电梯控制系统设计开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告题 目： 基于PLC和MCGS的电梯控制系统的设计 学 院： 电气信息学院 专 业： 自 动 化 学生姓名： 易 周 慧 学 号： 200501020201指导老师： 唐 勇 奇 教授 2009年 03 月 6 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。4统一用A4纸，并装订单独成册，随毕业设计（论文）说明书等资料装入文件袋中。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。 文献综述一、 引言随着科学技术的发展、城市现代化进程的突飞猛进，电梯作为一种高效、迅捷、安全、可靠的垂直运输设备，成为了人们不可缺少的运输工具。现代高层建筑中各办公大楼、住宅、宾馆、医院、工矿企业、仓库、码头、大型货轮等都离不开它。据统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。电梯服务中国已有100多年历史，特别在改革开放以后，我国电梯的使用数量快速增长。尤其是现阶段，随着经济日新月异的发展，人们生活水平不断提高，城市建筑不断增多，楼房也越来越高，与此相应，电梯也得到迅猛的发展。现在，电梯已完全融入我们的生产、生活中，满足人们生活、工作及学习的需要。据统计，我国在用电梯已达40多万台，每年还以约5万6万台的速度增长。电梯的作用越来越显著，电梯的需求越来越大。而目前我国使用的先进的电梯系统基本上都是国外设计制造，其核心技术并不公开。国内具有自主知识产权的控制方法和技术在实际中的应用还比较少，与国外先进技术相比还有较大的差距。尽快研究和掌握先进的控制技术，对国内电梯工业的发展会有很大的促进作用。二、电梯的发展 在现代社会的经济活动中，电梯已经成为城市物质文明的一种标志，特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。 电梯作为垂直运输的升降设备，其特点是在高层建筑物中所占的面积很小，同时通过电气或其它的控制方式可以将 客或货物安全、合理、有效地送到不同的楼层。基于这些优点，在建筑业特别是高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期。 电梯的存在，使得每幢大型高楼都可以成为一座垂直的城市。在纽约的前世界贸易中心大楼里，除每天有5万人上班外，还有8万人次的来访和旅游，因此250台电梯和75台自动扶梯的设置与正常运行，才使得合理调动人员、充分发挥大楼的功能成为现实。中国第一高楼、坐落在上海浦东的金茂大厦，高度为420.5m，主楼地上88层，建筑面积220000平方米，集金融、商业、办公和旅游为一体，其中60台电梯、18台扶梯的作用是显而易见的。20世纪初，美国出现了曳引式电梯。钢丝绳悬挂在曳引轮上，一端与轿厢连接，而另一端与对重连接，随曳引轮的转动，靠钢丝绳与曳引轮槽之间的摩擦力，使轿厢与对重作一升一降的相反运动。显然，钢丝绳不用缠绕，因此钢丝绳的长度和股数均不受限制，当然轿厢的载重量以及提升的刻度就得到了提高，从而满足了人们对电梯的使用需求。因此，近一百年来，曳引式电梯一直受到重视，并发展没用至今。在后来的几十年里，电梯的自动平层控制系统以及通过变换电动机极数的调速方法来调整电梯运行速度的技术相继研制成功。1933年，世界上第一台运行速度为6m/s的电梯被安装在美国纽约的帝国大厦。第二次世界大战后，建筑业的发展促使电梯进入了高峰发展时期，代表新技术的电子技术被广泛用于到电梯领域的同时，陆续出现了群控电梯、超高速电梯。随着电力电子技术的发展，晶闸管变流装置越来越多地用于电梯系统，使电梯的拖动系统简化，性能提高。同时交流调压调速系统的研制与开发，使交流电梯的调速性能有了明显的改善。进入20世纪80年代，通过控制电动机定子供电电压与频率调整电梯运行速度的调压调频技术研制成功，出现了交流变压变频（VVVF）调速电梯，结束了直流电梯独占高速电梯领域的历史。电梯的发展到今天，在使用需求和新技术应用方面都进入到了全面发展时期。随着智能化、信息化建筑的兴起与完善，要求电梯不只是完成垂直运输的基本功能，还应以人为本，提高舒适度，特别从电梯运行的控制智能化角度考虑，电梯的优质服务不再是单一的“时间最短”问题，而是采用模糊理论、神经网络、专家系统等方法，以期实现单梯与群控管理的最佳模式、合理的配置与使用、远程监控与故障诊断、节能以及减少环境污染等。三、电梯控制系统发展及现状电梯控制系统分为电力拖动系统和电气控制系统。电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制，即为调速部分，由曳引电动机，供电系统，速度反馈装置，电动机调速装置等组成。由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制，即为逻辑控制部分，主要由操纵装置，位置显示装置，控制屏(柜)，平层装置，选层器等组成。目前的控制方式有：1.PLC控制PLC是可编程控制器的简称，它是一种用于自动控制的专用微机，实质上属于微机控制方式，但PLC具有其自身的特点：PLC在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，输入输出均有光电隔离。能在较恶劣的各种环境里工作、可靠性高，适合于安全性要求较高的电梯控制；PLC将CPU、存储器、I/O接口等做成一体，使用方便，扩展容易。具有继电器系统的直观、易懂、易学，应用操作和调试方便等优势，因此，目前在国产电梯及中低档的客梯广泛采用了PLC控制系统，特别适合在用电梯的技术改造。2.微机控制微机控制是电梯控制技术的发展方向，目前已有一些由微机控制的电梯新机型相继推出，使控制功能得到增强，性能得到改善。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强大的功能，但也存在一定的不足之处，一方面微机控制抗干扰能力较差、系统设计较复杂、一般维修人员难以掌握其维修技术，另一方面专门设计和制造微机控制装置，一次性成本较高。这些都限制了微机控制系统应用的普及。3.群控系统 所谓群控除了共用厅外召唤信号外，还能根据厅外召唤信号数的多寡和电梯每次负载情况而自动合理地调配各台电梯处于最佳的服务状态。这样既减轻轿厢内和候梯厅的拥挤，又确保每次运行中较少的停站，显著地提高电梯的运行效率和缩短高峰期的运行时间。由于电梯群控系统本身所具有的随机不确定性，电梯群控系统是一个复杂的多目标控制系统，因此用传统的控制方法很难达到高质量的性能指标。而智能控制具有拟人或仿人的智能，在处理复杂性、不确定方面具有较强的能力，它的核心是控制策略，通过采用灵活机动的决策方式使得控制系统朝着期望的目标逼近。而微机的应用使得复杂的运算和控制方法得以实现。电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。PLC作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，在于当规模较小时，用PLC控制可以降低因专门设计和制造微机控制装置的成本，且PLC具有编程简单；控制运行可靠性高，抗干扰能力强；通用性好、功能强大；开发周期短；体积小，使用方便，可扩展性强；成本低，维护方便以及强大的网络通讯功能等优点，因此成为现代楼宇中、小型电梯控制系统的主流。同时，由于历史原因，我国目前还存在着相当数量的由继电器一接触器系统控制的老式电梯，这些电梯的PLC技术改造也是当前我国电梯控制的热点。因此，PLC控制在我国电梯行业有着广泛运用。三、电梯远程监控电梯远程监控系统REM(Remote Elevator Monitor)是当今电梯控制领域的先进技术，是一种全新的服务概念，它为电梯维修保养单位和电梯使用单位对电梯的集中管理提供了一种强有力的手段。电梯监控系统对采集到的电梯数据进行处理，提供电梯运行状态(并联效果、使用频率、故障次数及故障类型)的统计与分析，及时获得对电梯日常运行的记录和监测资料，实现故障的早期预告、故障诊断及处理，大大缩短了维修的时间，确保电梯的管理、维护和安全运行。与一些有着较长电梯史的国家相比，目前我们国家的电梯市场还处在发展时期，电梯的远程监控技术更是处于摸索研究和积极提升阶段。一旦电梯发生故障，监控装置会自动拨号进入电梯远程监控维修中心，维修人员可通过计算机屏幕知道电梯问题所在，及时处理。如果建筑物内有许多电梯，电梯远程监控中心人员可通过计算机屏幕知道电梯的状态，来遥控关梯或开厅门，以减轻工人的劳动强度。自动扶梯安装远程监控后，除了监视运行状况外，监控维修中心可根据显示的信息作出快速的急停处理，以免发生伤害事故。远程监控维修中心始终监控着它们所维护的电梯，随时可以知道电梯的运行状态和发生故障的情况，维修人员在维修之前就己知道该维修的项目，带什么工具及备件，减少了维修服务的成本和时间，这种预保养式的售后服务在国外深得用户的信赖，这也将是我国电梯工业技术发展的一个重要方向。开发环境MCGS系统上位机监控部分应用MCGS(Monitor and Control Generated System，通用监控系统)组态软件来实现。MCGS是一套基于Windows平台，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。为用户提供解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、流程控制、画面设计、动画显示、报警处理、趋势曲线和报表输出等功能。因此，从管理的角度来看，用组态软件开发的系统具有与Windows一致的图形操作界面，非常便于生产的组织与管理。MCGS软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。组态环境相当于一套完整的工具软件，帮助用户设计和构造自己的应用系统。运行环境则按照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进行各种处理。完成用户组态设计的目标和功能。运行环境本身没有任何意义，必须与组态结果数据库一起才能构成用户应用系统。一旦组态工作完成，运行环境和组态结果数据库就可以离开组态环境而独立运行在监控计算机上。运用MCGS，用户可以方便地构造适合自己需要的“数据采集系统，在任何需要的时候把现场设备的运行信息实时地传送到控制室，使现场操作人员和工厂管理人员都可以看到所需要的各种数据。管理人员不需要深入生产现场，就可以获得实时和历史数据，优化控制现场作业，提高生产率和产品质量。参考文献1电气控制线路应用 大滨庄司（日本）.科学出版社,0032电气控制技术与PLC 邓志良.东南大学出版社,20023基于PLC 变频调速的空压机控制原理与节能研究廖子亭,20064基于PLC的高压空压机自动控制系统的研究与应用李振波,朱国栋,20085基于PLC 控制的变频调速系统设计郑晨刚,20026可编程控制器应用技术. 王也仿.机械工业出版社，20017 基于 PLC 控制的空压机变频调速系统张学燕,20068现代电器控制及 PLC 应用技术王永华等.北京航空航天大学出版社，20039 David G. Johnson. Programmable Controllers for FactoryAuto-mationZ. New York and Basel : Marcel Decker Inc,1987.10 SIEMENS AG. SIMATIC S7-200 Programmable ControllerSystem Manual, 2000.11 薛弘晔, 刘原.计算机控制技术M.西安:西安电子科技学出版社, 200312 廖常初.PLC编程及应用M.北京:机械工业出版社出版,200313 电梯控制技术/李惠昇主编 北京：机械工业出版社，200614 电气控制与PLC应用技术/田政伍主编 北京：机械工业出版社，2006.815基于PLC/MCGS的电梯系统研究陈美谦，200716基于PLC的电梯控制系统设计王泽欣，200717基于PLC的电梯控制系统郑学伟，2006毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施 开 题 报 告一、课题的目的与意义1、课题目的 1）了解电梯运行工艺、基本结构和发展历程；2）理解电梯电气控制系统；3）通过电梯电气控制系统的硬件电路设计，学习电梯的工作原理；4）掌握PLC的各种指令和语句，通过PLC编程来达到控制电梯的目的；5）学习和掌握MCGS软件，来完成开发基于MCGS组态软件的监控界面；6）实现通过PLC和MCGS对电梯的控制作用，完成系统调试。通过了解电梯的运行工艺情况，设计电梯控制系统的硬件电路；编写电梯控制的PLC程序，开发基于MCGS组态软件的监控界面，完成系统调试，实现对电梯的高性能控制。在学习电梯控制技术的同时，复习、巩固自动化专业的多门专业基础课的相关知识，掌握综合运用所学知识并解决实际问题的方法和技能。通过毕业设计，得到本专业的综合训练，培养、提高学生理论联系实际的能力。2、课题的意义电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。目前，由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展方向。电梯的作用越来越显著，电梯的需求越来越大。而目前我国使用的先进的电梯系统基本上都是国外设计制造，其核心技术并不公开。国内具有自主知识产权的控制方法和技术在实际中的应用还比较少，与国外先进技术相比还有较大的差距。尽快研究和掌握先进的控制技术，对国内电梯工业的发展会有很大的促进作用。二、 课题发展现状和前景展望随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色”，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐。 1、智能化电梯智能群控系统将基于强大的计算机软硬件资源，如基于专家系统、模糊控制、神经网络、计算机图像监控的群控等。将智能控制方法与新兴科学(如最优控制、预测控制、模式识别、机器学习、计算机视觉等)进行结合是未来智能化电梯的发展方向。随着智能建筑的发展，电梯的智能群控系统将与大楼所有的自动化服务设备结合成整体智能系统。2、超高速21世纪将会发展多用途、全功能的塔式建筑，超高速电梯继续成为研究方向。未来超高速电梯不仅速度会大大提高，舒适感也会有明显改善。3、蓝牙技术广泛应用蓝牙技术是一种全球开放的，短距无线通讯技术规范。它可通过短