基于PLC的施工升降机控制系统优秀毕业论文开题报告.doc

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毕业设计(论文)
开题报告（含论文综述）

学 院： 机械与控制工程学院
所属教研室： 自动化教研室
课题名称： 基于PLC的施工升降机控制系统设计
专业(方向)： 自动化（控制）
班 级： 学号：
学 生：
指导教师： 职称：
开题日期：

一、毕业设计（论文）选题的目的和意义。[ ⑴ 课题名称；⑵ 有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析；⑶ 前人在本选题研究领域中的工作成果简述]
施工升降机是建筑施工中不可缺少的垂直运输机械,自1973年第一台国产齿轮齿条式施工升降机诞生以来,历经30多年的不断发展,升降机在结构、形式、功能、用途、安全装置等多个方面都有了很大的变化和发展[1]。
施工升降机主要用于城市高层和超高层的各类建筑中,这主要因为这样的建筑高度对于使用井字架、龙门架来完成作业是十分困难的。近年来,随着建筑高度的不断增加,架设高度大的施工升降机的需求量也在不断增加。建筑施工升降机除了应用在高层建筑中还可以应用在大桥的建设中,此外,它还可以应用在大型化工厂冷却塔、发电厂的烟囱、广播电视塔以及煤矿等多种施工场合下,施工升降机已成为建筑行业中一种必不可少的机械设备[3]。
传统的升降机多用顺序控制和逻辑控制，按照外部呼叫信号以及自身的控制规律运行。而外部呼叫是随机的，所以单纯的用这种控制系统满足不了人们生活需要，其缺点较多，如故障率高、不便于维护、寿命短和占用空间大。采用可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller 简称PLC）控制电梯将实现灵活性高、可靠性高、维护方便的优点，取代传统升降机，成为社会上升降机的发展主流方向。
随着人们对升降机运行安全性、高效性、舒适性等要求的提高，升降机得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其PLC代替原来的继电器控制。
PLC因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。升降机控制要求接入设备使用简便，对应于系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度。通过PLC对程序设计，提高了升降机的控制水平，并改善了升降机运行的舒适感。因此PLC在升降机控制系统中的应用非常广泛，非常有实际价值[7]。

二、设计或研究主要内容和重点，预期达到的目标及拟解决的主要问题和技术关键，有何创新之处。（此部分为重点阐述内容）
1） 升降机类型的选择。施工升降机是一种采用吊笼(或平台、料斗)通过采用齿轮齿条啮合方式或钢丝绳提升方式。载人、载物沿导轨架作上下运输的施工机械。主要用于建筑施工与维修，钢丝绳提升式升降机具有结构简单,易于生产制造,性价比高的特点,在建筑行业中得到广泛的应用。液压升降机广泛适用于汽车、集装箱、模具制造，木材加工，化工灌装等各类工业企业及生产流水线，满足不同作业高度的升降需求，同时可配装各类台面形式（如滚珠、滚筒、转盘、转向、倾翻、伸缩），配合各种控制方式（分动、联动、防爆），具有升降平稳准确、频繁启动、载重量大等特点，有效解决工业企业中各类升降作业难点，使生产作业轻松自如，综合以上优点本课题研制的为钢丝绳提升式液压升降机。在本课题中主要研究四层升降机上下行控制，开、关门控制、内外呼叫控制[1]。
2） 升降机控制系统的硬件设计。本课题对升降机的设计主要要求安全、稳定、经济实用、运行迅速准确度高，在升降机的各层检测系统中采用在工业自动控制上大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的接近传感器，来实现对PLC对升降机的控制。在PLC的选择上，我认为西门子公司的S7-200和S7-300PLC个人感觉都比较适合能满足设计要求。S7-200适合比较简单的小型系统，且被普遍认为性价比较高，但考虑到施工楼层不是固定的，虽然本设计的四层施工升降机用S7-200绰绰有余。但如果需要建设更高的楼层时则可能存在不足。所以最终确定选用西门子S7-300 PLC。
3） 升降机控制系统的软件设计。在本设计中选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图，梯形图的编程能直观明了的满足控制要求。
4） 变频器的选择。升降机的调速要求除了一般工业控制的静态、动态性能外，它的舒适度指标往往是选择中的一项重要内容。本设计中拖动调速系统的关键在于保证升降机按理想的给定速度曲线运行，以改善升降机运行的舒适感；另外，由于升降机在建筑物内的耗电量占建筑物总用电量的相当比例，因此，升降机节约用电日益受到重视。考虑以上各种因素，本设计选用安川VS-616G5型全数字变频器，它具有磁通矢量控制、转差补偿、负载转矩自适应等一系列先进功能，可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率，同时降低了电机运行损耗，特别适合升降机负载频繁变化的场合[4]。

5） 升降机控制系统基本原理图：
P
L
C控
制
器
桥厢内外呼梯按钮电路

脉冲计数电路
光电编码盘
楼层显示电路
（7段数码管）
桥厢开关门电路
呼梯按钮记忆等电路（发光二极管）
变频器
拽引电机（拖动电机上下运行）
电梯其他输入信号

图1升降机控制系统基本原理图

6）毕业论文总共分五个章节进行叙述其软、硬件结构、工作原理等，具体如下：
第一章介绍PLC的施工升降机控制系统现状及本课题研究的内容和目的意义。
第二章主要PLC的施工升降机控制系统设计方案的确定，包括：1）PLC控制系统；2）变频调速控制升降机的特点；3）系统设计的基本步骤。
第三章介绍系统的硬件设计，包括：1）PLC的选型；2）变频器的选择；3）升降机的主要组成部分；4）I/O点数的估算。
第四章介绍了系统软件的设计，包括：1）升降机的三个工作状态；2）软件设计特点；3）软件设计流程图；4）系统的软件开发过程
第五章主要是论文的总结及相关内容的进一步完善。

三、研究方案：[ ⑴ 技术方案（有关方法、技术路线、技术措施）；⑵ 实施方案所需的条件（技术条件、试验条件等）]

1） 升降机运行流程图

图2 升降机运行流程图
2） PLC的施工升降机控制系统的设计原理图
升降机是机、电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，使升降机可靠运行。尽管升降机的品种繁多，但目前使用的升降机绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成;而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成[6]。

图3 PLC的施工升降机控制系统的设计原理图

四、主要参考文献目录
[1] 刘裁文. 升降机控制系统[M]. 北京:电子工业出版社, 1996.
[2] 印浩. PLC、触摸屏及变频器在升降机中的应用[J]. 制造业自动化, 2002, 24(12): 51-54.
[3] 孔祥冰. 电气控制与PLC技术应用[M]. 北京: 中国电力出版社, 2008.
[4] 张燕宾. SPWM变频调速应用技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 2005.
[5] 吴丽, 李小雄. 基于 PLC 的电梯群控系统 N:N 网络设计[J]. 煤 炭 技 术, 2010, 29(8): 52-54.
[6] 黄雀群. 基于PLC及触摸屏的液压施工升降机控制系统设计[D]. 西安：西南交通大学，2009.
[7] 李娜. 基于 PLC 控制的矿井提升机制控系统的应用[J]. 煤 炭 技 术, 2012, 31(4): 30-31.
[8] 陈华良. 施工升降机的设计与研究[D]. 成都：西华大学， 2006.
[9] 王菲菲. 液压施工升降机总体及液压系统设计[D]. 成都：西南交通大学，2009
[10] 吴婧. PLC控制的小型货物升降机调速系统[J]. 职业, 2009,(4): 127.

五、毕业设计（论文）工作进度计划。（必须包含一定工作量的计算机知识综合应用环节）
总时间为12周，分3阶段：
1）开题论证阶段，1月2日-3月11日：查阅PLC相关资料，了解PLC控制的工作原理，同时查阅各种基于PLC的施工升降机控制系统设计的相关资料，同时完成开题报告的撰写，准备开题答辩。
2）硬件设计3周，软件设计和调试4周，论文撰写2周共 9周，3月11日~5月12日：分析研究PLC的施工升降机控制系统设计要求，对其原理，功能等作进一步的分析，绘制相应的工作原理图，并进行系统的初步设计，调试，并分阶段上交指导老师查阅。
3）初审、打印、评阅阶段。3周，5月12日~6月1日：
在指导老师的帮助下充分完善系统的设计，并进行调试，同时完成毕业设计报告的撰写。
六、指导教师审核意见

指导教师签字：
年 月 日
七、开题答辩结论和审核意见
教研室主任签字：
年 月 日