毕业设计71电梯运行监控系统设计.docx
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毕业设计71电梯运行监控系统设计
1绪论
本课题的设计要求是通过计算机技术的应用，使用VB软件来进行主、子显示及操作界面的设计，通过界面来模拟电梯监控的环境，以实现对电梯的监控的功能。
设计中，使用两台计算机来进行模拟仿真电梯监控，一台计算机作为主机——监控器，上面有监控的主操作界面，通过设计完成对电梯的各个监控操作，其中包括：
电梯楼层的实时监控，即电梯此时处于第几层；是上行还是下行；电梯的门是开着还是关闭；电梯是否有出现超载。
电梯是否出现故障情况，当它发生故障时必须要及时反馈给监控台，并在监控界面上显示相应的警告，以便能让监控员及时了解情况做出正确的应对措施。
另一台计算机就作为电梯，设计一个模拟电梯的软件，可以模拟电梯的指令等功能，反映电梯的位置，同时可以设置电梯故障按钮。
两台计算机之间用RS485作为接口，来进行数据的通信连接。
目前国际上电梯技术进步的侧重点已转向售后和物业服务，美国、日本、欧洲的电梯公司都利用现代化的通讯手段和计算机技术开发了各自的电梯远程监控系统。
把自己负责维修保养的电梯置于监控网络之中。
当电梯出现故障时，能够在第一时间发现故障，并在此瞬间既把故障情况自动通知监控中心，同时又立即呼叫专职维修人员来排除故障。
由于该系统能够储存电梯的日常运行数据和日常发生的故障记录，这就使得厂家和用户对一段时间内特定电梯的运行情况有一个全面的了解。
电梯远程监控技术是伴随着计算机控制技术和网络技术的发展而逐步发展起来的，目前国外大的电梯公司几乎都可提供与自己的系统配套的远程监控系统，并能提供比较完善的功能。
然而，由于中国特殊的国情，这些国外大公司的远程监控系统在中国的实际应用过程中还存在着一定的局限性。
如只能监控本公司的电梯，对其他公司电梯的监控则无能为力，对电话网络的质量要求也比较高。
国内一些企业也尝试开发具有中国特色的远程监控系统，但由于这样一个系统是涉及到计算机控制、电梯控制、网络通讯、WINDOWS平台下高级语言编程等多个专业的较大的系统工程，技术难度较大，同时在设计时还要考虑到中国电话网络的信号传输质量，以及与各个厂家的电梯控制系统（包括微机控制系统、PLC控制系统以及早期的继电器控制系统）的接口问题等诸多因素，因此现在国内的电梯监控系统，在一定程度上存在某些不足：
（1）功能简单，如只能进行简单的电梯运行状态监控、同时监控的电梯数量少、只能监视而不能控制管理和远程调试、不能进行电梯故障的早期预警。
（2）适用电梯种类少，对可编程控制器（PLC）控制的电梯进行监控比较容易，但是，对微机控制的电梯监控就困难得多。
综上所述，现在国内急需一种功能完善、适应广、且价格廉的电梯远程监控、管理与故障诊断系统，以使该系统在电梯物业管理、日常维护等工作中得到广泛应用，提高电梯运行质量。
目前国内电梯市场由几大合资企业的产品占据60%以上的份额。
但控制系统的硬件和软件各不相同，其他一些中小电梯厂的电梯控制系统以可编程控制器（PLC）为主。
国际各大电梯公司进口的原装电梯多数未装电梯远程监控、管理与故障诊断系统。
在经济效益方面，按目前我国拥有约33万台电梯计算，每年新增3万余台新装电梯，未来五年将新增15~20万台，预计每年有20%加装电梯远程监控、管理与故障诊断系统，每台电梯的监控系统可以为物业部门节省管理费用按5000元计，则可实现行业年节省开支3.6亿元，同时考虑新增利税1.8亿元，可以大大提高物业部门的市场生存能力和竞争力。
更重要的是：
电梯安装电梯远程监控、管理与故障诊断系统，对于加强电梯运行管理，保障电梯安全运行，减少电梯故障与事故有着非常重要的作用，因此该项目除具有较高的经济效益外还具有广泛的社会效益。
2电梯概述
2.1电梯的分类
2.1.1按用途分类
（1）乘客电梯：
为运送乘客而设计的电梯，必须有十分安全可靠的安全措施。
（2）载货电梯：
主要是为运送货物而设计的，通常有人伴随的电梯，有必备的安全保护装置。
（3）客货梯（俗称服务梯）：
主要是用作运送乘客，但也可以运送货物的电梯。
他与乘客电梯的区别在于轿厢内部装饰结构和使用场合不同而言。
（4）病床电梯（俗称医梯）：
为运送医院病人及其病床而设计的电梯，其轿厢具有窄而长的特点。
（5）住宅梯：
供住宅楼使用的电梯，控制系统和轿厢装饰均较简单，也必须具有客梯所具有的安全保护装置。
（6）杂物电梯：
供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件食品等。
而绝不允许人员进入的小型运货电梯。
（7）消防梯：
火警情况下能适应消防员专用的电梯，非火警情况下可作为一般客梯或客货梯使用。
（8）船舶电梯：
专用于船舶上的电梯，能在船舶正常摇晃中运行。
（9）观光电梯：
轿厢壁透明，供乘客浏览观光建筑物周围外景的电梯。
（10）汽车电梯：
运送汽车的电梯，其特点是大轿厢、大载重量，常用于立体停车场及汽车库等场所。
2.1.2按驱动系统分类
（1）交流电梯：
曳引电动计时交流异步电动机。
它又可以分为交流单速电梯、交流双速电梯、交流调速电梯和交流高速电梯。
（2）直流电梯：
曳引电动机是电梯专用的低速直流电动机。
它可以分为直流快速电梯和直流高速电梯。
（3）液压电梯：
电梯的升降是依靠液压传动的。
主要有柱塞直顶式和柱塞测顶式两种。
2.1.3按曳引机有无减速箱分类
（1）有齿轮电梯：
电梯曳引轮的转速与电动机的转速不相等（电动机转速>曳引轮转速），中间有蜗轮蜗杆减速箱或齿轮减速箱（行星齿轮、斜齿轮）。
（2）无齿轮电梯：
电梯曳引轮的转速与电动机的转速相等，中间无蜗轮蜗杆减速箱或齿轮减速箱。
2.1.4按有无司机分类
分为有司机电梯、无司机电梯和有／无司机电梯
2.1.5按操纵控制方式分类
分为门外按钮控制小型杂物电梯、轿厢手柄开关控制自平自动门电梯、内外按钮控制自平自动门电梯、选层按钮控制自平自动门电梯、集选控制或向下集选控制电梯、两台并联集选控制电梯、三台并联集选控制电梯，以及梯群控制电梯（群控电梯）。
2.2轿厢上的主要部件
（1）操作箱 装在轿厢内靠近轿厢门附近。
用指令开关、按钮或手柄等，操作轿厢运动的电器装置。
（2）轿内指层灯 设置于轿厢内，客梯一般装在轿门上方，货梯一般装在轿箱侧壁，用以显示电梯运行位置和运行方向的装置。
（3）自动门机 装于轿箱顶的前部，以小型的交流、直流、变频电动机为动力的自动开关轿门和厅门的装置。
（4）安全触板（光电装置） 设置在层门轿门之间，在层门、轿门关闭过程中，当有乘客或障碍物触及时，门立刻停止并返回开启的安全装置。
载货电梯一般不设此装置。
（5）轿门 设置在轿厢入口的门。
（6）称重装置 能检测轿厢内负载变化状态，并发出信号的装置，适用于乘客或货物电梯等。
（7）安全钳 由于限速器作用而引起动作，迫使轿厢或对重装置停在导轨上，同时切断控制回路的安全装置。
（8）导靴 设置在轿厢架和对重装置上，使轿厢和对重装置沿着导轨运行的装置。
（9）其他部件 轿顶安全窗、光电保护、超载装置、邻梯指示等部件，要视电梯规格、型号种类及客户要求而设置。
2.3我国电梯发展状况
我国的电梯事业虽然起步地比较晚但是却发展地很迅速。
1952年至1954年之间先后在上海、天津、沈阳建立了三家电梯制造厂，并先后成立有关科研单位，独立自主地制造各类电梯产品，如交流货梯、客梯，直流快速、高速客梯等。
并应用我们自己生产的电梯产品装备了人民大会堂、北京饭店等政府机关和国家宾馆。
60年代开始批量生产自动人行道和自动扶梯，用我们自己生产的自动扶梯装备了北京地铁车站，用我们自己生产的自动人行道装备了北京首都机场。
随着我国对外开放、对内搞活经济的政策深入贯彻执行，吸取和引进了国外先进的电梯技术、先进的电梯制造工艺与设备、先进的科学管理，使我国电梯工业又取得了巨大的发展。
产品成倍增长，产品质量和整机性能显著提高。
为了进一步推动和发展电梯工业，在上海、北京、天津、广州等地先后建立了中外合资电梯制造公司，使电梯的控制和驱动技术达到了国际领先水平，先后向市场推出一批耗能小、效率高、速度快、平层和舒适感好的交流调速电梯、直流高速电梯（包括机群控制电梯）。
2.4目前监控技术在电梯行业中的应用
经历了百余年历史的电梯是早已被人们熟悉的重要楼宇设备，当今时代随着高层建筑的日益增多和建筑设计的档次的提高，使得人们对电梯的要求也越来越高。
目前已不仅限于要求电梯搭乘快速、舒适，制造坚固，装潢考究，人们对电梯的安全可靠性及多功能性正提出越来越高的要求，为此电梯正朝着控制智能化的方向发展。
在世界上一些发达国家的现代化智能建筑中，人们已把电梯归入楼宇自控管理系统的重要被控设备，采用先进的监控手段，实现对电梯的运行状态、维修保养、安全防护进行全方位的管理。
在我国，近年来具有先进控制技术的电梯也日趋普及，尤其在许多新建的智能建筑中更是选用了各种高档电梯，使得电梯监控和弱电控制之间有机地结合在一起成为可能。
电梯与楼宇自控管理系统发生关系的大多数为以下3个方面：
（1）电梯接收来自消防中心的有关信号，电梯在火灾时具有消防使用功能。
（2）在电梯轿厢内装有摄像机，把视频信号（也有带音频信号）送至安保中心，在监视器上显示轿厢内情况，有的还将电梯楼层信号字符发生器同时显示在监视器上，便于安保人员在电梯故障或坏人作案时进行处理。
（3）电梯内装有广播喇叭，可播送公共广播系统的内容或切入紧急广播。
2.5电梯监控技术的应用与发展方向
电梯监控是智能建筑中楼宇自控管理系统的组成部分，因此电梯监控技术的进步也是楼宇自控管理系统水平提高的一项基础工作。
从系统设计的角度来看，电梯监控较理想的长远目标是进入社会集约管理的模式，至少是某一区域管理模式，这样做的好处是可将各家电梯制造、安装和物业（维修）供应商提供的产品和服务的标准与质量进行规范，使各家供应商在一个公开、公平和公正的条件下进行竞争，从而提高产品和服务的质量，并使得总体效率大大提高、成本大大下降。
最终为顾客提供一个价廉、安全、舒适的乘梯服务。
根据我国的国情来看，电梯监控实施社会集约管理其主要障碍来自2个方面：
一是我国现在的物业管理模式基本上是封闭的小范围运作，没有将电梯监控作为社会集约管理的需求和呼声，二是我国现有电梯各品牌之间均没有一个统一的通信协议，对弱电监控所需的软件和硬件均未作统一的规范，许多甚至不是基本配置。
因此说，现在对电梯监控进行社会集约管理的时机还未成熟，但利用弱电控制的高新技术实现电梯监控毕竟是今后的发展趋势，对电梯监控实现区域或社会的集约管理在我国也不是非常遥远的事。
总而言之，当前首先应对涉及电梯监控的通信技术、综合布线、安保器材、自控技术等各个方面进行研究、规范，并通过借用其它弱电行业标准或逐个单项地制定电梯的相关标准，达到统一、提高电梯监控的各个单体应用水平，为规范电梯监控的系统设计创造条件。
从而进一步实现电梯监控设计成为电梯整体设计的一部分，电梯监控设计成为楼宇自控设计的一部分。
同时，在电梯制造、安装和维护等方面也相应地规范和提高，实现电梯监控装置的配置系列化、标准化，到那时电梯监控装置将成为具有统一标准和统一接口的电梯设备基本配置项或选配项，人们如需实现电梯监控的区域管理和社会管理也就是很容易的事了。
3VisualBasic功能介绍
本设计中所要运用到的是VisualBasic6.0，它的诞生使编程技术向前迈进了一大步，开创了可视化编程的一代先河。
随后出现的各种可视化开发工具都多少从中涉取了营养。
专业人员可以用它来实现其他任何Windows的编程语言的功能，而初学者只要掌握几个关键词就可以编写实用的应用程序，使用非常的方便。
从开发个人或小组使用的小工具，到大型企业的应用系统都可以用它来实现，应用范围十分地广泛。
VisualBasic由于它功能强大、简单易用而拥有着广泛的用户，尤其是在数据库、多媒体、商用系统的用户界面以及一般应用程序的设计等方面，VisualBasic更是有着其他开发环境所不能取代的优越之处。
VisualBasic应用由一系列对象组成，包括有函数、菜单、函数、结构和数据窗口、用户对象、用户事件等等，对象中又包含了若干控件，如命令按钮、单行编辑器等这些对象和控件都可在许多应用中重复使用。
3.1VisualBasic开发环境
VisualBasic工作区由七个部分构成：
图3.1VisualBasic开发环境
3.2VisualBasic的主要特点
在本次设计过程中运用到的VisualBasic的一些主要特点如下：
（1）可视化编程：
VisualBasic提供了可视化设计工具，把Windows界面中的复杂性“封装”起来，开发人员不必为界面设计而编写大量程序代码，只需要按照设计要求的屏幕布局，用系统提供的工具，在屏幕上画出各种“部件”，即图形对象，并设置这些图形对象的属性。
VisualBasic自动产生界面设计代码，程序设计人员只要编写实现程序功能的那部分代码，从而可以大大提高程序设计的效率。
（2）面向对象的程序设计：
VisualBasic应用面向对象的程序设计方法（OOP），把程序和数据封装起来作为一个对象，并为每个对象赋予应有的属性，使对象成为实在的东西。
在设计对象时，不必编写建立和描述每个对象的程序代码，而是用工具化在界面上，VisualBasic自动生成对象的程序代码并封装起来。
每个对象以图形方式显示在界面上，都是可视的。
支持继承和多态性。
（3）结构化程序设计语言：
VisualBasic是在BASIC和QuickBASIC语言基础上发展起来的，具有高级程序设计语言的语句结构，接近于自然语言和人类的逻辑思维方式，其语句简单易懂；其编辑器支持彩色代码，可自动进行语法错误检查，同时具有功能强且使用灵活的调试器和编译器。
（4）事件驱动编程机制：
VisualBasic通过事件来执行对象的操作。
一个对象可能会产生多个事件，每个事件都可以通过一段程序来响应。
在用VisualBasic设计大型应用程序时，不必建立具有明显开始和结束的程序，而是编写若干个微小的自程序，即过程，这些过程分别面向不同的对象，由用户操作引发某个事件来驱动执行某种特定功能或者由事件驱动程序调用通用过程来执行制定的操作。
这样可以方便编程人员、提高效率。
（5）访问数据库：
VisualBasic系统具有很强的数据库管理功能。
利用数据控件和数据库管理窗口，可以直接建立或处理MicrosoftAccess格式的数据库，并提供了强大的数据存储和检索功能。
同时，还能直接编辑和访问其他外部数据库。
VisualBasic提供开放式数据连接（OpenDataBaseConnectivity），即ODBC功能，它可以通过直接访问或建立连接的方式使用并操作后台大型网络数据库，如SQLServer、Oracle等。
（6）动态数据交换（DDE）：
利用动态数据交换技术可以把一种应用程序中的数据动态地连接到另一种应用程序中，使两种完全不同的应用程序可以交换数据，进行通信，在Windows环境下为多个应用程序之间以客户／服务器方式建立起一条动态数据链路。
当原始数据发生变化时，可以自动更新链接的数据。
提供了动态数据交换的编程技术，可以在应用程序中实现与其他Windows应用程序建立动态数据交换，在不同的应用程序之间进行通信。
3.3VisualBasic的控件
控件是VisualBasic中预定义好的、程序中能够直接适用的对象。
利用控件编程使程序员免除了大量重复性工作，能够以最快的速度和效率开发具有良好用户界面的应用程序。
3.3.1VisualBasic的内部控件
表3-1VisualBasic的内部控件
图 标
说 明
图片框（PictureBox）控件——用于显示图形文件或文本文件，也可以作为其他控件的容器
标签（Label）控件——创建一个标签对象，用于保存不希望用户改动的文本，如复选框上面和图形下面的标题
文本框（TextBox）控件——创建用于显示和输入数据的文本框对象，用户可以在其中输入或更改文本
框架（Frame）控件——用于美化其他控件并提供分组功能
命令按钮（CommandButton）控件——创建命令按钮对象，用于执行命令
计时器（Timer）控件——创建计时器对象，以设定的间隔捕捉计时器事件。
此控件在运行时不可见
形状控件——创建形状对象，设计时用于各种类型的形状，可以画矩形、圆角矩形、正方形、圆角正方形、椭圆或圆
图像控件——创建图像对象，在窗体上显示位图、图标、JPEG、GIF等图形文件，其动作类似于命令按钮
串口通信（MSComm）控件——创建串口通信对象，进行计算机与其他设备之间的通信
3.3.2使用VisualBasic编程注意事项
VB是一个功能强大的开发工具，它给我们一个高效、迅速的开发环境，让我们能轻松编写出想要的程序。
但它也有不足，大量的隐式操作、后台操作给我们带来方便的同时，也带来了不少的隐患。
不过，我们可以自己改进，来避免隐式操作所带来的麻烦。
（1）保证任何新模块都有OptionExplicit
这一点非常重要，它能避免我们去创建错误的变量，例如你创建了一个StrUserName变量，但由于粗心，错写成StrUserName，若没有OptionExplicit，VB会自做主张地创建StrUserName变量。
导致程序得不到正确的结果，出了这种错一般难以查出来，所以，最好能在每个模块都加上OptionExplicit以确保变量的合法性。
（2）显式地指出变量类型
这样做不仅可以提升程序速度，更大的优点是消除了不明确现象，使代码更易维护、更易阅读。
（3）避免使用DefType语句
DefType语句会引起变量类型的混乱，降低程序的可维护性、完备性和可移植性。
（4）初始化所有变量
这是一种谨慎的态度，这样做能产生更清晰、准确和更强的可移植代码来。
还有一点就是，初始化变量时最好能在使用变量的点附近进行，这可避免许多莫名其妙的错误。
（5）使用枚举
当变量在某些场合只取一些离散的值时，可考虑使用枚举来赋值。
因为枚举能改进代码的可读性和可维护性。
（7）关于控件
在窗口程序开发中，我们会用到很多控件，这些控件有的是VisualBasic6开发环境提供的，有些是第三方开发的，而且我们还可以自己制作一些控件来使用，但有一个共同点，就是我们使用这些控件，实际是在使用它们的“属性”、“方法”和“事件”，下面分别来介绍：
1）属性
我们完全可以将窗口也作为一种特殊的控件来使用。
属性，可以用来表示某个控件的特征和特性。
对于它的操作一般有两个，一是设置，即将属性值赋给控件；再就是读取属性值，就是给出控件的特征值。
2）方法
在很多编程语言或编程环境中都有这个概念，它同时又称为“过程”。
而在VisualBasic6中，方法又有两种实现，一是“子程序”，二就是“函数”。
一个控件的“方法”就是这个控件的一个“动作”，我们可以理解为在调用一个控件的方法时是“这个控件做了什么”。
3）事件
事件，我们可以理解为“当发生什么事件时应该做什么”。
如按钮的“单击事件（Click）”，这是我们常常要使用到的一个事件，我们就可以解释为“当单击按钮时应该做什么”，而做什么这个工作则是我们要编写代码来完成的，如关闭一个窗口等等。
4串口通讯
随着计算机系统的普及与外围设备技术的发展，计算机与外围设备之间的通讯就显得越来越重要了。
由于串行通信是在一根传输线上一位一位的传送信息，所用的传输线少，并且可以借助现成的电话网进行信息传送，因此，特别适合于远距离传输。
对于那些与计算机相距不远的人－机交换设备和串行存储的外部设备如终端、打印机、逻辑分析仪、磁盘等，采用串行方式交换数据也很普遍。
在实时控制和管理方面，采用多台微机处理机组成分级分布控制系统中，各CPU之间的通信一般都是串行方式。
所以串行接口是微机应用系统常用的接口，而相应的应用程序也成为今年来研究的热点。
本文旨在阐述一般的串口通讯的原理及其程序设计，希望借此能够抛砖引玉，为更深入的研究打下一定的基础。
4.1串行通讯的基本原理
所谓"串行通信"是指外设和计算机间使用一根数据信号线,数据在一根数据信号线上按位进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。
这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，当然，其传输速度比并行传输慢。
相比之下，由于高速率的要求，处于计算机内部的CPU与串口之间的通讯仍然采用并行的通讯方式，所以串行口的本质就是实现CPU与外围数据设备的数据格式转换（或者称为串并转换器），即当数据从外围设备输入计算机时，数据格式由位（bit）转化为字节数据；反之，当计算机发送下行数据到外围设备时，串口又将字节数据转化为位数据。
4.2串口通讯的程序设计原理
前面介绍了串行通讯的基本原理，那么如何在程序设计中实现它呢？
事实上，这个过程并不复杂，一般有两种实现途径：
其一就是使用MSCOMM控件，此控件提供很多方便操作的属性和方法，利用它们可以很方便地实现你的目的；另外一种途径就是使用WindowsAPI，微软为开发者提供了很多相关的串行操作的编程接口，使用这些接口，可以很完成更为强大的功能。
限于篇幅以及本文的宗旨，这里着重介绍第一种方法，第二种方法实际思路与第一种方法一样，不同的是它利用API函数代替了控件。
无论使用哪一种途径，其基本的操作步骤大致一样的：
首先初始化串口，比如端口号，波特率等属性，然后打开端口，通过接受缓冲区读上行数据，通过发送缓冲区来写下行数据。
最后通过事件驱动来反映数据的到达与发送过程，另外在通讯过程中的错误的产生也可以通过CommEvent属性来管理。
图4.1串行通信程序的执行过程
4.2.1串行通信的两种格式
进行串行通信时有两种传输方式：
（1）字符形式：
通常以小于ASCII码128的字符码来传递，通常用于传送指令。
（2）二进制形式：
将数据以二进制编码的方式传递，它可能含有ASCII码128以上的字符码，通常用来传送数据，以提高速度。
4.3串口通讯在VB平台下的实现
本毕业设计中是在VisualBasic中运用MSComm控件来实现串口通讯以传输数据。
使用MSComm控件主要是通过事件来处理串行口的交互，即当数据到达时，控件的OnComm的事件就会来捕获或处理这些通讯事件。
而OnComm事件也可以用来捕获和处理通讯错误。
在实际应用中，一个MSComm控件就对应一个串行口，所以如果要处理多个串行口的话，必须有相应数量的控件与之对应。
下面介绍一下此控件的主要属性：
（1）CommPort——设置或者返回串行端口号
（2）Settings——用来设置和返回波特率，奇偶校验，数据位和结束位
（3）PortOpen——设置或者返回通讯端口的状态，也可以打开和关闭一个端口
（4）Input——从接受缓冲区里获取或删除数据
（5）Output——给发送缓冲区里写数据
另外对于OnComm事件来说，每当CommEvent的数值发生改变时就会产生这种事件，这就表明要么就是一个通讯事件的产生，要么是一个通讯错误产生。
CommEvent属性里面包含了通讯事件或者产生的错误的编号。
4.3.1MSComm提供的两种处理通信问题的方法
（1）事件驱动法
在使用事件驱动法设计程序时，每当有新字符到达或端口状态改变，或发生错误时，MSComm控件将触发OnComm事件，而应用程序在捕获该事件后，通过检查MSComm控件的CommEvent属性可以获知所发生的事件或错误，从而采取相应的操作。
这种方法的优点是程序响应及时，可靠性高。
（2）查询法
查询法适合于较小的应用程序，在这种情况下
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