电梯控制新版系统毕业设计方案开题报告.doc

电信学院毕业设计开题报告
姓 名
蒋喜强
专业
电气工程及其自动化
班级
电气8班
学 号
11230829
指引教师
冯小林
题目类型
工程设计
题 目
电梯控制系统设计
一、选题背景及根据（简述题目技术背景和设计根据，阐明选题目、意义，列出重要参照文献）
1.技术背景
随着都市建设不断发展，都市发展也非常迅速，高层建筑不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运营交通工具已与人们寻常生活密切有关。电梯是采用电力拖动方式，将载有乘客或货品箱体，运营于垂直方向两根刚性导轨之间，运送乘客和货品固定式提高设备。因而，电梯是为高层建筑运送工具，因此它具备运送速度快、安全可靠、操作简便长处。但老式电梯控制系统重要采用继电器--接触器进行控制，其缺陷是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用 PLC构成控制系统可以较好地解决上述问题，使电梯运营更加安全、以便、舒服 。
电梯具备各种控制控制方式，如继电器控制，PLC控制等。PLC控制电梯有如下特点：可靠性高，PLC平均无端障时间普通可达3到5万小时，并且能在工业环境下可靠地工作；编程简朴。当前，关于电梯技术发展重要体当前如下几种方面：
(1).电梯速度规定越来越高，高速以及超高速电梯；
(2).电梯拖动技术有了较大发展，直流电梯由于能耗大，维修大等缺陷。逐渐被交流电梯所代替，液压电梯由于运营平稳，机房灵活等长处，使得在低楼层场合得到越来越广泛应用。交流拖动电梯更是得到迅速发展，已有此前变级调速（AC-VP）发展成为调压调速（AC-VV）及调频调压调速（AC-VVVF）,使得电梯速度，加速度，对加速度控制更加符合人们生理规定，电梯舒服感大为改进;
(3).电梯逻辑控制已有过去简朴继电器——接触器控制发展可为可编程序控制器（PLC）和微机控制，控制方式也从手柄控制，信号控制发展成为集选控制，并联控制，群控等，电梯可靠性得到极大提高;
(4).电梯管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足顾客使用功能规定，如紧急停车操作，消防员专用，防捣乱系统等等;
(5).机械传动方面，由于国际上机械加工水平不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上应用日益广泛，以使电梯传动形式多样化。
2.设计根据
PLC是以微解决器为基本新型工业控制装置，是将计算机技术应用于工业环境下崭新产品。它把逻辑运算、顺序控制、定期、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，然后依照存储程序，通过数字或模仿量输入输出部件对过程进行控制。运用PLC进行电梯设计可以以便地进行程序修改，控制模式转换，同步也提高了系统可靠性、灵活性和通用性等。当前国内 70～80 年代安装完毕电梯绝大某些是继电器控制，线路复杂，节点接线多，故障率高，系统构造庞大，能耗较高，机械动作噪音大，严重地影响电梯运营质量。应对这些电梯进行更新和改造。但是更新需要大量资金，对使用单位来说有一定困难，因此对电梯进行局部改造是经济、实际。近年来，采用功能强、故障率低、可靠性高可编程控制器（PLC）来控制电梯，获得了良好效果。运用 PLC 和变频器对旧电梯进行改造，不但可以增长电梯舒服感、安全性、可靠性，还可以减少能耗，节约能源，减少运营费用。
3.选题目、意义
随着人们生活水平不断提高，人们对健康，安全生活环境尤为关注，而建筑业迅速发展，高楼层建筑不断浮现，因而建筑内提供上下交通运送电梯工业发展空间在不断扩大，已成为工作和生活中必须设备。针对飞速发展电梯产业，提供安全、高效、环保电梯控制系统，使每一部电梯都能安全高效地运营，成为电梯产业得以健康发展、人们寻常生活得以正常进行重要保证。
可编程逻辑控制器（PLC）既保存了继电器控制系统简朴易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺变化、易于与计算机通信和维修以便等诸多高品质性能，这也弥补了老式电梯触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等缺陷，因此对电梯施行PL控制改进非常重要。
4．重要参照文献
[1] 彭瑜.何衍庆.IEC 61131-3编程语言及应用基本，机械工业出版社；
[2] 王仁祥.王小曼.西门子S7-1200PLC编程办法与工程应用，中华人民共和国电力出版社；
[3] 马宁.孔红.S7-300PLC和MM440变频器原理与应用，机械工业出版社；
[4] 程逢科. 电气二次回路应用入门[M].北京：中华人民共和国电力出版社,；
[5] 陈家盛·电梯构造原理及安装维修，机械工业出版社，第五版；
[6] 马宏骞·石敬波·电梯及控制技术，电子工业出版社；
[7] 陈继文·董明晓·电梯控制远离及其应用，北京邮电大学出版社；
[8] 常国兰·电梯自动控制技术，机械工业出版社；
[9] 任双艳.开发基本与应用指南[M].北京：机械工业出版社,；
[10] ConfiguSTEP7ring Hardware and Communication ConnectionSTEP7[M]. 德 国：西门子自动化集团，；
[11] Programming with STEP7[M].德国：西门子自动化集团,；
[12] 梁锦鑫.WinCC基本及应用开发指南[M].北京：机械工业出版社,；
[13] 廖常初. 西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术（第2版）[M]. 北京： 机械工业出版社，；
[14] 姚福来. 变频器﹑PLC及组态软件实用技术速成教程[M].北京：机械工业出 版社,；
[15] 崔坚.西门子工业网络通信指南[M].北京：机械工业出版社,；
[16]
[17] ogy.aspx
[18]
[19]
[20]
二、重要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决核心问题、拟采用技术方案及工作流程
1.重要设计内容
本设计是一种三层客用电梯，单层高度为3.1m，整体高度为12.7m。其基本任务是依照不同楼层客户需求，及时响应，实现自动平层，开关门，超重提示，实现上下限位，门层联锁保护等，并依照不同需求实现合理响应。
在整个运营过程中，检测状态参数以及各种反馈信号等，保证电梯安全稳定运营，在故障状况下，制定相应安全方略。
详细设计规定如下:
（1） 轿内指令登记与清除。
（2） 轿外召唤登记与清除。
（3） 自动开关门，电梯到达预定层并停靠后应自动将门打开。电梯未平层后运营时，开门按钮和关门按钮均不起作用。有专职司机状态下，按下关门按钮，关门后自动运营；无专职司机状态下，延时后自动运营。
（4） 楼层批示。电梯运营层显示为数字显示。
（5） 自动选向电梯应依照所处楼层和轿内指令拟定目楼层（无司机状态还应涉及召唤信号拟定目楼层）自动选取运营方向。实现顺向截车和最远层站反向截车。
（6） 自动运营。运营过程中加速、减速等速度变化应当自动进行。换层、平层等位置控制应当采用较、先进相对计数方式。
（7） 应具备各种相应安全保护以及报警、照明等功能。如电梯具备消防运营控制，具备超载不开电梯功能，具备防夹人功能等。
（8） 电梯运营状态由三挡位钥匙开关实现。电梯运营状态由司机，无司机和检修三种状态构成。检修状态时，点动控制开门，电梯慢速点动上下，以利于维修。
（9） 在电梯轿厢运营过程中，轿厢上升（后下降）途中，任何方向下降（或上升）外呼梯信号均不响应，但如果某反向外呼梯信号前方再无其她内、外呼梯信号时，则电梯响应应当外呼梯信号。
（10） 电梯应当具备最远反向外呼梯响应功能。如，在电梯轿厢在一楼，而同步有二层向下外呼梯信号。
2.设计思想
运用PLC构造简朴，编程容易，可靠性高，抗干扰能力强等长处，对电梯施行更全面，更有效控制。依照电梯实际控制规定，一方面设立两个独立数据通道，即当前位置通道和呼梯指令通道。电梯当前层位置信号与当前楼层号相相应，当前楼层号以十进制及时数形式作为当前位置200里内容被“记忆”保存，表白电梯当前所处位置。同理，每一种呼梯信号也都相应一种十进制及时数，指令通道201专门用来存储当前呼梯信号所相应最大及时数。呼喊信号解决应当进行综合解决，相应楼层综合呼梯信号应当按照高楼层优先原则进行信号优先级排队。
3.解决核心问题
在本设计当中,和现如今电梯规定大同小异，重要有两个核心问题需要解决：
①　 一是运营效率，平层精度和安全性规定；对于第一种问题，选取适当PLC，进行适当编程和设计就可以实现，对于本设计，我选用PLC是西门子S7-1200型可编程控制器；
②　 二是PLC实现电梯信号控制和软件开发。对于第二个问题，要依照本设计中电梯规定和PLC顺序执行程序特点，PLC编程重要是采用模块化编程思想，即依照各模块所要实现功能及原则来编写各个功能模块来实现。
4. 拟采用技术方案
图1为电梯PLC电梯控制系统框图，重要硬件涉及PLC主机及扩展、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、安全装置、显示装置、调速装置与主拖动系统等。控制系统核心为可编程控制器(PLC)，操纵盘、呼梯盒、位置、安全保护及变频器工作状态等信号输入PLC，经PLC运算解决后由输出接口分别向显示电路发出呼梯、定向等显示信号，通过变频器向主拖动电动机发出控制信号。对于本设计中电梯系统，从前面设计内容可以看出重要有三大块需要咱们来一一解决：重要涉及信号控制系统，拖动控制系统，尚有可编程序控制器某些。
对于这三个方面，咱们对其采用如下技术方案来进行解决。
（1）信号控制系统
电梯信号控制基本由PLC软件实现，电梯信号控制系统如图2所示，输入到PLC控制信号有：运营方式选取（如有/无司机、检修等）、运营控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。

图1. 电梯PLC信号控制系统框图
（2）电梯控制系统重要由电力拖动某些和电气控制某些构成
①　 拖动控制系统
电力拖动某些由拽引电机、抱闸和相应开关电路以及开门机构成。由于所设计是一种办公楼上乘客电梯，梯速为1m/s，因此只要能实现电机正反转即可，而不必考虑电机机械特性。制动时为满足精确停层需要，定子回路可接入电抗器减速最后再加上抱闸制动。故在制动过程中采用了三档延时切换控制。
②　 电气控制
电气控制某些又称控制电路，它是电梯控制系统核心。它包括两某些：拖动控制电路和信号控制电路。拖动控制电路因电梯拖动方式不同而各异。可以是接触器线圈及其有关控制电路 ，也可以是 电力电子器件门极控制电路，对于有速度闭环控制系统，还必要考虑具有电源、电压、速度检测电路和调节电路。信号控制电路与拖动方式关系不大，重要与程序可以实现功能有直接关系。因而，不同拖动方式电梯可以采用同一信号控制电路。
（3）PLC系统某些
电梯PLC控制系统不再使用继电器控制系统中模仿轿厢运动机械选层器。电梯运营过程中轿厢所处楼层位置如何检测，PLC软件如何依照给定输入信号及运营条件判断或计算楼层数，是电梯正常运营首要问题，是正拟定向和选层换速前提。
Ø 轿厢位置检测
轿厢位置检测装置俗称选层器，它检测电梯轿厢运营状态，所处位置，及时向控制系统发出所需要信号。其重要功能是：依照登记内选与外呼信号和轿厢位置关系，拟定运营方向；当电梯将要到达所需停站楼层时，给曳引电动机减速信号，使其换速；当平层停车后，发出信号以消去已应答选层、呼梯信号，并批示轿厢当前位置，选层器种类较多，普通分为三大类，即机械选层器、继电器选层器和微机选层器。其中机械选层器与继电器选层器将随着继电器控制电梯逐渐裁减而裁减。
位置检测办法重要有如下几种：
a. 用于簧管磁感应器或其他位置开关。这种办法直观、简朴，但由于每层需使用一种磁感应器，当楼层较高时，会占用PLC太多输入点。
b. 运用稳态磁保开关。这种办法需对磁保开关不同状态进行编码，在各种编码方式中适合电梯控制只有格雷变形码，进行运算时需采用PLC指令译码，比较麻烦，软件译码也使程序变庞大。
c. 运用旋转编码器。当前，PLC普通均有高速脉冲输入端或专用计数单元，计数精确，使用以便，因而在电梯PLC控制系统中，可用编码器测取电梯运营过程中精确位置，编码器可直接与PLC高速脉冲输入端相连，电源也可运用PLC内置24V直流电源，硬件连接可谓简朴以便。
Ø 可编程控制器(PLC)选型
依照以上选取轿厢楼层位置检测法，规定可编程控制器必要具备高数计数器，并且依照输入和输出点个数。
输入信号：桥厢内楼层选取按钮1-3，开门按钮1个，关门按钮1个，安装与各楼层电梯停靠位置3个传感器，平时为常开，当电梯运营到平层时关闭；有/无师傅1个，检修1个，报警和超重感应器2个，上下平层感应器2个，即有输入点27个；
输出信号：桥厢内呼喊批示指令有3个，分别表达一层到3层呼喊被接受，并在呼喊指令完毕后信号消失；电梯上和下批示2个，一到3层层数批示3个，报警显示和超重报警显示2个，即有输出点27个。综合考虑后，选取了西门子ｓ7-1200芯片。
Ø 变频器选取及其容量设定
基于本设计闭环矢量系统建立，在本设计中我选取西门子MM440变频器， 合用于一切传动装置， 具备高档矢量控制功能( 带有或不带编码器反馈)， 可用于各种部门各种用途， 其中用来控制电梯是最为抱负变频器。
而对于变频器容量设定，可依照曳引电机功率、电梯运营速度、电梯载重与配重进行选用。 设电梯曳引电机功率为 电梯运营速度为v ，电梯自重为 ， 电梯载重为， 重力加速度为 g， 则 ：

式中 为摩擦系数，为可靠系数。
拟定曳引电机功率后，依照变额器额定电流不不大于电动机最大工作电流原则 ， 则可选定变频器容量。
本电梯系统由轿厢，曳引机构，开关门机构，PLC，变频器及其她电气元件构成。电梯调速某些选用高性能控制变频器，并测量曳引电机转速，构成闭环矢量控制系统，系统构造框图如下：

可
编
程
控
制
器
变频器
旋转编码器

显示装置
安全装置
厅外呼梯盒
轿厢操纵盘
拖动控制系统

M
3~
信息控制系统

图2.系统构造框图
曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生牵引力，实现轿厢和对重升降运动，达到运送目。
三、毕业设计工作进度安排
熟悉西门子博途平台及电梯控制特点 第1周
依照控制规定制定控制方案，并论证方案可行性和有效性 第2周
熟悉控制系统硬件及编程环境 第3周
熟悉控制系统硬件及编程环境 第4周
控制器软件程序编写调试 第5周
控制器软件程序编写调试 第6周
控制器软件程序编写调试 第7周
控制器软件程序编写调试及操作显示界面设计 第8周
操作显示界面设计 第9周
操作显示界面设计 第10周
控制系统调试和完善 第11周
系统调试，英文资料翻译，撰写毕业设计阐明书 第12周

指 导

教 师

意 见

指引教师签字___________
年 月 日

还来不及享有美丽锦瑟华年，就已经到了白发迟暮，毕生匆匆而过。生命，就是这样匆匆，还来不及细细品味，就只剩余了回忆。
　　生命匆匆，累了就选取放下，别让自己煎熬痛苦，别让自己不堪重负。放下该放下，心才会释放重负，人生才干安然自如。
　　人生就是一种口袋，里面装东西越多，前行脚步就越沉重。总觉得该得到还没有得到，该拥有却已经失去，苦苦追寻依然渺茫无踪。心累，有时候是为了生存，有时候是为了攀比。
　　只有放下羁绊前行脚步重任，放下阴霾缭绕负面情绪，才干感受到“柳暗花明又一村”豁然开朗，领悟到“一蓑烟雨任平生”超然物外。
　　人生太匆匆，累了，就放一放吧，何苦要执拗于一时成败得失！
　　诸多时候，咱们用汗水滋养梦想，可是，梦想是丰满，现实是骨感。每个人都渴望成功鲜花环绕自己，可是，谁都不是常胜将军，都会猝不及防地遭遇人生滑铁卢。唉声叹气只会让自己裹足不前，一蹶不振只能让自己沉沦堕落。
　　如果真不能承受其重，就放一放，重新审视前方道路，选取更适合自己方向。
　　有些东西，本就犹如天上浮云，虽然竭尽全力，也未必能揽之入怀。或者虽然得到，也未必能提高幸福指数。因此与其为得不到东西惶惶终日，不如选取放下，为心减负，轻松前行。
　　一人难如百人愿 ,不是所有人，都会欣赏和喜欢自己。因此，咱们不必曲意逢迎她人目光，不用祈求得到所有人温柔以待。
　　真正在乎你人，不会对你无情无义，不在乎你人，你但是是轻若鸿毛可有可无。做最佳自己，静静地守着一江春水日子，让心云淡风轻，怡然自若。
　　人生本过客，何必千千结。不是所有相识都能地久天长，不是所有情谊都能地老天荒。有人终归是走着走着就散了，成为咱们生命中过客。
　　爱过，恨过，都会装点咱们原本苍白人生，感谢曾经在咱们生命中浮现过人。如果无缘继续红尘相伴，就选取放下吧，给自己和对方都留一段美好回忆和前行空间。
　　鱼总是自由自在地在水中高兴游弋，是由于鱼只有七秒钟记忆，只在一瞬间，鱼便忘掉了所有不高兴。因此，忘掉所有不高兴，才干为美好情绪留出空间，才干让心情灿然绽放。
　　林清玄说：一尘不染不是不再有尘埃，而是尘埃让它飞扬，我自做我阳光。是呀，世事喧嚣纷扰，放下纷扰，做一种阳光高兴人，做自己高兴主人！
还来不及享有美丽锦瑟华年，就已经到了白发迟暮，毕生匆匆而过。生命，就是这样匆匆，还来不及细细品味，就只剩余了回忆。
　　生命匆匆，累了就选取放下，别让自己煎熬痛苦，别让自己不堪重负。放下该放下，心才会释放重负，人生才干安然自如。
　　人生就是一种口袋，里面装东西越多，前行脚步就越沉重。总觉得该得到还没有得到，该拥有却已经失去，苦苦追寻依然渺茫无踪。心累，有时候是为了生存，有时候是为了攀比。
　　只有放下羁绊前行脚步重任，放下阴霾缭绕负面情绪，才干感受到“柳暗花明又一村”豁然开朗，领悟到“一蓑烟雨任平生”超然物外。
　　人生太匆匆，累了，就放一放吧，何苦要执拗于一时成败得失！
　　诸多时候，咱们用汗水滋养梦想，可是，梦想是丰满，现实是骨感。每个人都渴望成功鲜花环绕自己，可是，谁都不是常胜将军，都会猝不及防地遭遇人生滑铁卢。唉声叹气只会让自己裹足不前，一蹶不振只能让自己沉沦堕落。
　　如果真不能承受其重，就放一放，重新审视前方道路，选取更适合自己方向。
　　有些东西，本就犹如天上浮云，虽然竭尽全力，也未必能揽之入怀。或者虽然得到，也未必能提高幸福指数。因此与其为得不到东西惶惶终日，不如选取放下，为心减负，轻松前行。
　　一人难如百人愿 ,不是所有人，都会欣赏和喜欢自己。因此，咱们不必曲意逢迎她人目光，不用祈求得到所有人温柔以待。
　　真正在乎你人，不会对你无情无义，不在乎你人，你但是是轻若鸿毛可有可无。做最佳自己，静静地守着一江春水日子，让心云淡风轻，怡然自若。
　　人生本过客，何必千千结。不是所有相识都能地久天长，不是所有情谊都能地老天荒。有人终归是走着走着就散了，成为咱们生命中过客。
　　爱过，恨过，都会装点咱们原本苍白人生，感谢曾经在咱们生命中浮现过人。如果无缘继续红尘相伴，就选取放下吧，给自己和对方都留一段美好回忆和前行空间。
　　鱼总是自由自在地在水中高兴游弋，是由于鱼只有七秒钟记忆，只在一瞬间，鱼便忘掉了所有不高兴。因此，忘掉所有不高兴，才干为美好情绪留出空间，才干让心情灿然绽放。
　　林清玄说：一尘不染不是不再有尘埃，而是尘埃让它飞扬，我自做我阳光。是呀，世事喧嚣纷扰，放下纷扰，做一种阳光高兴人，做自己高兴主人！