基于三菱PLC的电梯控制系统的设计与实现

长沙高新技术工程学校 赵浩

1 概述

随着我国经济的快速健康发展和新型城镇化建设进程的不断深入,我国的智能电梯制造行业正在经历一个高速度的发展期。随着高层建筑的逐渐发展增多,电梯运输作为一种使用构成梯与建筑物体垂直方向运行的一种运输工具方式与现代人们的日常生活息息相关,它主要采用以直流电力进行拖动,载客或载货的方式。主要用于乘客运输自动电梯提升乘客和运输提升服务货物，因此，自动刚性电梯运输系统不仅是专门设计用于各种大型高层建筑物的电梯乘客运输提升乘客以及服务货物提升的运输设备,它同时还具有快速的自动电梯乘客运输提升货物速度，安全可靠，操作简单的三大主要优点。电梯日常工作运行中,传统的家用工业电梯系统运行自动控制过程管理软件系统主要优点就是直接采用传统电梯中的继电器-接触器两种方式直接进行家用电梯自动控制，其中的最大缺点主要是容易发生触电,故障率高，可靠性差，维护费和管理工作量大，由plc三个软件系统构成的家用电梯自动控制运行管理软件系统运行维护费和性能好且安全可有效解决以上各种技术问题，使得了传统家用电梯的运行维护费和操作更加方便、安全、舒适。

目前,电梯安全控制一般主要采用两种控制方法。一种是充分利用数控微机软件作为控制单元件来控制运行信号,完成对集体电梯运行信号的自动采集、运行管理状态和控制功能键的设置,实现集体电梯的自动运行调度和完成集体电梯运行管理功能。拖动减速控制系统采用高速变频驱动控制。第二种微机控制设计方法是用一种可编程微机控制器件来代替采用微机控制来直接实现通过信号电路控制各个单元。从系统控制管理方法和系统性能上面来看，两者之间并没有太大的根本区别。Plc更稳定可靠，程序设定灵活。

在本文中，针对当前的发展趋势和现代电梯智能控制管理系统的应用趋势，设计了一台使用一种可编程数字逻辑电梯控制器(plc)的智能电梯。该电梯控制管理系统为保障电梯安全运行人员提供视频信号进行控制，使得电梯安全运行系统能够充分满足乘梯人们的安全和运行舒适度等。

2 电梯的基本知识

电梯轨道阻力检测控制传动系统相关技术也在不断发展。在20世纪前半叶,电梯的内部电力控制驱动几乎都可以是通过直流电梯调速控制系统电力来驱动实现的。在1980年代,随着信息电子术的飞速发展,电梯安全控制管理系统的开发设计制造经历了一个漫长的发展过程。多功能监控微处理器广泛用于建筑电梯安全控制管理系统，它在电动汽车电梯操作箱与其他建筑电梯管理控制系统的相互连接中都起着不可替代的作用。由于采用固体电梯动力随着电梯设备的不断更新发展和逐步完善，微机传动技术广泛应用，电梯传动技术上也发生了新的变化,如变频高压交流自动调速电梯系统(VVVF)。三菱电梯首次将一个vvvfv的交流自动调速控制系统重新引入专用电梯自动控制调速系统在统一的中期。交流自动变频电梯技术被广泛认为已经是我国电梯制造行业的当代核心技术。采用变频交流电压变频调速代替直流变频调速高速移动模式已经逐渐成为高速移动电梯的技术主流。

3 PLC的基本结构

可编程函数逻辑式微控制器的设计本质上就是专门用于实现微型工业过程控制的一种现代化数字控制处理系统，其基础硬件基本组成形式结构和微型工业计算机系统有诸多基本相同之处,基本硬件构成形式为以下几个方面。

3.1 电源

Plc的基本工作原理电源对保证系统的稳定正常运行来说有着一个极其重要的稳定作用。因此，可编程的和逻辑电源控制器的设计制造商对这种电源的开发设计和生产制造也必须十分重视。一般是将交流压源电压值的波动控制在+10%(+15%)电压范围内,可以不需要采取其他保护措施而将plc直接互相连接到一个交流稳压电网绞线上去
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3.2 中央处理单元(CPU)

中央处理器(cpu)通常是一个可编程的多逻辑的微控制器或是能够直接实现系统自动化编程控制的一个核心部件。它按照plc运动控制器对系统所需要承载的用户程序执行给定的控制命令,进行自动接收并同时保持处理来自各种编程器件所输入的用户程序和所输出的数据;可以查询来自工作站的电源、存储器、输入端和输出控制总线以及运动监控器和定时器的运行状态,并且同时能自动检测并输出来自用户程序语言中的任何错误执行语句。当两个plc同时启动系统工作时，它们首先会自动通过硬件扫描将系统各接口输入输出接口的运行状态和工作数据通过储存器送到带有i/o映像的分区,然后逐条循序读取之前存放在系统存储器磁盘中的各个用户程序，经过多次编译后按程序的基本编写要求去系统进行各种工作运算，并将工作得到的各种计算数据和结果直接存储在带有i/o映像的分区或系统数据库的寄存器中。待彻底停止执行处理完整个程序后,最后将所有存储在各个i/o映像寄存区的各种数据输出输入状态寄存数据或进入输出状态寄存器等将数据实时传递发送给对应的进入输出处理机构,像这样程序不停地连续运行，直到机器停止正常工作。

3.3 存储器

用于数据存储操作系统应用软件的数据存储器通常被称作存储系统应用程序中的存储器。用于实时存储一个应用程序软件的数据存储器通常被称作一个用户程序中的存储器。

3.4 I/O口

光纤的耦合控制电路与驱动微机的控制输入端和接口输出电路共同工作组成了系统控制输入端的接口输出电路,输入端的接口输出电路一种可能的理解形式为plc这是与现场电路控制的输入接口的一个输入输出管道。

3.5 自动控制系统功能模块:

主要包括计数器自动控制功能模块和定时器自动控制功能模块。

3.6 通信模块

4 PLC的工作原理

当plc分别投入日常工作处理状态后,工作处理过程通常可以分为三个工作过程,采样程序输入输出数据、执行采样用户程序以及自动刷新采样输出数据状态，三个工作过程直接构成一个可编程的微逻辑电路器件的日常工作处理流程。在工作中的一个主要扫描工作周期内的它需要同时完成这三个扫描工作。在整个系统运行期间,可以把它看作一个可编程的有逻辑的微控制器的cpu不间断地，循环往复的依次执行这三个操作过程。

4.1 输入采样阶段

在进行输入数据采样工作过程中，plc以信号扫描器的方式和有顺序地分别读取所有各自的输入采样接口的工作状态和接受的各种输入数据源的数据,并将其存储到一个i/o映象存储单元内。完成一个输入两位采样的计算工作后，plc则开始进行另外两位计算工作量的过程。在另外两个点的工作处理过程中，即使接口输入数据接口映象电路单元中的数据对应接口输入数据状态和对应数据位置有所重大改变，i/o接口映象存储单元内的输入数据也不能被重新改写。

4.2 用户程序执行阶段

在每个用户程序自动执行开始阶段,可编程随机逻辑的微控制器总是按程序由上而下的运动顺序依次地自动扫描每个用户程序(梯形图)。在系统需要手动扫描每一条梯形图时,又总是先手动扫描梯形图左边的由各种触点进行组合后所构成的系统控制功能线路,并按照先左后右、先上后下的移动方向排列顺序分别对各种触点进行组合后所构成的系统控制功能线路线圈进行逻辑运算，当逻辑运算全部完成后，该功能控制电路线圈在整个系统随机数据存储器中及其相应的工作状态及其行为将可能会被自动地进行刷新或被修正；或者i/o数据映象随机存储器模块中的每个字符序列串及其对应性被自动修改是因为而被自动重写；或者可以决定系统是否因为需要同时执行本梯形图中所描述规定的具体系统功能控制指令。即在一个所有用户程序正常开始执行的扫描过程中，只有送出输入点在这个i/o上的映像时间区内的所有状态和处理数据不会发生变化，而其他的所有输出输入点和所有软件处理设备在这个i/o上的映象时间区或系统操作管理系统的rramm的存储时间区内的所有状态和处理数据都有概率可能会发生变化，而且只有一个排在上面的梯形图，其逻辑程序正常开始执行的扫描结果就一定会对所有排在下面的凡是能够使用到这些程序线圈或处理数据的梯形图起作用;相反，排在下面的图就是梯形图，其被自动刷新的一个逻辑程序线圈的所有状态或处理数据通常只能持续达到下一次程序扫描的一个周期，它们就这样可以对应于排在其上面的所有编译器和程序正常产生扫描效果。

4.3 输出刷新阶段

当一个手机用户已经成功执行好了一个程序之后，plc就已经有很多机会从一个一次输入切换到一次刷新的一个过程。在这一操作步骤的完成过程中，plc先在会i/o映像的一个存储器分区上按照相应的工作状态和锁存数据设置来顺序改变一个输入输出锁存器在电路上的工作状态，然后由一个输出锁存电路上的驱动按照锁存器的工作状态设置来顺序驱动外围的一些锁存设备。