plc在电梯控制系统中的应用大学毕设论文.docx
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plc在电梯控制系统中的应用大学毕设论文
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
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