畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計2.doc

（2011 屆）屆） 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）資料本科畢業(yè)設(shè)計（論文）資料 題題 目目 名名 稱：稱： 基于基于 PLC 的的電電梯控制系梯控制系統(tǒng)設(shè)統(tǒng)設(shè) 計計 學學 院（部）：院（部）： 電電氣與信息工程學院氣與信息工程學院 專專 業(yè)業(yè)： ： 學學 生生 姓姓 名：名： 班班 級級： ： 學號學號 指指導導教教師師姓名：姓名： 職職稱稱 最最終評終評定成定成績績： ： - 1 - 目目 錄錄 第一部分 過程管理資料 一、2010 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù) 書(2) 二、湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報 告(4) 三、本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報 告(1) 四、畢業(yè)設(shè)計（論文）指導教師評閱 表(1) 五、畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱教師評閱 表(1) 六、畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯及最終成績評定 表(1) 第二部分 設(shè)計說明書 七、設(shè)計說明書(40) - 2 - - 3 - 2011 屆屆 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）資料本科畢業(yè)設(shè)計（論文）資料 第一部分第一部分 過過程管理程管理資資料料 - 4 - 2011 屆屆畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（ （論論文）文）課題課題任任務(wù)書務(wù)書 學院（部）：電氣與信工程學院 專業(yè)：信息工程 指導教師 學生姓名 課題名稱基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng) 內(nèi) 容 及 任 務(wù) 本文利用西門子公司 S7-300 系列可編程控制器（PLC） ，以四層樓電梯為 設(shè)計對象，一方面通過采集電梯的各種輸入信號，包括電梯的位置、狀態(tài)、內(nèi) 外指令的按鈕信號、門鎖信號、門區(qū)信號、井道內(nèi)的強迫減速信號、防沖信號 以及消防信號等。另一方面把采集到的信號進行計算和處理給出電梯的樓層信 號和速度信號，并驅(qū)動相應(yīng)的開關(guān)門信號、方向繼電器和抱閘繼電器，以控制 電梯的運行。主要任務(wù)包括：熟練掌握 PLC 器件的結(jié)構(gòu)與工作原理；能夠用 PLC 的編程語言進行編程；通過對工程實例的模擬，熟練地掌握 PLC 的編程和 程序調(diào)試方法，掌握電梯控制系統(tǒng)采用轎廂內(nèi)外按鈕控制的編程方法 擬 達 到 的 要 求 或 技 術(shù) 指 標 利用 PLC 內(nèi)的條件跳轉(zhuǎn)和主控制指令，把對電梯的控制程序劃分為幾個程 序段：檢修控制、正常加速和穩(wěn)速段、減速爬行段、以及開關(guān)門階段（如圖 1.2） 。當給電梯送電時，PLC 就開始掃描電梯的所有輸入、輸出信號，檢測電 梯的安全回路是否接通、廳門轎門是否關(guān)閉、電梯處在何種狀態(tài)。正常自動狀 態(tài)時，PLC 檢測門鎖是否接通，若門鎖不通則給出關(guān)門信號，控制電梯關(guān)門； 當門鎖接通時，進入待機狀態(tài)，此時收到指令信號電梯即起動。當電梯到達減 速樓層時，通過比較樓層的基數(shù)脈沖和換速點脈沖是否相等，相等時給出電梯 減速信號,電梯減速運行；判斷電梯是否到達平層區(qū)，若到達平層區(qū)，則給出 平層、開門信號；否則電梯繼續(xù)減速。 起止日期工作內(nèi)容 2010.12-2011.1查閱相關(guān)資料，寫出開題報告。 2011.3-2011.4生產(chǎn)實習，了解和熟悉課題相關(guān)內(nèi)容。 2011.4-2011.6 課題設(shè)計，寫出初步設(shè)計書，并開發(fā)相應(yīng)軟件。 進 度 安 排 2011.6-2011.7畢業(yè)設(shè)計定稿、完善、答辯及總結(jié)。 - 5 - 主 要 參 考 資 料 1 袁任光.可編程序控制器(PLC)應(yīng)用技術(shù)與實例M.廣州：華南理工大學 出版社，2000. 2 楊元源.可編程控制器原理與應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社，2004. 3 廖常初S7-300/400PLC 應(yīng)用技術(shù)M北京：機械工業(yè)出版社，2005 4 汪曉平.可編程控制器系統(tǒng)開發(fā)實例導航M.北京：人民郵電出版社， 2004:279-324. 5謝克明，夏路易可編程控制器原理與程序設(shè)計M北京：電子工業(yè)出 版社，2002 系（教研室） 意見 簽名： 年 月 日 學院（部） 主管領(lǐng)導意 見 簽名： 年 月 日 - 6 - 湖湖 南南 工工 業(yè)業(yè) 大大 學學 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 （2011 屆） 學學 院（部）：院（部）： 電電氣與信息工程學院氣與信息工程學院 專專 業(yè)業(yè)： ： 信息工程信息工程 學學 生生 姓姓 名：名： 班班 級級： ： 學號學號 指指導導教教師師姓名：姓名： 職職稱稱 年 月 日 - 7 - 題目：基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 1. 結(jié)合課題任務(wù)情況，查閱文獻資料，撰寫 15002000 字左右的文獻綜述 隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑的不斷增多。電梯作為高層建筑中垂直運 行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。而電梯質(zhì)量的好壞,在很大程度上取決 于控制系統(tǒng)的質(zhì)量。 目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成 電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設(shè)定，實現(xiàn)電梯的自動調(diào)度和集選運行功能， 拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現(xiàn) 信號控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。微機控制系 統(tǒng)在智能控制方面有較強大的功能,但也存在一定的不足之處,即抗干擾性差,系統(tǒng)設(shè) 計較復雜,一般維修人員難以掌握其維修技術(shù),這些都限制了微機控制系統(tǒng)應(yīng)用的廣 泛性。而 PLC 控制系統(tǒng)由于運行可靠、使用維修方便、抗干擾性強等優(yōu)越性,成為目 前在電梯控制系中使用最多的控制方式。 可編程序控制器，是微機技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序 控制器和微機控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用 作數(shù)字控制的專用計算機。目前，由可編程序控制器(PLC)和微機組成的電梯運行邏 輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。采用 PLC 控制的電梯可靠性高、維護方便、 開發(fā)周期短，這種電梯運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復雜的 控制任務(wù)，己成為電梯控制的發(fā)展方向。自 1969 年針對工業(yè)自動控制的特點和需要 而開發(fā)的第一臺 PLC 問世以來，迄今己 30 多年，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術(shù) 的繼承和演變，但又不同于順序控制器和通用的微機控制裝置。它不僅充分利用微 處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣操作維 護人員的技能和習慣，摒棄了微常用的計算機編程語言的表達方式，獨具風格地形 成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰 直觀、方便易學，調(diào)試和查錯都很容易。而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試不需要 具有專門的計算機編程語言知識。這樣就破除了“電腦”的神秘感，推動了基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計。 PLC 在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中是最值得重視的先進控制技術(shù)，現(xiàn)已成為現(xiàn)代工 業(yè)控制三大支柱(PLC、CADCAM、ROBOT)之一。具有可靠性、邏輯功能強、體積小、 可在線修改控制程序、遠程通信聯(lián)網(wǎng)功能。PLC 的應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個國 家工業(yè)先進水平的重要標志之一。它是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計的控制設(shè)備，隨 著 PLC 應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，將使得它的體積大大減小，功能不斷完善，過程的控 - 8 - 制更平穩(wěn)、可靠，抗干擾性能增強、機械與電氣部件有機地結(jié)合在一個設(shè)備內(nèi)，把 儀表、電子和計算機的功能綜合在一起。因此，它已經(jīng)成為電梯運行中的關(guān)鍵技術(shù)。 在國外，已“法規(guī)”實行電梯制造、安裝和維修一體化，實行由各制造企業(yè)認可的、 法規(guī)認證的專業(yè)安裝隊伍維修單位，承擔安裝調(diào)試、定期維修和檢查試驗，從而為 電梯運行的可靠性和安全性提供了保證。因此，可以說乘坐電梯更安全。美國一家 保險公司對電梯的安全性做過認真地調(diào)查和科學計算，論是：乘電梯比走樓梯安全 5 倍。掘資料統(tǒng)計，在美國乘其他交通工具的人數(shù)每年約為 80 億人次，而乘電梯的 人數(shù)每年卻有 540 億人次之多” 。中國電梯在亞洲市場占有越來越重要的位置，每年 銷售量己達 l 萬臺左右，約占亞洲市場的 150，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也 做出了貢獻。 總之，電梯控制技術(shù)是比較復雜的，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了 廣闊的空間。有些生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)了緊急供電裝置、防火廳門、地震控制、自檢測以 及語言合成等電梯新功能；對機械系統(tǒng)采用了新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)和新工藝。 和國外先進技術(shù)水平相比，雖然還存在一定差距，但國內(nèi)電梯技術(shù)正以迅猛的發(fā)展 速度趕超世界先進水平。中國電梯在亞洲市場占有越來越重要的位置，每年銷售量 己達 l 萬臺左右，約占亞洲市場的 150，一些合資企業(yè)在出口創(chuàng)匯方面也做出了 貢獻。 2. 選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案 選題依據(jù)：近年來, 隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，高層建筑和智能化建筑的不斷涌 現(xiàn)，人們對電梯提出了越來越高的要求，可編程控制器(PLC)是面向用戶的專用工 業(yè)控制計算機，具有許多明顯的特點，使用 PLC 進行電梯的電氣控制是必然的趨勢。 由于電梯質(zhì)量的好壞,在很大程度上取決于控制系統(tǒng)的質(zhì)量。電梯控制系統(tǒng)主要采用 以下三種控制方式:一是繼電器控制系統(tǒng)；二是 PLC 控制系統(tǒng)；三是微機控制系統(tǒng)。 繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高,控制方式不靈活及功率消耗大等缺點,目前已逐漸被 人們所淘汰。微機控制系統(tǒng)雖然在智能控制方面有較強大的功能,但也存在一定的不 足之處,即抗干擾性差,系統(tǒng)設(shè)計較復雜,一般維修人員難以掌握其維修技術(shù),這些都 限制了微機控制系統(tǒng)應(yīng)用的廣泛性。而 PLC 控制系統(tǒng)由于運行可靠、使用維修方便、 抗干擾性強等優(yōu)越性,成為目前在電梯控制系中使用最多的控制方式。 主要研究內(nèi)容：本文利用西門子公司 S7-300 系列可編程控制器（PLC） ，以四層 樓電梯為設(shè)計對象，一方面通過采集電梯的各種輸入信號，包括電梯的位置、狀態(tài)、 內(nèi)外指令的按鈕信號、門鎖信號、門區(qū)信號、井道內(nèi)的強迫減速信號、防沖信號以 及消防信號等。另一方面把采集到的信號進行計算和處理給出電梯的樓層信號和速 度信號，并驅(qū)動相應(yīng)的開關(guān)門信號、方向繼電器和抱閘繼電器，以控制電梯的運行。 - 9 - 研究思路及方案：.利用 PLC 內(nèi)的條件跳轉(zhuǎn)和主控制指令，把對電梯的控制程序 劃分為幾個程序段：檢修控制、正常加速和穩(wěn)速段、減速爬行段、以及開關(guān)門階段。 當給電梯送電時，PLC 就開始掃描電梯的所有輸入、輸出信號，檢測電梯的安全回 路是否接通、廳門轎門是否關(guān)閉、電梯處在何種狀態(tài)。正常自動狀態(tài)時，PLC 檢測 門鎖是否接通，若門鎖不通則給出關(guān)門信號，控制電梯關(guān)門；當門鎖接通時，進入 待機狀態(tài)，此時收到指令信號電梯即起動。當電梯到達減速樓層時，通過比較樓層 的基數(shù)脈沖和換速點脈沖是否相等，相等時給出電梯減速信號,電梯減速運行；判斷 電梯是否到達平層區(qū)，若到達平層區(qū)，則給出平層、開門信號；否則電梯繼續(xù)減速。 3. 工作進度及具體安排 2010.12-2011.1 查閱相關(guān)資料，寫出開題報告 2011.3-2011.4 生產(chǎn)實習，了解和熟悉課題相關(guān)內(nèi)容。 2011.4-2011.5 課題設(shè)計，寫出初步設(shè)計書，并開發(fā)相應(yīng)軟件。 2011.6-2011.7 畢業(yè)設(shè)計定稿、完善、答辯及總結(jié)。 4.指導教師意見 指導教師： 年 月 日 說明：開題報告作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報告 應(yīng)在導師指導下，由學生填寫，將作為畢業(yè)設(shè)計（論文）成績考查的重要依據(jù)，經(jīng)導師審查后簽 - 10 - 署意見生效。 - 11 - 本科本科畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（ （論論文）中期文）中期報報告告 填表日期： 2011 年 4 月 日 學院（部） （公章） 電氣與信息工程 學院 班 級 學生姓名 課題名稱：基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 課題主要任務(wù)： 1）了解 PLC 在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用背景，意義及內(nèi)容。 2）了解電梯控制系統(tǒng)的組成、功能和設(shè)計要求以及實現(xiàn)方式。 3）電梯控制系統(tǒng)的主要硬件選型和實現(xiàn)。 4）控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 1、簡述開題以來所做的具體工作和取得的進展或成果 1）查找相關(guān)資料了解 PLC 在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用背景，意義和課題的提出。 2）對電梯的基本結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)的組成，功能和設(shè)計要求的了解 3) 對 PLC 的基本結(jié)構(gòu)和特點的了解以及 PLC 編程和設(shè)計方法的學習和掌握。 4）根據(jù)控制要求確定電梯調(diào)度原則和系統(tǒng)實現(xiàn)方式。 2、下一步的主要研究任務(wù)，具體設(shè)想與安排 下一步主要進行控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，PLC 具體型號的選擇及 I/O 點數(shù)分配，然 后進行相應(yīng)的軟件設(shè)計并畫出相應(yīng)梯形圖 。 3、存在的具體問題 由于對 PLC 硬件系統(tǒng)工作原理不熟悉以及系統(tǒng)中各種輸入信號和輸出信號之間 的關(guān)聯(lián)性很強，邏輯關(guān)系處理起來非常復雜，這就給 PLC 的編程帶來很大難度。 4、指導教師對該生前期研究工作的評價 指導教師簽名： 日 期： - 12 - 畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（ （論論文）指文）指導導教教師評閱師評閱表表 學院（部） （公章）： 學生姓名 學 號 班 級 專 業(yè)信息工程專業(yè)方向 指導教師 姓 名 課題名稱基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng) 評閱項目評閱項目標準標準滿分滿分得分得分 業(yè)務(wù)能力業(yè)務(wù)能力 與水平與水平 有收集、綜合和正確利用各種信息并獲取新知識的能力。 能應(yīng)用所學的基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識，獨立分析和解決實際 問題，完成了任務(wù)書規(guī)定的任務(wù)，所得結(jié)論具有應(yīng)用或參 考價值，工作中有創(chuàng)新意識。 30 論文質(zhì)量論文質(zhì)量 條理清晰，結(jié)構(gòu)嚴謹；文筆流暢，語言通順；方法正確， 分析、論證充分；設(shè)計、計算正確，工藝可行，設(shè)計圖紙 質(zhì)量高，標準使用規(guī)范；專業(yè)名詞術(shù)語準確。 30 規(guī)規(guī) 范范 化化 技術(shù)材料齊全，論文撰寫符合本科畢業(yè)設(shè)計（論文）撰 寫規(guī)范的要求。 20 外語水平外語水平 英文摘要寫作水平高。 10 工作態(tài)度工作態(tài)度 嚴肅認真，刻苦勤奮，善于與他人合作。 10 綜合評價： 是否同意參加答辯： 同意按期答辯 延期答辯 不同意答辯 指導教師評定成績分值： 指導教師簽字： 年 月 日 - 13 - 畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（ （論論文）文）評閱評閱教教師評閱師評閱表表 學院（部） （公章）：電氣與信息工程學院 學生姓名 學 號 班 級 專 業(yè) 專業(yè)方向 課題名稱基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 評審項目評審項目指指 標標滿分滿分得分得分 選選 題題 體現(xiàn)專業(yè)內(nèi)容；具有實際或理論意義；難易程度合適。 10 工工 作作 量量 完成任務(wù)書規(guī)定的內(nèi)容，工作量飽滿。 10 業(yè)務(wù)能力業(yè)務(wù)能力 與水平與水平 有收集、綜合和正確利用各種信息并獲取新知識的能力。 能應(yīng)用所學的基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識，分析和解決實際問 題，完成了任務(wù)書規(guī)定的任務(wù)，所得結(jié)論具有應(yīng)用或參 考價值，工作中有創(chuàng)新意識。 30 論文質(zhì)量論文質(zhì)量 條理清晰，結(jié)構(gòu)嚴謹；文筆流暢，語言通順；方法正確， 分析、論證充分；設(shè)計、計算正確，工藝可行，設(shè)計圖 紙質(zhì)量高，標準使用規(guī)范；專業(yè)名詞術(shù)語準確。 30 規(guī)規(guī) 范范 化化 技術(shù)材料齊全，論文撰寫符合規(guī)范要求。10 外語水平外語水平 英文摘要寫作水平高。10 針對論文提問： 1、 2、 3、 評 分： 是否同意參加答辯 同意按期答辯 延期答辯 不同意答辯 評閱人簽名： 年 月 日 - 14 - 畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（ （論論文）答文）答辯辯及最及最終終成成績評績評定表定表 學院（部） （公章）： 說明：最終評定成績a+b+c，三個成績的百分比由各學院（部）自己確定。 學生姓名 學號 班 級 答辯 日期 課題名稱基于 PLC 的電梯控制 指導 教師 評 定 成 績 評 定分值教師 1 教師 2 教師 3 教師 4 教師 5 小計 課 題 介 紹 思路清晰，語言表達準確， 概念清楚，論點正確，實 驗方法科學，分析歸納合 理，結(jié)論嚴謹，設(shè)計（論 文）有應(yīng)用價值。 30 答 辯 表 現(xiàn) 思維敏捷,回答問題有理 論根據(jù)，基本概念清楚， 主要問題回答準確、深入, 知識面寬。 70 合 計 100 答 辯 評 分 分值： 答辯小組長簽名： 答辯成績 a： 40 指導教師評分分值： 指導教師評定成績 b： 30 評閱教師評分分值： 評閱教師評定成績 c： 30 最終評定成績： 分數(shù)： 等級： 答辯委員會主任簽名： 年 月 日 2011 屆屆 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）資料本科畢業(yè)設(shè)計（論文）資料 第二部分第二部分 畢業(yè)論畢業(yè)論文文 （2011 屆）屆） 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 PLC 的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 學學 院（部）：院（部）：電電氣與信息工程學院氣與信息工程學院 專專 業(yè)業(yè)： ： 學學 生生 姓姓 名：名： 班班 級級： ： 學號學號 指指導導教教師師姓名：姓名： 職職稱稱 最最終評終評定成定成績績 2011 年 月 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計 學 院（部）： 電氣與信息工程學院 專 業(yè)： 學 號： 學 生 姓 名： 指導教師姓名： 2011 年 月 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 隨著城市現(xiàn)代化進程的突飛猛進，電梯作為一種安全、高效、迅捷的垂直運輸設(shè) 備己于人們的日常生活密不可分。隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展，電梯控制技術(shù)經(jīng)歷了從 繼電器控制到 PLC 控制和微機控制的歷程.可編程控制器（PLC）由于具有可靠性高、 功能強大等特點已經(jīng)成為電梯微機控制系統(tǒng)的核心。 本文先對課題研究的背景，PLC 在電梯控制中的應(yīng)用以及發(fā)展前景等作簡單的介 紹，然后對電梯的基本結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方式進行闡釋，從而對電梯有初步的了 解。進而介紹了可編程控制器的發(fā)展、基本結(jié)構(gòu)、工作原理、選型及應(yīng)用以及變頻器 變頻器的矢量控制原理、電梯變頻調(diào)速的特點。 針對電梯運行特點，設(shè)計采用了順序控制分析方法和面向?qū)ο蟮哪K化分析設(shè)計 方法。選用功能強大、先進的西門子(Siemens) S7-300PLC、西門子 S7-PLCSIM 仿真 軟件。電梯系統(tǒng)設(shè)計以 PLC 控制系統(tǒng)為主要研究對象，通過分析研究電梯運行原理、 控制要求，做好 PLC 輸入/輸出(I/O)端口配置，利用軟 PLC 技術(shù)，設(shè)計出梯形圖 LAD (Ladder Diagram)控制程序，并對電梯的開關(guān)門控制、廳內(nèi)外召喚登記及除控制、平 層控制、選層及電梯運行過程等進行仿真、監(jiān)控。 關(guān)鍵詞：電梯控制，可編程邏輯控制器，梯形圖 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） II ABSTRACT With the rapid process of urban modernization, elevator as a safe, efficient, rapidvertical transport equipment has been inextricably linked to peoples everyday lives.With intelligent control technology, elevator control technology is developed from therelay control to the PLC control and microcomputer control. The programmable logic controller has already become the core of the elevator microcomputer control system because of its high reliability and formidable function and so on the characteristics. This article introduces the development of the elevator and the characteristics of the elevator with the present situation, and the design of the objectives, contents and significance. At first gives the types, composition, which hopes to have a preliminary understanding of the lift. And then describes the PLCs stage of development, the basic structure and working principle, PLCs selection and application, describing vector control principle of the inverter and VVVF elevator control features. Operational features for elevators, the elevator system is designed according to the object-oriented program design method and sequence method.Design includes elevator control technology, program design of PLC elevator control,simulation of elevator program, monitoring for virtual elevator operation.Design uses powerful, advanced Siemens S7- 300PLC, Siemens S7-PLCSIM simulation software to achieve soft-PLC control and simulation. Consider PLC control system as simulative object, elevator system is designed. Abased on the analysis of the operation principle of elevator and requirements of control, we should assign port configurationto PLC input/output (I/O), design LAD (Ladder Diagram) control program. There are many elevator control modules need to simulate，such as the module of door movement control, the module of register and cancel the instructions from the cabinand station hall, the module of choose station and direction, and so on. Keywords: elevator controlling, programmable logic controller, inladder diagram 目 錄 第 1 章 緒論.1 1.1 課題研究背景 .1 1.2 國內(nèi)外發(fā)展狀況 .1 1.3 PLC 在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用以及發(fā)展前景.2 第 2 章 電梯的相關(guān)知識 .4 2.1 電梯的基本結(jié)構(gòu) .4 2.1.1 電梯的機械系統(tǒng) .5 2.1.2 電梯的電氣控制系統(tǒng) .6 2.2.3 電梯的安全保護系統(tǒng) .6 2.2 電梯控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方式 .7 2.2.1 繼電器邏輯控制實現(xiàn)方式 .7 2.2.2 無觸點邏輯控制實現(xiàn)方式 .7 2.2.3 計算機控制實現(xiàn)方式 .8 第 3 章 可編程邏輯控制器 .8 3.1 可編程邏輯控制器產(chǎn)生和發(fā)展 .8 3.1.1 PLC 的由來.8 3.1.2 PLC 發(fā)展的幾個階段.9 3.2 可編程邏輯控制器基本結(jié)構(gòu) .9 3.3 可變邏輯控制器的工作原理 .10 3.4 西門子 S7-300PLC 產(chǎn)品介紹 .11 第 4 章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 .12 4.1 控制系統(tǒng)的主要硬件選型及實現(xiàn) .12 4.1.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) .12 4.1.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的分析及選擇 .13 4.2 PLC 控制電梯系統(tǒng) I/O 點數(shù)分配.14 第 5 章 電梯控制系統(tǒng)程序設(shè)計與實現(xiàn) .16 5.1 電梯的控制功能及流程圖設(shè)計 .16 5.2 電梯控制系統(tǒng)基本功能梯形圖分析 .19 5.2.1 平層判斷及電梯運行程序.19 5.2 .2 樓層指示程序.20 5.2.3.開/關(guān)門控制 .22 5.2.4 內(nèi)呼信號登記及消除.23 5.5.5 外呼信號登記及消除控制梯形圖 .25 5.5.6 選層定向及反向截梯.28 5.5.7 電梯故障報警.29 結(jié) 論 .30 參考文獻 .31 致 謝 .32 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1 章 緒論 1.1 課題研究背景 信息科學與技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，深深地改變?nèi)祟惿a(chǎn)、生活的各個方面。 人類社會生產(chǎn)力的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高越來越得益于科學技術(shù)的發(fā)展。自動化 科學與技術(shù)涉及到信息的檢測、分析、處理、和控制等各個方面，是信息科學技術(shù)的 重要組成部分。在我國經(jīng)濟建設(shè)的進程中，工業(yè)化進程是不可逾越的發(fā)展階段。在這 個過程中，自動化科學與技術(shù)起著不可替代的作用。 電梯是高層賓館、商店、住宅、和廠房和倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的 交通工具。近年來，隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，高層建筑和智能化建筑的不斷涌現(xiàn)，人 們對電梯提出了越來越高的要求。作為一種安全、高效、迅捷的垂直運輸設(shè)備己于人 們的日常生活密不可分。隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展，電梯控制技術(shù)經(jīng)歷了從繼電器控 制到 PLC 控制和微機控制的歷程。電梯控制已成為樓宇智能控制、工藝過程控制的典 型實例。與此同時，隨著自動化技術(shù)的快速發(fā)展，也極大地促進了電梯控制技術(shù)的進 步, 大量先進的控制技術(shù)應(yīng)用于電梯控制系統(tǒng),。 其中 PLC 技術(shù)由于具有可靠性高、抗干擾能力強、功能強大、可擴展性強、成本 低等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用。社會對掌握 PLC 技術(shù)的人才需求也與日俱增，由可編程邏輯控 制器和微機組成的電梯運行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展，采用 PLC 控制的電 梯運行更加可靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復雜的任務(wù)，已成為電梯控制 的發(fā)展方向。 總之，可編程邏輯控制器的使用為電梯控制提供了廣闊的使用空間。PLC 是專門 為工業(yè)過程控制而設(shè)計的控制設(shè)備，隨著 PLC 應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，將使得它的體積 大大減小，功能不斷完善，過程的控制更平穩(wěn)、可靠，抗干擾性能增強，機械與電子 部件有機地結(jié)合在一個設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計算機的功能綜合在一起。因此，它 已成為電梯控制的關(guān)鍵技術(shù)。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展狀況 在經(jīng)濟不斷發(fā)展，科學技術(shù)日新月異的今天，樓的高度已和經(jīng)濟發(fā)展同樣的速度 成長起來。電梯作為建筑物內(nèi)的主要運輸工具，像其他的交通工具一樣，已經(jīng)成為我 們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€不可缺少的組成部分。一個國家的電梯需求總量，主要受其經(jīng)濟增 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 長速度、城市化水平、人口密度及數(shù)量、國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等綜合因素的影響。在全球經(jīng) 濟持續(xù)低迷的情況下，我國國民經(jīng)濟仍然以較高的速度持續(xù)增長，城市化水平不斷提 高。這從客觀上導致了我國電梯行業(yè)的空前繁榮景象，我國已經(jīng)成為全球最大的電梯 市場。上世紀 80 年代以來，隨著經(jīng)濟建設(shè)的持續(xù)高速發(fā)展，我國電梯需求量越來越 大。總趨勢是上升的，目自口進入了“第三次浪潮” ，2004 年總產(chǎn)量超過了 8 萬臺， 而且目前還沒有減速的跡象。從 1949 年建國以來全國共生產(chǎn)安裝了 6l 萬多臺電梯。 盡管如此，我國的電梯遠未達到飽和的程度。全世界平均 1000 人有 l 臺電梯，我國 如果要達到這個水準，還需要增加 70 萬臺。到那時候，全國在用電梯將達到 130 萬 臺，每年僅報廢更新就需要 6 萬臺。到 2005 年，中國電梯的年產(chǎn)量達到 135 萬臺， 與 1980 年相比，25 年增長了 59 倍，產(chǎn)量每年平均增長 178。2005 年安裝驗收 電梯 124465 臺，截至 05 年底，我國的在用電梯總數(shù)已達 651794 臺。如此龐大的市 場需求為我國電梯行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的舞臺! 我國電梯行業(yè)已經(jīng)具備了很強的生產(chǎn)能力。先進技術(shù)和先進管理的引進對國內(nèi)電 梯企業(yè)產(chǎn)生了強大的推動作用。目前國內(nèi)市場需要的電梯產(chǎn)品，我國電梯行業(yè)幾乎全 部可以生產(chǎn)，不但大量替代了進口，而且有一定的出口。國產(chǎn)電梯的技術(shù)水平和產(chǎn)品 質(zhì)量正在穩(wěn)步提高。自 1985 年我國參加了國際標準化組織 ISOTCl78 以來，先后等 同或等效采用了一批國際標準和先進國家的標準。標準的高起點使我國電梯行業(yè)在技 術(shù)上居于有利地位。許多新技術(shù)和新產(chǎn)品，如無機房電梯、無齒輪曳引機、永磁同步 拖動技術(shù)、遠程監(jiān)控技術(shù)等，國際上也是剛剛出現(xiàn)，我國就有許多企業(yè)可以生產(chǎn)了。 國產(chǎn)電梯以其高質(zhì)量，低成本的優(yōu)勢贏得了越來越多的國內(nèi)外客戶，為逐步進入國際 市場創(chuàng)造了有利條件。 盡管國內(nèi)電梯技術(shù)正以迅猛的速度發(fā)展，但和國外先進技術(shù)水平相比，還存在一 定差距。國外的電梯生產(chǎn)起步較早，技術(shù)較為成熟，相關(guān)質(zhì)量標準也較完善。我國電 梯行業(yè)經(jīng)過近十多年的發(fā)展，電梯技術(shù)發(fā)展十分迅猛，相關(guān)制造、安裝及維保的標準 和規(guī)定也已逐步建立。但是，我國電梯制造業(yè)缺乏獨立知識產(chǎn)權(quán)，在引進國外先進技 術(shù)的同時卻忽視技術(shù)創(chuàng)新，目前整個行業(yè)基本處于模仿、跟蹤階段，市場競爭力較弱， 很難從容應(yīng)對國際同行的競爭。 1.3 PLC 在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用以及發(fā)展前景 在科學技術(shù)發(fā)展的推動下，電梯技術(shù)將產(chǎn)生各種新的變化，新的功能。智能化、 網(wǎng)絡(luò)化、個性化、人性化;采用高位數(shù) CPU，增強電梯信號的處理和速度;電梯群控系 統(tǒng)中應(yīng)用模糊邏輯和專家控制，以提高效率和精度;不斷增加和擴展電梯的各種功能。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 超高速電梯、無機房電梯、磁懸浮電梯、無繩電梯、 “綠色電梯”等將會出現(xiàn)，它們 必將會給我們的生活帶來更方便的服務(wù)?，F(xiàn)代電梯技術(shù)的發(fā)展，不僅代表著科學技術(shù) 的飛速發(fā)展，同時也標志著人類生活走向現(xiàn)代和文明。作為載人的機電設(shè)備，在安全、 智能化和與環(huán)境的協(xié)調(diào)平衡等方面也將更加突出。 (1)智能化 智能電梯更具人性化特點。不僅具有傳統(tǒng)的人工智能的所有優(yōu)點， 而且還有傳統(tǒng)的人工智能無法比擬的東西，具有隨機處理問題的能力，如能根據(jù)轎廂 內(nèi)的情況和各層的候梯信息，自動地制定每次最優(yōu)的運動速度和停車政策；自動選擇 運動方向；雙向語音交流等；讓乘客有更多的主動性，使大樓交通運輸實現(xiàn)真正的人 機對話。智能化要求電梯有自動安全檢測功能，讓電梯自己能夠檢測到電梯的故障所 在，并及時報警予以排除。 (2)安全 運行安全是電梯的根本和關(guān)鍵。可以說，電梯的全部其他工作都是以 此為中心展開的，使電梯安全運行更有保障。運行安全不僅要消除電梯啟動時較強的 電磁輻射，使用安全材料和運行穩(wěn)定，而且要有一種良好的視覺效果，讓每一位乘客 在寬敞、明亮轎廂內(nèi)有安全、舒適的好心情。同時，電梯運行安全也要求電梯在運行 中發(fā)生故障時，不但要使乘客容易與外界溝通聯(lián)系，而且電梯本身應(yīng)當能自動播放讓 乘客感到放松的音樂，徹底消除產(chǎn)生緊張不安的情緒。當小孩和老人乘坐時，電梯對 他們應(yīng)給予一種如同家人般的照顧，不但讓老人和孩子感到方便和舒適，而且更讓其 家人感到放心。電梯運行安全還要求電梯有自動休眠功能，使電梯在保證運行效率最 高的同時，使電梯能最大限度地得到休眠。 (3)與環(huán)境的協(xié)調(diào)和平衡 視覺協(xié)調(diào)。色彩宜人，格調(diào)高雅，制作精良的電梯， 讓乘客有一種安全的感覺，有一種視覺上的舒適。消除電磁輻射。由于電梯是大樓 里頻繁起制動的大容量電器是電磁干擾的元兇，所以電梯必須是一個達到自身對大樓 電磁干擾最小，而又不被其他電磁干擾影響的建筑機電設(shè)備。這樣不僅可以保證乘客 的身心健康，而且也可以保證大樓、大廈中的大樓的辦公自動化、樓宇自動化、通訊 自動化的正常運轉(zhuǎn)。 此外，對經(jīng)濟性、能耗、噪聲等級和電磁干擾程度等方面也有相應(yīng)要求。隨著時 代的發(fā)展，對人在與外界隔離封閉的電梯轎廂內(nèi)，心理上的壓抑感和恐懼感也有所考 慮。因此，提倡對電梯進行豪華性裝修，比如：轎廂內(nèi)用鏡面不銹鋼裝潢、在觀光電 梯井道設(shè)置宇宙空間或深海景象：進而主張電梯、扶梯應(yīng)與大自然相協(xié)調(diào)，在扶梯的 周圍種植花草；在轎廂壁和頂棚裝飾某些圖案甚至是有變化的圖案，并且在色彩調(diào)配 上要令人賞心悅目；在轎廂內(nèi)播放優(yōu)美的音樂，用以減少煩躁；在轎廂內(nèi)播放電視節(jié) 目，乘客可收看天氣預報、新聞等。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第 2 章 電梯的相關(guān)知識 2.1 電梯的基本結(jié)構(gòu) 總體來講，電梯有機械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)兩部分組成。其機械部分由曳引系統(tǒng)、轎 廂和門系統(tǒng)、重力平衡系統(tǒng)、導向系統(tǒng)以及安全保護系統(tǒng)等部分組成；電氣控制部分 由電力拖動系統(tǒng)、運行邏輯功能控制和電氣安全保護等系統(tǒng)組成。電梯的基本結(jié)構(gòu)剖 視圖（見附錄 1） 。 圖 2.1 電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖 1-減速箱； 2-曳引輪；3-曳引機底座；4-導向輪；5-限速器； 6-機座；7-導軌支架； 8-曳引鋼絲繩；9-開關(guān)碰鐵； 10-緊急終端開關(guān)；11-導靴； 12-轎架；13-轎門；14-安全鉗； 15-導軌； 16-繩頭組合；17-對重； 18-補償鏈；19-補償鏈導輪；20-張緊裝置；21-緩沖器； 22-底坑；23-層門； 24-呼梯盒；25-層樓指示燈；26-隨行電纜；27-轎壁；28-轎內(nèi)操縱箱； 29-開門機； 30-井道傳感器；31-電源開關(guān)；32-控制柜；33-曳引電機；34-制動器 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 2.1.1 電梯的機械系統(tǒng) 電梯的機械系統(tǒng)，由機房、井道、轎廂和門系統(tǒng)四大部分組成。 (1)機房 用來安裝曳引機、電控屏、限速器等。機房可以設(shè)置在井道頂部，也可 設(shè)置在井自由部。當機房設(shè)于井道底部時，即為曳引機下置式曳引方式。這種方式結(jié) 構(gòu)復雜，建筑物承重大，對井道尺寸要求大，只有在機房無法頂置時才使用。對于絕 大多數(shù)電梯，均設(shè)于井道頂部。機房必須有足夠的面積，高度、承重能力及良好的通 風條件。 (2)井道 建筑物中用于安裝電梯并提供電梯運行的通道，內(nèi)有導軌、對重裝置、 緩沖器、導軌支架、隨行電纜和分線盒、平衡鋼絲繩或平衡鏈、極限開關(guān)、端站限位 開關(guān)等。 (3)轎廂 是用以運送乘客和貨物的電梯組件。它由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架 是轎廂體的承重構(gòu)架。是由上橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成；轎廂體由轎廂底、 轎廂壁、轎廂頂及照明、通風裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕等組成；轎廂體空間 的大小由額定載重量和額定載客量決定。 (4)門系統(tǒng) 由轎廂門、層門、開門機、聯(lián)動機構(gòu)、門鎖等組成。轎廂門設(shè)在轎廂 入口，由門扇、門導軌架、門靴和門刀等組成；層門設(shè)在層站入口，由門扇、門導軌 架、門靴和門鎖裝置及開鎖裝置組成；開門機設(shè)在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動 力源。 （5）井道 井道由圍壁、頂板及底坑圍成一個在納電梯轎廂和對重的有限空間。 為了出人，在每個層站開有入口。 （6）圍壁 圍壁的作用是將電梯與外界分隔開，當導軌架直接安裝在圍壁上時， 它還應(yīng)承受費切力。圍壁的結(jié)構(gòu)分為封閉式和空格式。 （7）頂板 井道的頂部是機房，它是維修人員工作的地方。因此頂板必須是封閉 型的，將井道與機房完全隔離。頂板還具有阻止機房即傳向井道的作用。對于快、高 速電梯，為了取得良好的隔聲效果，常在井道頂部設(shè)隔音層，此時的井道頂成了雙層 結(jié)構(gòu)。 （8）底坑 井道的底坑深入地面，用于安裝緩沖器、限速器、鋼絲繩漲緊裝置等。 由于深人了地面，因此要求防水，最好有排水設(shè)施。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 2.1.2 電梯的電氣控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成，它的作 用是對電梯實行操縱和控制。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱、層站召喚按鈕、轎 頂和機房中的檢修或應(yīng)急；位置顯示裝置是指轎內(nèi)和層站的指層燈；控制屏安裝在機 房中，是電梯實行電氣控制的集中組件；選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運 行方向、發(fā)出加減速信號等作用。 電梯 PLC 控制系統(tǒng)由邏輯部分和變頻器控制的調(diào)速部分組成，如圖 2.1 所示。電 梯中的曳引電動機的運行直接由變頻器控制，變頻器的輸入控制信號由 PLC 提供。邏 輯部分由 PLC 控制，PLC 接收呼叫信號、轎廂和廳門系統(tǒng)的功能信號以及井道和變頻 器的狀態(tài)信號，經(jīng)程序判斷與運算實現(xiàn)電梯的集選控制。PLC 在輸出顯示和監(jiān)控信號 的同時，根據(jù)隨機邏輯控制的要求，向變頻器發(fā)出運行方向、啟動、加速、減速和制 動停梯等信號。調(diào)速部分由變頻器根據(jù)一定的控制規(guī)律和控制算法來控制，利用 PG(光電編碼器)測量曳引機的轉(zhuǎn)速，構(gòu)成閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。 圖 2.1 電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 2.2.3 電梯的安全保護系統(tǒng) (1)光幕(安全觸板)保護:關(guān)門過程中安全觸板或光幕動作時，應(yīng)立即停止關(guān)門， 執(zhí)行開門指令，門開到位后再重新關(guān)門，門全部關(guān)閉后，門鎖信號為 ON，轎廂才可 以運行;如安全觸板或光幕動作不消除則不執(zhí)行關(guān)門輸出指令;檢修狀態(tài)下光幕無效。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 （2）限位保護:當轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍未停車，此限位開關(guān)立即動作，切 斷電源并制動強迫停車。 (3)緩沖器制停保護:在井道的頂部和底部分別裝有極限開關(guān)，當轎廂駛過端站換 速未減速時，轎廂上的撞塊就觸動此開關(guān)，切斷曳引機電源，曳引機制動器動作使電 梯減速制停。如果轎廂仍未停止，則會碰到緩沖器，使轎廂以小于重力加速度的平均 減速度從運動狀態(tài)變?yōu)殪o止狀態(tài)，實現(xiàn)軟著陸。轎廂上行超越端站時裝在對重側(cè)的緩 沖器具有同