呼叫信号的产生开关
I2
电梯内二层按键
电梯内二层呼叫信号的产生开关
I3
电梯内三层按键
电梯内三层呼叫信号的产生开关
I4
一层向上呼叫按键
电梯外一层向上呼叫信号的产生开关
I5
二层向上呼叫按键
电梯外二层向上呼叫信号的产生开关
I6
二层向下呼叫按键
电梯外二层向下呼叫信号的产生开关
I7
三层向下呼叫按键
电梯外三层向下呼叫信号的产生开关
I10
开门行程开关
电梯在开门时是否到位的检测
I11
关门行程开关
电梯在关门时是否到位的检测
I12
开门按键
手动开门按键
I13
关门按键
手动关门按键
I14
人员进出红外感应器
为防止夹人而设置的人员进出检测
I15
在一层接触开关
电梯在运行过程中到达一层的定位开关
I16
在二层接触开关
电梯在运行过程中到达二层的定位开关
I17
在三层接触开关
电梯在运行过程中到达三层的定位开关
I22
故障报警
为防止故障运行而设置的故障检测
I23
超重报警
为防止超重运行而设置的重量检测
表2输出地址分配表
输出地址
输出设备
Q0
报警指示灯
故障或超重的报警指示
Q1
电梯内一层指示灯
按下电梯内一层按键的指示
Q2
电梯内二层指示灯
按下电梯内二层按键的指示
Q3
电梯内三层指示灯
按下电梯内三层按键的指示
Q4
开门继电器
控制开门电机正转，从而开门
Q5
关门继电器
控制关门电机反转，从而关门
Q6
向上运行继电器
控制拽引电机正转，从而控制电梯向上运行
Q7
向下运行继电器
控制拽引电机反转，从而控制电梯向下运行
Q10
一层向上呼叫指示灯
按下电梯外一层向上呼叫的指示
Q11
二层向上呼叫指示灯
按下电梯外二层向上呼叫的指示
Q12
二层向下呼叫指示灯
按下电梯外二层向下呼叫的指示
Q13
三层向下呼叫指示灯
表3内部寄存器分配表
内部寄存器地址
各内部寄存器作用
M0
电梯向上运行的内部指示，用于控制向上运行继电器
M1
电梯向下运行的内部指示，用于控制向下运行继电器
M2
在一层的内部指示，作为中间变量，方便方向控制
M3
在二层的内部指示，作为中间变量，方便方向控制
M4
在三层的内部指示，作为中间变量，方便方向控制
表4定时器分配表
定时器地址
各定时器的作用
T0
到达目的层后，没按下开门键时，延时3秒后自动开门
T1
开门后，没有按下关门键时，延时5秒后自动关门
T2
关门过程中，红外感应器检测到有人进出时，延时2秒后再关门
（四）PLC控制系统的实现
SH32-R2端子台的分配如图4所示[4][5]，对于输入及晶体管输出，每4点分配一个公共COM端，COM端内部互连；
每4个继电器输出为一组，公用一个公共点，各组之间相互独立。
对于SH32系列，采用220V电源。
三、电梯控制软件设计
（一）编程通讯电缆的制作
SH系列PLC的编程口为一六针电话插座，既是编程口，连接编程设备如手持式编程器S-20P、S-01P、计算机编程软件S-62P、DirectSOFT，又可作为通用通讯口使用，连接RS-232C规格的串行通讯设备如计算机、串行打印机、条码读入机等，进行CCM协议、A/B型协议或无协议通讯。
如图5所示。
Q0Q2C1Q4Q6C2Q10Q12C3I20I22C4
图4SH32端子定义
9Pin计算机6Pin电话插头
2RXD4TXD
3TXD3RXD
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