PLC在杂物电梯控制系统中的应用.docx
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PLC在杂物电梯控制系统中的应用
PLC在杂物电梯控制系统中的应用
第一节编制电梯PLC程序的步骤
通过前面对PLC基础的学习，我们对PLC的结构及工作原理有了一定的了解，并掌握了基本的梯形图及指令的编写方法。
下面我们就要进入实际应用阶段，要利用PLC来控制电梯的运行了。
在这里，我们首先学习一则简单的控制程序，即用PLC来控制一台杂物电梯的运行。
麻雀虽小，但五脏俱全。
作为一控制系统，我们仍必须按照设计系统的要求来一步步完成它。
第一步，设计一个系统，首先要求我们对这个系统的运行过程要十分了解，要会画出整个运行过程的流程图，对系统的每一个功能要求心中有数。
第二步，计算控制系统对PLC的配置要求，也就是说要计算出在整个系统中，你的PLC需要用到多少个输入及输出点。
第三步，进行PLC的选型。
根据你所计算出的所需要PLC的输入输出接点数，进行PLC的选型。
所选PLC型号一是要能达到你所设计系统的要求，二是你能熟练使用的品牌规格，这样才能得心应手。
第四步，设计系统的电气原理图及安装接线图，并对所用PLC输出输出口进行定义。
第五步，设计梯形图
采用PLC作为中间过程控制的电梯电气控制，在电路原理图和安装接线图设计绘制完成后，还必须设计绘制与电路原理图对应的PLC梯形图程序，梯形图程序是PLC内各种软硬继电器的逻辑控制图，它的逻辑控制方式类似于中间过程控制继电器之间的逻辑控制电路图，因此它是PLC控制电气系统设计工作的重要环节之一。
设计梯形图程序时，应按PLC使用手册的方法，了解PLC的I/O接口分配、组合排列和代号，机内各种软继电器、数据区、通道代号，常用指令的编制规则和代号等。
设计梯形图一般应遵守以下规则：
（1）I/O点和内部各种软继电器等的常开和常闭触点可多次重复使用。
（2）软继电器的线圈不能与左边的母线直接连接，应有过渡点。
（3）软继电器的右边不能再有接点。
（4）在一套梯形图中，相同代号的线圈不能重复出现。
（用SET、RST指令外）
（5）PLC的输入输出点可当软继电器来使用。
第六步，把编制好的程序写入PLC，并进行在线调试。
第二节杂物电梯控制系统功能说明
本文所叙述的杂物电梯是一种厅外按钮集选控制的交流单速电梯，专用于提升和下降重量和体积较小的物件，绝不允许任何人进入轿厢。
该电梯在各层门旁都设有操纵箱，操纵箱上设有相应层站数的召唤按钮、一个占用显示灯、一个楼层和方向显示器及一个急停开关。
在基站一般还设有一个锁梯钥匙。
电梯电气控制中，所有安全开关组成一条安全回路，控制电梯的安全接触器，当安全回路断开，安全接触器失电，电梯的动力电动及PLC电源均切断，确保电梯立即停止。
另外，所有厅门及轿门开关形成一条门锁回路，控制门锁继电器。
当门锁继电器失电，应确保电梯不能运行。
电梯的控制系统设有两个运行状态，即正常运行状态和检修操作运行状态。
在电梯的机房和轿顶均设有一个正常/检修开关，当两个开关均处于正常状态时，电梯即进入正常运行状态。
1、电梯的正常运行过程
当电梯停在某层，全部厅门处于关闭状态，电梯即进入等待运行状态。
此时任何层站只要输入一个召唤信号，电梯立即驶向所召唤的楼层。
电梯到达指定楼层自动停止，并发出蜂鸣，提示电梯已完成此次任务。
同时显示器刷新楼层显示。
电梯运行过程中，每个厅站的召唤箱上的“占用”灯亮起，说明电梯处于被占用状态。
电梯到达楼层，厅门被打开，“占用”灯也亮着，电梯仍处于占用状态。
当电梯处于占用状态时，不再接受任何楼层的召唤，此时输入召唤信号不被接受，也不能记忆。
需要指出的是，当电梯完成一个任务停止在某层时，占用状态必须有一个延时，以确保有时间能开门卸载货物。
避免电梯一到达楼层，被另处一个召唤登记，电梯驶向另一个楼层。
如果电梯停在某层，厅门处于打开状态，则电梯处于占用状态。
这时如果有召唤信号，虽然召唤不被登记，但蜂鸣器会响起，以提醒有人要用电梯。
2、电梯的检修运行状态
当机房或轿顶任何一处的“正常/检修”开关处于检修状态时，电梯即进入检修状态，这时操作检修箱上的“上行”或“下行”按钮，可以控制电梯以点动方式上行或下行。
但检修控制有一个优先权，轿顶的检修优先与机房的检修。
3、电梯的自动平层
在井道中，在每层的平层位置装有一个平层感应器，在轿顶相应位置装有一个约300mm长的隔磁板，当电梯到达该楼层有停车信号，则隔磁板插入感应器时，电梯立即停止运行。
之所以隔磁板需要300mm长度，是因为电梯停车时，仍有一个惯性要冲过一些，在实际调试时可以调正隔磁板的长度来达到一个满意的平层精度。
也可以在程序中采用一些技巧，通过调正程序的方法来实现平层精度的要求。
4、电梯的端站保护
在井道的端站一般都设置一个端站限位和极限限位。
当端站限位动作时，电梯应不能继续向这个端站的方向运行。
当极限开关动作时，应切断电梯的动力电源。
5、电梯的其它功能要求
根据电梯的规范要求，我们还要考虑一些电梯的其它功能设计。
如全程行运行时间的限制，单层运行时间的检测、接触器防粘连的保护。
全程运行时间的保护是指从一个端站直接驶向另一个端站所用时间不能超过一个设定值，否则程序保护，停止电梯的运行。
单层运行时间的检测是指电梯单层之间的运行最长时间不能超过一个设定值，否则程序保护，停止电梯的运行。
接触器防粘连保护是指对控制抱闸的主要接触器进行检测，如发现接触器有粘连不能释放时，程序应保护，停止电梯再运行。
第三节计算PLC的I/O接口及进行PLC选型
根据杂物电梯的功能要求，我们以设计一个3层3站的杂物电梯来对PLC的I/O接口数量来进行计算。
输入信号的计算：
1、对门锁继电器的检测
2、对检修开关信号的检测
3、对主电源接触器触点信号的检测
4、对上、下行接触器触点信号的检测
5、检修向上按钮信号
6、检修向下按钮信号
7、1楼感应器信号
8、2楼感应器信号
9、3楼感应器信号
10、1楼召唤按钮信号
11、2楼召唤按钮信号
12、3楼召唤按钮信号
输出信号的计算：
1、上行接触器
2、下行接触器
3、输出接触器
4、抱闸强激接触器
5、1楼楼层信号灯
6、2楼楼层信号灯
7、3楼楼层信号灯
8、蜂鸣器信号
9、占用灯信号
10、1楼召唤信号
11、2楼召唤信号
12、3楼召唤信号
说明：
这里楼层信号输出采用一对一信号输出，因为杂物梯一般不会有太多楼层，如果采用七段码输出则要采用七个输出点。
输出接口的上行接触器、下行接触器、输出接触器、抱闸强激接触器应采用同一输出电压等线。
其它均为信号输出，采用另一组同一输出电压等级。
经过以上计算，我们得出到少需要12个输入点和12个输出点。
这样我们就可以进行PLC的选型。
我们选择一种三菱FX1S-30MR的小型PLC，它具有16个输入点和14个输出点，附合我们的设计要求。
第四节电梯电气原理图设计
安全及门锁回路
电源
抱闸回路
PLC输入输出通道
说明：
因为FX1S-30MRPLC的Y0和Y1输出端都为独立成一组，这里这没用，如果要增加层站便可用上，因为这两个点可以与任意电压等线配合。
元件代号表
序号
元件代号
名称
电压
1
Q1
空气开关
2
MC
输出接触器
AC110V
3
SC
上行接触器
AC110V
4
XC
下行接触器
AC110V
5
YJ
安全继电器
AC110V
6
MSJ
门锁继电器
AC110V
7
BZJ
抱闸强激继电器
AC110V
8
TR
热继电器
-
9
1RC-6RC
接触器阻容吸收组件
-
10
XJJ
相序继电器
-
11
1F-3F
熔断器
-
12
F4-F5
熔断器
-
13
F6
熔断器
-
14
F7-F8
熔断器
-
15
R1
分压电阻
-
16
R2
放电电阻
-
17
C1
灭弧电容
-
18
ZD
整流器
-
19
RU1RU2
压敏电阻
-
20
TB
控制变压器
-
21
Z1
轿厢检修开关
-
22
Z2
控制屏检修开关
-
23
AS1
慢上按钮（轿顶）
-
24
AX1
慢下按钮（轿顶）
-
25
AS2
慢上按钮（机房）
-
26
AX2
慢下按钮（机房）
-
27
PLC
可编程序控制器
-
28
1KW
上限位
-
29
2KW
下限位
-
30
S33
上极限
-
31
S34
下极限
-
32
SB11
地坑急停
-
33
SB1-SB3
层站急停
-
34
SB12
机房急停
-
35
SL1-SLn
门电气联锁
-
36
1YG-3YG
层站感应器
-
37
A1J-A3J
厅外指令
-
38
DIS
显示器
-
39
DZ
占用灯
-
40
DL
蜂鸣器
-
41
D1J-D3J
指令灯显示
-
第四节PLC梯形图设计
在设计完电气原理图后，我们可以开始进行梯形图的设计了。
这里，我们首先对三菱FX系列PLC编程软件进行一些简单介绍。
三菱FXPLC编程软件名称叫SWOPC-FXGP-WIN-C。
它是一个中文版的编程软件，可以在WINDOWS系统下工作，使用十分方便。
如果你还没有安装这个软件，可以点击这里下载后安装。
运行编程软件后，可以新建一个文件，编辑区域可以是梯形图的编辑界面，你可以使用工具直接在编辑区域画出梯形图。
也可以用指令表的界面输入指令。
这两个界面可以互相转换。
下面我们开始梯形图的设计。
首先进行楼层控制回路的设计，如下图：
当轿顶隔磁板插入楼层感应器中时，驱动一个计时器，计时器动作时进行楼层的翻转。
这里用计时器，主要是为了可以通过调正计时器延时时间，来调正电梯的平层。
下面进行厅外指令信号的登记与消除，如下图：
1、只有正常操作状态下，全部门关闭完好时，才能登记指令信号。
2、当有其它指令信号已被登记时，不能再登记另外的指令信号。
3、当电梯到达该楼层，登记好的指令信号消除。
4、当有故障发生时，指令信号消除。
接下来，进行上下行接触器及输出接触器的控制，如下图：
在正常操作状态时，电梯根据目前所在的位置和登记的厅外指令信号，自动决定运行方向，驱动上或下行接触器。
当电梯处于检修操作状态时，指令登记回路失效，自动定向失效，电梯的上下行接触器只受慢上按钮或慢下按钮的控制。
当电梯完成一个任务停车时，利用M1进行一个延时，M1在电梯停止后立即吸合，延时一个时间后释放。
防止电梯停车后还未开门装卸货物就被另一个指令召唤运行。
只要有上或下行接触器动作，输出接触器就吸合。
这里使用输出接触器，主要目的是达到驱动马达的电流有两个独立的触点，同时控制制动器的电流也有两个独立的触点。
下面是抱闸强激继电器输出回路，如下图
抱闸强激继电器的作用是使制动器以110V强激吸合一段时间后，抱闸强继电器动作，使制动器线圈电压下降到一个维持电压。
下面设计蜂鸣器与占用灯程序，如下图：
在门锁处于开启状态时，如有厅外按钮召唤，则蜂鸣器鸣叫，当电梯到达停止后，蜂鸣器也鸣叫，M0是提供一个鸣叫的时间。
当时间开被打开，或在运行中，或有指令被登记时，占用灯点亮，表示电梯被占用中。
当电梯处于检修状态时，占用灯闪亮，表示电梯正在检修中。
楼层信号及指令信号的输出，如下图：
这里设计一个故障显示的作用，当电梯有故障时，楼层显示器就会闪动。
下面设计电梯的保护程序，如下
从梯形图可以看出，这里对上下行接触器、输出接触器的触点信号进行检测，如发现接触器有不吸合或不释放现象，电梯程序进行保护，终止电梯运行。
另外，当电梯全程运行超过设定时间也保护。
电梯运行中，两个楼层之间超过设定运行时间也保护。
另外这里也设计了一个电梯保护后有自动解除故障保护的功能，主要是为了接触器触点偶尔不良时，电梯能自动恢复正常。
程序编制完成，即可把程序写入PLC。
写入PLC可以利用称为SC-09的编程电缆，使电脑与PLC相连，操作软件写入菜单，把程序写入PLC。
之后就可以进行调试了。
利用软件的在线监视功能对电梯进行调试非常方便，这里就不多写了。
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