三菱PLC的四层站电梯控制系统设计与实现

三菱PLC的四层站电梯控制系统设计与实现
文章介绍三菱FXCPC系列FX3U类型可编程控制器（PLC）在四层站电梯控制系统中的应用，以及三菱可编程控制器控制四层站电梯的控制系统设备硬件组成和控制软件程序设计，提出了一整套的四层站电梯可编程控制器（PLC）自动控制系统解决方案，该方案提出了总体流程设计，并阐述了设计的思路和要点等。

另外，在四层站电梯模型上对该方案控制系统的基本功能做了有效测试和验证，其结果体现了该控制系统满足无司机电梯的自动控制要求，能作为一种安全性高、可靠性强的四层站电梯控制系统。

标签：PLC控制;电梯;系统设计;无司机控制
随着城市化以及城镇化的发展，现代化建筑工程数量也逐年增多，电梯已成为现代化建筑中不可缺少的一部分，更是人民日常生活中息息相关且无法脱离的通行工具。

电梯的安全稳定地运行，在电梯控制程序设计中体现得非常重要。

为此，设计一套完整可靠、普适性强，并且具有代表性的控制系统能给相关从事行业人员或着研究人员提供一定的参考。

可编程控制器（PLC）的出现，在电梯控制技术中的得到了广泛的应用和发展，PLC的控制系统相对体积小、使用寿命长、稳定可靠、易于维修和控制、经济成本相对低廉，因此在电梯控制系统中，PLC 的控制系统逐步取代了先前的继电-接触器控制系统并成为电梯控制系统的主流。

本文将PLC，即可编程控制器应用于四层站电梯的逻辑控制系统中，提供并设计一套四层站电梯控制系统的解决方案，本方案已通过模型电梯验证其基本控制功能，解决了电梯控制系统不稳定，可拓展性差，故障率高等一些问题，同时也可以实现更复杂更多的控制功能。

1 电梯控制系统总体设计方案
方案的设计要以人为本，需要考虑乘客群体的日常思维方式、行为习惯，以及乘客乘坐电梯时的不确定性或随机性、突发性等因素，宜采用数字化的智能逻辑控制，体现以人为本的思想。

系统逻辑控制图如图1所示。

并做到遵循以下电控要求：
1）电梯无司机控制，由乘客自行控制;
2）电梯运行中同时出现外呼梯信号和内选信号时，顺向优先;
3）电梯接近所需要停靠的层站时减速运行，准确平层停靠楼层;
4）上下行自动控制与显示;
5）楼层自动控制与显示;
6）轿厢内及层站候梯处有上下行箭头指示灯和层楼数显示灯;
7）满载关门，超载开门;
8）电梯各层设有上行和下行呼叫按钮，按压按钮时信号被记忆，相应的指示灯亮（上升指示灯或下降指示灯亮）;
9）电梯上行时有外呼梯信号，若信号在现行位置上层则电梯分别到达上面层相应信号灯灭并且电梯门打开，若信号在现行位置下层则电梯在下一次上行时响应;
10）电梯下行时有外呼梯信号，若信号在现行位置下层则电梯分别到达下面层相应信号灯灭并且电梯门打开，若信号在现行位置上层则电梯在下一次下行时响应;
11）电梯停止时，轿内按钮可直接控制开门和关门，电梯停稳3s后开门，开门5s后无关门信号则自动关门;
12）电梯在层站停靠时，层站候梯处上行、下行按钮能控制开门;
13）电梯运行时不能开门，梯门关闭后才能运行;
14）电梯门设有红外防夹功能;
15）每一层电梯都设有一个行程开关，当电梯碰到楼层的行程开关时，表示电梯已经到达该层。

2 硬件系统
本方案主要使用了三菱PLC（型号：FX3U-64MR）和四层电梯模型。

FX3U-64MR 是日本三菱公司的第三代可编程控制器（PLC），继电器输输入32点，输出32点.FX3U 是FX系列中功能最强、速度最高的微型PLC，内置用户存储器64Kb ，最大可扩展到256个I/O点，可有多种特殊功能扩展，实现多种特殊控制功能（PID、高速计数、A/D、D/A、等）。

有功能很强的数学指令集。

通过通信扩展板或特殊适配器可实现多种通信和数据链接，同时也可以实现CC-Link通信。

在实际使用的电梯中四层电梯的控制输入点如下：
1）外选呼梯按钮：共6个，其中一层基站和顶层各一个，二层和三层上呼和下呼各一個;
2）内选呼梯按钮：共4个，轿厢内每层各一个;
3）电梯启动、停止、检修按钮各一个;
4）平层传感器：每层井道各一个，用于选向和选层;
5）极限位开关：井道顶层和底坑各一个，防止轿厢冲顶;
6）限位开关：井道顶层和底坑各一个，防止轿厢冲顶;
7）超载开关：轿顶一个，防止电梯超载。

3 软件系统
本系统以稳定性、智能性、可维护性原则进行模块化设计，设置PLC的I/O 端口分配表（软元器件分配表）、梯形图。

I/O端口分配表如下所示：
电梯的上下行控制采用楼层数值比较法。

当前呼梯存储单元寄存器D1的赋值与当前层站存储单元寄存器D0中赋值做比较。

如果D1大于D0，则电梯上行;如果D1=D0，则电梯保持停止;如果D1小于D0，则电梯下行。

电梯运行方向的程序设计如图3-1所示，假设电梯初始位置在一楼层站，四楼层站有人呼梯，此时，D0被赋值1，D1被赋值4，则D1大于D0，即电梯上行。

如果此时有多个层站呼梯按钮被按下，电梯坚持顺向优先原则，顺向呼梯的按钮被按下后被选中登记。

即当电梯从一楼上四楼过程中二楼上呼按钮被按下时电梯会顺向截停，逆向等待，电梯运行过程受到安全保护，由于安全回路为串联方式，其它安全保护装置共用安全开关，呼梯优先的控制程序如图3-2所示。

电梯的呼梯信号有内呼和外呼之分，为了能实现到达统一目标层站并对呼梯信号优先排队，需把呼梯信号综合起来比较排队，部分程序如图3-3所示。

电梯外部的6个呼梯按钮与内部的4个呼梯按钮对应的逻辑应有区分，内呼按钮被按下后呼梯被登记并点亮指示灯，直至被再次操作或得到平层信号后该操作被取消，因此可以用各层站行程开关作为平层装置反馈平层信号。

外呼与内呼登记程序相似，区别在于中间层站的呼梯信号应作反向保护，防止逆向截停，这里用中间继电器M0、M2分别作为上行标志和下行标志。

部分呼梯信号登记程序如下图3-4和图3-5所示
当电梯达到另外一层楼并触碰到行程开关时信号更换为当前所在楼层的数值。

数码管采用七段码显示指令SEGD显示，PLC输出采用Y030到Y037显示。

电梯在运行停止时、停车时按手动开门按钮或呼梯按钮执行开门动作，电梯开门到位延时延时关门，停车时可手动关门，部分开关门程序如下图3-6所示。

电梯检修开关打开时，电梯进入检修昨天，按下手动运行按钮使电梯进行检修运行，此时电梯依然受到安全保护。

部分检修程序如下图3-7所示
4 结束语
本文介绍了三菱可编程控制器（PLC），型号：FX2N-48MR，在四层电梯模
型实验系统的应用，详细描述了四层电梯控制的方案设计流程及硬件、软件的设计应用，软件采用PLC梯形图程序的控制方式，在电梯模型实验系统中实现其基本功能，并且系统稳定可控，能很好控制无司机电梯的使用，满足常用低层电梯的使用要求。

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