电梯控制系统研究与设计

本科毕业设计( 论文)附件题目:PLC 在电梯控制中的应用院 （系）： 电子信息工程学院 专 业： 自动化 班 级： 100404 学 生： 刘通 学 号： 100404109 指导教师： 苗荣霞 2014 年 6 月目 录1. 西安工业大学毕业设计（论文）开题报告2. 西安工业大学毕业设计（论文）开题报告检查表3. 西安工业大学毕业设计（论文）中期报告4. 西安工业大学毕业设计（论文）中期报告检查表5. 西安工业大学毕业设计（论文）指导教师评分表6. 西安工业大学毕业设计（论文）评阅教师评分表7. 西安工业大学毕业设计（论文）答辩暨综合评分表毕业设计(论文) 开题报告题目：PLC 在电梯控制中的应用院（系） 电子信息工程学院 专 业 自动化 班 级 100404 姓 名 刘通 学 号 100404109 导 师 苗荣霞 2014 年 3 月 4 日1.毕业设计（论文）题目背景、研究意义及国内外相关研究情况（1）课题背景随着人们生活水平的日愈提高，高层建筑在我们的身边已经开始越来越多，而电梯作为智能建筑中重要的一环也已经有了飞速的发展。现代社会中，电梯已经成为不可缺少的运输设备。电梯的存在使得每栋高层建筑的交通更为便利。1852 年，美国纽约杨可斯（Yonkers）的机械工程师奥的斯先生（Elisha Graves Otis）在一次展览会上向公众展示了他的发明，从此宣告了电梯的诞生。100 多年来，电梯的材质由黑到白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯出现了并联控制，智能控制；电梯按不同的分类方式可以分为很多种，例如按驱动方式来分可以分为拽引驱动、强制（卷筒）驱动、液压驱动等。其中拽引驱动有安全可靠、提升高度基本不受限制、电梯速度容易控制等优点被广泛的应用，是主流的驱动方式。（2）研究意义以前的电梯主要采用继电器控制，其性能等各方面都不太完善，现在电梯控制系统多采用 PLC，从电梯的性能、器件的灵活性及安全保障方面等都有了很大的提高。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。PLC 由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采用了严格的抗干扰技术，具有很高的可靠性可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点。可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。（3）国内外的研究情况及未来的发展趋势PLC 自问世以来，经过 40 多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已经成为重要的产业之一。在对外开放的政策推动下，国外 PLC 产品大量进入我国市场，一部分随成套设备进口。随着不断的学习与不断的开拓精神，现在，我国自主生产的 PLC 在国内各行各业也有了极大的应用，技术含量也越来越高。以后 PLC 的发展趋势：1、产品规模向大、小两个方向发展。大：I/O 点数达 14336 点、32 位微处理器、多 CPU 并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。2、PLC 在闭环过程控制中应用日益广泛。3、不断加强通讯功能。4、新器件和模块不断推出高档的，PLC 除了主要采用 CPU 以提高处理速度外，还带有处理器的 EPROM 或 RAM 的智能 I/O 模块、高速计数器模块、远程I/O 模块等专用化模块。5、编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化有各种简单或复杂的编程及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC 指令系统。6、追求软硬件的标准化。2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施(1)本课题主要的研究内容如下：在了解电梯的相关知识、理解电梯的工作过程及掌握 PLC、旋转编码器等相关知识的基础上，利用旋转编码器来记录电机的转速，同时配合使用 PLC 高速计数器来实现实电梯的准确位置控制，实现电梯的控制功能 。本课题研究的是PLC 在四层电梯控制系统中的应用，电梯的控制系统主要由电力拖动系统和逻辑控制系统组成。同时为了能够得到较好的舒适感，需要电动机的输出转矩总能在其选定的调速方式下达到负载转矩的要求。电梯的 PLC 控制系统由信号控制系统和拖动控制系统组成。在拖动控制系统中，电梯当前工作状态的反馈信号直接送入 PLC，再由 PLC 向拖动系统发出平层、速度切换、起动等控制信号。a.电梯的基本结构。曳引部分：通常有曳引机和曳引钢丝绳组成。电动机带动曳引机旋转使轿厢上下运动。导向系统：导向系统由导轨、导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。轿厢和厅门：轿厢由轿架，轿底，轿壁和轿门组成；厅门一般有封闭式、中分式、双折中分式和直分式等。重量平衡系统：重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。电气控制系统：电梯的电气控制系统由控制装置、操纵装置、平层装置和位置显示装置等部分组成。安全保护系统：安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可以保障电梯的安全使用。b.电梯的工作原理。拽引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在拽引轮和导向轮上，拽引电动机通过减速器变速后带动拽引轮转动，靠拽引绳与拽引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿拽引绳运动中的张力和重量变化，使拽引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。c.实现的基本功能1）当电梯停于某层时，有一高层呼叫时，电梯上升到呼叫层停止。2）当电梯停于某层时，有一低层呼叫时，电梯下降到呼叫层停止。3）当电梯停于某层时，有多高层呼叫时，电梯先上升到较低的呼叫层，停设定时间后继上升到高的呼叫层，响应完毕后停止。4）当电梯停于某层时，有多低层呼叫时，电梯先下降到较高的呼叫层，停设定时间后继续下降到低的呼叫层，响应完毕后停止。5）当电梯处于上升或下降过程中，任何反向的呼叫均无效。6）当电梯超载信号响应时电梯停止运行并发出警告。（2）PLC 电梯控制系统的工作原理电梯系统是采用随机逻辑控制，电梯在运行过程中各种输入信号是随机出现的，即信号的出现是不确定的，其控制作用是通过输入接口将脉冲和内、外指令等信号输入到 PLC 主机内，利用 PLC 主机的相关软件，进行各种信号的逻辑运算和处理，再通过输出接口发出的指令信号，以满足门机和拖动系统的实际控制要求。（3）本课题拟采用的研究方案图如下：1、了解电梯的基本结构和原理，对旋转编码器和高速计数器的相关知识进行熟悉。2、根据设计要求，对电梯运行过程进行全面细致的分析，初步设计出自己的运行方案。3、对比控制系统中用到的各个器件，选择对自己设计有利的器件并确定各个器件的具体型号。4、分析控制系统的输出与输入，确定 PLC 的 I/O 点数。5、确定变频器与 PLC 的通讯方式。6、分配 PLC 的 I/O 点数。7、设计 I/O 接线图。8、编写 PLC 程序，能够实现对电梯运行时各种功能的控制。9、对整个系统进行调试，确保控制效果最优化。3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作本课题研究的重点：8. 如何提高电梯运行时的舒适度，即电梯的速度控制。需选择合适的变频器及分析电梯运行时的速度曲线。9. 如何准确的平层，即高速计数器与旋转编码器的配合使用。10. PLC 的程序设计。本课题的难点：1、电梯控制系统的设计。2、PLC 程序的编写。4.完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）第 1-3 周 收集相关资料和信息，并撰写毕业设计开题报告。 第 4-8 周 学习和掌握电梯、PLC、光电编码器等相关知识。 第 9-12 周 进行系统硬件设计，画系统控制流程。 第 13-15 周 编写相关程序并调试。 第 16-17 周 撰写毕业设计（论文） ，为毕业答辩做准备。参考文献1王在英，韩养社，高虎贤.楼宇自动化系统原理与应用.北京：电子工业出版社，20042陈建明，王亭岭，孙标.电气控制与 PLC 应用.北京：电子工业出版社，20093刘爱国.电梯工程技术 .河南科学技术出版社，20054孟庆涛，徐占国，郑风翼.高层建筑电气控制系统.北京：人民邮电出版社，2005.105周万珍，高鸿斌.PLC 分析与设计应用.北京：电子工业出版社，2004.16王善刚，许海斌.PLC 在机械手中的应用.长春工程学院学报，20087陈家胜.电梯实用技术教程.北京：中国电力出版社，20068黄金花.应用 PLC 进行电梯控制.电子学报，2002.39王兆义.可编程控制器教程.北京：机械工业出版社，199310石天.电梯史话 .湖南安全与防灾，2008.111叶安丽.