FX2_64MR可编程控制器在电梯控制系统中的应用

五邑大学学报（自然科学版）
JOURNAL OF WUYI UNIVERSITY (
Natural Science Edition)
第23卷 第4期 2009年 11月
V ol.23 No.4Nov. 2009
文章编号：1006-7302（2009）04-0053-06
FX2-64MR 可编程控制器在电梯控制
系统中的应用
何满润1，华路光2
（1. 广东工业大学 自动化学院，广东 广州 510009；
2. 佛山科学技术学院 机电与信息工程学院，广东 佛山 528000）
摘要：利用三菱FX2-64MR 可编程控制器（PLC ），结合松下VF -6E 变频器，以一台型号为TVT -2000E 的6层楼电梯为设计对象，建立电梯控制系统模型. 根据电梯的实际运行结果，详述了PLC 在电梯控制系统中的应用及其软硬件设计方法，以期对实际工程有指导意义. 关键词：PLC ；电梯；变频调速；远程监控
中图分类号：TN571.2；TP202 文献标识码：A
The Application of FX2-64MR PLC in Elevator Control System
HE Man-run 1
, HUA Lu-guang 2
(1. School of Automation, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510090, China; 2. The Mechatronics and Information Engineering School, Foshan University, Foshan 528000, China) Abstract: PLC is widely used in elevator control systems for its reliability, convenience and strong anti-interference ability. A model for the control systems of elevators is made using the FX2-64MR PLC of Mitsubishi combined with the Inverter VF-6E of Panasonic and the TVT-2000E for six-floor elevators. The application principle of PLC used in elevator control systems and the software and hardware design methods are described based on the actual operation of elevators adopting the control system so as to provide some guidance to practical engineering applications. Key words: PLC; elevators; frequency control; remote monitoring
随着城市建设的不断发展，电梯作为建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。

建筑物内的电梯一经选定和安装使用就几乎成了永久的事实，若想增加或改型非常困难，甚至是不可能的了，因此对电梯数量的配置、控制方式及有关数的选定将不仅直接影响建筑物的一次投资而且还影响建筑物的使用安全和经营服务质量。

PLC 控制系统由于运行可靠、使用维修方便、抗干扰性强等优越性，成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式[1]. 本文将FX2-64M 可编程控制器应用于电梯控制系统中，详细介绍用PLC 实现电梯控制系统的软硬件设计.
收稿日期：2009-05-20
作者简介：何满润（1984— ），男，广东佛山人，硕士研究生，研究方向：电气工程及其自动化、电气控制，E-mail: hemanrun@.
五邑大学学报（自然科学版） 2009年54
1 电梯控制系统的硬件设计
本控制系统由TVT-2000E电梯模型、
PC机、松下VF-6E变频器、三菱FX2-64MR
可编程控制器组成，其控制系统的总框图如
图1所示. 其中PLC的输入部分有：旋转编
码器输入、外呼输入、内选输入、手动输入，
这些输入均由TVT-2000E电梯模型上的按
钮发出（每个按钮都与PLC分配的输入端口
用导线连接）. 利用通信线RS232分别连通
PLC的串行口与PC机的串行通信口实现上
位机的远程监控. PLC的输出部分有：上下
行信号指示、开关门控制、电梯楼层显示、外呼指示、内选指示、变频器输入.
1.1 变频器调速系统的设计
电梯的理想运行曲线按加速度可划分为：三角形、梯形和正弦波形. 设计选用梯形曲线，因为它容易实现且有良好的加速度变化频率指标，同时人们乘坐电梯时平稳舒适，理想运行曲线图如图2所示[2]. 本设计的电力拖动系统由曳引电机（同步电机）、变频器等组成的具有速度反馈的调速控制系统，能实现对电梯的速度控制，同步电机的转速为[3]：
p f
n
60
=，（1）
式中：f为变频器的输出频率；n为同步电机的转速；p
为电机的极对数. 变频器通过编程控制使电梯电机按图
2所示的理想曲线运行. 而电机何时启动、换速、转向则
是由PLC根据呼梯、减速等信号做出决定，发出控制信
号给变频器，变频器频率控制电梯按理想曲线运行. 为
了使电梯按理想曲线运行，需要设置松下VF-6E变频器的各参数，如表1所示.
表1 VF-6E变频器参数设置
名称P01 P02 P03 P08 P15 P16 P19 P27 参数设置 2 2 FF 2 75 50 0 30
功能加速时间
0.5/s
加速时间
0.5/s
频率
范围
控制
方式
最大运行
频率f/Hz
匀速运行
频率f/Hz
多级频率
选择
减速运行
频率f/HZ
为了减少FX2-64MR PLC输出端口，设计的程序要求PLC的Y002号输出口控制电机的上升运动，所以该端口要与变频器的10号口相连接；同理PLC 的Y003号输出口负责控制电机的下降运动，所以该端口要与变频器的11号口相连接. 变频器的14号口与PLC控制电机减速的Y024号输出口相连接. PLC 与变频器的接线如图3所示. 图1 电梯控制系统总框图
FX2-64MR
PLC
610 11 13
14
com Y002Y003 Y024
FX-64MR PLC
变频器端子图3 PLC与变频器接线图
f
图2 电梯理想运行曲线图
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何满润等：FX2-64MR 可编程控制器在电梯控制系统中的应用
1.2 可编程控制器的接口功能
本设计的控制对象是TVT -2000E 6层电梯模型，其输入输出端口主要分为外选信号和内选信号两部分，系统中实际需要输入31点，输出28点，选用三菱FX2-64MR 可编程控制器足以满足控制要求. PLC 的I/O 端口分配及其功能如表2、表3所示.
2 电梯控制系统的软件设计
PLC 电梯控制系统主程序流程图如图4所示. 流程图的原理主要采用模块化编程，逐一调试，总体联调，直到实现电梯的集选控制[4]
. 程序中几个重要模块的功能如下.
1）主程序的初始化 通过三菱编程软件FXGPWIN 把编好的梯形图程序下载到PLC 中，再进行电梯初始化即确定各楼层脉冲数，其梯形图如图5.
表2 PLC输入端口编号及其功能
编号 功能 编号 功能 X0 正向脉冲 X16 4层 X1 反向脉冲 X17 5层 X2 －1层上 X32 开门信号 X3 1层下 X33 关门信号 X4 1层上 X26 关门限位 X5 2层下 X27 开门限位 X6 2层上 X37 下定位 X7 3层下 X35 上定位 X30 3层上 X24 自动、手动 X31 4层下 X25 故障急停 X10 4层上 X20 手动下行 X11 5层下 X21 手动上行 X12 －1层 X22 手动关门 X13 1层 X23 手动开门 X14 2层 X34 门安全信号
X15
3层
表3 PLC输出端口编号及其功能
编号 功能 编号 功能 Y000开门 Y026 2层上 Y001关门 Y027 3层下 Y002正转、停 Y020 3层上 Y003反转、停 Y021 4层下 Y004下行指示 Y022 4层上 Y005上行指示 Y023 5层下 Y006楼层显D0 Y030 －1层 Y007楼层显D1 Y031 1层 Y013楼层显D2 Y032 2层 Y012楼层显
D3 Y033 3层 Y014－1层上 Y034 4层 Y0151层下 Y035 5层 Y0161层上 Y037 开门信号 Y017
2层下
Y036
关门信号
图5 主程序初始化梯形图
是否到层 图4 系统主程序流程图
五邑大学学报（自然科学版） 2009年
56 2）手动模块 经过初始化，电梯就能手动运行，电梯按照设定好的手动运行速度运动，在此过程中，可以按手动上行、手动下行、手动关门、手动开门，每个动作都是点动的，即按住按钮，电梯按指示运行，松开按钮，电梯停止，其梯形图如图6.
3）楼层定位模块 楼层定位是根据PLC 内部高速计数器C251正确读取TVT -2000E 电梯的光电编码器——欧姆龙E6A2-CW5C 脉冲值的基础上得出来的. 过程如下[5]：电梯在－1层时，光电编码器的脉冲数为170（程序初始化时获得），将该值送给数据寄存器D 1. 当电梯在5层时，把此时的脉冲值送给另一数据寄存器D 3. 则5/)D D (13−的值为每相邻楼层的楼距脉冲数，并将此脉冲数送给数据寄存器D 7. 于是D 1+D 7为1楼对应的脉冲数，D 1+2D 7是2楼对应的脉冲数，D 1+3D 7是3楼对应的脉冲数，D 1+4D 7是4楼对应的脉冲数，其梯形图如图7.
4）
楼层显示模块 根据楼层定位模块得出的各层脉冲数和电梯运行期间所处的实际位置对PLC 输出口Y006、Y007、Y012、Y013进行编码，得出对应的楼层显示，具体设置如表4所示.
5）上下行模块 本设计对电梯运行的要求是：在检修状态为手动时，运行方向直接由上行和下行按钮决定，不需要定向. 在自动运行时，在电梯轿厢运行过程中，只响应顺向呼梯不响应反向呼梯，也就是说轿厢上升（下降）途中，任何反方向下降（上升）的外呼信号均不响应，始终保持上行指示（下降指示），但如果反向外呼梯信号前方无其他内、外呼梯信号时，则电梯响应该呼梯信号[6-7]，其梯形图如图8.
6）
变频调速模块 当电梯定向完毕且没有故障时，轿厢将要离开原来所停靠的楼层去响应外呼或内选信号，电梯首先加速，加速一段时间（加减速时间的频率值为2 Hz ，由表1变频器参数设定）后轿厢将匀速运行，在距目标楼层1/4楼距时电梯开始减速直到抵达目标楼层时停止，其梯形图如图9.
7）超载模块 当电梯在某层超载时，为了安全起见，电梯不能关门和响应上下行指示，只能保持开门状态，直到电梯不再超载后，电梯才正常关门并响应其他信号，其梯形图如图
10.
图6 手动模块梯形图（部分）
表4
LED楼层显示编码表
楼层显示
PLC
输出口
－1
1 2 3 4 5
Y012 0 0 0 0 0 0 Y013 0 0 0 1 1 1 Y007 0 1 1 0 0 1 Y006 1 0 1 0 1 0
图8 上下行模块梯形图（部分）
图7 楼层定位模块梯形图（部分）
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8） 开关门模块 电梯的开门和关门存在下列情况[8]：电梯检修时的开门和关门；电梯自动运行停层时的开门；在电梯关门过程中，若有人或物夹在两门中间，则需要重新开门；电梯到达某层后，如果没有人继续使用电梯，电梯将停靠在该层待命，若有人在该层呼梯，电梯应首先开门，以满足用梯要求；电梯开门动作完成后，延时关门. 电梯超重状态下轿厢门保持打开，直到超重状态解除，其梯形图如图11.
3 电梯控制系统实际运行情况分析
本设计利用三菱编程软件FXGPWIN 编好的梯形图程序近2 500行. 经过多次调试，电梯能按照要求运行. 由上位机的监控得出电梯正常自动运行情况如图12，发生超载故障时的运行情况如图13，电梯运行统计数据图如图14.
11
开关门模块梯形图（部分）
图9
变频调速模块梯形图（部分）图10
超载模块梯形图
图12
电梯自动运行情况图
图13 电梯发生超载故障运行图
五邑大学学报（自然科学版） 2009年58
在实用带荷载时PLC编程应该考虑以下因素：Array 1）PLC的工作环境因素. 外界环境的温度、湿
度，电梯在运行过程中轿厢内的振动，空气中的粉
尘及腐蚀性气体等，因此实用时尽可能把PLC安装
在封闭性较好的控制室或控制柜中；
2）控制系统中电磁干扰因素. 尽管PLC自身
有很强的抗干扰能力，但在实用时干扰源是多方面
的，有电网谐波导致电压畸变引起的电磁干扰，有
变频器输出时产生的较强的电磁辐射干扰等，所以
加装滤波装置，正确选择接地点、完善接地系统是
图14 电梯运行状态数据统计图
抵抗电磁干扰的重要措施，但有时只采用硬件措施
不能完全消除干扰的影响，必须用软件措施加以配合. 如：a. 在编程时开关量输入可采用软件延时20 ms左右，对同一信号作两次或两次以上读入，结果一致才确认输入；b. 在容易产生干扰的时间内，用软件封锁可编程序控制器的某些输入信号，在干扰易发期过后，再取消封锁；c. 对模拟信号可以采取软件编制滤波程序完成相应的功能.
4 结论
设计的电梯系统经过调试，不仅能实现电梯的运行要求和集选控制，而且能通过上位机实时地
对电梯进行监控. 但设计还有改进的地方，如对故障类型的判别及处理不够全面，电梯的消防要求
有待提高.
参考文献
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[责任编辑：孙建平]。