plc系统设计论文开题报告

电梯plc的开题报告

所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和技术工人所掌握是PLC控制电梯的优点之一，那么知道优点之后又该怎样去写电梯plc开题报告的开题报告呢?下面是我带来的电梯plc的开题报告，希望对你有帮助。

一、 课题来源

老师命题

二、 选题的国内外研究现状及水平、研究目标及意义(包括应用前景、科学意义、理论价值)以及主要参考文献

1、国内外研究现状及水平：

在经济不断发展，科学技术R新月异的今天，楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，已经成为我们日常生活中一个不可缺少的组成部分。一个国家的电梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、在全球经济持续低迷的情况下，我国国民经济仍然以较高的速度持续增长，城市化水平不断提高。这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象，我国已经成为全球最大的电梯市场.。上世纪80年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的，已经进入了“第三次浪潮”，而且目前还没有减速的迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此，我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均1000人有l台电梯，我国如果要达到这个水准，还需要增加70万台。到那时候，全国在用电梯将达到130万台，每年仅报废更新就需要6万台。到2005年，中国电梯的年产量达到13.5万台，与1980年相比，25年增长了59倍，产量每年平均增长17.8%。2005年安装验收电梯124465台，截至05年底，我国的在用电梯总数已达651794台.。如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台!我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了 74%”.

(1)先进技术和先进管理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用。苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南液压电梯等一批优秀的电梯品牌看清了自己的定位与出路。目前国内市场需要的电梯产品，我国电梯行业几乎全部可以生产，不但大量替代了进口，而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。自1985年我国参加了国际标准化组织ISO/TCl78以来，先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品，如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等，国际上也是刚刚出现，我国就有多企业可以生产了。国产电梯以其高质量，低成本的优势赢得了越来越多的国内外客户，为逐步进入国际市场创造了有利条件。随着计算机技术的发展，微型计算机在工业控制系统中得到了广泛的应用，在电梯控制上采用微型计算机，取代传统的继电器控制方式越来越受到人们的重视。使用微型计算机控制，它成本低，体积小，可靠性高，使用寿命长，简化了安装调试工作，使得电梯控制系统体积减小，节省能源、可靠性提高。可编程使灵活性增大。更突出的优点是微型计算机具有算术运算功能和灵活的逻辑运算功能，因此可以实现更完善的自动控制，例如对于电梯平层可以实现自适应控制，便平层情况达到最佳状态”微机控制电梯是电梯技术的方向，～些生产企业与科研单位相结合，相继推出了微机控制的电梯新机型，使控制功能得到增强，电梯的性能得到改善，明显提高了可靠性。除了合资企业外，也有其他厂家开发出了变频调速电梯新产品。另外，用可编程序控制器取代继电器控制系统的机型对单梯进行控制还是有前途的。有些生产企业开发了紧急供电装置、防火厅门、自检测以及语言合成等电梯新功能;对机械系统采用了新结构、新材料、新技术和新工艺”

(2)总之，与国外先进技术水平相比，虽然还存在一定差距，但国内电梯技术正以迅猛的发展速度赶超世界先进水平。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量己达l万台左右，约占亚洲市场的1/50，一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献“。当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。

(3)随着时代的发展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内，心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。因此，提倡对电梯进行豪华性装修，比如：轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象：进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调，在扶梯的周围种植花草;在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案，并且在色彩调配上要令人赏心悦目;在轿厢内播放优美的音乐，用以减少烦躁;在轿厢内播放电视节目，乘客可收看天气预报、新闻等，同时绿色电梯也是将来发展的一个放心方向，要求电梯的智能化、安全水平、视觉协调、消除电磁辐射、舒适感等都要达到一定的要求。

2、研究的目的及意义：

电梯是垂直运行的电梯，通常简称电梯;倾斜方向运行的自动扶梯;倾斜或水平方向运行的自动人行道德总称。电梯已成为现代生活中广泛使用的运输工具，对电梯的安全性，舒适性，高效性等的不断追求推动了电梯技术的进步。目前，有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，并且有很大的灵活性，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的。

可编程控制(Progremmable Controller)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“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，而不需要像继电器一样需要更改硬件和接线。

3、主要参考文献：

(1)何衍庆，《可编程序控制器原理及应用技巧》[M].北京：北京工业出版社，1998、皮壮行，《可编程序控制器的系统设计与应用实例》[M].机械工业出

(2)版社，2000

(3)陈家盛，《电梯结构原理及安装维修》，北京：机械工业出版社，2000

、《电梯维修与操作》，中国劳动社会保障出版社 (4)

三、 研究的主要内容、研究方案及准备采取的技术路线、拟解决的关键问题(注：本部分内容必须详细填写)

主要研究内容：

本课题的目的是在全面了解国内外电梯发展现状的基础之上，以江西长林电梯公司的一个三层电梯本体为控制对象，开发出以EMERSON公司

EC20.2012BRA型PLC为电梯控制器、采用TDl000-4T01 lOP型通用变频器的电梯控制系统，重点解决目前VVVF电梯发展过程中所存在的控制器性价比低、速度曲线实现难的问题，围绕这一主题，所开展的工作如下：

(1)根据长林公司提出的三层梯的控制的性能指标，确定一种新型的、以通用变频器、光电编码器组成的实现大闭环调速的控制方案，按该种方案 组建的控制系统价格将大幅下降。

(2)采用EMERsON公司EC20.2012BRA型PLc的编程开发软件Controlst开发出本控制器软件，实现了本电梯逻辑信号的控制、速度的PID大闭环的控制，满足所要求的性能的控制。

(3)采用国内使用最广的工业控制组态软件组态王6.51，开发出本电梯的上位机组态程序，实现了上位机对电梯系统的监测控制，可以使用该组态程序对电梯进行调试运行和实时监控。

(4)对电梯系统进行数学分析，实现控制机理的建模，在此基础上，从而对曳引电梯系统特性进行了分析，为控制策略实现和改进提供理论依据。

研究方案及准备采取的技术路线：

1、 查阅资料，选定设计方案;

2、 确定设计方案;

3、 确定工艺流程;

4、 PLC的选择;

5、 绘制程序图;

6、 实验室调制程序;

7、 比较得出结论;

8、 撰写设计论文。

拟解决主要研究内容：

(1)原有的电梯控制系统工作不稳定，故障率高，日常保养和故障检修工作十分繁重。

(2)原有的电梯依靠井道内的位置传感器获取楼层的信息，控制精度不高，平层精确度无法达到国家标准的相关规定。

(3)原有的电梯为双速电梯，起动和制动时的加速度和减速度比较大，乘客乘坐时不舒服，舒适感差。

四、 已进行的科研工作基础和已具备的科学研究条件(包括已经

取得的科研成果、已经完成的科学实验及调查研究、具备的主要仪器设备及资料与数据等)，以及可行性分析

五、 课题研究起止年限、任务安排、分阶段要求和预期结果

六、指导教师审查意见

指导老师签字：

年 月 日

摘要：电梯作为垂直运输的工具，其作用在建筑物中至关重要。为了保证电梯运行既高效节能又安全可靠、操作方便，可采用可编程控制器(PLC)来控制电梯系统。本文介绍了基于PLC的电梯控制系统的研究和设计。主要涉及两台11层住宅区居民楼电梯的PLC控制系统的基本结构、工作原理以及总体设计方案，并且分析了采用PLC在电梯控制系统中应用的优势。

关键词：PLC，电梯，控制系统，基本结构

1 文献综述

随着现代经济的发展，人们的物质文化生活水平的逐步提高，建筑业得以迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起[1]。电梯是服务于三分之一楼层的固定式升降设备，建筑的发展必然带来了电梯行业的快速发展[2]。如今电梯已和人们的日常生活密不可分，是机械电气相组合的机电一体化产品。电梯的应用日益广泛和普及，保证电梯的运行既高效节能又安全可靠，已越来越多地引起了电梯业界人士的关注[3]。

自 1889 年美国奥梯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，已经历了一百多年，现在电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具，而且作为载人工具[4]，人们对电梯在可靠性、舒适性、低噪音、低能耗、操作方便性等性能方面的要求也愈来愈高，电梯群控系统应运而生，两台电梯的并联优化控制又是电梯群控较简单、也是最常见的情况[5]。两台电梯并联控制或是多台电梯群控，其最直观的感觉是两台或多台电梯并排设置并且共享各个楼层的厅外呼梯信号，并能按预定的规律进行各电梯的自动调度工作。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，第二种控制方式用可编程控制器取代微机实现信号控制[6]。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强大的功能，但也存在抗干扰性差、系统设计较复杂、一般维修人员难以掌控其维修技术等缺陷;而PLC控制系统由于运行可靠，使用维修方便，抗干扰性强等优点[7]，使得系统可靠性大大提高[8]，从而PLC控制系统已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。

2 选题背景及其意义

随着科学技术的发展、城市现代化进程的突飞猛进，电梯作为高层建筑主要的垂直交通运输工具[9],必然要做到高效、安全、可靠、方便等。现代高层建筑中各办公大楼、住宅、宾馆、医院、仓库、码头、甚至是大型的货轮等都离不开它。电梯已完全融入我们的生活、生产中，满足人们生活、工作以及学习上的需要[10]。

据统计，我国在用电梯已达40多万台，每年还以约5万～6万台的速度增长[11]。并

且在实现电梯群控系统后，据一些资料数据显示，电梯并联后的运送能力提高了20%-30%左右，减少了电梯因停层而带来的加减速、开门、关门及等待的时间，因而在上、下班客流量的高峰时段，乘员候梯和乘梯的时间大大减短。电梯运行实际能量消耗的50%是在减速、加速这段运行过程中。电梯并联后，电梯停层数量的减少很大程度减少电梯运行的电力消耗[12]。如果两电梯各自独立运行，容易发生电梯响应呼梯信号而运行到站后，乘客已被另一台电梯接走而空运行的现象，长期这样必然造成很大的能源浪费，给电梯的集中管理造成较大的困难[13]，而且使得电梯系统处于非最佳运行状态，难以提高运行效率，乘客的需求也不能得到最好的响应和最好的满足。

可编程控制器(PLC: Programmable Logic Controller)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用而设计的数字运算操作的电子装置[14]。在电梯控制系统中，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，因此成为现代楼宇电梯控制系统的主流[15]，同时在我国电梯行业有着广泛运用。这种电梯控制系统较原有电梯控制系统可以更容易的完成更为复杂的控制任务,其许多功能是传统的继电器控制系统无法实现的。

现有的电梯控制技术仍存在缺点和不足之处，如何把更为先进的技术应用于电梯群控之中，以进一步改善运输的效果、提高运行的效率、满足乘客的需求[17]，仍然需要更深入的探索和研究。因此运用可编程控制器(PLC)对电梯控制系统、特别是电梯群控系统进行研究与设计具有十分重大的意义。

[16]

3 研究内容

3.1 电梯的主要组成部分

电梯是由机械系统和电气系统两部分组成。

电梯的机械系统部分由曳引系统、轿厢和门机系统、平衡系统、导向系统以及机械安全保护装置等部分组成，如图3-1所示。

电气系统又由电力驱动系统、电气控制系统和安全保护系统三部分组成。

1一减速箱

2一曳引轮

3一曳引机底座

4一导向轮

5一限速器

6一机座

7一导轨架

8一曳引钢丝绳

9一开关碰铁

10一紧急终端开关

11一导靴

12一轿架

13一轿门

14一安全钳

15一导轨

16一绳头组合

17一对重

18一补偿链

19一补偿链导轮

20一张紧装置

21一缓冲器

22一底坑

23一层门

24一呼梯盒

25一层楼指示灯

26一随行电缆

27一轿壁

28一轿内操纵箱

29一开门机

30一井道传感器

31一电源开关

32一控制柜

33一曳引电机

34一制动器

图3-1 电梯机械部分结构示意图

3.2 系统整体方案设计

本次设计对象是某住宅区内居民楼的两台11层并联电梯，电梯轿厢可上下运行，轿厢门具有开关和限位等保护功能。轿厢内可提供上行信号、下行信号、平层检测信号、开关门限位信号、门安全信号等。

2.系统整体设计框图

3.3 PLC电梯控制系统的硬件设计

在设计中两台电梯的硬件完全相同，在设计程序之前，首先通过进行PLC的I/O点的估算，进行PLC选型，在综合考虑各方面的因素后，本课题采用西门子公司生产的S7-200型号的PLC作为电梯的控制器。

3.4 PLC电梯控制系统的软件设计。

图3-3 电梯运行流程图

3.4.1 电梯的启、停控制 3.4.2 电梯的开、关门控制

图3-4 开关门流程图

3.4.3 双电梯的并联调度

正常情况下，1台梯在底层待命，另1台梯停留在最后停靠层，称自由梯或忙梯。某层有召唤信号，则忙梯立即定向运行去接某层的客人。

2台梯因轿内指令而到达基站后关门待命时，则应执行“先到先行”原则。如A梯先于B梯到基站，则A梯立即起动运行至事先指定的中间层楼待命，并成为自由梯而B梯则成为基站梯。

当A梯上行时，如上方出现任何方向的召唤信号，或下方出现向下的召唤信号，均在A梯的一周行程中完成，而B梯留在基站不予应答运行。但如在A梯下方出现向上召唤信号，则在基站的B梯应答信号而发车上行接客，此时B梯为忙梯。

如果当A梯正在向下运行时，其上方出现任何向上或向下的召唤信号，则在基站的B梯应答信号而发车上行接客，但如A梯下方出现任何方向的召唤信号，则B梯不予应答而由A梯去完成。

如当A梯正在运行，其他各层楼的厅外召唤信号又很多，但在基站的B梯又不具备发车条件，而在30～60s后，召唤信号仍存在，尚未消除，则通过延误时间继电器，令B梯发车运行。同理，如本应A梯应答厅外召唤信号而运行的，但由于电梯门锁等故障而不能运行时，则也经30～60s的延误时间后，令B梯(基站梯)发车运行。

3.4.4 召梯信号的登记和响应 3.4.5 电梯运行的方向

3.4.6 识别井道层间距离，实现准确的平层 3.4.7 故障报警控制

通过这几个程序模块以及其他控制程序的模块组成电梯运行时所需功能的总框架。 3.5 对系统进行仿真。

这次的设计中，由于要对电梯控制系统进行仿真，所以我选用了北京亚控公司的King-view6.5组态王软件，并且结合计算机以及S7-200型的PLC对系统进行仿真。组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的`组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。PLC为控制装置，在组态软件的画面中生成的虚拟电梯为被控对象，可以通过计算机屏幕观察虚拟电梯的运行情况。PLC的输入信号可以从PLC的开关量输入端输入，也可以在组态软件的画面中用鼠标点击按钮来产生。

在系统仿真过程中，运用到的一些参数可能会有所偏差，所以要通过多次仿真调试才能更接近实际，做到更完善。

4 工作特色及其难点，拟采取的解决措施

4.1 工作特色及其难点

工作特色：随着电梯事业的快速发展，人们对电梯在运行中的可靠性、平滑性、高效性、准确性等都有了更为严格的要求，从而使电梯从故障率高、可靠性差、接线复杂等的继电器控制方式发展为如今安全高效的PLC控制方式。因此PLC电梯控制已然成为电梯行业中互相竞争的资本，所以想要突破现有的技术有一定的成就是十分困难的。

难点：

(1)了解电梯的全部运作方式，以及充分理解并且能运用PLC基本及功能的指令。 (2)通过PLC设计电梯的电梯的厅呼叫控制、电梯的到站指示控制以为电梯的自动平层控制、停留时间等功能，并实现。

(3)用PLC程序设计来实现电梯的并联控制系统。

(4)本次的设计电梯是通过系统仿真，虽然基本结构与实际的电梯能做到完全一样，但是设计中运用到的参数总会与现实稍有偏差，导致最终仿真的结果会有些不符合实际。

4.2 拟采取的解决措施

在进行设计之前，必须先将所学的可编程控制器(PLC)的基本知识、功能指令熟悉掌握，再通过图书馆、上网等方式认真查阅有关技术资料、并且分析此类资料的内容，和所学PLC知识相结合。

熟悉并联电梯的运行过程，并记录，了解其中两条电梯运作的规律以及电梯自动开关门、到站指示、显示电路等。之后选择恰当的可编程控制器的型号，以满足电梯并联控制系统的要求。参考关于电梯并联控制的书籍，对电梯运行过程更进一步的了解和掌握，通过自己的研究以及老师给出的资料进行设计，减少误差，成功完成最后电梯控制系统的仿真。本文中的电梯并联系统仿真较简单，还需要不断的改进和加强。 5 论文工作量及预期进度

2011年12月根据所选课题，完成毕业设计的资料收集工作，并进行汇总整理,研究所收集的资料，定出设计大纲，并撰写开题报告，在指导老师审阅通过后上交，进行开题答辩。

2012年1-3月：完成科技论文翻译工作;进一步了解系统工作原理，确定系统设计方案，完成系统硬件电路设计;准备中期检查。

2012年4月：完成系统各功能部分的软件设计。

2012年5月：写毕业论文，检查全部内容，进行排版整理、定稿，准备答辩。 6 预期成果及其可能的创新点

预期成果：使用可编程控制器(PLC)实现对两台11层住宅区内的民居电梯的并联控制，准确无误的实现电梯的运行过程，并通过组态软件做出仿真。最终完成一篇关于PLC电梯控制系统的论文。

参考文献

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