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1、前言可编程控制系统（PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计 的数字运算操作系统。它采用一种可编程的存储器，可执行逻辑运算， 顺序控制，定时，计数和算术运算等操作指令，通过数字式或模拟式 的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。 电梯是一种起重运输设备，广泛的应用于高层住宅，大型公共建筑， 工厂仓库等场所，节省了人力和时间，提高了工作效率。影响的质量 好坏的重要因数是它的控制系统。传统的电梯自动控制由继电器 接触器进行控制，其缺点是触点多，接线复杂，故障率高，可靠性差， 维护工作量大，而采用PLC组成的控制系统很好的解决了上述问题， 它工作可靠性高，灵活性好，通用性高，编程简单，使用方
2、便，而且 它的抗干扰能力远远强于传统电梯的，它使电梯的运行更加安全，方 便。本文主要通过提出电梯系统的基本功能要求，为实现这几种功能， 我从硬件和软件两个方面入手，硬件方面，主要从PLC的选型，内 存容量计算， PLC 输入输出地址的分配和硬件的设计和选型方面考 虑；软件方面，由于整个系统的程序设计相当复杂，为了便于设计， 基于系统不同的功能要求，我将系统划分为电梯开门控制、电梯到层 指示、层呼叫指示灯控制、箱内指令指示控制和电梯方向选择、启动 控制、过载指示、限位保护等基本模块。系统功能划分有利于简化设 计思想，提高设计效率。完成硬件和软件部分的设计，整体工程就完 成了绝大部分，此后还需要程
3、序的反复验证，现场调试，系统安装等 等。鉴于本人水平有限，若有不足之处还望指正。 二、电梯功能的基本要求和基本构件设计的电梯为8层运输装置，设计总体高为24米，每层高2.5米。 它的电器控制系统由PLC,变频器，曳引电动机，门动电动机，安全 装置，井道装置，交响操作盘，厅外操作盘，层楼指示灯等组成。电梯控制系统主要的控制要求如下所示：1：电梯的主拖动系统，有快车、慢、三个慢速以及上行和下行等 主要功能。2：外乎内选系统，外部呼叫信号和指示以及轿箱内选和指示系统。 3：平层换速系统，外部呼叫信号和到达楼层指定之前，切换为慢 速并到达平层位置停车。4：轿厢状态指示系统，随时显示轿厢所在位置。 5：
4、开关门控制系统，控制电梯平层开门、关门行车等。 6：安全保护系统，有上下限位等功能。实现这些功能需要如下器件：一台用于拽东电梯上升下降的星-三 角启动的笼型电动机，一台用于控制轿箱门开关的小电机，用于频繁 地接通和分断交直流主回路和大容量控制回路的接触器，用于显示电 梯运行状态和指令召唤的指示灯等等。三、电梯控制系统硬件设计（一）PLC型号选择PLC 的种类非常繁多，不同种类之间的功能设置差异很大，这既 给 PLC 机型的挑选提供了十分广阔的空间，同时也带来了一定的难度。 机型选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下，力争最好的性价 比，并有一定的升级空间。考虑到本次设计的电梯系统只有 8 层
5、，且开关量居多，模拟量较 少；对于开关量控制为主的系统而言，一般PLC的响应速度足以满足 控制的要求，在小型PLC中整体式比模块式的价格便宜，体积也小， 但是在设计活动中，经常碰到一些估计的指标，在设计活动中需要进 行局部调整，另外模块式PLC排除故障所需时间短；我们估算输入输 出接口比较多；由于考虑到本次设计的电梯系统只有 4 层，考虑到工 厂造价，我们采用离线编程的方式，以减小软硬件的开销。根据PLC I/O节点使用原则，即留出20%-30%的I/O点以做扩展 时使用，8层电梯有56个输入信号，34个输出信号，本系统选用PLC 型号为三菱FX2-128MR,这种机型的I/O点数分别为90，
6、其编辑指 令超过1000条，有2000-2500步的程序内存，并配有相应的编程软件 MEDOC，不但可通过手持编辑器对其编辑，而且还可以通过计算机对 其进行编辑。（二）内存容量估计 用户的程序和数据都保存在内存之中，对所需的内存容量要有一个估 算，估计的太小则会造成编程和使用的困难，估计得太大又会浪费资 源。我们一般会从下面几个因数来估计内存大小：1内存利用率所谓内存利用率，就是一个程序段中的节点数与存放该程序段所代 表的机器码所需内存字数的比值。对于同一个程序而言，高利用率可 以降低内存的使用量，还可以缩短扫描时间，提高系统的响应速度。 2开关量输入和输出的点数 一般系统中，开关量输入与输出
7、的比为8:7，根据经验公式，可以算出 所需内存的字数： 所需内存字数=开关量（输入+输出）总点数*10=900 3模拟量输入和输出的点数 对于模拟量的处理需要用到数字传送和运算的功能，这部分指令的内 存利用率比较低，因此需要更多的内存容量。4输入输出模块和电源的选择PLC 输入模块的功能主要是检测来自现场设备的输入信号，并将其转 换成 PLC 内部可处理的电平信号。输入模块的类型选用交流形式的， 由于信号的传送距离比较近，信号选用低电压形式，从可靠性角度考 虑，我选用 24v 作为电平信号电压。PLC 输出模块的功能主要是将内部输出电平，在输出前转换为可匹配 外部负载设备的控制信号。晶闸管输出
8、模块比较适合于开关频率高， 电感性和低功率因数的负载设备，因此我们选用晶闸管输出模块。 电梯系统的曳引电机的工作电压选用交流220v,轿箱门开关控制电机 的工作电压我们选用交流220v，指示灯工作电压都选用24v。（三）PLC I/O 口地址分配如下图一为输入信号的地址分配输入信号名称符号输入点手动开门按钮SB1X000手动关门按钮SB2X001开门到位行程 开关SB1X002关门到位行程 开关SQ2X003向上运行旋转 开开关SQ3X004向下运行旋转 开开关SQ4X005红外传感器检 测开关SL1X006红外传感器检 测开关SL2X007门锁行程开关SQ5X010一层接近开关SQ6X011
9、二层接近开关SQ7X012二层接近开关SQ8X013四层接近开关SQ9X014五层接近开关SQ10X015六层接近开关SQ11X016七层接近开关SQ12X017八层接近开关SQ13X020一层指令按钮SB3X021二层指令按钮SB4X022三层指令按钮SB5X023四层指令按钮SB6X024五层指令按钮SB7X025六层指令按钮SB8X026七层指令按钮SB9X027八层指令按钮SB10X030一楼向上召唤 开关SB11X031二楼向上召唤 开关SB12X032三楼向上召唤 开关SB13X033四楼向上召唤 开关SB14X034五楼向上召唤SB15X035开关六楼向上召唤 开关SB16X03
10、6七楼向上召唤 开关SB17X037八楼向下召唤 开关SB18X040七楼向下召唤 开关SB19X041六楼向下召唤 开关SB20X042五楼向下召唤 开关SB21X043四楼向下召唤 开关SB22X044三楼向下召唤 开关SB23X045二楼向下召唤 开关SB24X046一楼上接近开 关SQ14X047二楼上接近开 关SQ15X050三楼上接近开 关SQ16X051四楼上接近开 关SQ17X052五楼上接近开 关SQ18X053六楼上接近开 关SQ17X054七楼上接近开 关SQ20X055八楼下接近开 关SQ21X056七楼下接近开 关SQ22X057六楼下接近开 关SQ23X060五楼下
11、接近开 关SQ24X061四楼下接近开 关SQ25X062三楼下接近开 关SQ26X063二楼下接近开 关SQ27X064一楼行程超程 开关SQ28X065八楼行程超程 开关SQ29X066过载报警开关SQ30X067（三）PLC I/C 口地址分配如上图一为输入信号地址分配下图为输出接口的地址分配手动开门继电 器KM1Y000手动关门继电 器KM2Y001上行继电器KM3Y002下行继电器KM4Y003快速继电器KM5Y004慢速继电器KM6Y005加速继电器KM7Y006层上行指示灯HL1Y007层下行指示灯HL2Y010一层指示灯HL3Y012二层指示灯HL4Y013三层指示灯HL5Y0
12、14四层指示灯HL6Y015五层指示灯HL7Y016六层指示灯HL8Y017七层指示灯HL9Y020八层指示灯HL10Y021一层上召唤灯HL11Y022二层上召唤灯HL12Y023三层上召唤灯HL13Y024四层上召唤灯HL14Y025五层上召唤灯HL15Y026六层上召唤灯HL16Y027七层上召唤灯HL17Y030八楼向下召唤 指示灯HL18Y031七楼向下召唤 指示灯HL19Y032六楼向下召唤HL20Y033指示灯五楼向下召唤 指示灯HL21Y034四楼向下召指 示灯HL22Y035三楼向下召唤 指示灯HL23Y036二楼向下召唤 指示灯HL24Y037一层行程超程 指示灯HL25Y
13、040八层行程超程 指示灯HL26Y041超载指示灯HL27Y042一层内指示灯HLY043二层内指示灯HLY044三层内指示灯HLY045四层内指示灯HLY046五层内指示灯HLY047六层内指示灯HLY050七层内指示灯HLY051八层内指示灯HLY052图一：输入信号的 I/O 地址分配图二：输出接口的地址分配（四）PLC输入输出接线示意图PLC 的输入输出模块与外部用户设备的接线方式分为汇点式和分 割式，两种方式的区别在于：选用汇点式接法的系统使用的电源电压 唯一，而选用分割式接法的系统电源电压不唯一。根据系统的实际情 况，输入输出模块与外部设备的接线形式均，具体接法如下图三示：图四（
14、五）硬件的设计和选择 这里所选择的硬件设备主要指的是主副回路的设备选择主要是一 下设备的选型：A：曳引电动机：电梯的种类多种多样，按拖动系统来分有交流单 速/交流双速拖动电梯、交流调压调速电梯等等。在此次设计中，将采 用交流双速电机作为曳引电机，它的优点是简单，经济，更重要的是 舒适感好。B：备用电机的选择：备用电机只要选择和曳引电机一样的型号即 可。C：门电机：只要满足功率要求，门电机选用一般三相异步电动机 即可。如图中所示电动机的正反转来实现门的开关，采用星角降压启 动， KS 为速度继电器，用来对开关门到头时制动，防止轿，厅门的损 坏。基于以上考虑，部分硬件的选择结果如下：曳引电机型号： YDDL160L-6/8额定功率： 11KW额定电压： 380V额定电流： 23A功率因数： 0.83备用曳引电机选型通上门电动机型号： Y100L-2额定功率：3KW额定电压： 38
