三菱PLC的四層站電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

肖志釗

摘 要： 文章介紹三菱FXCPC系列FX3U類型可編程控制器（PLC）在四層站電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及三菱可編程控制器控制四層站電梯的控制系統(tǒng)設(shè)備硬件組成和控制軟件程序設(shè)計(jì)，提出了一整套的四層站電梯可編程控制器（PLC）自動(dòng)控制系統(tǒng)解決方案，該方案提出了總體流程設(shè)計(jì)，并闡述了設(shè)計(jì)的思路和要點(diǎn)等。另外，在四層站電梯模型上對該方案控制系統(tǒng)的基本功能做了有效測試和驗(yàn)證，其結(jié)果體現(xiàn)了該控制系統(tǒng)滿足無司機(jī)電梯的自動(dòng)控制要求，能作為一種安全性高、可靠性強(qiáng)的四層站電梯控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞： PLC控制;電梯;系統(tǒng)設(shè)計(jì);無司機(jī)控制

中圖分類號：TU857 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：

隨著城市化以及城鎮(zhèn)化的發(fā)展，現(xiàn)代化建筑工程數(shù)量也逐年增多，電梯已成為現(xiàn)代化建筑中不可缺少的一部分，更是人民日常生活中息息相關(guān)且無法脫離的通行工具。電梯的安全穩(wěn)定地運(yùn)行，在電梯控制程序設(shè)計(jì)中體現(xiàn)得非常重要。為此，設(shè)計(jì)一套完整可靠、普適性強(qiáng)，并且具有代表性的控制系統(tǒng)能給相關(guān)從事行業(yè)人員或著研究人員提供一定的參考?？删幊炭刂破鳎≒LC）的出現(xiàn)，在電梯控制技術(shù)中的得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，PLC的控制系統(tǒng)相對體積小、使用壽命長、穩(wěn)定可靠、易于維修和控制、經(jīng)濟(jì)成本相對低廉，因此在電梯控制系統(tǒng)中，PLC的控制系統(tǒng)逐步取代了先前的繼電-接觸器控制系統(tǒng)并成為電梯控制系統(tǒng)的主流。本文將PLC，即可編程控制器應(yīng)用于四層站電梯的邏輯控制系統(tǒng)中，提供并設(shè)計(jì)一套四層站電梯控制系統(tǒng)的解決方案，本方案已通過模型電梯驗(yàn)證其基本控制功能，解決了電梯控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，可拓展性差，故障率高等一些問題，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜更多的控制功能。

1 電梯控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

方案的設(shè)計(jì)要以人為本，需要考慮乘客群體的日常思維方式、行為習(xí)慣，以及乘客乘坐電梯時(shí)的不確定性或隨機(jī)性、突發(fā)性等因素，宜采用數(shù)字化的智能邏輯控制，體現(xiàn)以人為本的思想。系統(tǒng)邏輯控制圖如圖1所示。并做到遵循以下電控要求：

1）電梯無司機(jī)控制，由乘客自行控制;

2）電梯運(yùn)行中同時(shí)出現(xiàn)外呼梯信號和內(nèi)選信號時(shí)，順向優(yōu)先;

3）電梯接近所需要停靠的層站時(shí)減速運(yùn)行，準(zhǔn)確平層停靠樓層;

4）上下行自動(dòng)控制與顯示;

5）樓層自動(dòng)控制與顯示;

6）轎廂內(nèi)及層站候梯處有上下行箭頭指示燈和層樓數(shù)顯示燈;

7）滿載關(guān)門，超載開門;

8）電梯各層設(shè)有上行和下行呼叫按鈕，按壓按鈕時(shí)信號被記憶，相應(yīng)的指示燈亮（上升指示燈或下降指示燈亮）;

9）電梯上行時(shí)有外呼梯信號，若信號在現(xiàn)行位置上層則電梯分別到達(dá)上面層相應(yīng)信號燈滅并且電梯門打開，若信號在現(xiàn)行位置下層則電梯在下一次上行時(shí)響應(yīng);

10）電梯下行時(shí)有外呼梯信號，若信號在現(xiàn)行位置下層則電梯分別到達(dá)下面層相應(yīng)信號燈滅并且電梯門打開，若信號在現(xiàn)行位置上層則電梯在下一次下行時(shí)響應(yīng);

11）電梯停止時(shí)，轎內(nèi)按鈕可直接控制開門和關(guān)門，電梯停穩(wěn)3s后開門，開門5s后無關(guān)門信號則自動(dòng)關(guān)門;

12）電梯在層站停靠時(shí)，層站候梯處上行、下行按鈕能控制開門;

13）電梯運(yùn)行時(shí)不能開門，梯門關(guān)閉后才能運(yùn)行;

14）電梯門設(shè)有紅外防夾功能;

15）每一層電梯都設(shè)有一個(gè)行程開關(guān)，當(dāng)電梯碰到樓層的行程開關(guān)時(shí)，表示電梯已經(jīng)到達(dá)該層 。

2 硬件系統(tǒng)

本方案主要使用了三菱PLC（型號：FX3U-64MR）和四層電梯模型。FX3U-64MR 是日本三菱公司的第三代可編程控制器（PLC），繼電器輸輸入32點(diǎn)，輸出32點(diǎn).FX3U 是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC，內(nèi)置用戶存儲器64Kb ，最大可擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，可有多種特殊功能擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多種特殊控制功能（PID、高速計(jì)數(shù)、A/D、D/A、等）。有功能很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)CC-Link通信。在實(shí)際使用的電梯中四層電梯的控制輸入點(diǎn)如下：

1）外選呼梯按鈕：共6個(gè)，其中一層基站和頂層各一個(gè)，二層和三層上呼和下呼各一個(gè);

2）內(nèi)選呼梯按鈕：共4個(gè)，轎廂內(nèi)每層各一個(gè);

3）電梯啟動(dòng)、停止、檢修按鈕各一個(gè);

4）平層傳感器：每層井道各一個(gè)，用于選向和選層;

5）極限位開關(guān)：井道頂層和底坑各一個(gè)，防止轎廂沖頂;

6）限位開關(guān)：井道頂層和底坑各一個(gè)，防止轎廂沖頂;

7）超載開關(guān)：轎頂一個(gè)，防止電梯超載。

3 軟件系統(tǒng)

本系統(tǒng)以穩(wěn)定性、智能性、可維護(hù)性原則進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，設(shè)置PLC的I/O端口分配表（軟元器件分配表）、梯形圖。I/O端口分配表如下所示：

電梯的上下行控制采用樓層數(shù)值比較法。當(dāng)前呼梯存儲單元寄存器D1的賦值與當(dāng)前層站存儲單元寄存器D0中賦值做比較。如果D1大于D0，則電梯上行;如果D1=D0，則電梯保持停止;如果D1小于D0，則電梯下行。電梯運(yùn)行方向的程序設(shè)計(jì)如圖3-1所示，假設(shè)電梯初始位置在一樓層站，四樓層站有人呼梯，此時(shí)，D0被賦值1，D1被賦值4，則D1大于D0，即電梯上行。

如果此時(shí)有多個(gè)層站呼梯按鈕被按下，電梯堅(jiān)持順向優(yōu)先原則，順向呼梯的按鈕被按下后被選中登記。即當(dāng)電梯從一樓上四樓過程中二樓上呼按鈕被按下時(shí)電梯會順向截停，逆向等待，電梯運(yùn)行過程受到安全保護(hù)，由于安全回路為串聯(lián)方式，其它安全保護(hù)裝置共用安全開關(guān)，呼梯優(yōu)先的控制程序如圖3-2所示。

電梯的呼梯信號有內(nèi)呼和外呼之分，為了能實(shí)現(xiàn)到達(dá)統(tǒng)一目標(biāo)層站并對呼梯信號優(yōu)先排隊(duì)，需把呼梯信號綜合起來比較排隊(duì)，部分程序如圖3-3所示。

電梯外部的6個(gè)呼梯按鈕與內(nèi)部的4個(gè)呼梯按鈕對應(yīng)的邏輯應(yīng)有區(qū)分，內(nèi)呼按鈕被按下后呼梯被登記并點(diǎn)亮指示燈，直至被再次操作或得到平層信號后該操作被取消，因此可以用各層站行程開關(guān)作為平層裝置反饋平層信號。外呼與內(nèi)呼登記程序相似，區(qū)別在于中間層站的呼梯信號應(yīng)作反向保護(hù)，防止逆向截停，這里用中間繼電器M0、M2分別作為上行標(biāo)志和下行標(biāo)志。部分呼梯信號登記程序如下圖3-4和圖3-5所示

當(dāng)電梯達(dá)到另外一層樓并觸碰到行程開關(guān)時(shí)信號更換為當(dāng)前所在樓層的數(shù)值。數(shù)碼管采用七段碼顯示指令SEGD顯示，PLC輸出采用Y030到Y(jié)037顯示。電梯在運(yùn)行停止時(shí)、停車時(shí)按手動(dòng)開門按鈕或呼梯按鈕執(zhí)行開門動(dòng)作，電梯開門到位延時(shí)延時(shí)關(guān)門，停車時(shí)可手動(dòng)關(guān)門，部分開關(guān)門程序如下圖3-6所示。

電梯檢修開關(guān)打開時(shí)，電梯進(jìn)入檢修昨天，按下手動(dòng)運(yùn)行按鈕使電梯進(jìn)行檢修運(yùn)行，此時(shí)電梯依然受到安全保護(hù)。部分檢修程序如下圖3-7所示

4 結(jié)束語

本文介紹了三菱可編程控制器（PLC），型號：FX2N-48MR，在四層電梯模型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用，詳細(xì)描述了四層電梯控制的方案設(shè)計(jì)流程及硬件、軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)用，軟件采用PLC梯形圖程序的控制方式，在電梯模型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)其基本功能，并且系統(tǒng)穩(wěn)定可控，能很好控制無司機(jī)電梯的使用，滿足常用低層電梯的使用要求。

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