开题报告
电气工程与自动化
基于组态技术和PLC的电梯控制系统设计
一、选题的背景与意义
（1）题目背景：随着人口的增加，科学技术日新月异地发展，人们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，十几层至几十层的宾馆、饭店、办公楼、住宅比比皆是。伴随建筑业的发展，为建筑内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异地发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种工作和生活中的必需设备。实际上电梯是一个人机交互的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，大部分电梯控制系统都采用随机逻辑方式控制。传统的电梯运行逻辑控制系统采用继电器逻辑控制线路，这种控制线路，存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。从技术上发展来看，这种系统将逐渐被淘汰。如何解决电梯的可靠性、维护方便等问题已经成为全社会关注的焦点和大众的迫切心声。
（2）题目研究的意义：目前，由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，并具有很大的灵活性，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。
可编程控制（Programmable 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逻辑控制功能，而且最主要的是可编程控制器的“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，而不需要像继电器控制系统那样改变硬件和接线。
二、本课题研究概况
随着社会的发展，电梯的作用日益重要，其运行的可靠性备受关注，所以
开发和研制电梯监控系统具有十分重要的现实意义。电梯监控的目的是为了以最少的人力资源配备来加强对电梯控制系统的管理，提供较为直观、清晰、准确、稳定的电梯运行状态监视，进而为设备维修和故障诊断提供多方面的可能性，充分提高电梯控制系统的工作效率和安全性能。本文以工控PC机为主控上位机，利用人机接口的MCGS组态设计软件在PC机上建立工控的对象，利用上位机和下位机之间的联机通讯完成对下位机PLC电梯控制系统的实时监控的设计。此电梯监控系统接入设备使用简便，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，从而加快了软件程序编程和实验调试速度，缩短了开发周期。
MCGS是一套基于Windows平台用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理，流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出等功能。
使用MCGS，用户无须具备计算机编程的知识，就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定，功能全面，维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。
MCGS具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定可靠。
三、研究的基本内容与拟解决的主要问题
(一)研究内容
1．三菱PLC的基本控制指令
2．六层电梯的呼叫运行情况的分析与设计
3．电梯PCB板线路设计
4．掌握MCGS组态软件的应用
5．编写六层电梯控制梯形图，并结合自己所做电梯PCB板进行实物模拟以及用MCGS组态软件和PLC的通信进行电梯的运行监控。
(二)主要问题
1．六层电梯呼叫情况的分析与设计
2．如何实现MCGS组态软件和PLC通信
3．用PCB板模拟电梯系统
四、研究的方法与技术路线
1.系统总体结构
本系统主要包括PC机、PLC和自己所做的电梯PCB板等，以工控PC机为主控上位机，利用人机接口的智能软件包MCGS组态软件在PC机上建立工控的对象，完成对PLC下位机的控制，应用计算机构建动画模拟电梯运行，直接、直观、准确地反映电梯的实时运行状态。
系统总体结构
2.PLC控制程序实现的功能
轿内指令功能: 由司机或乘客在轿内控制电梯的运行方向和到达任一层。
厅外呼梯功能:由乘客在厅外呼唤电梯前往该层，最低层和最高层分别只有上呼和下呼功能，中间层同时具有上呼下呼功能。
选层、定向功能:当电梯接受的若干个轿内、厅外指令时，能根据电梯的目前状态选择最合理地运行方向及停靠层站。
指示功能:能在各层厅站及轿箱内指示电梯当前所处位置，能在某按钮信号被响应时消去其记忆。同时这些楼层信号还要在其他的逻辑控制环节中起某些控制作用，以保证电梯的可靠运行。
3．MCGS软件设计
（1）监控界面
上位机监控界面是给用户最直观的显示，在本电梯控制系统的设计中要直观的看到轿厢的上升和下降动作，电梯门的开门和关门，电梯楼层的连续显示、楼层显示灯、内选按钮指示灯和外呼按钮指示灯以及当前层、目标层、呼叫层的信息显示等。
界面中的电动机用来模拟电梯的拖动系统，在按钮旁边分别是与其相对应的按钮指灯，电梯轿厢和门分别单独显示，在界面的右边是4 个小模块，分别是楼层连续显示、轿厢运行状态、电梯门状态和楼层信。
(2) 系统数据对象
将实时数据库中定义的各种开关型或数值型变量和监控画面中相对应的按钮、指示灯等相连接，以便能使动画按照要求动起来。
(3) 模拟动画设计
主要包括电梯升降、开关门和运行状态显示动画设计。
(4) 脚本程序编写
脚本程序包括电梯门控部分、轿厢上行或下行部分、进入运行环境调用画面部分和报替部分。
(5) 报警分析
报警分析是电梯监控系统的一个重要环节。电梯在运行过程中可能出现各种各样的故障，这时监控系统要能检测出故障类型并组织报警。系统涉及的报警情况主要有: 1、电梯由于某种原因没有在平层停止，处理方法是使电梯上行或下行到就近平层停止； 2、电梯不能正常开、关门，就是电梯在运行到指定的平层后，门无法正常关闭，这时通过故障检测通知相关人员进行维修；3、电梯运行超过了上行或下行限位，处理方法是使电梯初始化到1层平层；4、电梯轿厢内出现超载现象，这时伴随有铃声来告知用户。此外，在电梯轿厢内还有应急按钮，当电梯出现意外故障时，用户可按下按钮来告知监控系统，以便尽快进行维修。
五、研究的总体安排与进度
2010．12-2010．1 完成毕业设计论文的外文翻译，文献综述，开题。
2011．1-2010．2 熟悉PLC软件的应用和MCGS软件的使用。
2011．2-2011．3 设计六层电梯PLC控制梯形图，完成组态软件与PLC的通信工
