PLC在電梯教學(xué)模型控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

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工業(yè)自 DOI 10 3969 j issn 1009 9492 2012 11 013 PLC在電梯教學(xué)模型控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 殷勤 潘斌 中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東中山828404 摘要 選用三菱FX2N一64MR D型PLC 將一臺(tái)4層站教學(xué)用電梯模型作為控制對(duì)象 設(shè)計(jì)該電梯的電氣控制系統(tǒng) 根據(jù)電梯 的運(yùn)行及控制要求 詳述了可編程控制器在電梯控制系統(tǒng)中的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)方法 關(guān)鍵詞 PI C 電梯 控制系統(tǒng) 中圖分類號(hào) TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B 文章編號(hào) 1009 9492f2012 11 0049 04 Research on Elevator Model for Teaching Purpose Control System Applied of PLC YIN Oin PAN Bin 1 Dept of Mechanical and Electrical Engineering Zhongshan Polytechnic Zh0ngshan528404 China Abstract The application of FX2N 64MR D series PI C designed tile four story elevator control system Based 0Il the actual operation and the control requirements of elevator introduced the hardware and the software design method of the control system using PLC contro1 er Key words PLC elevator model control system 0引言 目前大部分高校都需要PLC教學(xué)實(shí)驗(yàn)平 臺(tái) 以加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力 為此設(shè) 計(jì)了一種四層PLC控制的電梯教學(xué)模型 本文 詳細(xì)闡述了該電梯模型控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 以及軟件實(shí)現(xiàn)的流程 該模型將PLC與變頻器 等控制技術(shù)結(jié)合起來(lái)用于電梯控制系統(tǒng)中 通 過(guò)完成電梯控制系統(tǒng)各模塊的程序設(shè)計(jì) 可幫 助了解和掌握電梯的結(jié)構(gòu)及電梯控制原理 提 高電梯電氣故障檢修與排除的能力 1電梯模型的PLG控制系統(tǒng) 四層四站電梯模型的電氣控制系統(tǒng) 主要是 指對(duì)電梯曳引機(jī)和門機(jī)的啟動(dòng) 停止 運(yùn)行方向 的控制 以及對(duì)每層站顯示 層站召喚 轎內(nèi)指 令 安全保護(hù)等指令信號(hào)進(jìn)行管理 電梯控制系統(tǒng)的功能與性能直接決定著電梯 的自動(dòng)化程度和運(yùn)行性能 可編程序控制器 PLC 是以微處理器為核心的工業(yè)控制器 它的 基本結(jié)構(gòu)由CPU 輸入輸出 I 0 模塊 存儲(chǔ) 器 編程器等組成 它應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng)具有 以下特點(diǎn) 1 編程方便 易懂好學(xué) 2 抗干擾 能力強(qiáng) 可靠性高 3 構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)靈活簡(jiǎn)便 4 安裝維護(hù)方便等 1 1電梯模型對(duì)控制系統(tǒng)的要求 電梯控制系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成 轎 內(nèi)操縱箱模塊 控制柜模塊 召喚盒模塊 層站 位置顯示裝置 平停層裝置 換速 平層裝置 端站強(qiáng)迫換速開(kāi)關(guān) 限位開(kāi)關(guān)和端站極限位置保 護(hù)開(kāi)關(guān) 選層器 井道底坑檢修箱 轎頂檢修 箱 機(jī)房電源箱等 因此 為了與真實(shí)電梯控制系統(tǒng)相接近 該 模型電梯在各層設(shè)上 下呼梯按鈕 設(shè)有內(nèi)指令 按鈕 開(kāi) 關(guān)門按鈕 該模型電梯設(shè)有方向指示 燈 電梯當(dāng)前層信號(hào)指示燈 手動(dòng)伯動(dòng)檢修開(kāi) 關(guān) 檢修上行 下行按鈕 轎門開(kāi) 關(guān)到位開(kāi)關(guān) 風(fēng) 扇及照明開(kāi)關(guān) 限速器 門安全觸板 急停 上 下限位 警鈴安全開(kāi)關(guān) 如圖1所示 該模型電梯的總體控制要求如下 開(kāi)始時(shí) 收稿日期 2012 05 16 l I 49 I l j I 一一 J 自動(dòng)化 圖1 四層四站電梯模型 電梯自動(dòng)運(yùn)行至基站 當(dāng)有內(nèi)呼梯信號(hào)到來(lái)時(shí) 電梯響應(yīng)該呼梯信號(hào) 到達(dá)該樓層時(shí) 電梯停止 Y Nl 電梯在2樓 F 電梯在3樓 執(zhí)行上行程序 堡 蘭 樓有信號(hào) 廣1 執(zhí)1J 任廳 l N 停止 4樓有信號(hào) 執(zhí)行上行程序 停止I 釜墨 二 IN 停止 運(yùn)行 電梯門打開(kāi) 延時(shí)后自動(dòng)關(guān)門 當(dāng)有外呼 梯信號(hào)到來(lái)時(shí) 電梯響應(yīng)該外呼信號(hào) 到達(dá)該樓 層時(shí) 電梯停止運(yùn)行 電梯門打開(kāi) 延時(shí)后自動(dòng) 關(guān)門 當(dāng)電梯完成全部順向指令后 應(yīng)能自動(dòng)換 向 應(yīng)答相反方向的信號(hào) 在電梯運(yùn)行過(guò)程中 電梯上升 或下降 途中 任何反方向下降 或 上升 的外呼梯信號(hào)均不響應(yīng) 電梯具有最遠(yuǎn)反 向外呼梯響應(yīng)功能 電梯未平層或電梯運(yùn)行時(shí) 開(kāi)門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用 平層且電梯停 止運(yùn)行后 電梯門自動(dòng)打開(kāi) 按關(guān)門按鈕電梯門 關(guān)閉 電梯總體控制結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示 1 2 PLC的選擇及l(fā) O口分配 根據(jù)該四層四站電梯模型的總體控制要求 根據(jù)表1計(jì)算出I O點(diǎn)數(shù)及輸出點(diǎn)數(shù) 并考慮總點(diǎn) 上電 初始化 I 電梯復(fù)位 二二 平層開(kāi)關(guān)有信號(hào) 嗎 執(zhí)行 行流程與下行流 穗相反 樓平 有信號(hào) 3樓停 調(diào)開(kāi) 門程 嗎 l l l I 序 樓平辰 有信號(hào) 2樓停 調(diào)開(kāi) 門程 嗎 l l l I 厚 竺蘭 竺蘭 二 蘭 壁 復(fù)位等待 l 圖2 電梯模型控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 I l 50 I I 一所一一層一一層一 一所一一層一一層一 T 殷 勤 等 PLC在電梯教學(xué)模型控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 工業(yè)自 數(shù)留有余量 因此選用三菱FX2N一64MR D型 PLC 即32點(diǎn)輸入和32點(diǎn)輸出 共64點(diǎn) 同時(shí)列 出了I O及內(nèi)部輔助繼電器等的地址分配表 如表 1所示 以便進(jìn)行梯形圖的設(shè)計(jì) 表1 四層四站電梯模型PLC的I 0信號(hào)分配 輸入裝置 輸入繼電器 輸出裝置 輸出繼電器 SB101一僂內(nèi)指令 x0 HL101 Y0 SB102 樓內(nèi)指令 xl HL102 Y1 SB103 樓內(nèi)指令 x2 HL103 Y2 SB104四樓內(nèi)指令 x3 HL104 Y3 SB201一樓上外呼X4 HL201 Y4 SB202二樓上外呼X5 HL202 Y5 SB302二樓下外呼X6 HL302 Y6 SB203三樓上外呼X7 HL203 Y7 SB303三樓下外呼X10 HL303 Y10 SB304四樓下外呼X11 HL304 Y11 SQ4Ol一樓感應(yīng)器x12 HL1ll Yl2 SQ4O2 樓感應(yīng)器x13 HL2l1 Yl3 SQ4O3三樓感應(yīng)器x14 多段速指令1 YI4 SQ4O4四樓感應(yīng)器x15 多段速指令2 YI5 SB171慢上按鈕XI6 正轉(zhuǎn)運(yùn)行 停止 YI6 SB18 1慢下按鈕XI7 反轉(zhuǎn)運(yùn)行 停止 Y17 SA41 1轎頂檢修開(kāi)關(guān)X20 HL5O1 Y20 上限位開(kāi)關(guān)X21 HL502 Y21 下限位開(kāi)關(guān)X22 HIJ503 Y22 門鎖開(kāi)關(guān)x23 HL5O4 Y23 直駛開(kāi)關(guān)X24 KM1 Y24 開(kāi)門按鈕SB82 X27 KM2 Y25 關(guān)門按鈕SB83 X30 KM3 Y26 轎門開(kāi)到位開(kāi)關(guān)SA822 X31 KM4 Y27 轎 關(guān)到位開(kāi)關(guān)SA833 X32 KM5 Y3O 門觸板SA851 SA852 X33 KA82 Y31 超載開(kāi)關(guān)X34 KA83 Y32 圖3是FX2N一64MR型PLC的基本單元外形 基本單元由內(nèi)部電源 內(nèi)部CPU 內(nèi)部輸入輸出 接口及程序存儲(chǔ)器 RAM 組成 其中動(dòng)作指示 燈1有5個(gè) 分別為P0WER一電源指示燈 RuN一運(yùn)行指示燈 BATT V一電池電壓下降指示 燈 PROG E一程序出錯(cuò)指示閃爍燈及CPU E CPU出錯(cuò)指示燈 1 動(dòng)作指示燈2 DIN導(dǎo)軌裝卸 子3 輸 動(dòng)作指示燈 4 輸出用裝卸式端子5 夕 圍設(shè)備接線插座蓋板6 面板 蓋7 電源 輔助電源 輸入信號(hào)用裝卸式端子8 輸 入指示燈9 安裝孔 4個(gè) 10 擴(kuò)展設(shè)備接線插座板 圖3 FX2N一64MR基本單元外形圖 1 3 I O接口電路的設(shè)計(jì) I O電路表示PLC與操縱箱 井道以及控制柜 其他電器問(wèn)的連接 根據(jù)輸入信號(hào)的作用和輸出 類型進(jìn)行I O口的地址分配 將重要的開(kāi)關(guān) 觸點(diǎn) 輸入信號(hào)排列在前面 負(fù)載電壓類型和等級(jí)相同 的輸出合為一組 利用同一公共輸出點(diǎn) 為減少系統(tǒng)的輸入點(diǎn) 軟件設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)不同 的控制功能 盡量采用模塊化設(shè)計(jì) 具體模塊可 分為 內(nèi)指令模塊 外呼模塊 指層模塊 安全 電路模塊 開(kāi)關(guān)門模塊等 模塊間不是完全獨(dú) 立 由于PLC采用循環(huán)掃描方式 要注意各指令 間和模塊間的時(shí)序關(guān)系 以保證程序按設(shè)計(jì)功能 運(yùn)行 將廳 轎門鎖開(kāi)關(guān) 不同處位的檢修開(kāi)關(guān) 只做一個(gè)點(diǎn)輸入 將作用相同的開(kāi)關(guān)并聯(lián)輸入 PLC 如開(kāi)門按鈕和安全觸板開(kāi)關(guān) 分配地址 后 畫(huà)出I O接口線路圖如圖4所示 1 4電梯模型PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 利用PLC指令 根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)思想 完成 各控制功能的梯形圖設(shè)計(jì) 包括 1 內(nèi)指令信 號(hào)控制電路I O地址分配圖和梯形圖 2 廳召 喚控制電路I O地址分配圖和梯形圖 3 層樓 控制電路I O地址分配圖和梯形圖 4 自動(dòng)定 一 門安 門安 K 圖4 I O接口電路的硬件接線圖 向控制電路I 0地址分配圖和梯形圖 5 開(kāi)關(guān) 門控制電路I 0地址分配圖和梯形圖 6 指令 專用 超載警鈴電路I 0地址分配圖和梯形圖 2結(jié)束語(yǔ) 設(shè)計(jì)出了滿足四層電梯模型控制要求的PLC 控制系統(tǒng) 能實(shí)現(xiàn)電梯廳外呼叫 轎箱內(nèi)選層 樓層及方向指示 開(kāi)關(guān)門 轎廂井道內(nèi)的上下平 層 檢修上下行 電梯上下限位開(kāi)關(guān) 門安全觸 板開(kāi)關(guān) 急停開(kāi)關(guān) 其他安全保護(hù)開(kāi)關(guān)等功能 該控制系統(tǒng)適用于四層電梯的控制 為PLC的教 學(xué)實(shí)訓(xùn) 畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了控制對(duì)象 進(jìn)一步強(qiáng)化 學(xué)生的實(shí)際工程意識(shí) 在功能上該系統(tǒng)有良好的 擴(kuò)展性 能進(jìn)行I 0口的擴(kuò)展 將來(lái)經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)?修改和擴(kuò)展 可適用于更高層的電梯模型 也可 以增加通信的接口 實(shí)現(xiàn)多梯并聯(lián)集選控制 達(dá) 到高效運(yùn)送貨物和乘客的目的 參考文獻(xiàn) 1 劉寧芬 電梯控制技術(shù) Z 中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2009 第一作者簡(jiǎn)介 殷勤 男 1981年生 廣西柳州人 碩 士 講師 研究領(lǐng)域 電梯結(jié)構(gòu)分析及數(shù)值計(jì)算 已發(fā)表 論文8篇 g L 移7匆 0 l 0 麓0 一 I j 9 I 1 l 1 一一 I 1