五层电梯控制系统界面控制设计

随着我国国民经济的飞速发展，高层　建筑如雨后春笋般拔地而起，电梯作为一　种独特的交通运输工具得到了迅速发展。　电梯是一种技术含量较高的机电一体化产　品，由于它充分利用了计算机和电工电子　技术，因此具有技术含量高、发展快的特　点。然而相当一部分从业人员跟不上发展　要求，许多安装、维修保养人员对新的微电　脑控制电梯技术不够熟悉。这就需要培训　出合格的电梯安装、维修和保养人员。实　物电梯对该专业的教学起到了很大作用，　但在教学过程中有许多不尽如人意之处。　电梯的操作、调试和故障排除要靠机械系　统运行来实现，把实物电梯放入教室是不　可能的。只有研制体积较小，功能较全的　模拟电梯才是完善教学手段的最好办法。　电梯控制的ＰＬＣ程序设计　根据电梯的运行情况和控制要求，模　拟电梯控制系统的ＰＬＣ程序分成开关门环　节、楼层信号的产生与清除环节、停层信号　的接收记忆与消除环节、外呼信号的接收　记忆与消除环节、电梯的定向环节、自动运　行时启动加速和稳定运行环节、停车制动　环节来设计，以下是具体设计过程。　１．ＰＬＣ的输入、输出分配　表１输入输出分配表　表１是模拟电梯控制系统的输入、输　出的具体分配。　２．开关门环节　电梯的开关门存在以下几种情况：　（１）电梯投入运行前的开门。　（２）呼梯开门。　，　（３）电梯自动运行停层时开门。电梯　在停层时，至平层位置，Ｍ１４０接通，电梯应　开始开门。　（４）电梯关门过程中的重新开门。　（５）电梯检修时的开关门。检修状态　下，开关门均为手动状态，由开关门按钮　ＳＢ１、ＳＢ２实施开门与关门。　

『输入　代号　输出　代号　输入　代号　输出　代号　ｌ　ＲＵＮ　ＫＡ２安全运行　ＹＯ　ＫＭ１上行　Ｘ２Ｏ　ＳＢ９五楼内选　Ｙ２３　ＨＬ１一层内选记忆指示　ＸＯ　ＫＡ１门锁　Ｙ１　ＫＭ２下行　Ｘ２ｌ　１ＫＲ一楼感应器　Ｙ２４　ＨＬ２二层内选记｝乙指示　Ｘｌ　ＳＡ１—１自动　Ｙ２　ＫＭ３高速　Ｘ２２　２ＫＲＺ－楼感应器　Ｙ２５　ＨＬ３三层内选记忆指示　Ｘ２　ＳＡ１—２检修　Ｙ３　ＫＭ４低速　Ｘ２３　３ＫＲ三楼感应器　Ｙ２６　ＨＩＡ四层内选记忆指示　Ｘ３　ＳＢＩ开门　Ｙ４　ＫＭ５启动加速　Ｘ２４　４ＫＲ四楼感应器　Ｙ２７　ＨＬ５五层内选记忆指示　Ｘ４　ＳＢ２关门　Ｙ５　ＫＭ６启动加速　Ｘ２５　５ＫＲ五楼感应器　Ｙ３Ｏ　ＨＬ８一楼上呼记忆　Ｘ５　ＳＢ３上行启动　Ｙ６　ＫＭ７制动减速　Ｘ２６　１ＳＢ１一楼上行　Ｙ３ｌ　ＨＬ９二楼上呼　｝乙　Ｘ６　ＳＢ４下行启动　Ｙ７　ＫＭ８制动减速　Ｘ２７　２ＳＢ１二楼上行　Ｙ３２　ＨＬ１０　Ｚ．楼下呼记忆　Ｘ７　ＳＱ５基站　Ｙ１０　ＫＭ９开门　Ｘ３Ｏ　２ＳＢ２二楼下行　Ｙ３３　ＨＬ１１三楼上呼记忆　Ｘ１Ｏ　ＳＱ６开门到位　Ｙ１１　ＫＭ１０关门　Ｘ３ｌ　３ＳＢ１三楼上行　Ｙ３４　ＨＬ１２￣楼下ｐ￣ｉｉ２忆　Ｘｌ１　ＳＱ７关门到位　Ｙ１４　１ＨＬ一层层楼指示　Ｘ３２　３ＳＢ２三楼下行　Ｙ３５　ＨＬ１３四楼上呼记忆　Ｘ１２　ＳＱ１７上行限位　Ｙ１５　２ＨＬ－层层楼指示　Ｘ３３　４ＳＢ１四楼上行　Ｙ３６　ＨＬ１４四楼下呼记忆　Ｘ１３　ＳＱ１８下行限位　Ｙ１６　３ＨＬ三层层楼指示　Ｘ３４　４ＳＢ２四楼下行　Ｙ３７　ＨＬ１５五楼下呼记忆　Ｘ１３，　ＳＢ５一楼内选　Ｙ１７　４ＨＬ四层层楼指示　Ｘ３５　５ＳＢ２五楼下行　Ｘ１５　ＳＢ６￣－楼内选　Ｙ２０　５ＨＬ五层层楼指示　Ｘ３６　６ＫＲ上平层感应器　Ｘ１６　￥Ｂ７三楼内选　Ｙ２１　６ＨＬ、ＨＬ６上行指示　Ｘ３７　７ＫＲ下平层感应器　Ｘ１７　ＳＢ８四楼内选　Ｙ２２　７ＨＬ、ＨＬ７下行指示　（６）电梯自动运行时的关　门。停站时间继电器Ｔ４５０延时结　束后，电梯自动关门。　（７）电梯停用后的关门。　Ｍ１０２：自动运行时开门禁止；　Ｍ１００：开门辅助继电器；ＹＩＯ：开　门输出；Ｍ１０１：关门辅助继电器；　Ｙ１１：关门输出（参见下页图１、图　２）。　３．楼层信号的产生与清除环　节　当电梯位于某一层时，指层　感应器（１ＫＲ一５ＫＲ）通过产生对　应楼层的信号来控制楼层灯的状　态，而当电梯离开该楼层时，则其　信号将被新的楼层信号（上一层　或是下一层）所取代。程序中当　层的层楼辅助继电器是用上层或　是下层的楼层信号关断的。　ＣＨＵＡＮＧｘＩＮＫＥＪＩ　２０１３．

图（1-2） 硬件主电路图

KA1控制电机启停

KA2控制电机正反转

当KA1接通，KA2闭合，电机正转，电梯上升。当KA1接通，KA2打开，电机反转，电梯下降。 - 2 - 2.3 I/O接口电路的设计

根据设计要求需要，实物电梯模型共需20个输入，16个输出，控制器选用三菱FX1N系列可编程控制器,其I/O接口电路设计如图（1-3）（见附录）：

图（1-3）I/O接口电路图

以上输入输出均按要求与相关按钮、开关、灯泡相连接（详细说明见后），根据需要将输入COM端接地，输出COM端接24V，电机驱动电压由电梯本身供给。

右边五个动合触点是由输入信号控制的.表示到达楼层信号。

右边八个是请求上下的外呼按钮,最上面的表示第五层请求向下按钮，最下面是第一层向上按钮，其他楼层有向上向下请求呼叫功能

右边五个是到几楼层的内呼按钮，X015是到第五层按钮，X021是到第一层的按钮

X022开门按钮X023 关 门 按钮 左边五个是楼层指示灯从上到下分别是5.4.3.2.1

左边的是开门喇KA1是控制电机启停

KA2是控制电机正反转

左边八个按钮分别是外呼请求指示灯，第五层只有向下的请求指示灯等PB01，第一层只有向上的请求指示灯PB08，其他楼层都有向上向下的请求指示灯

- 3 - 2.4 控制流程图的设计

实物电梯模型为5层5站，根据电梯设计要求的动作顺序，其控制流程图设计如下：

- 4 - 2.5输入输出分配表

I 输入端口

II

输出端口

Y000 第五层到达指示灯

Y001 第四层到达指示灯

Y002 第三层到达指示灯

Y003 第二层到达指示灯

Y004 第一层到达指示灯

Y005 输出显示LED（蜂鸣器）（开门）

Y006 电机启停（电梯启、停）

Y007 电机正、反转（电梯升、降）

Y010 第五层请求下指示灯

Y011 第四层请求上指示灯

Y012 第四层请求下指示灯

1 第一章 電梯控制的原理與實現

1．1 電梯控制系統構成

電梯控制系統主要由變頻調速主回路、輸入輸出單元以及 PLC 單元構成，由如圖2所示，PLC用來完成對電梯曳引電機及開關門機的起動，加減速，停止，運行方向，樓層顯示，層站召喚，轎箱內操作，安全保護等指令信號進行管理和控制功能。

圖2 電梯控制系統原理圖

1．2 電梯的工作原理及功能要求

1．2．1 變頻調速回路

變頻調速主回路由三相交流輸入、變頻調速驅動、曳引機和制動單元構成.三相電源 R、S、T 經接線端子進入變頻器為其主回路和控制回路供電，輸出端為兩相電接電動機的快速繞組，外接制動單元減少了制動時間，加快制動過程。旋轉編碼器用來檢測電梯的運行速度和運行方向，變頻器將實際速度與變頻器內部的給定速度相比較，從而調節變頻器的輸出頻率及電壓，使電梯的實際速度跟隨變頻器內部的給定速度，達到調節電梯速度的目的。變頻器輸入信號為：上、下行方向指令，低速、高速、檢修速度編碼指令。

1．2．2 輸入輸出回路

輸入輸出單元為 PLC 的 I/O 介面部分，主要由廳外呼叫、轎箱內選層、 2 樓層及方向指示、開關門、井道內的上下平層、上下強迫換速開關、門鎖、安全保護繼電器、檢修、消防、泊梯、稱重等單元構成。

（1）輸入單元為：

廳外呼叫單元，用來對各層站的廳外召喚信號進行登記、記憶和消除；轎箱內選層單元，負責對預選樓層指令的登記、消除和指示；開關門按鈕，輸入 PLC

控制轎門的開閉（廳門也同時動作）；上下平層裝置，用來保證電梯轎箱在各層停靠時準確平層；上下限強迫換速開關，用於保護電梯的高速運行安全，避免電梯出現沖頂或蹲底事故，當電梯到達上下端站時，裝在轎廂邊的上下限強迫換速開關打板，信號輸入 PLC，PLC 發出換速信號強迫電梯減速運行到平層位置；門鎖裝置（或轎門和廳門聯鎖保護裝置），轎門閉合和各廳門閉合上鎖是電梯正常起動運行的前提；安全回路，通常包括轎內急停開關、轎頂內急停開關、安全鉗開關、限速器斷繩開關、限速器超速開關、底坑急停開關、相序保護繼電器、上下限極限開關等；檢修、消防和泊梯，檢修、消防和泊梯為電梯的三種運行方式，檢修運行為電梯檢修時的慢速運行方式，消防運行有消防返回基站和消防員專用兩種運行狀態，泊梯狀態，消除內選和外呼信號，自動返回泊梯層、關門並斷電；稱重單元，用來檢測轎廂負荷，判斷電梯處於欠載、滿載或超載狀態，然後輸出數字信號給 PLC，根據負載情況進行起動力矩補償，使電梯運行平穩。

PLC五层电梯控制系统原理图

概述

PLC（可编程逻辑控制器）五层电梯控制系统是一种常见的用于控制电梯运行的自动化系统。该系统通过PLC控制器和相关传感器、执行器等设备的协作，实现了电梯的安全、高效运行。本文将介绍PLC五层电梯控制系统的原理图及其各个部分的功能。

电梯控制系统五层结构

PLC五层电梯控制系统包括：感知层、搬运层、执行层、计算层和人机交互层。下面将分别介绍各个层次的功能及其原理图。

感知层

感知层是电梯控制系统的最底层，用于感知电梯当前的状态和环境。该层包括各类传感器，如限位开关、压力传感器、光电传感器等。这些传感器可以实时感知电梯的位置、运行状态、载重情况等信息，以便进行后续的控制决策。感知层的原理图如下：

感知层┬─── 限位开关

├─── 压力传感器

├─── 光电传感器

└─── ...

搬运层

搬运层负责将感知层获取到的信息转化为PLC控制器能够识别和处理的信号，并将控制器的输出信号传递给执行层。搬运层包括信号转换模块和数据传输模块。信号转换模块将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，以便PLC控制器进行处理。数据传输模块负责将PLC控制器的指令传递给执行层。搬运层的原理图如下：

搬运层┬─── 信号转换模块

└─── 数据传输模块

执行层

执行层是电梯控制系统的核心部分，负责执行PLC控制器下发的指令，控制电梯的运行。执行层包括电机、电磁铁等执行器。电机负责控制电梯的升降运动，电磁铁负责控制电梯的门的开关。执行层的原理图如下：

执行层┬─── 电机

└─── 电磁铁 计算层

计算层是电梯控制系统的大脑，负责对感知层获取的信息进行处理，并根据设定的电梯运行策略生成控制指令。计算层由PLC控制器组成，包括CPU、存储器、输入/输出模块等。PLC控制器可以根据预设的逻辑、算法等进行判断和计算，以确定电梯的运行方向、停靠楼层等。计算层的原理图如下：