三菱PLCFX2 32MT的plc四层电梯控制系统设计论文.docx

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三菱PLCFX232MT的plc四层电梯控制系统设计论文

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三菱PLC-FX232MT的plc四层电梯控制系统设计

Abstract

PLCisaspecializedinindustrialenvironmentsforapplicationsdesigned

tooperateelectronicdigitalcomputingdevice.Itusesthememorycan

beprogrammedtostoreinitsinternalimplementationlogicoperations,

theorderofoperations,timing,countingandarithmeticoperations,such

asoperatinginstructions,andcanbedigitaloranaloginputandoutput,

controlofvarioustypesofmachineryortheproductionprocess.PLCand

itsassociatedperipheralequipmentshouldbeinaccordancewiththe

industrialcontrolsystemiseasytoformawhole,easytoextendthe

principleofitsdesignfeatures.InthisarticleIexplainedtheconcept

ofsomeofthespecificPLC,intheelevatorcontroldesignsteps,aswell

asontheelevatorwithPLChardwareprotectionmethod.Inthedesignof

theelevator,IelaborateontheuseofPLCcontrolhardwareandsoftware

designprocess,alistofspecifichardwarecircuits,andanalyzesthe

majorroleofinputandoutputpoints.InthePLCoftheelevatorcontrol

system,elevator,throughtheuseofcontrolsoftwarefunctionsare

achieved,inordertocontroltheoperationofsoftwareandElevator

Actionhasagoodrelationshipbetweentheelevatorcontrolsoftware

program,Idisplaythemainfloorisdividedintoprocedures,callsign[錧_N鶴Hr>y

2

procedures,upperandlowerlines,switches,doorprocedures,carryout

theirduties,theoperationoftheelevatorcontrol.

Elevatorcontrolcanbedividedintothefollowingthreeperiods:

1.Bymechanicalrelays（Relay）tocontrol,butthecircuitcomplexand

pronetofailure.

2.Todigitalintegratedcircuits（DigitalIC）tocompletecontrolofits

timing.

3.Inrecentyearstherapiddevelopmentoftheprogrammablelogic

controller（PLC）tocontrolnotonlycansolvetheshortcomingsofthe

relaycontrol,butalsoimprovedtheintegratedcircuitdigitallogic

designcumbersome,butalsoreducecosts.Inthispaper,acombination

ofPLCandinverterperformance,introducedtheelevatorcontrolsystem,

thecompositionandworkingprinciple,andfocusesonthePLCinthe

elevatorcontrolsystemandtomakeuseofMitsubishiPLC-FX232MTto

design4-storeyelevatorcontrolsystem.

Hardwaredesignofthesystemdesignmethodsandproceduresforthe

introduction,givesthe4-storeypartoftheliftlogiccontrolmethods.

Mainlyrelatedtothe4thflooroftheelevatorcontrolsystemPLCprogram

design,compositionandmodularprogramming.

Keywords:

PLC;elevators;logiccontrol;Programming

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用

可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计两组控制信号完全互补，但?

数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种

类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统

形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

在本文中我就阐述了PLC的一些

具体概念，在电梯控制方面的设计步骤，以及用PLC对电梯硬件进行保护的方法。

在设计中我具体讲述了电梯在使用PLC控制时的硬件和软件的设计过程，列出了

具体的主要硬件电路，并分析了主要输入输出点的作用。

在PLC的电梯控制系统

中，电梯的使用功能都是通过控制软件来实现的，为了使控制软件和电梯的运行

动作有较好的对应关系，电梯的软件控制程序，我主要分为楼层的显示程序、呼

叫信号程序、上下行程序、开关门程序，各司其职，对电梯的运行进行控制。

电梯的控制方式可分为下列三个时期：

1.由机械式的继电器（Relay）来控制，但其电路复杂，容易产生故障。

2.以数位积体电路（DigitalIC）来完成其时序控制。

3.近几年发展迅速的可编程控制器（PLC）来控制，不但可以解决继电器控制的缺

点,也改善了数位积体电路繁琐的逻辑设计，而且可降低成本。

本文主要是结合

PLC和变频器的性能,介绍了电梯控制系统的构成和工作原理,并重点阐述了

PLC在电梯控制系统中的应用，并利用三菱PLC-FX232MT来设计4层电梯控制

系统。

通过对系统硬件设计方法和程序设计思路的介绍，给出了4层电梯逻辑控制部分

的方法。

主要涉及4层电梯的PLC控制系统的总体设计方案、组成及模块化程序

设计。

关键词：

PLC；电梯；逻辑控制；程序设计

目录杓频氖衷怂悴僮鞯牡缱幼爸?

_

引

言………………………………………………………………………………………

………1

1课程设计任务

书…………………………………………………………………………3

1.1控制要

求……………………………………………………………………………………3

1.2其他设计要

求……………………………………………………………………………3

2PLC介

绍…………………………………………………………………………………4

2.1PLC的定

义………………………………………………………………………………4

2.2PLC的特

点…………………………………………………………………………………4

2.3PLC的系统构

成……………………………………………………………………………5

2.4PLC的等效电路和工作原

理………………………………………………………………6

2.5PLC的分

类…………………………………………………………………………………7focusesonthePLCin

2.6PLC的发展趁

势……………………………………………………………………………8

3PLC的I/O系

统………………………………………………………………………8

3.1I/O寻址方式………………………………………………………………………

8

4PLC控制结构与流程

图………………………………………………………………9

5硬件主电路部分设计………………………………………………………11

5.1继电器组及三级管成H桥的点击正反转控制系

统…………………………………11

5.2楼层显示部

分…………………………………………………………………………12

6PLC造型与I/O定

义……………………………………………………………………14

7设计的意义及其应

用…………………………………………………………………15

8结

论……………………………………………………………………………………16

谢

辞………………………………………………………………………………………

17彇锛岀數婧愮數鍘?

V鏃?

参考文

献………………………………………………………………………………………

18

附

录………………………………………………………………………………………

……1135

三菱PLC-FX232MT的plc四层电梯控制系统设计

可程式逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）,是一种用于自动

化实时控制的数位逻辑控制器，广泛应用于目前的工业控制领域。

在可程式逻辑

控制器出现之前，一般要使用成百上千的继电器以及计数器才能组成具有相同功

能的自动化系统，而现在，经过编程的简单的可程式逻辑控制器模块基本上已经

代替了这些大型装置。

可程式逻辑控制器的系统程序一般在出厂前已经初始化完

毕，用户可以根据自己的需要自行编辑相应的用户程序来满足不同的自动化生产

要求。

最初的可程式逻辑控制器只有电路逻辑控制的功能（IO控制），所以被命名为可

程式逻辑控制器，后来随着不断的发展，这些当初功能简单的计算机模块已经有

了包括逻辑控制，时序控制、模拟控制、多机通信等许多的功能，名称也改为可

程式控制器（ProgrammableController），但是由于它的简写也是PC与个人电

脑（PersonalComputer）的简写相冲突，也由于多年来的使用习惯，人们还是

经常使用可程式逻辑控制器这一称呼，并在术语中仍沿用PLC这一缩写。

控制

系统。

通过对系__

现在工业上使用可程式逻辑控制器（PLC）已经相当接近于一台轻巧型电脑所构成，

甚至已经出现整合个人电脑（采用嵌入式作业系统）与PLC架构的PC-BASE控制器，

能透过数位或类比输入/输出模组控制机器设备、制造处理流程、及其它控制模

组的电子系统。

PLC可接收（输入）及发送（输出）多种型态的电气或电子讯号，

并使用他们来控制或监督几乎所有种类的机械与电气系统。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单

等特点。

在工业控制领域中，PLC控制技术的应用已成为工业界不可或缺的一员。

国际电工委员会（IEC）在其标准中将PLC定义为:

可程式逻辑控制器是一种数位运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计

的。

它采用一类可程式的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序

控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输

出控制各种类型的机械或生产过程。

可程式逻辑控制器及其有关外部设备，都按

易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

随着城市建设的不断发展，中高层建筑不断增多，电梯作为这些建筑中垂直运行

的交通工具已与人们的日常生活密不可分。

PLC作为新一代的工业控制器，以其

高可靠性和技术先进性等特点，已经在工业市场上占有一大片领地，在电梯的

控制中得到了广泛的使用，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，成为当今电梯控制和技术改造的热点之一。

在当今的中国社

会中，越来越多的四层带电梯的小高层受到人们的青睐，所以我就尝试着用PLC

对七层电梯进行控制，并对其硬件和软件进行设计。

oller，PLC）,是一种用愚_

其中包括对PLC硬件的设计，软件设计，驻点路的设计，控制柜的设计，以及电

梯惦记和其他设备的选择，还有原理分析等。

相信此次设计后，我对电梯的实际

运行能有初步的了解。

PLC在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，使用方便，扩展容易。

它使用了梯

形图和可编程指令，易于掌握。

总之，PLC取代继电-接触系统已经成为大的趋

势。

采用PLC进行电梯的运行控制，控制系统的硬件结构比继电器控制大为简化，目

前电梯设计使用可编程控制器（PLC），要求控制系统能进行下列运作:

根据轿厢

所处位置及乘客所处层数，判定轿厢运行方向，保证轿厢帄层时减速，将轿厢停

在选定的楼层上;同时根据楼层的呼叫，顺路停车，自动开关门;另外在轿厢内外

均要有信号灯显示电梯运行方向及楼层数。

同时由于采用的是“软接线”方法的程序控制，系统的可靠性和灵活性都大大提

高。

当然，电梯控制系统的信号输入点数较多，就初期投入来讲，PLC控制系统

比继电器控制的成本要高，不过可能采用节省输入点的办法解决成本较高的问题。

例如，可能采用编码/译码电路来减少PLC的输入点，降低成本，但要根据实际

情况确定，不使硬件电路过于复杂而降低系统的可靠性。

1课程设计任务

1.1控制要求

1.1.1电梯上行设计要求

a.当电梯停于1楼（1F）或2F、3F、4F、5F时，6楼呼叫，则上行到6楼碰行

程开关后停止；

b.电梯停于1F或2F，3F、4F时，5F呼叫时，则上行，到5F行程开关控制停

止；

c.电梯停于1F或2F，3F、4F呼叫，则上行，到4F行程开关控制停止；

d.电梯停于1F或2F，3F呼叫，则上行，3F行程开关控制停止；

e.电梯停于1F,2F呼叫，则上行，到2F行程开关控制停止；

f.电梯停于1F，2F、3F、4F、5F同时呼叫，电梯上行到2F，停5秒，到3F，停

5秒，到4F，停5秒，到5F，停5秒，继续上行到6F停止；

g.电梯停于1F，3F、4F、5F同时呼叫，电梯上行到3F，停5秒，到4F，停5

秒，到5F，停5秒，继续上行到6F停止；

h.电梯停于1F，4F、5F、6F同时呼叫，电梯上行到4F，停5秒，到5F，停5秒，

继续上行到6F停止；

i.电梯停于2F，3F、4F、5F同时呼叫，电梯上行到3F，停5秒，到4F，停5

秒，到5F，停5秒，继续上行到6F停止；

j.电梯停于3F，4F、5F同时呼叫，电梯上行到到4F，停5秒，到5F，停5秒，

继续上行到6F停止；

1.1.2电梯下行设计要求

a.电梯停于6F或5F或4F或3F或2F，1F呼叫，电梯下行到1F停止；

b.电梯停于6F或5F或4F或3F，2F呼叫，电梯下行到2F停止；

c.电梯停于6F或5F或4F，3F呼叫，电梯下行到3F停止；

d.电梯停于6F或5F，4F呼叫，电梯下行到4F停止；

e.电梯停于6F，5F、4F、3F、2F同时呼叫，电梯下行到5F，停5秒，到4F，

停5秒，到3F，停5秒，到2F，停5秒，继续下行到2F停止；得到了广泛的使用，从而蕪

f.电梯停于6F，5F、4F、3F、1F同时呼叫，电梯下行到5F，停5秒，到4F，

停5秒，到3F，停5秒，继续下行到1F停止；

1.2其他设计要求

a.各楼层运行时间应在15秒以内，否则认为有故障；

b.电梯停于某一层，数码管应显示该层的楼层数；

c.电梯上、下行时，相应的标志灯亮。

三菱PLC-FX232MT的plc四层电梯控制系统设计

2.1PLC的产生

传统的继电器控制具有结构简单、易于掌握、价格便宜等优点，在工业生产中应

用甚广。

但是，这些控制装置体积大、动作速度较慢、耗电较多、功能少，特别

是接线复杂、排除故障非常困难而且要花费大量的时间。

如果工艺要求发生变化，

控制柜内的元件和接线也需要作相应的变动，改造的工期长、费用高，通用性和

灵活性较差。

1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不

断翻新，想寻找一种方法，以尽可能减少重新设计继电器控制系统和接线、降低

成本、缩短时间，而考虑把计算机的功能完善、通用灵活等优点与继电器控制的

简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，提出

了研制PLC的基本设想：

1.编程简单方便，可在现场修改程序；2.硬件维护方便，

最好是插件式结构；3.可靠性要高于继电器控制装置；4.体积小于继电器控制装

置；5.可将数据直接送入管理计算机；6.成本上可与继电器竞争；7.输入可以是决成本较高的问题。

例如，1

交流115V；8.输入为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；9.扩展时，原有

系统只需做很小的改动；10.用户程序存储器容量器容量至少可以扩展到4K。

根据以上设想和要求，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台可

编程控制器，并在通用汽车公司的汽车生产线上试用成功，从而开创了工业控制

的新局面。

从此，这一更新技术就以很快的速度发展起来，现代的PLC已成为现

代工业控制的三大支柱（PLC，机器人和CAD／CAM）之一。

2.2PLC的特点

2.2.1编程方法简单易学

考虑到企业中一般电气技术人员和技术工人的传统读图习惯和应用微机的实际

水帄，PLC配备有他们最容易接受和掌握的梯形图语言。

梯形图语言的电路符号

和表达方式与继电器电路原理图非常接近。

而且某些仅有开关量逻辑控制功能的

PLC只有十几条指令。

通过阅读PLC的使用手册或短期培训，电气技术人员或技

术工人只要几天的时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。

2.2.2硬件配套齐全，用户使用方便

PLC配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户不必自己设计和制作硬件

装置。

用户在硬件方面的设计工作只是确定PLC的硬件配置和外部接线。

PLC的

安装接线也很方便。

2.2.3通用性强，适应性强

PLC的生产具有系列化和模块化特点，硬件配置相当灵活，可以很方便地组成能

满足各种控制要求的控制系统。

组成系统后，如果工艺变化，可以通过修改用户

程序，方便快速地适应变化。

2.2.4可靠性高，抗干扰能力强来设计4层电梯控制

系统W

绝大多数用户都将可靠性作为选择控制装置的首要条件。

PLC采取了一系列硬件

和软件抗干扰措施，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。

PLC的帄均无故

障间隔时间高，如日本三菱公司的F1、F2系列PLC的帄均无故障间隔时间长达

30万小时，这是一般微机所不能比拟的。

2.2.5系统的设计、安装、调试工作量少

PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数

器等器件，控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。

PLC的梯形图程序很容

易掌握，设计和调试梯形图所花的时间比设计继电器系统电路图花的时间要少得

多。

2.2.6维修工作量小，维修方便

PLC的故障率很低，并且有完善的诊断和显示功能。

PLC或外部的输入装置和执

行机构发生故障时，可以根据PLC上的指示灯或编程器提供的信息迅速地查明故

障的原因。

用更换模块的方法可以迅速地排除PLC的故障。

2.2.7体积小，能耗低

以F1意40M型PLC为例，其外形尺寸为305×ll0×110mm，功耗小于25VA。

由于

体积小，PLC很容易装入机械设备内部，是实现机电一体化的理想的控制设备。

2.3PLC的系统构成

PLC实际上是一种工业控制计算机。

它的硬件结构与一般微机相似，主要由主机、

I/O扩展机、外围设备三部分组成。

2.3.1主机

主机由CPU（微处理器）、存储器、输入／输出单元、电源等部分组成。

到4F，

停5秒，到3F，停5秒，

CPU是PLC的核心，其作用类似于人的大脑。

它能够识别用户按特定格式输入的

指令，并按照指令完成预定的控制任务。

另外，它还能识别用户所输入的指令序

列的格式和语法错误，还具有系统测试与诊断功能。

PLC的存储器有两种：

系统程序存储器和用户程序存储器。

系统程序存储器主要

用于存放系统正常工作所必须的程序，如系统诊断程序、键盘输入处理程序、指

令解释程序、监控程序等。

这些程序与用户无直接关系，已由厂家直接固化进

EPROM中，不能由用户直接存取、修改。

用户程序存储器主要存放用户程序（用

户利用PLC的编程语言按不同控制要求所编制的控制程序或数据，这相当于设计

继电器控制系统硬接线的控制电路图），可通过编程器进行修改。

输入输出（I／O）单元是PLC与输入控制信号和被控制设备连接起来的部件，输

入单元接收从开关、按钮、继电器触点和传感器等输入的现场控制信号，并将这

些信号转换成CPU能接收和处理的数字信号。

输出单元接收经过CPU处理过的输

出数字信号，并把它转换成被控制设备或显示装置所能接收的电压或电流信号，

以驱动接触器、电磁阀和指示器件等。

电源部件是把交流电转换成直流电的装置，它向PLC提供所需要的直流电源。

电

源组件具有很高的抗干扰能力，适合工业现场使用，供电稳定、安全可靠。

电源

组件内还装有备用锂电池，以保证在断电时保存必要的信息。

PLC还有各种接口，PLC通过这些接口可与监视器、打印机、其它的PLC或计算

机等相连。

2.3.2I/O扩展机力强来设计4层电梯控制

每种PLC都有与主机相配的扩展模块，用来扩展输入、输出点数，以便根据控制

要求灵活组合系统。

PLC扩展模块内不设CPU，仅对I/O通道进行扩展，不能脱

离主机独立实现系统的控制要求。

2.3.3外部设备

外部设备包括编程器、盒式磁带机、打印机、EPROM写入器、图形监控系统等