電梯控制器的設(shè)計開題

一、開題報告背景與意義
    在現(xiàn)代社會和經(jīng)濟活動中，計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和電力電子技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，不斷滿足社會經(jīng)濟快速發(fā)展和人民生活水平不斷提高的需要，電梯作為一種重要的交通運輸工具，已經(jīng)成為城市物質(zhì)文明的一種標(biāo)志。電梯在公辦大樓、公司、高層住宅、賓館等場所得到了廣泛應(yīng)用。特別是在高層建筑中，電梯是不可缺少的垂直運輸設(shè)備。隨著高層建筑飛速發(fā)展的今天，電梯行業(yè)也隨之進(jìn)入了新的發(fā)展時期，載人電梯控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速控制階段，具有乘坐安全、運行可靠、舒適度較高等特點，其主流控制技術(shù)采用PLC控制，具有許多智能化控制功能。
　　本開題報告設(shè)計針對我國電梯業(yè)的現(xiàn)狀，將可編程序控制器(PLC)應(yīng)用于五層電梯進(jìn)行邏輯控制，通過合理的選擇和設(shè)計，不但提高了電梯可靠性、可維護性以及靈活性，同時延長了使用壽命，縮短了電梯的開發(fā)周期，并提高了電梯的控制水平，改善了電梯運行的舒適感，使電梯達(dá)到了較為理想的控制效果。本文所設(shè)計的電梯與傳統(tǒng)的電梯相比，在運行上具有良好的舒適感，在生活中可以節(jié)約電能，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，達(dá)到了理想的目的。
二、畢業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)開題報告的主要內(nèi)容
     本課題主要任務(wù)是完成五層電梯控制器的電路設(shè)計、元器件選型、PLC外部接口電路設(shè)計、控制器裝配圖與接線圖設(shè)計、列出元器件清單、完成PLC程序設(shè)計與聯(lián)機調(diào)試等內(nèi)容。
具體控制要求如下：
1．由于電梯對控制系統(tǒng)的可靠性和安全性要求極高，主要以邏輯控制為主，通常采用PLC作為控制系統(tǒng)的核心，所以，應(yīng)用PLC來設(shè)計一個5層電梯控制器具有一定的現(xiàn)實意義。
2．上行與下行選擇由上電梯的人選擇信號決定。順向優(yōu)先執(zhí)行，順向執(zhí)行完之后再反向執(zhí)行。
3．行車途中如遇呼梯信號時，順向截車，反向不截車。
4．內(nèi)選信號、呼梯信號具有記憶功能，執(zhí)行后解除。
5．內(nèi)選信號、呼梯信號、行車方向、行車樓層均有指示燈。。
6．停層時延時2秒后自動開門或手動開門。
7．有內(nèi)選信號時，延時2秒自動關(guān)門或手動直接關(guān)門。
8．無內(nèi)選信號時可以手動關(guān)門，但不會自動關(guān)門。
9．行車時不能手動開門，開門時不能行車。
10．分別用數(shù)碼管和指示燈顯示工作狀態(tài)（工作電壓均為220VAC）。
三、開題報告已具備的條件
學(xué)院電子信息技術(shù)中心擁有S7-200系列PLC及外圍設(shè)備20套，擁有CPM2A系列PLC和CPM1A系列PLC 20臺，擁有PLC控制的電梯模擬教學(xué)系統(tǒng)2套，同時我校擁有優(yōu)良的師資團體,為畢業(yè)生的設(shè)計提供強有力的支持,并且學(xué)校與金華地區(qū)主要生產(chǎn)PLC產(chǎn)品的公司保持良好的合作關(guān)系,為我院提供了理想的實習(xí)環(huán)境。
四、思路和設(shè)計方案
電梯控制系統(tǒng)可分為電力拖動電路和電氣控制電路兩個主要部分。電力拖動電路主要包括電梯垂直方向主拖動電路和轎箱開關(guān)電路。二者均采用易于控制的三相交流異步電動機作為拖動動力源。主拖動電路采用PWM調(diào)試方式，達(dá)到了無級調(diào)速的目的。而開關(guān)門電路上電機僅需一種速度進(jìn)行運動。電氣控制系統(tǒng)則由眾多呼叫按鈕、傳感器、控制用繼電器、指示燈、LED七段數(shù)碼管和控制部分的核心器件（PLC）等組成。PLC集信號采集、信號輸出及邏輯控制于一體，與電梯電力拖動系統(tǒng)一起實現(xiàn)了電梯控制的所有功能。
1．電梯控制系統(tǒng)的硬件組成
電梯控制系統(tǒng)的主電路圖如圖1所示，電梯控制電路的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。控制電路主要包括按鈕編碼輸入電路、樓層傳感器檢測電路、發(fā)光二極管記憶燈電路、PWM控制交流電機無級調(diào)速電路、轎箱開關(guān)電路、樓層顯示電路及一些其他輔助電路等。為減少PLC輸入輸出點數(shù)，采用編碼的方式將31個呼叫及樓層按鈕編碼五位二進(jìn)制碼輸入PLC。
(1)系統(tǒng)輸入部分
系統(tǒng)輸入部分分為兩個部分，一是直接輸入到PLC輸入口的開關(guān)量信號部分，包括：控制臺上的啟動按鈕、恢復(fù)正常工作按鈕、消防/檢修按鈕、強迫上行（下行）按鈕部分以及開關(guān)門行程到位開關(guān)。二是按鈕編碼輸入信號部分。本系統(tǒng)為十層電梯系統(tǒng)，在轎箱內(nèi)的選層按鈕和門廳旁的向上、向下呼叫按鈕共有28個之多，采用優(yōu)先編碼的方法將31個按鈕信號編為五位二進(jìn)制碼。這里采用四片8位優(yōu)先編碼器4532和五個四二輸入端或門4072組成32級優(yōu)先編碼器。
(2)系統(tǒng)輸出部分
系統(tǒng)的輸出部分包括發(fā)光二極管記憶燈電路、PWM控制調(diào)速電路、轎箱開關(guān)門電路和七段數(shù)碼管樓層顯示電路等。在PWM控制直流電機無級調(diào)速電路中，PWM產(chǎn)生電路接收來自PLC的八位二進(jìn)制碼，隨著碼值的改變，其輸出的脈沖占空比也相應(yīng)改變。轎箱開關(guān)門電路使用兩個繼電器、兩個行程開關(guān)、直流電動機、功率反相器2003等構(gòu)成控制電路。在七段數(shù)碼管樓層顯示電路中，七段數(shù)據(jù)管不經(jīng)專用驅(qū)動芯片驅(qū)動而由PLC提供特定的二進(jìn)制碼直接輸入。
2．系統(tǒng)控制軟件設(shè)計
系統(tǒng)控制軟件由初始化、指令接收處理、電梯位置檢測與處理、同行截車和反向不截車處理、電梯升降控制等模塊組成，如圖3所示。
五、預(yù)期目標(biāo)
本課題主要是完成5層電梯控制器的電路設(shè)計、元器件選型、PLC外部接口電路設(shè)計、控制器裝配圖與接線圖設(shè)計，列出元器件清單，完成PLC程序設(shè)計與聯(lián)機調(diào)試等內(nèi)容。最終完成一個完整的、可以實際應(yīng)用的控制方案與相關(guān)圖紙資料。

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