三菱fx2n plc在电梯控制中的应用

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1、 1 三菱三菱 FX2N PLC 在电梯控制中的应用在电梯控制中的应用 摘摘 要要 本文主要介绍可编程控制器（PLC）在电梯电气控制系统中的应用，通过对系统硬件设计方法和程序设计思路的介绍，给出了 5 层电梯逻辑控制部分的方法。 主要涉及 5 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：关键词：PLC；电梯；逻辑控制；程序设计 三菱 FX2N PLC 在电梯控制中的应用 2 The Application of Mitsubishi FX2N PLC in Elevator Control Abstract The implement of PLC (Progra

2、mmable Logic Controller) in elevator electric control system is presented in this paper. The method of logic control part of five-floor elevator is also described by providing system hardware design and program design clues. This paper include of main design method, composition, program design in th

3、is elevator control system. Key words: PLC; elevator; logic control; program design1 三菱三菱 FX2N PLC 在电梯控制中的应用在电梯控制中的应用 随着人口的增加，科学技术日新月异地发展，人们物质文化生活水平的逐步提高，建筑业得以迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起，十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅楼鳞次栉比。 伴随建筑业的发展， 为建筑内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种工作和生活中的必需设备，完全可以预想到，随着社会的发展，电梯产品在人们物

4、质文化生活中的地位将和汽车一样，成为重要的运输设备之一。 一、电梯的概述一、电梯的概述 （一）电梯的发展简史（一）电梯的发展简史 据国外有关资料介绍，公元前 2800 年在古代埃及，为了建筑当时的金字塔，曾使用过由人力驱动的升降机械。公元 1765 年瓦特发明了蒸汽机后，1858 年美国研制出以蒸汽为动力，并通过带传动和蜗轮减速装置驱动的电梯。1878 年英国的阿姆斯特朗发明了水压梯。并随着水压梯的发展， 淘汰了蒸汽梯。 后来又出现了液压泵和控制阀以及直接柱塞式和侧柱塞式结构的液压梯。这种液压梯至今仍为人们所采用。 但是，电梯得以兴盛发展的根本原因在于采用了电力作为动力来源。18 世纪末发明了

5、电机，并随着电机技术的发展，19 世纪初开始使用交流异步单速和双速电动机作动力的交流电梯，特别是交流双速电动机的出现，显著改善了电梯的工作性能。在 20 世纪初，美国奥的斯电梯公司首先使用直流电动机作为动力， 生产出以槽轮式驱动的直流电梯， 从而为后来的高速度、高行程电梯的发展奠定了基础。20 世纪 30 年代美国纽约市的 102 层摩天大楼建成， 美国奥的斯电梯公司为这座大楼制造和安装了 74 台速度为 6.0m/s 的电梯。 从此以后，电梯这个产品，一直在日新月异地发展着。目前的电梯产品，不但规格品种多，自动化程度高，而且安全可靠，乘坐舒适。随着电子工业的发展，可编程序控制器（PLC）和电

6、子计算机成功地应用到电梯的电气控制系统中去后，电梯产品的质量和运行效果显著提高。 （二）电梯的运行工作情况（二）电梯的运行工作情况 三菱 FX2N PLC 在电梯控制中的应用 2 一部电梯主要由轿厢、配重、曳引机、控制柜箱、导轨等主要部件组成。电梯在做垂直运行的过程中，有起点站也有终点站。对于三层以上建筑物内的电梯，起点站和终点站之间还设有停靠站。起点站设在一楼，终点站设在最高楼。 各站的厅外设有召唤箱， 箱上设置有供乘用人员召唤电梯用的召唤按钮。 一般电梯在起点站和终点站上各设置一个按钮， 中间层站的召唤箱上各设置两个按钮。 而电梯的轿厢内都设置有（杂物电梯除外）操纵箱，操纵箱上设置有手柄开

7、关或与层站对应的按钮，供司机或乘用人员控制电梯上下运行。召唤箱上的按钮称外召唤按钮，操纵箱上的按钮称指令按钮。 电梯的运行工作情况和汽车有共同之处，但是汽车的起动、加速、停靠等全靠司机控制操作， 而且在运行过程中可能遇到的情况比较复杂， 因此汽车司机必须经过严格的培训和考核。 而电梯的自动化程度比较高， 一般电梯的司机或乘用人员只需通过操纵箱上的按钮向电气控制系统下达一个指令信号，电梯就能自动关门、定向、起动、在预定的层站平层停靠开门。对于自动化程度高的电梯，司机或乘用人员一次还可下达一个以上的指令信号，电梯便能依次起动和停靠，依次完成全部指令任务。 尽管电梯和汽车在运算工作过程中有许多不同的

8、地方， 但仍有许多共同之处， 其中乘客电梯的运行工作情况类似公共汽车， 在起点站和终点站之间往返运行， 在运行方向前方的停靠站上有顺向的指令信号时， 电梯到站能自动平层停靠开门接乘客。 而载货电梯的运行工作情况则类似卡车， 执行任务为一次性的， 司机或乘用人员控制电梯上下运行时一般一次只能下达一个指令任务， 当一个指令任务完成后才能再下达另一个指令任务。 在执行任务的过程中，从一个层站出发到另一个层站时，假若中间层站出现顺向指令信号，一般都不能自动停靠，所以载货电梯的自动化程度比乘客电梯低。 本课题主要研究单台五层电梯的 PLC 控制方法，分述其硬件设计和软件设计过程。设计程序要求完成电梯控制

9、系统主要达到以下要求： 1) PLC 电梯控制系统应具备：有司机、无司机、消防三种工作模式。 2) 系统应具备自动响应层楼召唤信号（含上召唤和下召唤） 。 3) 具有轿厢层楼显示（二进制方式或十进制方式） 。能自动显示电梯运行方向。 4) 具有电梯直驶功能和反向最远停站功能。具有消防应急处理功能。 5) 电梯开门时间设为 3 秒，电梯关门时间也设定为 3 秒。 6) 具有应急手动开门、关门按钮。 在单台电梯控制系统的基础上进一步探讨用一台 PLC 控制多台电梯协调运行的实施方案。 3 （三）电梯控制系统的组成（三）电梯控制系统的组成 电梯控制系统主要由电力拖动部分和电气控制部分组成。 1. 电

10、梯的电力拖动部分 电梯主拖动类型有直流电动机拖动、交流电动机拖动、直流 GM（即发电机电动机组供电） 拖动、 晶闸管供电 （SCRM） 的直流拖动和交流双速电动机拖动、 交流调压调速 （AVCC）拖动、交流变频调速（VVVF）等。因直流电梯的拖动电动机有电刷和换相器，维护量较大，可靠性低，现已被交流调速电梯所取代。为了得到较好的舒适感，要求曳引电动机在选定的调速方式下，电动机的输出转矩总能达到负载转矩的要求。考虑到电压的波动、导轨不够平直造成的运动阻力增大等因素，电动机转矩还应有一定的裕度。 2. 电梯的电气控制部分 电气控制系统由控制柜、操纵箱、层楼指示、召唤箱及曳引电动机等几十个分散安装在

11、电梯井道内外和各相关电梯部件中的电器元件构成。 电气控制系统通过电路控制电力拖动系统工作程序，完成各种电气动作功能，保证电梯安全运行。 电梯一般是由电动机来拖动的，其运行过程大多包括启动、正（反）转、停止等，这整个过程是由电气控制系统来完成。具体地说电梯的控制主要是指对电动机的起动、停止、运行方向、层楼指示、层站召唤、轿厢内指令等进行处理。其操纵是实行各个控制环节的方式和手段。 电梯电气控制系统与电力拖动系统比较，变化范围比较大。当一台电梯的类别、额定载重量和额定运行速度确定后， 电力拖动系统各零部件就基本确定了， 而电气控制系统则有比较大的选择范围，必须根据电梯安装使用地点、乘载对象进行认真

12、选择，才能最大限度地发挥电梯的使用效益。 电气控制系统决定着电梯的性能、 自动化程度和运行可靠性。 随着科学技术的发展和技术引进工作的进一步开展，电气控制系统发展换代迅速。继电器控制系统的电梯故障率高，大大降低了电梯的运行可靠性和安全性，所以基本上已经被淘汰。而 PLC 以其体积小、功能强、故障率低、寿命长、噪声低、维护保养简便、修改逻辑灵活、程序容易编制，易联成控制网络等诸多优点得到了广泛的应用。 三菱 FX2N PLC 在电梯控制中的应用 4 二、三菱二、三菱 FX2N 系列可编程序控制器介绍系列可编程序控制器介绍 （一）可编程控制器的基础认识（一）可编程控制器的基础认识 1. 三菱 FX

13、2N PLC 的主要特点： 一个程序包的单元型可编程控制器 采用装卸式端子台 内装 RUN/STOP 开关 程序存储器 钟表功能 RUN 写入 元件注解 利用键盘保护程序（编程手册，外围设备手册） 丰富的输出入扩展设备 丰富的特殊扩展设备 用 SFC 表现的编程 简便的应用指令群 高速处理 2. PLC 的性能指标和分类 1) PLC 的主要性能指标 输入输出点数（IO 点数） IO 点数是指可编程序控制器外部输入、输出端子数的总和。它标志着可以接多少个开关、按钮和可以控制多少个负载。 存储容量 存储容量是指可编程序控制器内部用于存放用户程序的存储器容量，一般以步为单位，二进制 16 位即一个

14、字为一步。 扫描速度 一般以执行 1000 步指令所需时间来衡量， 单位为 ms/k 步， 也有以执行一步指令所需时间来计算的，单位用 s/步。 功能扩展能力 5 可编程序控制器除了主模块之外， 通常都可配备一些可扩展模块， 以适应各种特殊应用的需要，如 AD 模块、DA 模块、位置控制模块等。 指令系统 指令系统是指一台可编程序控制器指令的总和， 它是衡量可编程序控制器功能强弱的主要指标。 2) PLC 的分类 通常，PLC 产品可按结构形式、控制规模等进行分类。按结构形式不同, 可以分为整体式和模块式两类。按控制规模大小、则可以分为小型、中型和大型 PLC 三种类型。 3. PLC 系统的

15、组成 PLC 是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其硬件结构与微型计算机控制系统相似。PLC 也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。 1) PLC 的硬件结构 一套 PLC 系统在硬件上由基本单元（包含中央处理单元、存储器、输入输出接口、内部电源） 、IO 扩展单元及外部设备组成。图 2-1 为 PLC 的硬件结构图。 图 2-1 PLC 的硬件结构图 图 2-2 为三菱 FX2N小型 PLC 产品主机示意图。本课题中 FX2N48MR 为基本单元，带有 48 个 IO 点(24 入、24 出)，M 表示主机、R 表示该单元为继电器输出型。 2) PLC 的软件 PLC 的软件系统

16、指 PLC 所使用的各种程序的集合，它由系统程序（系统软件）和用户程序（应用软件）组成。系统程序：包括监控程序、输入译码程序及诊断程序等。用户程序是输入电路 CPU EPROM RAM 输出电路 基本单元 内 部 电 源扩 展I/O接 口各 种 外 设 接 口输出信号 现场输入信号 主机 编程器 打印机 PC 机 输入电路 输出电路 扩展单元 输出信号 扩展连接电缆 至 其 他 扩 展 单 元 现场输入信号 三菱 FX2N PLC 在电梯控制中的应用 6 用户根据控制要求，用 PLC 的编程语言（如梯形图）编制的应用程序。 图 2-2 三菱 FX2N小型 PLC 产品主机示意图 （二）可编程序控制器的工作方式及编程语言（二）可编程序控制器的工作方式及编程语言 1. PLC 的工作方式 1) PLC 的扫描工作方式 开始 内部处理 通信处理 RUN 方式？ 输入扫描 程序执行 输出处理 N Y 7 图 2-3 PLC 的扫描过程 可编程序控制