五层电梯控制系统的换向换速程序设计
摘要：论述了电梯控制系统的构成及工作原理，采用三菱FX2N系列PLC，设计了五层电梯的控制系统。从PLC配置方案、软件设计、程序调试和电梯硬件选取等方面，对电梯的控制系统及换向换速功能做了详细的分析和设计。通过对电梯控制系统的设计及常见电梯故障诊断与分析，对运用PLC实现电梯控制功能的全过程有了进一步的理解，并对电梯控制有了新的认识。
关键词： PLC技术 电梯控制 换向 换速 故障诊断
1 概述
电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替。继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用机械触点的串联火并练级延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制，而且工作频率低、毫秒级、机械触点有抖动现象。PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，可以改变控制逻辑，且速度快、微秒级、严格同步，无抖动。
1.1 可编程控制器的定义
可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：
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。
1.2 PLC的应用领域
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。
（1）开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
（2）模拟量控制
在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
（3）运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
（4）过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
（5）数据处理
现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
（6）通信及联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
1.3 PLC的工作原理
目 录
绪论…………………………………………………………………………………………… 1
引言……………………………………………………………………………………………… 1
控制要求………………………………………………………………………………………… 1
1 概述…………………………………………………………………………………………… 2
1.1 可编程控制器的定义…………………………………………………………………… 2
1.2 PLC的应用领域…………………………………………………………………………… 2
1.3 PLC的工作原理…………………………………………………………………………… 3
1.3.1 工作原理……………………………………………………………………………… 3
1.3.2 PLC的结构……………………………………………………………………………… 4
1.3.3 PLC的操作方式………………………………………………………………………… 4
1.3.4 PLC的扫描工作方式…………………………………………………………………… 4
1.4 PLC的特点………………………………………………………………………………… 5
2电梯简介……………………………………………………………………………………… 7
2.1电梯的工作原理…………………………………………………………………………… 7
2.2电梯结构示意图…………………………………………………………………………… 7
2.3电梯的分类………………………………………………………………………………… 8
3五层电梯设计………………………………………………………………………………… 10
3.1PLC控制电梯的优点……………………………………………………………………… 10
3.2系统配置的基本原则……………………………………………………………………… 10
3.3PLC控制系统的扩展配置……………………………………………………………………10
3.4PLC系统的选型………………………………………………………………………………10
3.5电梯设计理念……………………………………………………………………………… 11
3.6电梯设计流程图…………………………………………………………………………… 12
3.7输入/输出分配………………………………………………………………………………13
3.8电梯硬件接线图…………………………………………………………………………… 16
3.9电梯操作方式……………………………………………………………………………… 17
3.10五层电梯各个部分的设计分析……………………………………………………………17
3.10.1门电路的设计……………………………………………………………………………17
3.10.2电梯呼层指示……………………………………………………………………………18
3.10.3电梯到层指示及七段码的设计…………………………………………………………20
4换向、换速…………………………………………………………………………………… 23
4.1换向………………………………………………………………………………………… 23
4.1.1原理、概述……………………………………………………………………………… 23
4.1.2程序的实现……………………………………………………………………………… 24
4.2换速………………………………………………………………………………………… 24
4.2.1原理、概述……………………………………………………………………………… 24
4.2.2结构框图………………………………………………………………………………… 27
5 系统调试与故障分析……………………………………………………………………… 29
5.1 调试步骤……………………………………………………………………………………29
5.2 电梯常见的电气故障及排除法………………………………………………………… 30
总结………………………………………………………………………………………………36
致谢………………………………………………………………………………………………37
参考文献…………………………………………………………………………………………38
附录………………………………………………………………………………………………39
参考文献
[1] 俞国亮.《PLC应用原理》.清华大学出版社.2005.6
[2] 张万忠.《可编程控制器应用技术》.化学工业出版社.2001.12
[3] 王兆义.《可编程序控制器教程》.机械工业出版社.2004
[4] 于庆广.《可编程控制器原理及系统设计》.清华大学出版社.2004
[5] 瞿彩萍.《PLC应用技术 三菱》.中国劳动社会保障出版社. 2006
[6] 程子华.《PLC原理与编程实例分析》.国防工业出版社. 2007
[7] 陈家盛.《电梯实用技术教程》.中国电力出版社.2006
[8] 魏孔平.朱蓉. 《电梯技术》.化学工业出版社. 2006
[9] 钟秋海，付梦印．《现代控制理论与应用》
[10] 路林吉.江龙康等.《可编程序控制器原理及应用》清华大学出版社,2002
[11] 曹辉.《可编程序控制器系统原理及应用》电子工业出版社,2003
[12] 邓则名、邝穗芳等.《电器与可编程序控制器应用技术》北京:机械工业出版社,1997
[13] 廖常初.《可编程序控制器的编程方法与工程应用》重庆:重庆大学出版社,2001
[14] 廖常初.《PLC梯形图程1.《三菱FX2n系列微型可编程控制器使用手册》机械工业出版社 2004
http://www.bysj360.com/html/4709.html http://www.bylw520.net/html/5047.html
