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