三菱FX2N PLC在5层电梯逻辑控制系统中的设计与实现

三菱FX2N PLC在5层电梯逻辑控制系统中的设计与实现

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/newlw/article/details/143612901

三菱FX2N PLC在5层电梯逻辑控制系统中的设计与实现，详细介绍了电梯的概述、三菱FX2N系列可编程序控制器的介绍、PLC控制单台电梯的分析以及PLC控制多台电梯的分析。文章结构清晰，内容详实，涵盖了电梯的发展简史、运行工作情况、控制系统组成，以及PLC的工作方式、编程语言等技术细节。

一、电梯的概述

（一）电梯的发展简史

电梯的历史可以追溯到古希腊时期，当时的电梯主要依靠人力或动物力驱动。19世纪中叶，随着蒸汽机的发明和应用，电梯开始采用蒸汽动力。20世纪初，电力的广泛应用推动了电梯技术的快速发展，电梯开始采用电动机驱动。20世纪中后期，随着计算机技术的发展，电梯控制系统逐渐向智能化、自动化方向发展。

（二）电梯的运行工作情况

电梯的运行工作情况主要包括以下几个方面：

1. 召唤登记与响应：乘客通过按下层楼召唤按钮发出召唤请求，电梯控制系统根据当前运行状态和调度算法选择合适的电梯进行响应。

2. 指令登记与响应：乘客进入轿厢后，通过轿厢内的控制面板选择目标楼层，电梯控制系统根据指令进行运行。

3. 自动定向：电梯根据当前运行方向和目标楼层自动选择最合适的运行方向。

4. 停站控制：电梯到达目标楼层后，进行停站控制，包括开门、关门、上下客时间控制等。

5. 安全保护：包括超载保护、防坠落保护、紧急停止等功能。

（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. 电梯的电力拖动部分

电力拖动部分主要包括电动机、减速器、制动器等。电动机提供动力，减速器降低转速以获得更大的扭矩，制动器在必要时提供制动力。

2. 电梯的电气控制部分

电气控制部分主要包括PLC、继电器、接触器、传感器等。PLC作为核心控制单元，负责接收各种信号、处理数据并发出控制指令。

二、三菱FX2N 系列可编程序控制器介绍

（一）可编程控制器的基础认识

可编程控制器（PLC）是一种专门用于工业控制的计算机系统，具有高可靠性和强抗干扰能力。PLC通过可编程的存储器，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，通过数字或模拟输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

（二）可编程序控制器的工作方式及编程语言

PLC的工作方式主要包括扫描工作方式和中断工作方式。扫描工作方式是PLC最基本的工作方式，它按照固定的周期对输入信号进行采样，执行用户程序，更新输出状态。中断工作方式则是在特定事件发生时，中断当前扫描周期，优先处理中断事件。

PLC的编程语言主要包括梯形图（LAD）、功能块图（FBD）、语句表（STL）等。其中，梯形图是最常用的编程语言，它直观地表示了控制逻辑。

（三）可编程序控制器与继电器、微机在电梯控制中的应用比较

1. 继电器—接触器控制系统

继电器—接触器控制系统通过继电器和接触器的机械动作实现控制逻辑。这种系统结构简单，成本低，但可靠性差，故障率高，维护困难。

2. 微机控制系统

微机控制系统通过计算机实现控制逻辑，具有较高的灵活性和智能化程度。但微机控制系统对环境要求较高，抗干扰能力弱，可靠性不如PLC。

3. PLC控制系统

PLC控制系统结合了继电器控制系统和微机控制系统的优点，具有高可靠性、强抗干扰能力、易于编程和维护等特点，成为目前电梯系统中使用最多的控制方式。

三、PLC控制单台电梯的分析

1.电梯模型结构

1)电梯模型的主体结构与控制柜

图3-1为五层电梯的简化模型和控制柜示意图。电梯主体包括升降电机、轿厢、滑轮、钢丝绳、行程开关等。升降电机为交流可逆电动机，轿厢套在钢丝绳上，电机带动钢丝绳正转或反转时，轿厢对应上升或下降。每层楼均安装行程开关，利用机械碰撞，给出各楼层的层信号。

图3-1五层电梯的简化模型和控制柜示意图

电梯控制柜是电梯电气控制系统完成各种主要任务，实现各种性能的中心。主要包括FX2N-48MR PLC、继电器/接触器、显示部分、开关电源。LED显示部分主要包括轿厢运行方向显示、楼层显示。

2)电梯层门

电梯层门是为了确保安全，而在各层楼的停靠站，通向井道的入口处，设置供司机、乘用人员和货物等出入的门。

图3-2为电梯层门示意图。电梯层门旁装有消防按钮、上召唤按钮和下召唤按钮（最底层只有上召唤按钮、最高层只有下召唤按钮）,并有召唤登记指示灯。层门上方装有LED数码管，以显示轿厢所在层楼位置，另外还有轿厢上行和下行指示灯。

图3-2电梯层门示意图

2. PLC单台电梯控制系统的工作流程

PLC单台电梯控制系统的工作流程主要包括以下几个步骤：

1. 系统初始化：PLC上电后，进行系统初始化，包括I/O端口配置、定时器/计数器初始化等。

2. 信号采集：PLC通过输入端口采集各种信号，包括层楼召唤信号、轿厢指令信号、行程开关信号等。

3. 逻辑处理：PLC根据采集到的信号，按照预设的控制逻辑进行处理，确定电梯的运行方向、目标楼层等。

4. 输出控制：PLC通过输出端口控制各种执行机构，包括电机正反转、门机开关、楼层显示等。

5. 状态监测：PLC实时监测电梯的运行状态，包括速度、位置、故障状态等，并进行相应的处理。

6. PLC控制单台电梯方案

7. PLC I/O地址分配

1. PLC输入信号的确定

5层电梯需5个行程开关来控制是否到了某一层，因此需5点输入。

2. PLC输出信号的确定

3. 内部继电器的确定

4. 轿厢层楼位置显示方式的确定

5. PLC控制程序的编制方法

6. PLC I/O硬件连接图

（四）PLC单台电梯控制系统基本功能梯形图分析

1. 召唤信号登记响应及清除功能

2. 指令信号登记响应及清除功能

3. 自动定向功能

4. 停站控制功能

5. 厅外开门功能

6. 开门时间、上／下客时间、关门时间、门关闭控制功能

1. 开门时间控制功能

2. 上／下客时间控制功能

3. 关门时间控制功能

4. 门关闭控制功能

5. 有司机直驶控制功能

6. 轿厢定位功能

7. 层楼位置显示功能

8. 马达上行／下行、运行显示控制功能

四、PLC控制多台电梯的分析

（一）PLC控制两台电梯协调运行的原则

（二）PLC控制两台电梯协调运行系统的功能

1. 两台电梯各自独立控制的部分

2. 两台电梯协调运行控制的部分

3. PLC两台电梯控制系统的工作流程

（三）PLC控制两台电梯协调运行方案

1. PLC I/O地址分配

2. PLC I/O硬件连接图

（四）PLC两台电梯控制系统基本功能梯形图分析

1. 2#电梯的外召唤信号登记显示功能；