基于PC-Link的电梯的PLC控制

　　本文介绍了利用PC-Link网络实现多层电梯的PLC控制。通过实际测试，电梯运行稳定可靠。利用通信网络实现电梯的PLC控制，对于其他系统同样具有借鉴作用。

　　由于PLC具有体积小、价格低、功能强、运行稳定可靠等特点，且集电控、电仪、电传于一体，所以在工业控制的各个领域得到了广泛的应用。对于要求I/O点数较多，且控制点比较分散的控制系统，可以通过PLC网络实现控制要求。本文介绍利用松下FPΣ构成PC-Link网络实现六层电梯的PLC控制。

　　一、电梯控制系统

　　电梯主要由轿厢系统、电力拖动系统、电气控制系统等组成。电力拖动系统通过曳引电机实现电梯轿厢的上下移动。电气控制系统实现电梯的自动运行。

　　电梯控制要求如下：开始时电梯处于任意一层。当有外呼梯信号时，轿厢应该响应呼梯信号，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。当有内呼梯信号时，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。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、外呼梯信号外呼梯响应功能。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。

　　六层电梯控制系统的硬件是由松下最新PLC产品FPΣ（2台）、三相异步电动机、变频器、旋转编码器、内选信号控制器、轿厢内部控制器、外呼装置等组成。2台PLC之间通过PC-Link网络实现数据共享，其控制系统结构如图1所示。

图1 网络的构成及通信原理

　　二、PC-Link网络的构成及通信原理

　　PC-Link网络是松下电工FPΣ系列PLC网络的子网，为工业局域网，其网络体结构是3层结构（如图2），其中物理层和数据链路层面向通信，应用层面向用户，向用户提供服务。应用层协议以其专用通信协议MEWTOCOL为基础。

图2 PC-Link网络结构

　　其通信原理是串行通信中的共享存储器通信，它在网上的各站通信单元内都划出一块存储器，这些存储器在各站均占据相同的地址编号空间。把这样的存储区都构造成信箱。如果网上有n个站，则每个信箱都分为n格，其中1个格作为自己的发送信箱，其他（n-1）格作为（n-1）个接收分箱，与其他（n-1）个站一一对应。如果PC-Link的物理层和数据链路层提供的网络通信能够把每个站发送分箱的数据复制到其他（n-1）个站与其对应的接收分箱中去，则每个站只要访问自己的通信单元中的信箱就可以获得全网的通信数据。显然该信箱成为全网共享的存储器。

　　通过使用链接继电器和链接寄存器，能实现PLC之间的数据共享。在PC-Link网络中，打开网络中一台PLC上的链接继电器，也就打开了在同一网络上其他PLC上相同的链接继电器；如果一个PLC的链接寄存器的内容被改变，那么，同一网络上其他PLC上相同的寄存器的内容也相应被修改。

　　三、PC-Link的连接

图3 FPΣ通信插卡1通道RS485端口布局

　　四、PC-Link的设置

　　为了能够实现2个PLC之间正常通信，需进行必要的参数设置。

　　1. 站号和通信模式的设定

　　站号设置一方面可以利用FPΣ的站号设置开关进行设置，另一方面可以利用FPWIN GR编程工具使用系统寄存器设置。但首先站号设置开关设定为0，以便系统寄存器为有效状态。

　　当利用FPWIN GR编程工具设置时，进入FPWIN GR系统，打开本站的PLC程序。点击系统菜单“设置”的子菜单选项“PLC系统设置”，出现COM1口设置的对话框，对站号进行设置，在通信类型栏目中选择PC-Link，如果当前这台PLC设为1号站，则另一台设为2号站，整个网络站号不能重复。表1和表2为各站的设置情况。

表1 FPΣ1号单元设定

表2 FPΣ2号单元设定

　　2. 通信格式和波特率的设定

　　使用PC-Link，通信格式固定为：数据长度8位，奇偶校验奇校验，停止位1位；波特率固定为：115200b/s。

　　3. 链接继电器和链接寄存器的区域分配

　　为实现PLC之间的数据共享，使用了专用的内部继电器“链接继电器（L）”和数据寄存器“链接寄存器（LD）”。当使用链接继电器时，如果一个PLC中的某个链接继电器为ON状态，那么连接于网络上的其他PLC相应链接继电器也为ON状态。对于链接寄存器，如果一台PLC的链接寄存器的内容被重新写入，那么处于网络中的其他PLC的链接寄存器的内容也改变了。

　　在本PC-Link网络中，链接继电器的区域分配为：1号站的系统寄存器设定No.40为6，No.42为0，No.43为3，No.47为2；2号站的系统寄存器设定No.40为6，No.42为3，No.43为3，No.47为2。

　　在本控制系统中，由于站1和站2之间主要传递控制量，不需两站之间的数据量的传递，因此也不需分配链接寄存器区域，即链接寄存器采用默认设置。

　　通过以上设置，将各站的控制程序分别下载到1号PLC和2号PLC中，然后将2台PLC设置成运行模式，则电梯在2台PLC构成的PC-Link网络控制下自动运行。通过实际测试，电梯根据外呼和内呼信号能够正确响应，运行稳定可靠。

　　电梯的PLC控制，证明通信网络可以满足要求I/O点数较多且控制点比较分散的系统的控制要求，且PC-Link的建立比较简单。通过本系统的实现可为其他系统的PLC控制提供借鉴作用。

　　参考文献

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　　[2] 邱公伟.可编程控制器网络通信及应用[M].北京:清华大学出版社,2001.
   
　　[3] 郭宗仁,吴亦锋,郭永.可编程控制器网络通信及应用[M].北京:人民邮电出版社,2001.

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