基于PLC的三层电梯的电气系统设计与制作-开题报告

A. 文献综述

（一）电梯行业的发展现状和趋势    

(1)电梯控制技术方面    

智能化、网络化、个性化、人性化；采用高位数CPU，增强电梯信号的处理和速度；电梯群控系统中应用模糊逻辑和专家控制，以提高效率和精度；不断增加和扩展电梯的各种选择功能，目前可供选用的电梯功能己达60-70多种之多，这构成了电梯轿厢造型、色调的多样化、艺术化，并于建筑物和谐的融为一体。   

 (2)电梯拖动技术方面    

电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点，逐步被交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场舍得到愈来愈广泛的应用。交流拖动电梯更是得到迅速的发展，已由以前的变级调速(AC-VP)发展成为调压调速( AC-VV)及调频调压调速(AC-VVVF)，使得电梯的速度、加速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改善。    

(3)曳引机技术方面    

机械加工水平的提高，促使有齿轮曳引机由传统的蜗轮蜗杆传动逐渐向行星式齿轮传动和高精度硬齿面圆柱齿轮传动发展，有利于缩小曳引机体积及提高承载能力和传动效率，而且可使其向高速化发展。   

 (4)电梯装演方面    

电梯轿厢装演采用新颖的装演材料，如铝钢复合材料、涂塑钢板、各种类型不锈钢板、石材、木材和钢化玻璃等，辅以特殊的表面处理工艺、油漆工艺、喷塑工艺及镶拼贴装工艺等。轿厢的造型和照明设计、操纵箱设计和轿厢层楼显示设计等逐渐向人性化、艺术化发展。    

(5)电梯安全设计和安装监督方面    

作为楼宇内唯一的运输设备，电梯是不可替代的，电梯的寿命、安全性和稳定性就成为人们越来越关注的问题。为此，著名的奥的斯电梯公司提出了独有的“电梯全过程绿色化”解决方案。“电梯全过程绿色化”是电梯从设计、制造、安装、维保及更新改造各个环节充分考虑到环保和节能因素。从研发阶段开始，就注重选择绿色环保材料，设计更低能耗的动力系统以及最节省空间的布局，确保部件测试和系统集成等每一步都有严密的考量和认证;在安装环节中，采用更节省资源的无脚手架安装方法，在节省大量原材料的同时，更保证了电梯安装的安全、质量，并加快了交货期。    

(6)电梯教学模型方面    

目前从事教具和教学专用设备的生产厂家很多，物理电梯教学模型以3-4层的PLC控制柜模型为主。有些电梯模型上设置了低压电器、变频器、机械等常见的多项故障实验供学生动手实训。但是这些教学模型普遍缺少计算机控制、软件监控、系统通讯、实训项目拓展等功能。而且这些物理电梯教学模型造价都很昂贵，一般在50000—80000元之间，性价比低。物理电梯模型的发展已经跟不上教学和职业技能培训要求，开发新型电梯模型的前景广阔。

（二）虚拟电梯的研究现状  

随着计算机技术的发展，人们逐渐通过计算机软件来模拟实际的物理模型。“虚拟模型”就是以计算机技术为基础，数字接口技术为支持，对模型进行研究和利用。软PLC技术是目前国际工业自动化领域逐渐兴起的一项基于工PC江业控制计算机)或EPC(嵌入式计算机)的新型控制技术。所谓软PLC就是以PC机为硬件支持，利用软件实现PLC基本功能，提供开放的体系结构。遵循国际工业标准，支持多种语言编程(包括高级语言)，可以开发各种用户需求的功能或功能块，具有高度灵活性和兼容性，且提供离线仿真和在线远程监控功能。

虚拟电梯系统是指将计算机和PLC虚拟成一台实际运行的软PLC控制的电梯，计算机通过组态软件设计出动画界面，显示电梯的轿厢和井道并模拟电梯的运行，同时将信号传送到PLC控制器。PLC控制器运行电梯控制程序，通过通讯程序将控制结果传回计算机，计算机上的虚拟电梯根据控制信号来进行电梯的运行和信号的指示，从而模拟电梯的运行过程，并能模拟实际电梯的各种运行状态和故障状态。    

虚拟电梯系统与传统的电梯物理模型和继电器控制的电梯系统相比，具有技术先进性、演示可视性、实用操作性等显著的优势。

1.电梯物理模型特点:    

(1)电梯物理模型限于成本要求，多数采用平面型设计，例如用发光二极管代替电机、电磁阀等控制目标，用拨动开关模拟限位开关、液位开关、行程开关等各种传感器。实验室既要看输出端的各个负载的变化，又要根据控制要求拨打输入端的模拟开关，操作复杂。    

(2)采用真实的传感器、按钮、电机等仿真物理电梯的物理模型虽然有助于学生对问题的理解、编程调试上手快、操作方便，但是仿真物理电梯的价格高、体积大、自行研发设计困难对于提高学生的发散思维能力、设计实践能力有一定的局限行。    

虚拟电梯系统与传统的电梯物理模型相比，则具有以下优势:    

(1)成本低，使用方便，便于师生自行设计开发电梯系统。因为只需用计算机软件和PLC控制实现电梯功能，所以受场地限制因素小，输入操作方便，输出演示直观，便于学生理解掌握，通用性强。    

(2)虚拟电梯可以作为教学模型，也可以作为电梯操作人员的培训软件，熟悉电梯正常的运行规律和各种控制信号的功能。虚拟电梯设置灵活，楼层数、梯速和电梯数量都可以改变，而实际物理模型都是不可更改的。    

(3)虚拟电梯可以作为PLC控制器的控制对象，对实际电梯控制系统的PLC控制程序及功能进行调试和完善。也可通过计算机软件实现电梯的仿真、监控、动画演示等功能。有利用学生建立符合自己的系统的设计思路体系，发散思维，提高创新能力。

PLC控制的虚拟电梯系统与继电器控制的电梯系统相比，具有以下优势:    

(1)可靠性高 

PLC的内部硬件设有光电隔离和滤波作用的抗干扰电路，对外部设备和内部存储单元、接口等具有保护作用，可靠性高。继电器逻辑功能又PLC内部软继电器触点实现，可以无限次使用，触点动作经由控制程序计算，结果准确可靠。PLC软件设计中具有自诊断设计、冗余设计、断电保护、故障诊断和信息保护及恢复等功能，使可靠性进一步提高。    

(2)操作、维护方便    

PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，错误率低，易于设计操作，维护简单方便。同时PLC程序可选用手持编程器和计算机两种方式录入调试，程序的修改操作也可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，简单易行。    

(3)易于编程、扩展灵活    

PLC具有多种通用的编程语言，编程方法多样化。其中梯形图与电气控制原理图相近，由继电器控制逻辑发展而来，易于技术人员理解和掌握。而且，根据电梯的规模要求，可以在程序设计中进行功能扩展，层数、台数扩展，应用及控制范围扩展，并不需要改变大量的硬件接线，灵活方便。    

(4)通信功能强、运行效率高    

随着现场总线技术和互联网的不断融入，电梯通信功能逐渐强大。以西门子PLC控制电梯为例，PROFIBUS和MP工现场总线标准及工业以太网通信协议的应用，使电梯控制可以实现多层站控制、群控控制、远程监控等功能。通过通信功能，可以对电梯的运行、故障报警等实时监控，及时处理，提高运行效率。    

通过以上的比较分析，虚拟电梯系统的优势显而易见，既具有先进教学设备所需要的低成本、高性能、多功能、易操作、易扩展的特点，又融有可靠的控制技术、灵活的编程方法、实时的监控功能等，是一体化教学的典型实例，是教学模型设计的典范，在职业技术教育中具有宽广的推广空间。

B. ^范文提纲格式

第1章 绪 论

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3电梯的概述

第2章 介绍PLC控制的用途和用法

2.1PLC的用途及分类

2.2可编程逻辑控制器PLC的使用方法

第3章 四节传送带电气系统硬件设计

3.1三层电梯系统总体设计方案

3.2电梯常见的故障与维护

3.3PLC的选型分析

3.4电气原理图

3.5硬件选型

第4章 基于PLC的三层电梯电气系统程序设计

4.1PLC控制系统的设计与故障诊断

4.2系统梯形图程序设计

4.3程序仿真

第五章 人机界面

5.1组态王简介

5.2组态王软件特点

5.3组态王的安装及使用

5.4三层电梯人机界面演示

设计总结

参考文献

结语

C. 参考文献

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