电梯控制系统研究与设计

1、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（

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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。

11、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

12、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

13、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。

14、 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

15、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.电梯控制技术.北京：机械工业出版社，200812SIMATIC Components for totally Integrated Automation Siemens.199913张万忠，刘明芹.电器与PLC控制技术.北京：化学工业出版社，2003.81415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

16、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。202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。303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。304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。105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

17、 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STEP 7-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：

18、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Q0.1PWM输出I

19、0.7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

20、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

21、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STEP 7-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

22、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

23、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。302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。303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。204外语水平英文摘要写作水平高，外文翻译符合任务要求。105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；