电梯的PLC控制系统设计与监控系统组态---开题报告(DOC).doc

(完整版)电梯的PLC控制系统设计与监控系统组态 开题报告(DOC)

本科生毕业设计(论文）开题报告

论文题目： 电梯的PLC控制系统设
计与监控系统组态

学 院： 电气工程学院
专业班级: 自动化0901
学生姓名： 李巍
学 号: 090302001
导师姓名： 杨颖镇
开题时间： 2013 年 03 月 7 日

1.课题背景及意义
1.1课题研究背景、目的及意义
1.1.1 电梯的由来
很久以前,人们就使用一些原始的升降工具运送人和货物，这些升降工具的驱动力一般是人力或畜力。19世纪初，在欧美开始用蒸汽机作为升降工具的动力。1845年，第一台液压驱动升降机研制成功，液压驱动的介质是水。尽管升降工具被一代代富有革新精神的工程师们进行不断改进，然而被工业界普遍认可的升降机仍未出现, 直到1852 年世界第一台安全升降机诞生。
1852年，美国纽约杨克斯的机械工程师奥的斯先生发明了世界第 1台 安全升降机. 1857年3年23日，奥的斯公司在纽约为一座专营法国瓷器和玻璃器皿的商店安装了世界上第一台客运升降机。1862年，奥的斯公司采用单独蒸汽机控制的升降机问世。1878年，奥的斯公司在纽约百老汇大街155号安装了第 1台水压式乘客升降机.1889年12月，奥的斯公司在纽约的第玛瑞斯特大楼成功安装了1台直接连接式升降机.这是以直流电动机为动力的世界第1台电力驱动升降机,从此诞生了名副其实的电梯[1］。
1。1.2 电梯对于现代生活的重要性
有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现代城市才得以长高。据估计，目前全球在用电梯已超过635万台,其中垂直电梯约610万台，自动扶梯和自动人行道约25万台.电梯已成为人类现代生活中广泛使用的运输工具 .电梯，为人们快捷高效舒适的现代化生活提供了保障，没有了电梯，现代化的楼宇将陷于瘫痪。
1。1。3 电梯的定义与分类
2003年2月19日国务院颁布了特种设备安全监察条例》（以下简称《条例》)，明确规定电梯是特种设备，并对电梯的含义做了叙述：“电梯，是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级(踏板）进行升降或者平行运送 人、货物的机电设备”。这种对电梯的论述，被称作广义电梯概念，既包括上下运送人、货物的升降式电梯(英语Lift)，也包括用于水平或倾斜输送乘客的自动人行道(英语PassengerConveyor）和自动扶梯（英语Escalator)[2］。
目前，电梯行业及社会上对电梯的分类大致有以下几种.
(1) 按用途分:乘客电梯、载货电梯、客货电梯、病床电梯、住宅电梯、杂物电梯、观光电梯、其他专用电梯。
(2) 按额定速度分:低速梯,常指低于1。00m/s速度的电梯;中速梯，常指速度1。00～2.00m/s的电梯。高速梯,常指速度大于2.00m/s的电梯。超高速梯,速度超过5。00m/s的电梯。
(3) 按拖动方式分:交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条式电梯、螺旋式电梯。
(4) 按控制方式分：手柄操纵控制电梯、按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、向下集选控制电梯、并联控制电梯、群控电梯、智能控制电梯［3]。
其他分类方式还有：按电梯有无司机分类等。
1.1。4电梯PLC控制系统的特点与优点
目前广泛使用的电梯控制方法有PLC控制，继电器控制，单片机控制等。其中PLC电梯控制系统应用最为广泛.因为其具有以下特点：
（1）可靠性
PLC不需要大量的活动元件和连线电子元件.它的连线大大减少，与此同时，系统的维修简单.维修时间短。 PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如：冗余 设计,断电保护，故障诊断和信息保护及恢复.
PLC有较高的易操作性，它具有编程简单,操作方便，维修容易等特点，一般不容易发生操作的错误。
PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件.采用了精简化的编程语言。编程出错率大大降低。
（2)易操作性
对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。程序的输入直接可以显示，更改程序的操作也可以直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找,然后进行更改.
PLC有多种程序设计语言可供使用。由于梯形图与电气原理图较为接近。容易掌握和理解.
PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断。维修人员可以很快找到故障的部位。
（3） 灵活性
PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言。编程方法的多样性使编程简单、应用面拓展。
操作十分灵活方便，监视和控制变的十分容易［3］。
以上特点使电梯PLC控制系统具有可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强,运行稳定等诸多优点,今后电梯PLC控制系统还会得到更广泛的使用。
1。1。5 组态软件特点及功能
组态软件在国内是一个约定俗成的概念,并没有明确的定义，它可以理解为“组态式监控软件"。“组态(Configure）”的含义是“配置”、“设定"、“设置”等意思,是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组态”。它有时候也称为“二次开发”，组态软件就称为“二次开发平台”。“监控（Supervisory Control)”，即“监视和控制"，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理。
组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用.组态的概念最早出现在工业计算机控制中，如：DCS（集散控制系统)组态、PLC（可编程控制器）梯形图组态；人机界面生成软件就叫工控组态软件.在其他行业也有组态的概念，如AutoCAD，PhotoShop等。不同之处在于，工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的.从表面上看，组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务.工控组态软件也提供了编程手段，一般都是内置编译系统,提供类BASIC语言，有的支持VB，现在有的组态软件甚至支持C#高级语言［4］。
组态软件大都支持各种主流工控设备和标准通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，Human Machine Interface）的概念，组态软件还是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具或开发环境.在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低,可靠性差;或者购买专用的工控系统,通常是封闭的系统，选择余地小,往往不能满足需求,很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现使用户可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展,实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容,监控组态软件将会不断被赋予新的内容［5]。
1.2 课题国内外研究现状及趋势
电梯的普及给人们的生活带来了极大的优越性，而电梯技术也只有不断的发展才能更好地满足高层建筑及其群体的需要。展望未来，电梯的发展趋势应包括以下几点:
(1） 无机房电梯
无机房电梯不单单是电梯有无机房的简单局部改进，而是涉及到一系列技术问题，如曳引系统、控制柜、限速器等的安装位置以及轿厢、极限开关、缓冲器等部件，都要进行重新设计，变更部件的尺寸与安装位置也要重新考虑.它是电梯发展过程中的一次意义深远的变革,它所采用的一些关键技术将会被进一步推广用到其它电梯产品上，进而促进整个电梯行业技术的进步。
（2） 智能网络化控制
电梯的智能网络化控制随着计算机和通信技术的发展，使得整个大厦实现智能化管理， 电梯被纳入管理范围之内。
（3） 绿色电梯
绿色电梯的研究主要在电梯制造、配置及安装、使用过程中节能和减少环境污染等方面.
（4） 远程监控系统
远程监控系统的应用，使得电梯状态监控的智能可以在监控中心就可以监测到电梯的运行状态，监控中心随时可以监控电梯发生的故障，并且可以诊断出故障的类型和发
生的位置，使电梯维护更加安全、方便。
（5） 全微机化电梯
全微机化电梯的开发和使用，是电梯发展趋势的一个重要方向。全微机化电梯是指电梯的传动系统及操纵控制系统方面实现微机控制的电梯。随着现代微机技术的不断进
步和完善，全微机化电梯(包括单微机控制电梯、多微机控制电梯及人工智能控制电梯） 必将全面满足人们对电梯高质量,高水平，高标准的要求。
除以上几方面外,诸如IC卡的智能管理系统，应用模糊理论和神经网络技术的群管理系统,以及数码技术、声控技术、载波技术等也将在电梯技术领域中得到推广和发展[6］.

2.毕业设计研究内容及任务
2.1 研究内容
基于电梯控制系统要求及所学课程，选择PLC型号为西门子S7—200、组态软件为组态王。
PLC程序设计采用模块化编程思想，即根据各功能实现的条件及原则设计各个功能模块。设计的程序要求完成电梯自动运行功能如:内选外召唤信号的登记、消号、到层自动开门、延时自动运行等。合理分配轿厢内指令的执行和厅外召唤的应答。
组态王软件是用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制，可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/xp等操作系统.具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。通过与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备.用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统，就可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块，无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备.
2.2 设计思想及设计方案
(1) 电梯运行到位后，具有手动及自动开关门功能
(2) 电梯的每一层面均有升降及轿厢所在楼层的指示灯显示
(3) 每层的楼厅均有输入（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，停梯消号，自动达层等功能
(5) 电梯能在一定条件下进行启动，加速和换速
(6) 系统运行监控画面在组态软件上显示
2。3 毕业设计拟采用方法和手段
（1)当电梯轿厢或者厅门呼叫按钮按下时，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,再响应另一方向上的信号.对未及时响应的信号进行保留。
(2）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。
（3）轿箱内各层门厅控制按钮：轿箱内楼层选择数字键1——5,各层门厅按钮，除一层只设置上升按钮，五层只设置下降按钮外，其他几层设置上升和下降按钮。
(4)楼层显示由组态软件设计的监控系统画面显示.
(5)电梯的升降由交流异步电动机实现。
3．毕业设计工作计划及进度安排
第1周
查阅资料
第2周
查阅资料
第3周
总体方案论证
第4周
编写开题报告、外文翻译
第5周
总体方案细化和完善
第6周
总体方案细化和完善
第7周
PLC使用方法、组态软件学习
第8周
PLC使用方法、组态软件学习
第9周
组态（监控)
第10周
组态（监控）
第11周
PLC编程
第12周
PLC编程
第13周
PLC编程
第14周
系统完善
第15周
编写毕业设计论文
第16周
编写毕业设计论文
第17周
准备答辩材料

5．参考文献
[1] 石天. 电梯史话[J].湖南安全与防灾，2008.1:46-47
［2］ 孙立新，王彦涛. 对电梯分类的探讨［J］.China Elevator, 2004.12,15（23）:38
[3] 杨后州等。 西门子S7—200 PLC编程速学与快速应用[M］。电子工业出版社,2010.5：18-19
[4] 韩晓新。从基础到实践——PLC与组态王[M]。机械工业出版社，2011。8：22-23
[5] 穆亚辉。组态王实用技术[M］.黄河水利出版社,2012。6:15-16
［6］ 许诺,陈鹏。 电梯历史回眸与发展展望[J].工程建设与设计，2004。1：22
[7］ 廖映华等。PLC在电梯模型控制系统中的应用[J］。机械制造与自动化，
［8］ 黄金花. 应用PLC进行电梯控制[J].电子学报,2002.3
[9] 崔广泉. 可编程控制器在电梯控制中的应用[J］.东北电力技术,2003
[10]林海波. PLC在电梯控制系统设计中的应用[J］。长春工程学院学报，2003，4
[11]刘美俊。 PLC在交流电梯控制系统中的应用[J］。机床电器,2001
［12]陈家盛。 电梯实用技术教程[M］.北京：中国电力出版社，2006
［13］叶安丽。 电梯控制技术［M］。北京：机械工业出版社，2008
[14］刘霞。 PLC在电梯控制系统中的应用[J］。电气应用，2008
［15]

开题报告撰写规范
一、开题报告撰写内容
1. 课题背景及意义
1.1 课题研究背景、目的及意义
1.2 课题国内外研究现状及趋势
2. 毕业设计研究内容及任务
2。1 研究内容
2.2 设计思想及设计方案
2.3 毕业设计拟采用方法和手段
3。 毕业设计工作计划及进度安排
4。 主要参考文献
二、开题报告、外文翻译撰写规范要求
1．开题报告字数不少于3000字.
2. 外文翻译原文要求与毕业设计课题相关。
3．开题报告、外文翻译原文及译文均采用A4纸打印。
4．开题报告及译文规范要求：
一级标题采用四号黑体、加粗（1。5倍行间距、段前段后0.5倍行距）；二级标题采用小四黑体、加粗；正文内容采用小四宋体,图题、表题采用五号宋体、行间距1。25倍，(英文及数字为The New Roman字体）；行间距1。25倍；页边距上下2。54厘米、左右3.17厘米、页脚2。0厘米、页码从正文第一页开始。
开题报告正文中，参考文献应顺序标注。
5. 开题报告、外文翻译完成时间均为本学期第三教学周周五(如2010年3月20日）。
6. 指导教师意见及签字（手写)。

1．课题背景及意义（四号黑体、加粗,1.5倍行间距，段前段后0.5倍行距)
1.1课题研究背景、目的及意义（小四黑体、加粗、行距1。25倍）
(正文内容用小四宋体、行间距1。25倍）
1.2 课题国内外研究现状及趋势
2．毕业设计研究内容及任务
2。1 研究内容
2。2 设计思想及设计方案
2.3 毕业设计拟采用方法和手段
3．毕业设计工作计划及进度安排
第1周

第2周

第3周

第4周

第5周

第6周

第7周

第8周

第9周

第10周

第11周

第12周

第13周

第14周

第15周

第16周

第17周

5．参考文献（参考文献不少于15篇。其中,外文文献不少于5篇，字数不少于3000字；用五号宋体、行间距1。25倍）
[1] 李烨，严欣平．永磁同步电动机伺服系统研究现状及应用前景［J］．微电机,2001，34（4）：30-33．
［2］ 张志涌．精通MATLAB 6。5 版［M]．北京航空航天大学出版社，2003．
［3］ Depenbreck M．Direct serf-control (DSC） of inverter—fet induction machine [J]．IEEE Trans．on Power Electronics,1988，3(4）：420-429．

指导教师意见：

指导教师签字：
年 月 日
专业核心组意见：

专业核心组组长签字：
年 月 日