PLC多层电梯控制系统

中山大学 实 验 报 告

TVT-2000E组合式多层电

梯模型实验报告

信科院 06自动化 岑水泉 06376032 2008年12月13日

一.实验目的：

1． 进一步了解PLC的基本结构和应用实践，掌握不同类型的PLC的编程指令和各模块的功能及寄存器的分配；

2． 加深对工程实践中PLC应用程序开发过程的理解，从需求分析，到接口配置，

再到编程实现和物理调试的全过程的掌握；

3． 通过实验加深对可编程控制器的理解，包括其产生，发展过程，为进一步开发PLC工程打下基础。

二．实验设备：

硬件：TVT-2000E型组合式多层电梯模型一台；计算机一台及各种连接线； 软件：SIMATIC-STEP 7-Micro/WIN编程软件。

三．实验原理：

1．TVT-2000E型组合式多层电梯模型系统的结构及组成：

TVT—2000E组合式多层电梯控制模型由曳引系统、导向系统、门系统、轿厢系统、配重系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统等组成。

曳引系统由曳引系统机（带减速器三相异步电动机）或三相永磁同步电动机、曳引钢丝绳、导向轮等组成，是电梯的动力源。

导向系统由导轨、导轮和导轨架等组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和配重只能沿着导轨作稳定升降运动。

门系统由轿厢门、开门机、联动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口、由门扇和门导轨架等组成。

轿厢的厢体由厢底、厢壁、厢顶等组成，轿厢内部设有轿厢控制器，其操纵按钮设在轿厢外部。

电力拖动系统由曳引电机、变频器等构成，具有速度反馈的调速控制系统，实现对电梯的速度控制。

电气控制系统由操纵装置、位置显示装置、平层装置、PLC（选用松下FP∑或西门子S7-200）、触摸屏、传感器、光电编码器等组成。对电梯的运行方式实行操纵和控制。

电梯模型上设有机械缓冲器，具有撞底的保护作用。电气上还设有平层限位的各种保护功能。

但实际上该模型并没有平层装置，若要设置平层信号，则要利用光电编码器，通过高速计数器来判断平层与否。

2. TVT-2000E型组合式多层电梯模型系统的功能及实现：

拽引部分：由拽引电机组成和变频器组成。拽引电机实现电梯的上下行运动，变频器的作用一个是软启动马达，二是调频调压调电流（输出功率相同的时候调节马达的速度，简称3V），三是空（轻）载时能在维持转速的时候减少电流（节能），变频器在电梯上使用广泛，因为它能节电，还有可以很精确的控制转速，平滑启动和停止。变频器在空调上也在推广使用，因为可以一直保持压缩机马达转动，从而减少马达启动电流，节省电力。在电梯系统中变频器最明显的作用就是起调速作用，此系统采用的是OMRON--E6A2-CW5C，其主要功能和参数可见使用手册。变频器可以手动调节工作模式，也可以通过RS-485与PLC连接，通过一定的通信协议与PLC进行数据交换。由于实验采用的西门子PLC本身就含有模拟输出方式，可以直接通过修改参数来控制变频器的输出。本程序并没有使用变频调速功能，电梯停层

时由于惯性会有偏移，故需要提前停层，可设平层上下限值作缓冲作用。

高数计数器部分：电梯一般都使用A-B相高数计数器，其作用就是把电动机的所转的圈数按照一定的编码规则记录下来，保存在A-B相高数计数器中，此计数器从PLC的一个高数计数器输入端输入A相计数脉冲信号，从PLC的另一个高数输入端输入B相计数脉冲信号，实验采用的西门子PLC的高数计数器HSC1当前值输出变量为HC1。

轿厢部分：轿厢内设置相应的按钮，在轿厢内有开关门感应器，当开关门到位时可发出感应信号，轿厢底部有楼层感应装置。

控制器部分：控制器采用SIMATIC的S7-200，和两个数字量扩展接口EM223，接口数分别为：16点数字量输入/输出口，8点数字量输入/输出口。

3．电梯控制要求：

⑴开始时，电梯处于任意一层。（六层电梯为-1～5层）

⑵当有外呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，无人操作时，延时一定时间后自动关门。

⑶当有内呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，到达该层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，无人操作时，延时一定时间后自动关门。

⑷在电梯轿厢运行过程中，轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼信号均不响应，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。例如：电梯轿厢在一楼，将要运行到五楼，在此过程中可以响应二层、三层、四层的向上呼梯信号，但不响应二层、三层、四层的向下呼梯信号。同时，如果电梯到达五层，如果六层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应五层向下的信号。否则，电梯轿厢将继续运行至六楼，然后向下运行响应五层的向下呼梯信号。

⑸电梯应具有最远反向外呼梯响应功能。例如，电梯轿厢在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，五层向下外呼梯，六层向下外呼梯，则轿厢先去六楼响应六层向下外呼梯信号

⑹电梯未平层即运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯轿厢响应停止后，按开门按钮轿厢门打开，按关门按钮轿厢门关闭（但在开门过程中关门按钮不起作用）。

四．实验过程：

1. 电梯的工作可分为几个部分：

① 电梯初始化部分；

② ③ ④

2. 电梯的资源配置：

按照TVT-2000E 的电梯模型确定各输入输出端口，各端口配置如下表： 输入部分配置表： 输入端口号 I0.0-I0.5 I0.6 编码器A相输出端，高数计数器A输入端 I3.0 4楼呼上按钮 作用 未定义 输入端口号 I2.7 作用 4楼呼下按钮 电梯上下行控制部分； 电梯开关门控制部分；

电梯楼层显示与运行显示控制部分。

I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I2.6 编码器B相输出端，高数计数器B输入端 轿厢选择-1楼按钮 轿厢选择1楼按钮 轿厢选择2楼按钮 轿厢选择3楼按钮 轿厢选择4楼按钮 轿厢选择5楼按钮 轿厢选择开门按钮 轿厢选择关门按钮 -1楼呼上按钮 1楼呼下按钮 1楼呼上按钮 2楼呼下按钮 2楼呼上按钮 3楼呼下按钮 3楼呼上按钮 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7 I4.0 I4.1 I4.2 I5.0 I5.1 I5.2 I5.3 I5.4 I5.5 5楼呼下按钮 未定义 未定义 -1层第一个感应器 -1层第二个感应器 5层第一个感应器 5层第二个感应器 轿厢开门到位 轿厢关门到位 安全开关（轿门感应） 检修(手动开关)按钮 手动开门按钮 手动关门按钮 手动呼上按钮 手动呼下按钮 手动急停按钮 输出部分配置表： 输出端口号 Q0.0 Q0.1 Q0.2—Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 Q1.6 Q1.7 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3

变量表： 变量 M0.0 M0.1 M0.2

作用 未定义 电机输出电压 未定义 轿厢内-1楼灯亮 轿厢内1楼灯亮 轿厢内2楼灯亮 轿厢内3楼灯亮 轿厢内4楼灯亮 轿厢内5楼灯亮 轿厢内开门灯亮 轿厢内关门灯亮 -1层按钮显示向上 1层按钮显示向下 1层按钮显示向上 2层按钮显示向下 输出端口号 Q2.4 Q2.5 Q2.6 Q2.7 Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 Q3.6 Q3.7 Q4.0 Q4.1 Q4.2 作用 2层按钮显示向上 3层按钮显示向下 3层按钮显示向上 4层按钮显示向下 4层按钮显示向上 5层按钮显示向下 未定义 未定义 电梯上行运动 电梯下行运动 楼层LED1显示向上 楼层LED1显示向下 楼层LED2显示 楼层LED2显示 楼层LED2显示 含义 -1层平层标志 1层平层标志 2层平层标志 变量 HC1 VD5 VD10 含义 高速计数器当前值 -1层平层范围的下限值 -1层平层范围的上限值

M0.3 M0.4 M0.5 M1.0 M1.1 M1.2 M1.3 M1.4 M1.5 M1.6 M1.7 M2.0 M2.1 M2.2 M2.3 M2.4 M2.5 M2.6 M2.7 M3.0 M3.1 M3.2 M3.3 M3.4 M3.5 M3.6 M3.7 3层平层标志 4层平层标志 5层平层标志 4层呼上指示灯不保持标志 4层呼下指示灯不保持标志 3层呼上指示灯不保持标志 3层呼下指示灯不保持标志 2层呼上指示灯不保持标志 2层呼下指示灯不保持标志 1层呼上指示灯不保持标志 1层呼下指示灯不保持标志 电梯运行不允许标志 关门到位指示标志 T37定时器自锁 已关门标志 电梯下行但不响应标志 电梯上行但不响应标志 电梯下行延时标志 电梯上行延时标志 平层不呼叫标志 关门允许标志 电梯上行允许标志 电梯呼下并上行允许标志 上行范围控制 电梯下行允许标志 电梯呼上并下行允许标志 下行范围控制 VD15 VD25 VD30 VD45 VD50 VD65 VD70 VD85 VD90 VD105 VD110 VB0 VB3 VB6 VB9 VB12 VB15 VB20 M4.0 M4.1 M4.2 M4.3 M4.4 M4.5 M4.6 T37 T38 每层楼的高度 1层平层范围的下限值 1层平层范围的上限值 2层平层范围的下限值 2层平层范围的上限值 3层平层范围的下限值 3层平层范围的上限值 4层平层范围的下限值 4层平层范围的上限值 5层平层范围的下限值 5层平层范围的上限值 -1层指示灯赋值 1层指示灯赋值 2层指示灯赋值 3层指示灯赋值 4层指示灯赋值 5层指示灯赋值 电梯位置赋值 -1层开门允许标志 1层开门允许标志 2层开门允许标志 3层开门允许标志 4层开门允许标志 5层开门允许标志 T38定时器自锁 关门到位后定时 开门到位后定时

注：1）底楼，顶楼的感应器片以靠近轿厢的为第一块感应片；

2）Q4.0、Q4.1、Q4.2共同作用以显示所在楼层层数。

各楼层LED2显示楼层按对应的二进制形式显示，具体如下：用三个二进制位表示输出端口

LED2显示 -1 1 2 3 4 5

3. 电梯的PLC程序设计：

⑴本程序采用手动控制初始化的思想。上电并下载程序后，先要切换至手动（检修）控制，把按▽将电梯下行至-1层，仔细控制电梯在-1层平层后，再切换至自动（运行）控制。

Q4.2, Q4.1, Q4.0对应的状态 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0

此时初始化完毕，电梯进入自动运行状态。

⑵外层呼叫的响应的分析： -1层：

有人按I2.0呼上：

电梯在上行过程中，只有当上面楼层没有呼叫而且轿厢内没人想到更高楼，才响应；电梯在下行过程中，一定响应。

1层：

①有人按I2.1呼下：

电梯在（1层之下）上行过程中，只有当上面楼层没有呼叫而且轿厢内没人想到更高楼，才响应；电梯在（1层之上）下行过程中，一定响应。

②有人按I2.2呼上：

电梯在（1层之下）上行过程中，一定响应；电梯在（1层之上）下行过程中，只有当下面楼层没有呼叫而求轿厢内没人想到更高楼，才响应。

2层：

①有人按I2.3呼下： 电梯在（2层之下）上行过程中，只有当上面楼层没有呼叫而且轿厢内没人想到更高楼，才响应；电梯在（2层之上）下行过程中，一定响应。

②有人按I2.4呼上：

电梯在（2层之下）上行过程中，一定响应；电梯在（2层之上）下行过程中，只有当下面楼层没有呼叫而求轿厢内没人想到更高楼，才响应。

3层：

①有人按I2.5呼下： 电梯在（3层之下）上行过程中，只有当上面楼层没有呼叫而且轿厢内没人想到更高楼，才响应；电梯在（3层之上）下行过程中，一定响应。

②有人按I2.6呼上：

电梯在（3层之下）上行过程中，一定响应；电梯在（3层之上）下行过程中，只有当下面楼层没有呼叫而求轿厢内没人想到更高楼，才响应。

4层：

①有人按I2.7呼下： 电梯在（4层之下）上行过程中，只有当上面楼层没有呼叫而且轿厢内没人想到更高楼，才响应；电梯在（4层之上）下行过程中，一定响应。

②有人按I3.0呼上：

电梯在（4层之下）上行过程中，一定响应；电梯在（4层之上）下行过程中，只有当下面楼层没有呼叫而求轿厢内没人想到更高楼，才响应。

5层：

有人按I3.1呼下：

电梯在下行过程中，只有当下面楼层没有呼叫而且轿厢内没人想到更高楼，才响应；电梯在上行过程中，一定响应。

⑶楼内轿厢选择：

选-1层：只要到达该层，一定响应。 选1层：只要到达该层，一定响应。

选2层：只要到达该层，一定响应。 选3层：只要到达该层，一定响应。 选4层：只要到达该层，一定响应。 选5层：只要到达该层，一定响应。 ⑷电梯停层控制：

电梯在任一时刻只响应一个呼叫，其余呼叫均锁存起来，待响应完毕后再判断接下来该响应哪一个。响应该呼叫，但如何停层？本程序通过呼叫指示灯的亮灭来判断是否停层。若响应某一呼叫，到层之后，该呼叫指示灯应灭，从而停层。其余呼叫指示灯到层仍亮，故不在其余各层停层。

⑸开门控制：

① 电梯停层后，电梯开门；

② ③ ④

停层期间，有人按该层外呼按钮，电梯开门；

停层期间，按轿厢开门按钮，电梯开门； 停层期间，轿门感应为0，电梯开门；

⑤ 手动控制，按手动开门按钮，电梯开门。 ⑹关门控制：

① 开门到位，定时2s后，电梯关门； ② 停层期间，按轿厢关门按钮，关门到位后，电梯关门； ③ 手动控制，按手动关门按钮，电梯关门。 ⑺电梯运行显示控制：

① ②

电梯响应呼上或电梯上行，LED1显示向上箭头；

电梯响应呼下或电梯下行，LED1显示向下箭头。

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