如何制定PLC的编程方案？以电梯控制程序为例讲解模块化编程方法

PLC广泛应用于交流电梯控制系统中，其具有稳定性好、可靠性高；程序编制简单，易于掌握；检修方便等优点。

系统设计的内容与步骤

1.分析电梯的使用环境及客户要求，确定控制系统的硬件配置；

2.根据电梯的控制要求，对PLC的核心控制部件和软件资源进行资源分配。

PLC控制电梯硬件系统的设计

选定电梯的型号后，根据电梯的控制方式、载重量、运行速度确定变频器的功率大小。

对于电梯曳引机的功率选择，我们通常采用以下方法进行计算：

P=Wv（1-φ）/102η

式中

η——电梯机械传动效率（0.85左右）；

φ——电梯平衡系数（40%~50%）；

W——电梯额定载重量（t）；

v——电梯的额定速度（m/s）。

初步计算出电梯曳引机的功率后再预留20%~30%的功率即可，变频器的功率在实际应用中可以选择与曳引机功率相同或稍大一点。

根据电梯型号计算PLC的I/O点数

PLC控制电梯的输入输出部件中一部分为基本不变的，另一部分是根据电梯层站数的变化而变化的。

1.基本不变的输入信号

门区平层信号

门区信号、上平层信号、下平层信号共3个点

安全保护信号

安全继电器2个点；门锁继电器2个点、上换速开关+下换速开关2个点；上限位开关+下限位开关2个点；抱闸接触器1个点；主电路运行接触器1个点；超载信号1个点；满载信号1个点，共12个点。

检修运行信号

检修信号1个点（控制柜、轿顶、轿厢串联输入）；检修上行信号1个点；检修下行信号1个点。

开关门信号

开门指令信号1个点、关门指令信号1个点，开门到位信号1个点、关门到位信号1个点。

紧急停止信号

机房急停开关1个点，轿顶急停开关1个点。

脉冲输入信号

脉冲输入信号1个点。

自学习信号

井道自学习信号1个点。

其它开关2个点，预留4个点，共6个点。

2.根据层站数变化的输入信号（层站数为N）

轿内指令按钮N个。厅外召唤按钮（2N-2）个。

3.基本不变的输出信号

变频拖动控制信号5个点，速度信号3个点，方向使能信号2个点，共计10个点。开门输出信号1个点，关门信号输出1个点，共计2个点。抱闸接触器输出1个点，运行接触器输出1个点，共计2个点。警铃输出1个点，轿厢风扇1个点，轿厢照明1个点，共计3个点。

4.根据层站数变化的输出信号

轿内选层指令按钮显示N个点。外呼指令选层按钮（2N-2）个点。层站显示7个点（采用七段码显示板）。上下行运行方向显示2个点。

在实际使用中可以根据需要使用的点数（输入输出信号的数量）适当预留10%的余量来确定PLC的型号和点数。以4层4站的集选控制电梯为例，可以确定使用80点的三菱FX-2N-80MR PLC作为电梯控制系统的核心控制单元。

I/O接口的电路设计

1.注意事项

电源部分应根据电压的种类、等级的不同进行分类，不同种类、等级的电压应该隔离，使用PLC的不同公共点。使用同一等级和种类的电压，其输出点的公共点可以短接使用。脉冲信号输入点需要使用高速计数器时，通常采用X0作为输入点。进行输出端子分配时，通常将高压部分设置在前面，低压部分设置在后面。

2.主电路和输入、输出接口电路

在主电路中可以选用日本安川L1000变频器作为电梯曳引机的动力源。

主电路接线图 PLC输入接口电路图 输出接口电路图

PLC软件资源分配

在进行软件设计的过程中，尽量采用模块化设计的方法，这样可以提高程序的可读性和方便多人进行编写。通常将程序分为以下几个模块，运行控制模块、轿厢位置确认模块（楼层位置的确定、换速位置信号的获取）、楼层显示模块、内选和外选信号的登记和消号模块、定向模块、换速模块、开关门运行模块、消防运行模块、安全保护模块等，并对PLC的资源（M、C、T、D）进行分配。

旋转编码器在 PLC控制电梯中的应用

引言

目前 ,电梯的逻辑控制部分大多采用可编程 序控制器 ( PLC) 控制 。为了充分发挥 PLC 的内部 资和功能 ,应尽量减少其输入信号的点数 ,简化硬 件线路 ,提高电梯运行的可靠性 。

在电梯运行的关键问题是如何检测电梯在井道中的相对位置 , 以往都采用在井道中不同的位置设置干簧感应器 来检测减速 、平层位置 。这样不但使 PLC 的输入 点数增加 ,而且还增加了在井道中的安装作业强度 。

而利用旋转编码器将电梯的运动位置转化为脉冲 ,PLC 对此脉冲进行高速计数 ,通过相应的计 算自动生成电梯位置的有关数据 ,控制电梯的减 速 、平层 ,对于层站数越多的电梯 ,越能体现出利 用旋转编码器的优点 。因此 ,简化电梯的硬件电 路 ,提高电梯运行的可靠性 。

旋转编码器的作用

01

旋转编码器是一个产生脉冲的装置 ,可将电 梯在井道中移动的距离转化成为旋转编码器的脉冲输出个数。为了能直接反映电梯的运行情况 , 将旋转编码器安装在曳引机齿轮减速箱输出轴的轴端上,它随着曳引电机的转动而旋转 ,这样就可以从旋转编码器的脉冲输出端获得正比于电梯运行距离的脉冲个数,然后将此脉冲通过PLC内部。

高速计数器的脉冲输入端0000 点,传送到 PLC 内部高速计数器的存储单元 。 为了提高计数器的 脉冲精度,我们选用日本进口的E6C - CWSC 型 可逆旋转编码器 ,其脉冲准确 、精度高 ,在低速时 不会丢失脉冲 。该型旋转编码器每转动一周可产 生 1024 个脉冲 。若已知曳引轮的直径为 0. 7m , 则根据计算可得到旋转编码器的脉冲个数 ,经过 处理可得到电梯在井道中移动的距离,也就知道 了电梯在井道中的位置 。了解更多PLC编程案例，关注公众号我爱学PLC。

PLC的工作流程

02

根据PLC 的工作特点 ,对用户程序进行循环 扫描(其扫描周期为几十毫秒) ,PLC 每次扫描都读 取高速计数器值,累加后与设定的脉冲相比较 。当选层信号有效后,电梯开始启动运行 。旋转编码器 随之转动其脉冲输出端输出脉冲,PLC 读高速计数 器的计数值 ,经累加达到换速点脉冲数时 ,经过比较发出换速信号 ,电梯减速继续运行 ,达到平层位 置时 ,经过比较再发出平层信号 。其过程见图 1 。

应用程序设计

03

应用旋转编码器主要是为其设计应用程序 。本设计以日本OMRON 公司的C 系列P 型机为例 。为防止脉冲丢失 ,其脉冲频率最大为 2KHZ。程序见图2 。

电梯上行时,将输入信号0006 接通 ,电梯工作在自动状态 。本程序的特点 ,是每层楼都有一 个固定的基准脉冲数,然后用此基值与计数器的 计数值累加。这样可防止脉冲数的累加误差 ,到 每层的平层处都将高速计数器进行软件清零 ,待 到上一层时,计数器重新开始计数,这样,每层的 换速信号,平层信号与本层计数脉冲有关 ,不会出 现层与层之间由于计数器的计数累积误差 。有了 脉冲计数及层楼数据后 ,电梯的定向 、选层 、指层 、消号 、减速 、平层等都有可以进行处理 。电梯下行 的程序与上行类似 。了解更多PLC编程案例，关注公众号我爱学PLC。

程序中有PC 内部辅助继电器的功能如下 :

0000 高速计数器的脉冲输入端:0001 高速计数器的硬件复位端;0006 电梯的工作状态选择开

关;1000 上行运行继电器: 1600 上行时1 层至 2

层的换速继电器; 1601 上行时2 层的平层继电

器;1602 上行时2 层至3 层的换速继电器; 1603

上行时3 层的平层继电器; 1604 上行时3 层至 4

层的换速继电器; 1605 上行时4 层的平层继电

器;1606 上行时4 层至5 层的换速继电器; 1607

上行时5 层的平层继电器;1807 高速计数器的软 件复位继电器; HR6011 层的指层保持继电器 ; HR602 2 层的指层保持继电器; HR603 3 层的指层 保持 继 电 器 ; HR6044 层 的 指 层 保 持 继 电 器 ; HR605 5 层的指层保持继电器 。

其他问题的考虑

04

在电梯运行中钢丝绳打滑或其他原因都会引起误差。因此,在井道中可设置校正装置 。其主要是在顶层或基站校止 。利用感应器或其他开关元件。在电梯到达校正点时,将计速器清零 ,以免再运行时出现误差 。本程序如发生平层又误差 (任意楼层) ,可将电梯的运行状态打到检修位置 , 再用慢上慢下将电梯调至平层位置即可 。

为了进一步保证计数器的工作可靠 ,在基站还设计一开关,根据PLC 的高速计数器的工作特点 ,将此开关信号作为PLC0001 的输入点 ,当电梯 到达基站时,输入信号0001 有效 ,将高速计数器 进行硬件复位 。

利用旋转编码器之后,减少很多井道中的机械安装,而且电梯的调试也很方便 。如换速距离或大或小,平层位置不准确,通过改变PLC 内部 存储器存储的脉冲数即可 ,再不用去井道中实际 改变感应器的位置,同时 ,也可避免由于干簧感应 的机械损坏造成系统的停机事故等。另外 ,值得 一提的是旋转编码器的硬件接线应采用屏蔽线 , 以防止外界干扰而产生误差 。

总之, 在PLC 控制的电梯中应用旋转编码器,使PLC 的内部资源和功能得到了充分的利用 。由于节省了输入点数 ,使硬件线路得到了简 化 ,从另一方面来说也就是提高了电梯运行的可 靠性,同时也给维修带来很大的方便 ,并且在电梯 的调试中有很大的灵活性 。

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