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第一篇：基于PLC的电梯控制系统开题报告
基于PLC的电梯控制系统设计
摘要：电梯作为垂直运输的工具，其作用在建筑物中至关重要。为了保证电梯运行既高效节能又安全可靠、操作方便，可采用可编程控制器（PLC）来控制电梯系统。本文介绍了基于PLC的电梯控制系统的研究和设计。主要涉及两台11层住宅区居民楼电梯的PLC控制系统的基本结构、工作原理以及总体设计方案，并且分析了采用PLC在电梯控制系统中应用的优势。
关键词：PLC，电梯，控制系统，基本结构
1 文献综述
随着现代经济的发展，人们的物质文化生活水平的逐步提高，建筑业得以迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起[1]。电梯是服务于三分之一楼层的固定式升降设备，建筑的发展必然带来了电梯行业的快速发展[2]。如今电梯已和人们的日常生活密不可分，是机械电气相组合的机电一体化产品。电梯的应用日益广泛和普及，保证电梯的运行既高效节能又安全可靠，已越来越多地引起了电梯业界人士的关注[3]。
自 1889 年美国奥梯斯升降机公司推出世界第一部以电动机为动力的升降机以来，已经历了一百多年，现在电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具，而且作为载人工具[4]，人们对电梯在可靠性、舒适性、低噪音、低能耗、操作方便性等性能方面的要求也愈来愈高，电梯群控系统应运而生，两台电梯的并联优化控制又是电梯群控较简单、也是最常见的情况[5]。两台电梯并联控制或是多台电梯群控，其最直观的感觉是两台或多台电梯并排设置并且共享各个楼层的厅外呼梯信号，并能按预定的规律进行各电梯的自动调度工作。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，第二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制[6]。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强大的功能，但也存在抗干扰性差、系统设计较复杂、一般维修人员难以掌控其维修技术等缺陷；而PLC控制系统由于运行可靠，使用维修方便，抗干扰性强等优点[7]，使得系统可靠性大大提高[8]，从而PLC控制系统已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。
2 选题背景及其意义
随着科学技术的发展、城市现代化进程的突飞猛进，电梯作为高层建筑主要的垂直交通运输工具[9],必然要做到高效、安全、可靠、方便等。现代高层建筑中各办公大楼、住宅、宾馆、医院、仓库、码头、甚至是大型的货轮等都离不开它。电梯已完全融入我们的生活、生产中，满足人们生活、工作以及学习上的需要[10]。
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[11]。并
且在实现电梯群控系统后，据一些资料数据显示，电梯并联后的运送能力提高了20%-30%左右，减少了电梯因停层而带来的加减速、开门、关门及等待的时间，因而在上、下班客流量的高峰时段，乘员候梯和乘梯的时间大大减短。电梯运行实际能量消耗的50%是在减速、加速这段运行过程中。电梯并联后，电梯停层数量的减少很大程度减少电梯运行的电力消耗[12]。如果两电梯各自独立运行，容易发生电梯响应呼梯信号而运行到站后，乘客已被另一台电梯接走而空运行的现象，长期这样必然造成很大的能源浪费，给电梯的集中管理造成较大的困难[13]，而且使得电梯系统处于非最佳运行状态，难以提高运行效率，乘客的需求也不能得到最好的响应和最好的满足。
可编程控制器（PLC: Programmable Logic Controller）是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置[14]。在电梯控制系统中，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，因此成为现代楼宇电梯控制系统的主流[15]，同时在我国电梯行业有着广泛运用。这种电梯控制系统较原有电梯控制系统可以更容易的完成更为复杂的控制任务,其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。
现有的电梯控制技术仍存在缺点和不足之处，如何把更为先进的技术应用于电梯群控之中，以进一步改善运输的效果、提高运行的效率、满足乘客的需求[17]，仍然需要更深入的探索和研究。因此运用可编程控制器（PLC）对电梯控制系统、特别是电梯群控系统进行研究与设计具有十分重大的意义。
[16]
3 研究内容
3.1 电梯的主要组成部分
电梯是由机械系统和电气系统两部分组成。
电梯的机械系统部分由曳引系统、轿厢和门机系统、平衡系统、导向系统以及机械安全保护装置等部分组成，如图3-1所示。
电气系统又由电力驱动系统、电气控制系统和安全保护系统三部分组成。
1一减速箱 2一曳引轮
3一曳引机底座 4一导向轮 5一限速器 6一机座 7一导轨架
8一曳引钢丝绳 9一开关碰铁
10一紧急终端开关 11一导靴 12一轿架 13一轿门 14一安全钳 15一导轨
16一绳头组合 17一对重 18一补偿链
19一补偿链导轮 20一张紧装置 21一缓冲器 22一底坑 23一层门 24一呼梯盒
25一层楼指示灯 26一随行电缆 27一轿壁
28一轿内操纵箱 29一开门机
30一井道传感器 31一电源开关 32一控制柜 33一曳引电机 34一制动器
图3-1 电梯机械部分结构示意图
3.2 系统整体方案设计
本次设计对象是某住宅区内居民楼的两台11层并联电梯，电梯轿厢可上下运行，轿厢门具有开关和限位等保护功能。轿厢内可提供上行信号、下行信号、平层检测信号、开关门限位信号、门安全信号等。
组态软件监控 防夹保护 外呼信号 内呼信号 开关门信号 平层信号 超重蜂鸣报警 呼梯信号指示 运行，方向指示 开关门控制 楼层显示 输入接口 楼层显示 CPU 输出接口 超重保护 故障报警 图3-2.系统整体设计框图
3.3 PLC电梯控制系统的硬件设计
在设计中两台电梯的硬件完全相同，在设计程序之前，首先通过进行PLC的I/O点的估算，进行PLC选型，在综合考虑各方面的因素后，本课题采用西门子公司生产的S7-200型号的PLC作为电梯的控制器。
3.4 PLC电梯控制系统的软件设计。
第二篇：基于PLC的电梯智能控制系统设计开题报告
鸡西大学
PLC 设计报告
题目 基于PLC 的电梯智能控制系统设计
专 业 名 称 机械设计制造及其自动化
班 级 学 号 [1**********]
学 生 姓 名 海涛
指 导 教 师 杨超
填 表 日 2012 年 月 日
一、选题的依据及意义：
（1）选题背景：随着城市建设的不断发展，楼群建筑不断增多，电梯在当今社会的生活中有着广泛的应用。电梯作为楼群建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。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，大部分电梯控制系统都采用随机逻辑方式控制。传统的电梯运行逻辑控制系统采用继电器逻辑控制线路。这种控制线路，存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。从技术上发展来看，这种系统将逐渐被淘汰。如何解决电梯的可靠性、维护方便等问题已成为全社会关注的焦点和大众的迫切心声。
（2）题目研究的意义：目前，由可编程序控制器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，已成为电梯控制的发展方向，其许多功能是传统的继电器控制系统无法实 现。
可编程控制系统是专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出控制各种类型的机械设备或生产过程。通过可编程控制器可以实现由继电器实现的逻辑控制功能，而且最主要的是可编程控制器的“可编程”功能，使得当改变电梯的控制功能时，只要更改程序即可，而不需要像继电器控制系统那样改变硬件和接线。
二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：
传统的电梯控制系统主要采用继电器—接触器进行控制，其缺点是触点比较多，故障高，可靠性差、体积大、维修工作量大等缺点，正逐步被淘汰。世界上各主要PLC 生产厂家几乎都有运动控制功能，它的运动控制功能广泛地应用于各种机械，如金切削机床、金属成型机械、电梯等；随着计算机控制的发展，近年来国外工厂自动化通信网络发展很快，各个著名的PLC 厂家都推出了自己的网络系统。这有利于电梯向智能化方向发展，而PLC 控制系统的开关柜制作、现场施工和梯形图设计可以同时进行，梯形图可以在实验室模拟调试，发现问题后修改起来非常方便。
自1889年美国奥斯升降机公司推出世界第一部以电动机为动力的升降机以来，
电梯在驱动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程，逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式。如今电梯已成为人们进出高层建筑不可缺少的代步工具，而且作为载人工具，人们在运动的平滑性、高速行、准确性和高效性等一系列静动态性能方面对它提出了更高的要求。由于早期的电梯继电器控制方式存在故障较多、可靠性较差、接线较复杂、一旦接收完成不易更改等缺点，所以需要开发一种安全、高效的控制方式。可编程序控制器（PLC ）既保留了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口和维修方便等诸多高品质性能，又采用一种可编程运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入、输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。因此，现在PLC 在电梯控制领域得到了广泛而深入的应用。 随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程序控制器更多的具有计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有数据处理、通信、网络等功能。由于它可以通过软件来改编控制过程，而且体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程。可编程控制系统是一种专门为工业环境下使用而设计的数字运算操作电子系统，它采用了一种可编程运算、顺序控制、定时、计数和算术运算的操作的指令，通过数字式模拟式输入、输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。可编程序控制器的出现，以其无可媲美的优越性，正在以惊人的速度取代继电器-接触器系统。
在发达的工业国家，可编程序控制器已经广泛地应用在所有的工业部门，随着
可编程序控制器的性能价格比不断提高，过去许多使用计算机的场合可以使用可编程序控制器。可编程序控制器的应用范围不断扩大，正在成为工业控制领域的关键设备。
可编程序控制器的推广应用在我国更是得到了迅猛发展，大量地应用于引进设
备和国产设备中。伴随着现代高新技术带动传统产业发展的时代潮流，可编程序控制器在我国产业发展领域中将会有展示自己强大魅力的崭新舞台。
李方园在《PLC 工业应用实践》认为：PLC 是以微处理器为基础的新型工业控制
装置，是将计算机技术应用于工业环境下的崭新产品。它把逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术运算等控制功能，以一系列指令形式存储在存储器中，然后根据存储的程序，通过数字或模拟量输入输出部件对过程进行控制。利用PLC 进行电梯的设计可以方便地进行程序的修改，控制模式的转换，同时也提高了系统的可靠性、
灵活性和通用性等。
三、研究内容及实验方案：
3.1研究内容
主要包括；设备选型及系统设计。通过指导老师的指导，独立完成设计方案、
系统设计、设备选型、绘制流程图等工作。
3.2实验方案
PLC 试验方法有两种，一种是用PLC 实验装置进行实验和应用程序的开发：
另一种是用普通的PLC 外加若干导线进行简易的开发和实验。PLC 实验装备具有直
观，使用方便得优点，通常配有各种工业控制模板，可以形象的模拟工业现场控
制，尤其是导线的插拔连接形式，适用于教学的重复使用。如无PLC 实验装置，
亦可以直接使用PLC 配以外部连接导线，给出必要的输入信号进行试验，并可以
利用PLC 自身的输出功能指示观察PLC 运行结果。
1）PLC 的选型
要基于学校的调试与实验条件
2）电梯PLC 控制系统实现的基本功能
① 电梯运行到位后，具有手动及自动开关门功能
② 电梯的每一层均有升降及车厢所在楼层的指示灯显示
③ 每层的楼顶均有输入（分上行和下行）按钮召唤电梯
④ 具有自动定向、顺向截梯、反向保号、外呼记忆、自动开/关门、停梯销号、
自动达层等功能
⑤ 电梯能在一定条件下进行启动，加速和减速
3）模拟实现功能手段
① 换向说明
当电梯轿内或门厅呼叫按钮按下时，根据检测到的上行或下行指令给出相应的信号，从而控制电梯的驱动电机进行相应的动作；当有多个呼叫信号到达时，
执行方式为优先响应电梯运行方向上的信号，再响应另一方向信号；对未及时响
应的信号要进行保留。
② 换速说明 电梯正常状态下以快速启动，当要到达需要停止的楼层时，给出换速信号控制拖动电机转为慢速运行，以确保电梯平稳的停止在目标位置。
4）设计流程
四、目标、主要特色及工作进度
4.1 目标及主要特色
1）电梯停止时，可以响应任意一层的呼叫；电梯在上升过程中，响应将经过楼层或高出目的楼层的同向呼叫；电梯在下降过程中，响应将经过楼层或低于目的楼层的同向呼叫，不响应其他呼叫。电梯中途停靠，需延时一段时间，上升或下降指示灯不灭。若无键按下，电梯停止。系统必须有必要的电气保护。
2）硬件和软件联调。
3）论文书写规范。
4.2 毕业设计（论文）的工作进度
1） 查阅相关资料，外文资料翻译（6000字符以上），撰写开题报告。
第1周—第2周
2）系统总体设计和电源电路设计。 第3周—第5周
3）系统键盘电路和显示电路设计，相关软件设计。 第6周—第9周
4）电梯驱动电路设计，相关软件设计。 第10周—第13周
5) 电梯保护电路设计。 第14周—第15周
6) 撰写毕业论文。 第16周—第17周
五、参考文献
【7】 张万忠. 电器与PLC 控制技术[M].北京化学工业出版社，2003
【5】 李世基. 微机与可编程控制器[M].北京机械工业出版社，1994
【12】贺德明. 电梯结构与原理. 广州: 中山大学出版社, 2009.08
【8】 李方园.PLC 工业应用实践[M].中国电力出版社,2001:12-58.
【3】 刘载文、彭莉萍、张远峰. 电梯实时远程计算机监控网络与故障诊断专家系统. 电气传动，1998
【4】 王永华. 现代电气控制及可编程控制技术[M].北京航空航天出版社，2002
【6】 郭肖永. 浅谈PLC 安全性[J].化工自动化及仪表，1998
【9】 张靖武. 单片机系统的PROTEUS 设计与仿真. 北京：电子工业出版社，2007
【10】 马忠梅. 单片机的C 语言应用程序设计. 北京：北京航空航天大学出版社，2005年
【11】岳庆来. 电梯现代智能控制技术. 北京: 机械工业出版社, 2009
【13】Richard C.Dorf. Modern Control Systems.北京：科学出版社，2005年
【2】 唐勇奇，赵葵银. 电梯变频调速PLC 控制的设计与实现[J].电机电器技术，2000
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