电梯控制系统研究与设计.docx
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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：
*********
*******
2014年6月
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*********
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（ElishaGravesOtis）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，2004
[2]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，2009
[3]刘爱国.电梯工程技术.河南科学技术出版社，2005
[4]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，2005.10
[5]周万珍，高鸿斌.PLC分析与设计应用.北京：
电子工业出版社，2004.1
[6]王善刚，许海斌.PLC在机械手中的应用.长春工程学院学报，2008
[7]陈家胜.电梯实用技术教程.北京：
中国电力出版社，2006
[8]黄金花.应用PLC进行电梯控制.电子学报，2002.3
[9]王兆义.可编程控制器教程.北京：
机械工业出版社，1993
[10]石天.电梯史话.湖南安全与防灾，2008.1
[11]叶安丽.电梯控制技术.北京：
机械工业出版社，2008
[12]SIMATICComponentsfortotallyIntegratedAutomationSiemens.1999
[13]张万忠，刘明芹.电器与PLC控制技术.北京：
化学工业出版社，2003.8
[14]SIMATICProgrammingReferenceManual.Siemens.1999
[15]SIMATICS7-200Applicationtips.Siemens.1998
西安工业大学毕业设计（论文）开题报告检查表
专业：
自动化班级：
100404学生姓名：
刘通
设计（论文）题目
PLC在电梯控制中的应用
检查方式
开题答辩
审阅开题报告
检查
标准
序号
项目
要求
满分
1
文献综述
能认真阅读教师指定的参考资料、文献，并能阅读与课题有关的自选资料，能独立搜集资料和分析、研究、综合，论述全面。
20
2
内容理解
开题符合设计任务要求，对选题内容理解准确，重点明确，预期目标得当。
30
3
设计方案
所选研究方案先进、适当，技术路线严密，措施得当，掌握技术资料准确，可能遇到的问题分析合乎逻辑，可行性好，工作安排合理、紧凑。
30
4
开题报告与表达
开题报告内容表述清楚、准确，能正确回答问题。
10
5
学习态度
表现积极主动，学习态度端正。
10
总分
检查
结论
同意开题
不同意开题
检查人（小组成员）签字：
年月日
建议与要求
毕业设计（论文）中期报告
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4月28日
1.设计（论文）进展状况
经过两个多月的学习及各种资料的查阅，以及导师苗老师的指导，目前我已完成了对PLC控制的电梯系统的总体的方案设计。
系统的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。
掌握了STEP7-Micro/WIN32软件的基本编程方法。
了解了电梯的发展史以及分类，理解了电梯的工作原理和结构。
确定了系统实现的基本功能：
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。
控制系统的原理框图：
对控制系统的PLC确定了基本的I/O分配，如下表：
原件符号
名称及作用
原件符号
名称及作用
I0.6
高速计数器A输入
Q0.1
PWM输出
I0.7
高速计数器B输入
Q1.0
一楼内呼登记
I1.0
一楼内呼按钮
Q1.1
二楼内呼登记
I1.1
二楼内呼按钮
Q1.2
三楼内呼登记
I1.2
三楼内呼按钮
Q1.3
四楼内呼登记
I1.3
四楼内呼按钮
Q1.4
门机正转开门
I1.4
开门按钮
Q1.5
门机反转关门
I1.5
关门按钮
Q1.6
一楼上行登记
I1.6
一层外呼上
Q1.7
二楼下行登记
I1.7
二层外呼上
Q2.0
二楼上行登记
I2.0
二层外呼下
Q2.1
三楼下行登记
I2.1
三层外呼上
Q2.2
三楼上行登记
I2.2
三层外呼下
Q2.3
四楼下行登记
I2.3
四层外呼下
Q2.4
电梯上行
I2.4
下基准位限位
Q2.5
电梯下行
I2.5
下极限位限位
Q2.6
上行指示灯
I2.6
上基准位限位
Q2.7
下行指示灯
I2.7
上极限位限位
I3.0
开门到位开关
I3.1
关门到位开关
I3.4
轿厢安全开关
电梯控制系统主回路电气原理图
绘制电梯运行流程图：
2.存在问题及解决措施
在两个月的时间里我也发现了很多问题。
首先，由于在学习PLC课程方面基础不够扎实，所以导致我在设计初期花了大量时间重翻课本，最终才对PLC中的一些指令以及相关语句得以理解，但对旋转编码器与高速计数器的如何配合PLC对电梯进行精确地位移控制这一部分的知识自己还存在很多的问题，这方面我还需要继续的学习和查阅资料。
另外，本题目重在强调对PLC在电梯控制中的应用，因此对于PLC控制电梯实现的一些基本功能和控制的精确性有较高的要求，在这一方面我的设计还不够成熟，所以这一方面的内容还需要我再继续的查阅相关资料。
最终，在了解电梯的相关知识、理解电梯工作过程的基础上认真分析PLC的各种指令，为编写相关程序奠定良好的基础，最终实现四层层电梯模型的控制功能。
3.后期工作安排
1、完成PLC控制电梯系统程序的编写，这也是本次设计的难点所在。
2、运用STEP7-Micro/WIN32软件进行电梯系统程序的仿真设计。
3、对系统进行调试，对于设计不足的处进行修改，使PLC对电梯的控制作用最优化。
4、完成毕业论文的撰写。
西安工业大学毕业设计（论文）工作中期检查表
姓名
刘通
专业
自动化
班级
100404
设计（论文）题目
PLC在电梯控制中的应用
资料情况
选题是否有变化
有没有
中期报告
有没有
英文翻译
优良中差
工作进度
提前完成按计划完成没有完成
工作态度
认真一般不认真
工作质量
优良中差
检查结论
通过延期答辩终止毕业设计（论文）
存在的问题与建议：
指导教师（签名）：
年月日
西安工业大学毕业设计（论文）指导教师评分表
学生姓名
刘通
学号
100404109
班级
100404
院（系）
电子信息工程学院
专业
自动化
设计（论文）题目
PLC在电梯控制中的应用
序号
评审项目
标准
满分
1
业务能力
与水平
有收集、综合和正确利用各种信息并获取新知识的能力。
能应用所学的基础理论与专业知识，独立分析和解决实际问题，完成了任务书规定的任务，软件、硬件设计满足要求，所得结论具有应用或参考价值，工作中有创新意识。
30
2
论文质量
条理清晰，结构严谨；文笔流畅，语言通顺；方法正确，分析、论证充分；设计、计算正确，工艺可行，设计图纸质量高，标准使用规范；专业名词术语准确。
30
3
规范化
技术材料齐全，论文撰写符合《西安工业大学本科毕业设计（论文）撰写规范》的要求。
20
4
外语水平
英文摘要写作水平高，外文翻译符合任务要求。
10
5
工作态度
严肃认真，刻苦勤奋，善于与他人合作。
10
总分
评语：
结论：
同意按期答辩延期答辩不同意答辩
指导教师：
年月日
西安工业大学毕业设计（论文）评阅教师评分表
学生姓名
刘通
学号
100404109
班级
100404
院（系）
电子信息工程学院
专业
自动化
指导教师
苗荣霞
设计（论文）题目
PLC在电梯控制中的应用
序号
评审项目
指标
满分
1
选题
体现专业内容；具有实际或理论意义；难易程度合适。
10
2
工作量
完成任务书规定的内容，工作量饱满。
10
3
业务能力
与水平
有收集、综合和正确利用各种信息并获取新知识的能力。
能应用所学的基础理论与专业知识，分析和解决实际问题，完成了任务书规定的任务，软件、硬件设计满足要求，所得结论具有应用或参考价值，工作中有创新意识。
30
4
论文质量
条理清晰，结构严谨；文笔流畅，语言通顺；方法正确，分析、论证充分；设计、计算正确，工艺可行，设计图纸质量高，标准使用规范；专业名词术语准确。
30
5
规范化
技术材料齐全，论文撰写符合规范要求。
10
6
外语水平
翻译准确，语句通顺，译文工作量符合任务要求；英文摘要写作水平高。
10
总分
评语：
结论：
同意按期答辩延期答辩不同意答辩
评阅人：
年月日
西安工业大学毕业设计（论文）答辩暨综合评分表
学生姓名
李兴
学号
110402103
班级
110402
院（系）
电子信息工程学院
专业
自动化
指导教师
苗荣霞
设计（论文）题目
PLC在电梯控制中的应用
序号
评审项目
指标
满分
1
设计质量
所选研究方案先进、适当，技术路线严密；掌握技术资料准确，措施得当，方案得到较好执行，设计成果符合任务要求；具有扎实的专业知识基础，能应用所学的基础理论与专业知识独立分析和解决实际问题；工作量饱满，软件、硬件设计满足要求，所得结论具有应用或参考价值，工作中有创新意识。
30
2
内容阐述
阐述论文内容思路清新，语言表达准确,概念清楚，重点突出；方法正确，论据充分，分析归纳合理。
30
3
答辩情况
回答问题有理论依据，基本概念清楚。
主要问题回答准确、深入。
20
4
规范性
准备工作充分，文件、资料、图纸齐全，符合规范要求，态度端正。
20
总分
结论：
答辩成绩：
答辩委员会（小组）负责人：
成员：
年月日
设计（论文）综合成绩：
系（教研室）负责人签名：
年月日
升级会员 