基于plc与mcgs的电梯控制系统的设计开题报告.doc

1、 毕业设计(论文)开题报告题 目：基于 PLC 和 MCGS 的电梯控制系统的设计学 院： 电气信息学院 专 业： 测控技术与仪器 学生姓名： 郭鹏 学 号： 201301200120 指导老师： 唐勇奇 2017 年 3 月 25 日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2500 字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告文献综述随着科学技术的发展、城市现代化进程的突飞猛进，电梯作为一种高效、迅捷、安全、可靠的垂直运输设备，成为了人们不可缺少的运输工具。现代高层建筑中各办公大楼

2、、住宅、宾馆、医院、工矿企业、仓库、码头、大型货轮等都离不开它。早期的电梯自动控制系统中，信号的逻辑控制一般是由继电器接触器电路来实现。由于继电器、接触器都是有触点的电气元件，体积庞大，弧光放电较严重，使用寿命有限；在电梯这种较复杂控制系统中可靠性不高，施工过程中接线复杂，当控制要求改变时必须改变硬件接线，使得通用性和灵活性不够，生产周期加长；另外，继电器、接触器触点数目有限，可扩展性较差；继电器接触器控制系统依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低且机械触点还会出现抖动问题；继电器控制逻辑一般不具备计数功能；同时随着楼宇层数的增加，继电器接触器控制系统过于庞大，给设计带来不便。基于以上多种原因

3、，导致电梯控制系统的工艺性、运行的可靠性与安全性降低，因此早己被逐渐淘汰。目前电梯的控制普遍采用两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能。微机控制是电梯控制技术的发展方向，目前已有一些由微机控制的电梯新机型相继推出，使控制功能得到增强，性能得到改善。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强大的功能，但也存在一定的不足之处，一方面微机控制抗干扰能力较差、系统设计较复杂、一般维修人员难以掌握其维修技术，另一方面专门设计和制造微机控制装置，一次性成本较高。这些都限制了微机控制系统应用的普及。第二种控制方式用可编程控制器(PLC)取

4、代微机实现信号集选控制。目前，在国内，对于一个中、小型的电梯控制系统，大多采用 PLC 控制，主要原因在于当规模较小时，用 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，因此成为现代楼宇中、小型电梯控制系统的主流。目前用于电梯的拖动系统主要有：单、双速交流电动机拖动系统，交流电动机定子调压调速拖动系统，交流调速拖动技术系统，直流发电机电动机可控硅励磁拖动系统。（1） 单、双速交流电动机拖动技术正如大家都知道交流电动机具有

5、结构紧凑，维修简单等特点。当电动机是单速时，称为交流单速电梯，其速度一般不高于 0.5m/s。当电动机是双速时，称为交流双速电梯，其速度一般不高于 1m/s。单、双速交流电动机拖动系统采用开环方式控制，线路简单，价格较低，因此目前仍然电梯上被广泛应用。但它的缺点是舒适感较差，所以一般被用于载货电梯上。（2） 交流电动机定子调压调速拖动技术交流电动机定子调压调速拖动技术这种系统采用可控硅闭环调速，加上能耗或涡流等制动方式，使得它所控制的电梯能在中低速范围内大量取代直流快速和交流双速电梯。它的舒适感好，平层准确度高，而造价却比直流电梯低，易于维护，多用于2m/s 以下的电梯。（3） 交流调速拖动技

6、术80 年代初，VVVF 变频变压系统控制的电梯问世。当电动机具有调压（variable voltage 缩写为 VV）调速装置时称为交流调速电梯，它采用交流电动机驱动，却可以达到直流电动机的水平，其速度一般不高于 1.75m/s。当电动机具有调压调频（variable voltage variable frequency，缩写为 VVVF）调速装置时称为交流调频调压电梯，简称 VVVF 控制电梯，目前控制速度已达 6m/s。它的体积小，重量轻，效率高，节省能源等几乎包括了以往电梯的所有优点。是目前最新的电梯拖动系统。本设计应用的就是这种拖动技术。（4） 直流发电机电动机可控硅励磁拖动技术直流

7、电动机具有调速性能好，调速范围大的特点，因此很早就应用于电梯，采用发电机电动机组形式驱动。它控制的电梯速度达 4m/s，但是，机组结构体积大，耗电大，维护工作量较大，造价高，因此，常用于对速度，舒适感要求较高的建筑物中。所谓电梯控制技术是指电梯的传动系统及操纵系统的电气自动控制。作为我国 20世纪 70 年代电梯的主要标志是交流双速电梯。其调速方法是采用改变电梯牵引电动机的极对数，两种或两种不同级对数的绕组，其中极数少的绕组称为高速绕组，极数多的绕组称为低速绕组。高速绕组用于电梯的起动及稳速运行，低速绕组用于制动及电梯的维修。20 世纪 80 年代盛行的交流调压调速电梯，其性能优越于交流双速电

8、梯。调压调速方法是改变三相异步电机的定子供电电压实现电动机的调速。由于电梯制动减速性能要求较高，所以采用的制动方法也有所不用。通常多为能耗制动。在能耗制动中，将电机定子绕组接至直流电源，再加上采用闭环控制方式，从而有效地控制了能耗制动转距，使制动减速过程快速平稳，且制动精度高。20 世纪 90 年代，调压调频调速电梯开始占领市场。调压调频调速电梯（简称VVVF 电梯）的调速方法是调节电机定子绕组供电电压的幅值及频率。在 VVVF 电梯的传动系统中，大量采用了微机控制技术及脉冲宽度调制技术，脉冲宽度调制器（简称 PWM 控制器）PWM 控制技术是通用型变频器中应用十分广泛的一种电压和频率控制方法

9、，它可以极为有效地抑制输出电压的谐波，而且动态响应较好。在频率控制、效率等诸方面都有着十分显著的优点。保证了由逆变器输送至三相异步电机定子电压波形为等效正弦波形。调压调频调速电梯传动系统中还广泛的采用了矢量变换技术。使交流电机转速的控制类似直流电机。VVVF 电梯由于其体积小。重量轻，运行效率高，又节约能源，几乎包括了以往所用的电梯的优点，再加上极为完善的调速性能，因此它的应用几乎完全可以和直流电梯相媲美。大家都知道交流电动机具有结构紧凑，维修简单等特点。单双速交流电动机拖动系统采用开环方式控制，线路简单，价格较低，因此目前仍在电梯上广泛应用。但它的缺点是舒适感较差，所以一般被用于载货电梯上。

10、这种系统控制的电梯速度在 1 米/秒以下。交流电动机定子调压调速拖动系统国外已大量应用于电梯。这种系统采用可控硅闭环调速，加上能耗或涡流等制动方式，使得它所控制的电梯能在中低速范围内大量取代直流快速和交流双速电梯。它的舒适感好，平层准确度高，而造价却比直流电梯低，结构简单，易于维护，多用于 2 米/秒以下的电梯。直流电动机具有调速性能好，调速范围大的特点，因此很早就应用于电梯，采用发电机- 电动机组形式驱动。它控制的电梯速度达 4 米/ 秒，但是，机组结构体积大，耗电大，维护工作量较大，造价高，因此常用于对对速度，舒适感要求较高的建筑物中。可控硅直接供电拖动系统在工业上早有应用，但用于电梯上却

11、要解决舒适感问题。(尤其是低速段) 应此应用较晚，它几乎与微机同时应用，比起电动机-发电机组形式的直流电梯，它有很多优点。如:机房占地节省 35%，重量减轻 40%，节能 25%到35%。世界上最高速度的 10 米/秒电梯就是采用这种系统，其调速比达 1:1200。80 年代初，VVVF 变频变压系统控制的电梯问世。它采用交流电动机驱动，却可以达到直流电动机的水平，目前控制速度已达 6 米/秒。它的体积小，重量轻，效率高，节省能源等几乎包括了以往电梯的所有优点。是目前最新的电梯拖动系统。总之，从理论上讲，电梯是垂直运动的运输工具，无需旋转机构来拖动，更新的电梯拖动系统实际上就是直线电机拖动系统

12、。电梯在垂直运行过程中，有起点站也有终点站。对于三层楼以上的建筑物的电梯，起点站和终点站之间还没有停靠站，起点站设在一楼，终点站设在最高六。设在一楼的起点站称为基站，起点站和终点站称为两端站，两端站之间称为中间站。各站厅外设有召唤箱，箱上设置有供乘用人员召唤电梯用的召唤按钮或触钮，一般电梯在两端站的召唤箱上各设置一只按钮或触钮。中间层站的召唤箱各设置两只按钮或触钮。对于无司机控制的电梯，在各层站的召唤箱上均设置一只按钮或触钮。而电梯的轿厢内部设置有（杂物电梯除外）操纵箱。操纵箱上设置有手柄开关或与层站对应的按钮或触钮，操纵箱上的按钮或触钮城内指令按钮或触钮。外指令按钮或触钮发出的电信号称为外指

13、令信号，内指令按钮或触钮发出的电信号成为内指令信号。20世纪 80 年代中期后，触钮已被微动按钮所取代。作为电梯基站的厅外召唤箱，除设置一只召唤按钮或触钮外，还设置一只钥匙开关，以便下班关电梯时。司机或管理人员把电梯开到基站后，可以通过专用钥匙扭动该钥匙开关。把电梯的厅门关闭妥当后，自动切断电梯控制电源或动力电源。参考文献1 芮静康.电梯电气控制技术M.中国建筑工业出版社,2005:23-25.2 刘培尧.电梯原理与维修M.电子工业出版社,1999.3 张汉杰,王锡仲 ,朱学莉.现代电梯控制技术M.哈尔滨工业大学出版社,1996.4 吴国政.电梯原理 使用维修M.电子工业出版社,1999.5

14、吕文斌.试论电梯的技术发展趋势J.山西建筑,2006:1761776 黄净.电气控制与可编程序控制器M.机械工业出版社,2004.7 王永华.现代电气控制及 PLC 应用技术M.北京航空航天大学出版社,2003.8 刘剑,朱德文 ,梁质林.电梯电气设计M.中国电力出版社,2006.9 乔东凯.基于 PLC 控制交流变频调速电梯系统的研究D. 吉林大学软件工程硕士论文.2006.10 Evangelos Petroutsos. PLC 从入门到精通M. 电子工业出版社 ,1999.11 Matthew Curland.Advanced PLCM.中国电力出版社,2001.12 Mitsubish

15、i Electric Corporation.Fx2n Series Programmable Controllers Hardware Manual.1999.13 Mitsubishi Electric Corporation.Fx1n Series Programmable Controllers Hardware Manual.2001.毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施开 题 报 告一、课题的目的与意义现代社会中，电梯已经成为不可缺少的运输设备。电梯的存在使得每幢高层建筑的

16、交通更为便利。电梯控制技术的发展主要经历了三个阶段：继电器控制阶段，微机控制阶段，现场总线控制阶段,但是传统的电梯运行在控制线路上易出故障、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。目前电梯设计使用可编程控制器(PLC)，要求功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱体积小，可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并且有很大的灵活性，完成更为复杂的控制任务，已成为电梯控制发展的方向，其许多功能是传统继电器控制系统无法实现的，30 年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞

17、跃；其功能从弱到强，实现了从逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用，因此，PLC的应用也就成为了一个热点问题。电梯的电气系统由拖动系统和控制系统两部分组成。传统的电气控制系统采用的继电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰。目前电梯设计使用可编程控制器(PLC)，要求功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低。维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。当乘员进入电梯，按下楼层按钮，电梯门自动

18、关闭后控制系统进行下列运作：根据轿厢所处位置及乘员所处层数判定轿厢运行方向，保证轿厢平层时减速。将轿厢停在选定的楼层上；同时，根据楼层的呼叫，顺路停车，自动开关门。另外在轿厢内外均要有信号灯显示电梯运行方向及楼层数。二、课题发展现状和前景展望近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。更新换代生产更新型的电梯。继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显。可编程序控制器(PLC)最早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

19、用而设计的数字运算操作的电子装置。鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式己逐渐被 PLC 控制所代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，电梯的拖动方式己由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速。因此，PLC 控制技术加变频调速技术己成为现代电梯行业的一个热点。课题所研究的内容主要是用可编程控制器（PLC）来设计电梯自动控制系统。由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳，用户寻求对电梯的电控系统进行改造，以节约资金。因此，对电梯控制技术进行研究，找出一条适合国产老式电梯的改造之路，并进而提高国产电梯的技术水平和质量，具有十分重要的意义。针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、

20、可靠性差和工作寿命短等缺陷，提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器（PLC）来控制电梯。三、课题主要内容和要求由于 PLC 作为新一代电梯控制工具具有以上优点，本次毕业设计就以十七层电梯作为控制对象，以 PLC 作为工具对电梯控制系统进行了设计。设计过程主要包括以下几项：本系统以电梯作为被控对象，研究基于 PLC 的电梯控制系统设计，使系统获得较好的性能指标。主要设计内容为：（1）了解电梯的运行工艺情况，设计电梯 控制系统的硬件电路；（2）编写电梯控制的 PLC 程序，开发基于 MCGS 组态软件的监控界面，完成系统调试，实现对电梯的高性能控制。4、研究方法、步骤和措施 （1）深入了

21、解和详细分析被控制对象的工作原理及工艺流程，画出工作流程图。（2）了解该系统应该具备的全部功能和控制范围。（3）选择 PLC 的机型。（4）确定各种输入输出设备及被控制对象与 PLC 的连接方式，设计外围辅助电路及操作控制盘，画出输入输出端子接线图，并实现具体安装和联接。（5）根据输入输出变量的统计的结果对 PLC 的 I/O 端进行分配和定义。（6）根据 PLC 扫描工作方式的特点，按照被系统的控制流程及各步动作的逻辑关系，合理划分程序模块，画出梯形图。要充分利用 PLC 内部各种继电器的无限多触点给程序带来的方便。（7）编制完成后进行模拟调试，经不断修改达到动作准确无误后，进行总装调试，完成设计的要求。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：指导教师： 年 月 日所在专业审查意见：负责人： 年 月 日