并联电梯PLC控制系统设计控制开题报告

河北建筑工程学院
毕业设计（论文）开题报告
课题
名称
并联电梯Pቤተ መጻሕፍቲ ባይዱC控制系统设计
系 别：机械工程系
专 业：机械设计制造及其自动化
班 级：机073
学生姓名：靳 富
学 号：39
指导教师：张东辉
课题来源
导师课题
课题类别
工程设计
一．论文资料的准备
电梯作为垂直方向的交通工具，存高层建筑和公共场所已经成为重要的建筑设备而不可或缺。电梯控制系统目前多采两种方式，一是PLC控制系统，二是微机控制系统。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，即抗干扰性差，系统设计较复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术，这些都限制了微机控制系统应用的广泛性。而PLC主从式通信的电梯并联控制系统由于运行可靠，容易实现，使用维修方便，抗干扰性强等优越性，成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。 PLC是以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置，它既能改造传统的机械产品成为机电一体化新一代产品，又适用于生产过程控制，凭借其卓越的可靠性、抗干扰性和可编程性，目前已被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。本设计就是在用PLC控制变频调速，在不增加硬件设备的条件下，实现电流、速度、位移三环控制。
二、PLC向高性能小型化发展。PLC的功能正越来越丰富，而体积则越来越小。比如三菱的FX-ON系列PLC，最小的机种，体积仅为60×90×70mm2，相当于一个继电器，但却具有高速计数、斜坡、交替输出及16位四则运算等能力，还具有可调电位器时间设定功能。PLC已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了，而是具有越来越强的模拟量处理能力，以及其他过去只有在计算机上才能具有的高级处理能力，如浮点数运算，PID调节，温度控制，精确定位，步进驱动，报表统计等。从这种意义上说，PLC系统与DCS（集散控制系统）的差别已经越来越小了。用PLC同样可以构成一个过程控制系统。
PLC发展前景预测
一、增强抗干扰性。如生产环境过于恶劣，或是电磁干扰异常强烈则也可造成PLC控制系统的运算或是控制错误，导致在某些生产环节出现错误而不能保证正常的生产运行，因此，提高PLC的可靠性是其未来发展的主要方向，其一方面要提高抗干扰能力同时在设计、安装以及使用过程中引起重视，尽量减少对其造成负面影响。
轿厢内部的一侧装有一个操纵盘，盘上设有一个操纵按钮及相应的指示灯，还有开关门按钮、急停按钮、有无司机开关机各种显示电梯运行状态的指示灯，显示轿厢所在楼层的数码管通常装在操纵盘的上方。轿厢底部或上部吊挂处装有称重装置。轿厢的上方装有开门机，开门机有一台小电机驱动来实现开关门动作。轿厢顶部设一接线盒，供检修人员在检修时操纵电梯使用。在曳引机的下方便是贯穿于建筑物通体高度的方形竖直通道，俗称井道，井道侧壁上安有竖直的导轨，作为引导轿厢、对重运动的导向装置，在发生轿厢超速或坠落时，限速器会自动的将安全钳的楔形钳块插入导轨和导靴之间，将轿厢停止在导轨上，防止恶性事故的发生。井道的底部平面低于建筑物最底层的地面，俗称底坑，在底坑对应着轿厢和对重的重心的投影点处分别按有缓冲装置，以便在轿厢蹲底或冲顶时减缓冲击作用。底坑中还设有限速器钢丝绳的张紧轮装置。在井道的上下两端的侧壁上装有极限位置的强迫减速、停车、断电的行程开关，以防止蹲底、冲顶事故的发生。井道侧壁对应各楼层的相应位置装设有减速、平层开关的遮磁板，以便发送减速、停车信号用。
电梯的基本工作原理
电梯轿厢和对重通过钢丝绳悬挂在曳引轮的两侧，靠曳引轮与钢丝绳之间的摩擦力带动轿厢运动。钢丝绳通常经过一套动、静滑轮组来吊住轿厢、这样可以进一步起到减速的作用、同时又可以减轻钢丝绳的张力，从而可以选用不太粗的钢丝绳，而较细的钢丝绳有较好的柔韧性。在行程较大的行程电梯中，轿厢底部与对重底部还连有一个补偿链，用以补偿轿厢在接近底部或顶部时，轿厢、对重两侧由于曳引钢丝绳长度不同造成的重量差。
门电机主电路： 门电机主电路的设计． 门电机的选择及原理：只要满足功率要求，门电机选用一般三相异步电动机即可．如图中所示电动机的正反转来实现门的开关，采用星角降压启动，KS为速度继电器，用来对开关门到头时制动，防止轿，厅门的损坏。
（5）可编程控制器的设计选择：
可编程控制器的硬件设计
a输入输出点的估算b开关量输入，输出模块的选择：根据PLC输入，输出量点数与性质，可确定I／O模块型号与数量，超过总数的60％．CI／O点的分配。
4)通过软件解决了两部电梯同层、同步上行或下行、在应答外呼信号时同时换速停车的问题，通过设置条件只要这种情况出现只能一台电梯换速停车，另一台继续运行的程序，这样也大大减少了停车次数，提高了电梯运行效率。
5)当两部电梯都在基站时，厅外有呼叫信号先回基站的电梯启动应答。
6)无论A梯或B梯，由于内选定向后，都必须启动运行。
在电梯的生产、改造过程中，中国科技人员充分发挥了他们的聪明才智，开发出了自己的交流调压调速（ACVV）电梯控制系统，交流变频调速(VVVF)、串行通讯、微机控制的电梯控制系统，也推出了具有中国特色的可编程控制器(PC) 的电梯控制系统。
电梯的机房通常设在建筑物的顶楼，机房内设有电梯的控制柜和曳引机以及防止电机超速运行的保护装置---限速器。机房曳引机有曳引电动机、减速机、曳引轮和电磁抱闸组成。
1O)在无信号时总有一台电梯在基站等侯。
（4）主电路的设计：
拖动电机主电路：为主电路的设计． 拖动电机的选择及原理：电梯的种类多种多样，按拖动系统来分有交流单速／交流双速拖动电梯，交流凋压调速电梯等等．在此次设计中， 我将采用交流双速电机作为曳引电机， 它的优点是简单，经济， 更重要的是舒适感好． 备用电机的选择：备用电机只要选择和曳引电机一样的型号即可．
近20年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展，现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究。从各国的行业统计资料来看，近30多年来，气动行业发展很快。20世纪70年代，液压与气动元件的产值比约为9:1，而30多年后的今天，在工业技术发达的欧美、日本等国家，该比例已达到6:4，甚至接近5:5。我国的气动行业起步较晚，但发展较快。从20世纪80年代中期开始，气动元件产值的年递增率达20%以上，高于中国机械工业产值平均年递增率。随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用，气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。
气动技术的发展过程：
气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一。
大约开始于1776年，Johnwilkimson发明能产生1个大气压左右压力的空气压缩机。1880年，人们第一次利用气缸做成气动刹车装置，将它成功地用到火车的制动上。20世纪30年代初，气动技术成功地应用于自动门的开闭及各种机械的辅助动作上。至50年代初，大多数气压元件从液压元件改造或演变过来，体积很大。60年代，开始构成工业控制系统，自成体系，不再与风动技术相提并论。在70年代，由于气动技术与电子技术的结合应用，在自动化控制领域得到广泛的推广。80年代进入气动集成化、微型化的时代。90年代至今，气动技术突破了传统的死区，经历着飞跃性的发展，人们克服了阀的物理尺寸局限，真空技术日趋完美，高精度模块化气动机械手问世，智能气动这一概念产生，气动伺服定位技术使气缸高速下实现任意点自动定位，智能阀岛十分理想地解决了整个自动生产线的分散与集中控制问题。
6）本层呼梯开门，如电梯未启动且门已关上时，有人在本层外招呼电梯，轿门自动打开。
7）自动关照明：如3分钟内无运行指令，轿厢内照明轿厢将自动熄灭，有运行指令后自动打开。
8）不停层的任意设计：根据需要任意设定不停层站
9）基于组态软件的电梯监控：
模拟显示电梯的运行状态和运行过程、模拟显示开门、关门动作、模拟显示电梯的召唤信号、显示报警信号。
（3）并联电梯要求实现的功能
根据两台电梯并联的功能，很容易实现以下功能：
1)一台电梯上行，当它的下方出现向上呼叫信号时，基站电梯立即起动应答；
2)一台电梯下行，它的上方出现任何厅外呼叫信号，基站电梯立即起动应答；
3)在以上两个条件都不满足时，两台电梯都在运行时，其中任何一台电梯没有轿内指令时，首先通过与另一台进行楼层比较判断自身是在高位还是低位，如在高位则继续上行，如在低位则反方向返回基站，这样就避开了两部电梯同时上行、同时应答最上方的呼梯信号，提高了运行效率。
二、进一步网络化、数字化。目前用于火电系统控制系统的DCS虽技术日益成熟但近年来其发展日趋缓慢，PLC的产生及发展使其与DCS相互吸收彼此特点，逐步同化，并逐步发展成为新的控制系统——FCS系统，其既保留了原来系统的特性又实现了工业自动化技术的发展，并使数字化、智能化控制得到进一步的发展和应用，因此其近年来在火电厂的应用日益广泛。 PLC产品还可以用于离散、制程和混合式自动化产品领域，并在各个制造行业保持稳固增长。基于对更高自动化程度和更高能效的需要，制造业会越来越多地应用PLC。在制造过程中，以最低生产设备生命周期成本来实现适应性和灵活性的日益增加的需求，给PLC的创新与发展提供了不竭的动力。一些新兴行业的运用以及新能源产生、储存和基础设施建设的需要，无疑给PLC带来了巨大的机遇。
二、本课题的目的（重点及拟解决的关键问题）
本次毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神的最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创新、解决相关技术问题。通过毕业设计，使学生掌握PLC的基本原理及应用，使学生受到PLC系统设计的综合训练，掌握PLC控制系统设计的一般方法和步骤，提高利用PLC进行应用系统开发的能力。掌握典型机械手的工作原理和设计思路，培养学生查阅技术资料的能力和综合运用所学知识结合实际独立完成课题的工作能力。提高学生对工作认真负责、一丝不苟，对事物能潜心观察、勇于创新、勇于实践的基本素质。为今后步入社会、走上工作岗位打下良好的基础。 在以后的设计中我觉得，以下几个问题是我应该重点解决的：