发布时间 : 星期四 文章基于WinCC组态软件的电梯控制系统设计_课程设计更新完毕开始阅读
第一章 绪论
随着社会的不断发展，楼房越来越高，而电梯成为了高层楼房的必须设备。它方便了人们的生活，节省了时间和体力。电梯是自动化程度和安全可靠性要求很高的设备，其电气构成比较复杂。电梯质量的好坏在很大程度上取决于它的控制系统。PLC控制系统运行可靠、编程简单、维修方便、抗干扰性强，已成为目前电梯系统中使用最多的控制方式。
1.1 电梯的基本结构
电梯的基本结构有：
1.曳引系统：由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮及反绳轮等组成。
2.导向系统：由导轨、导靴和导轨架等组成。作用是限制轿厢和对重的活动自由度。使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。
3.门系统：由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。
4.桥厢：轿厢是用以运送乘客或货物的电梯组件。它是由轿厢架和轿厢体组成。
5.重量平衡系统：由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。 6.电力拖动系统：由曳引电机、供电系统、速度反馈装置、速度装置等组成。它的作用是对电梯实行速度控制。
7.电气控制系统：由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成。它的作用是对电梯的运行实行操纵和控制。
8.安全保护系统：包括机械和电气的各类保护系统，可保护电梯安全使用。
1.2 电梯的控制方式
按操纵控制方式分，电梯可以分为以下几种：
1.手柄开关操纵电梯：电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。它要求轿厢门上装有透明玻璃窗口或使用栅栏轿门，井道壁上有层楼标记和平层标记，电梯司机根据这些标记判断楼层数以及控制电梯平层。
2.信号控制电梯：这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。除具有自动平层，自动开门功能外，还具有轿厢命令等级、层站召唤等级、自动停层、顺向截停和自动换向等功能。司机只要将需要停站的层楼按钮逐一按下，再按下启动按钮，电梯就自动关门运行。在这中间，司机只需要操纵启动按钮，一直到预先登记的指令全部执行完毕。在运行中，电梯能被符合运动方向的层站召唤信号截停。采用这种控制方式的常为司机客梯。
3.集选控制电梯：集选控制是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制电梯，它与信号控制的主要区别主要在于能实现无司机操纵。其主要特点是：把
轿内选层信号和各层外呼信号集合起来，自动决定上、下运行方向，顺向应答。这类电梯需要在轿厢上设置称重装置，以免电梯超载。轿门上需设有保护装置，防止乘客出、入轿厢时被轧伤。
4.并联控制电梯：2-3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。群控电梯是用微机来统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群程序控制、梯群智能控制等形式。
1.3 电梯的主要功能
电梯要实现的主要功能有：
1.司机操作：由司机关门启动电梯运行，由轿内指令按钮选向，厅外召唤只能顺向截梯，自动平层。
2.集选控制：集选控制是将轿厢内指令和厅外召唤的各种功能信号集中进行综合分析处理的高度自动控制功能。它能对轿厢指令、厅外召唤登记，停站延时自动关门启动运行，同向逐一应答，自动平层，自动开门，顺向截梯，自动换反向应答，能自动应召服务。
3.下行集选：只在下行时有集选功能，因此厅外只设下行召唤按钮，上行不能截梯。
4.独立操作：指通过轿内指令驶往特定楼层，专为特定楼层乘客提供服务，不应答其他层站和厅外召唤。
5. 特别楼层优先控制：特别楼层有呼唤时，电梯以最短的时间应答。应答前往时，不理会轿内指令和其他召唤。到达该特别楼层后，该功能自动取消。
6.停梯操作：在夜间、周末或假日，通过停梯开关使电梯停在指定楼层。停梯时，轿门关闭，照明、风扇断电，以利节电、安全。
7.满载控制：当轿厢内满载时，不响应厅外召唤。
8.防止恶作剧功能：本功能防止因恶作剧而按下过多轿内指令按钮导致异常情况。
9.清除无效指令：清除所有与电梯运行方向不符的轿内指令。
10.开门时间自动控制：根据厅外召唤、轿内指令的种类以及轿内情况，自动调整开门时间。
11.故障重开门：因故障使电梯门不能关闭时，使门重新打开再试关门。 12.低速自救：当电梯在层间停止时，自动以低速驶向最近楼层停梯开门。 13. 停电时紧急操作：当市电电网停电时，用备用电源将电梯运行到指定楼层待机。
14.故障检测：将故障记录在微机内存，并以数码显示故障性质。当故障超过一定数值时，电梯便停止运行。只有排除故障，清除内存记录后，电梯才能运行。大多数微机控制电梯都具有这种功能。
第二章 PLC概述
可编程序控制器，英文称Programmable Logical Controller，简称PLC。国际电工委员会(IRC)对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC把控制技术、计算机技术、通信技术集成于一体、功能强大，可靠性高，编程简单，使用方便，维护容易，应用广泛，是当代工业生产自动化的四大支柱之一。
2.1 PLC的发展简史及发展趋势
PLC的发展与计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关。这些高新技术的发展推动了PLC的发展，而PLC的发展又对这些高新技术提出了更高、更新的要求、促进了它们的发展。从PLC的控制功能来分，PLC的发展经历了这四个阶段：
第一阶段，从第一台PLC问世到20世纪70年代中期，是PLC的初创阶段。该时期的PLC产品主要用于逻辑运算、定时和计数，它的CPU由中小规模的数字集成电路组成，它的控制功能比较简单。
第二阶段，从20世纪70年代中期到末期，是PLC的实用化发展阶段。该时期的PLC产品的主要控制功能得到了较大的发展。随着多种8位处理器的相继问世，PLC技术产生了飞跃。在逻辑运算功能的基础上，增加了数值运算、闭环调节功能，提高了运算速度，扩大了输入/输出规模。
第三阶段，从20世纪70年代末期到80年代中期，是PLC通信功能的实现阶段。与计算机通信的发展相联系，PLC也在通信方面有了很大发展，初步形成了分布式的通信网络体系。在该阶段，由于生产过程控制的需要，对PLC的需求大大增加，产品的功能也得到了发展，数学运算的功能得到了较大的扩充，产品的可靠性进一步提高。
第四阶段，从20世纪80年代中期开始，是PLC的开放阶段。主要表现为通信系统的开放，使各个厂家的产品可以互相通信，通信协议的标准化使用户得到了好处。在这一阶段，产品的规模增大，功能不断完善，大中型产品多有CRT屏幕显示功能，产品的扩展也因为通信功能的改善而变得方便，此外，还采用了标准的软件系统，增加了高级编程语言等。
PLC诞生至今，虽然只有30多年历史，但其发展势头迅猛。平均3到5年更新换代一次。今后，PLC的发展可归纳为以下几个方面：
1.小型化、专用化、低成本。随着微电子技术的发展，新型器件被大幅度地提高功能和降低价格。PLC功能不断加强，结构更为紧凑、小巧。由于主要部件成本不断下降，也大幅度降低了PLC的成本。
2.系列化、标准化、模块化。为了推动技术标准化的进程，一些国际性组织不断为PLC的发展制定一些新的标准。模块式结构使系统的构成更加灵活、方便。功能明确化，专用化的复杂功能由专门模块来完成。
3.高速化、大容量化和高性能化。大型PLC采用多处理器系统，如有的采用了32位微处理器，可同时进行多任务操作，处理速度提高，存储容量大大增加。PLC的功能进一步加强，以适应各种控制需要，使计算、处理功能进一步完善，特别是增强了过程控制和数据处理功能。
4.网络化。计算机与PLC之间，以及各个PLC之间的连网和通信能力的不断增强，使工业网络可以有效地节省资源、降低成本、提高系统可靠性和灵活性，使网络的应用有普遍化的趋势。
2.2 PLC的功能及应用
随着计算机技术、工业控制技术、电子技术和通信技术的发展，PLC已从小规模的单机顺序控制，发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域，能组成工厂自动化的PLC综合控制系统。现在的PLC一般具有如下主要功能：
1.开关量逻辑控制功能：这是PLC的最基本功能之一。逻辑控制功能实际上就是位处理功能，它用PLC的与、或、非指令代替继电器触点串联、并联和其他逻辑连接，实现开关控制、逻辑控制和顺序控制。
2.定时/计数控制功能：定时/计数控制功能是指利用PLC提供的定时器、计数器指令实现对某种操作的定时或计数控制，以取代时间继电器和计数继电器。
3.数据处理功能：数据处理功能是指PLC能进行数据传送、数据比较、数据移位、数制转换、算术运算与逻辑运算以及编码和译码等操作。
4.监控、故障诊断功能：PLC设置了较强的监控、故障诊断功能。利用编程器或监视器，操作人员可以监视PLC各个部分的运行状态和进程；也可以在线调整和修改控制程序中的定时器、计数器的设定值或强制设置I/O的状态。PLC可以对系统构成、某些硬件状态、指令的合法性进行自诊断，发现异常情况，发出警报并显示错误类型，如遇严重错误，则自动终止运行。
5.步进控制功能：步进控制功能是用步进指令来实现有多道加工工序的控制，只有前一道工序完成后，才能进行下一道工序操作的控制，以取代由硬件构成的步进控制器。
6.A/D、D/A转换功能：有些PLC具有A/D、D/A转换功能，可以方便地完成