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1、辽 宁 工 业 大 学工业控制网络 课程设计（论文）题目： 基于Controllogix系统的电梯控制设计 院（系）： 电气工程学院 专业班级： 自动化101 学 号： 100302018 学生姓名： 陆禹含 指导教师： （签字）起止时间： 2013.12.18-2013.12.27 本科生课程设计（论文）摘 要本论文设计的是基于 ControlLogix系统的电梯控制设计，本文阐述了电梯的来源与发展，以及它在国内外发展的现状。对电梯设计的方案进行了论证，介绍了ControlLogix的基本组成、特点以及工作原理。文中详细的介绍了电梯模型的硬件和电梯控制系统的硬件，电梯的工作特点，安全设计及控
2、制系统的软件等。论文中控制系统主要应用罗克韦尔自动化公司的可编程控制器 ControlLogix5550及其 CAN总线控制技术的三层网(Ethernet、ControlNet、DeviceNet)技术实现网络化控制。文中模拟设计出了电梯的模型。介绍了电梯的基本运作原理以及运作方式，以实现电梯的自动响应楼层呼叫信号（包括向上呼叫和向下呼叫） ；自动响应轿厢内服务指令；自动完成轿厢所在楼层位置的显示；自动显示电梯运行方向；当有不同层楼同时呼叫时，满足邻近楼层优先和效率优先原则；电梯的启动条件为：安全保护系统正常、门锁锁上、定向部分选择好运行方向；电梯停车条件为：选层部分选好停车楼层、电梯必须到达
3、停车楼层的减速点、电梯到达目标楼层的平层位置等。关键词：自动控制；传动式电梯；Controllogix本科生课程设计（论文）I目 录第 1 章 绪论 .11.1 电梯及其控制技术发展概述 .11.2 课设的任务及要求 .2第 2 章 整体设计 .32.1 设计目标 .32.2 多层次的整体设计 .3第 3 章 模型搭建 .43.1 电梯模型硬件介绍 .43.2 控制系统硬件构成 .53.3 实际硬件搭建 .63.4 安全设计 .103.5 控制系统软件构成 .11第 4 章 软件设计 .134.1 控制系统软件选择 .134.2 程序设计 .13第 5 章 课程设计总结 .19参考文献 .20
4、本科生课程设计（论文）0第 1 章 绪论1.1 电梯及其控制技术发展概述很久之前，人们就使用一些原始的升降工具运送人和货物。公元前 1100年前后，我国古人发明了辘轳，它采用卷筒的回转运动完成升降动作，因而增加了提升物品的高度。公元前 236年，希腊数学家 Archimedes设计制作了由绞车和滑轮组构成的起重装置。这些升降工具的驱动力一般是人力或畜力。19 世纪初，在欧美开始用蒸汽机作为升降工具的动力。1845 年，威廉汤姆逊研制出 1台液压驱动的升降机，其液压驱动的介质是水。尽管升降工具被一代代富有革新精神的工程师们进行不断改进，然而被工业界普遍认可的升降机仍未出现，直到 1852年世界第
5、 1台安全升降机诞生。1889年，升降机开始采用电力驱动，真正出现了电梯。有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现代城市才得以长高。据估计，截至 2002年，全球在用电梯约 635万台，其中垂直电梯约 610万台。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的进步。电梯在驱动控制技术方面的发展经历了直流电机驱动控制，交流单速电机驱动控制，交流双速电机驱动控制，直流有无齿轮、无齿轮调速驱动控制，交流调压调速驱动控制，交流变压变频调速驱动控制，交流永磁同步电机变频调速驱动控制等阶段。电梯在操纵控制方式方面的发展经历了手柄开关操纵、按钮控制、信号控
6、制、集选控制等过程，对于多台电梯出现了并联控制、智能群控等更高层次的控制。电梯的其他方面也出现了一些更高的要求，如为了使电梯的维护的工作能更高效，科学，添加一个监控中心已经成为必须了。本科生课程设计（论文）11.2 课设的任务及要求1) 分析系统功能，确定系统方案。2) 在实验室实现模拟的硬件接线，并在软件平台上进行硬件组态和参数设置。3) 画出基于 Controllogix网络的结构图。4) 编写梯形图，实现系统功能。5) 要求认真独立完成所规定的全部内容；所设计的内容要求正确、合理。6) 按学校规定的格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在 4000字以上 本科生课程设计（论文）2第
7、 2 章 整体设计2.1 设计目标设计目标：用一种全新的编程思想设计一个安全可靠具有相当实用性的典型电梯控制( 群控 )系统，使之具有正常电梯系统所具有的绝大部分功能并能有所突破。设计思想：运用全局设计观念来进行整个系统的设计实现，全面地考虑实际使用时的需要，不满足于实现基本功能，而是致力于实现一个完整的电梯控制系统。在此基础上将更多的精力投入到以下几点的实现：1) 着重对编程方式进行了突破，首度采用数据库结构的方式来实现电梯的调度策略。2) 实现了 ADR(Automatic Device Replace)功能，使设备的连续安全运行的能力和快速硬件修复能力全面提升。3) 建立了一个虚拟电梯的
8、概念，将电梯控制提高的一个更抽象的高度。4) 将远程监控及客户服务支持的功能进一步完善，实现了有安全级别的受控制的访问。2.2 多层次的整体设计注重功能的层次化，全力设计一个模块化的，深入融合电脑程序设计思想的，结构清晰、合理，功能紧凑的电梯控制程序。并为功能更强大的群控的实现打下坚实的基础。1) 将各个电梯采用一种统一的格式，类似于建立一个虚拟的、抽象的电梯模型，(通过建立新的结构体实现具有电梯功能的但没有实际物理连接的虚拟模型)，将电梯控制提高的一个更抽象的高度，对于今后不同网络架构的相同设备的控制设计具有很好的参考意义。2) 用一小块指令实现虚拟模型到实际模型的转换，即实现通过不同的转换
9、程序，将标准的虚拟电梯模型的控制指令转化为实际电梯的动作。3) 用循环嵌套指令来实现四个单梯的控制，在程序中循环嵌套实现功能的完善如主程序套“单”梯控制程序， “单”梯控制程序嵌套各个功能模块。4) 进一步完善群控，通过完善请求分配来提高调度的效率，提高垂直交通运输能力。本科生课程设计（论文）3根据任务要求和设计思路做出设计流程图如图所示图 2.1 所示 设计流程图分析控制对象 ， 明确控制对象C o n t r o l l o g i x 的选型硬件设计 软件设计总装统调是否符合设计要求调整硬件 调整软件NNYY投入运行本科生课程设计（论文）4第 3 章 模型搭建3.1 电梯模型硬件介绍设计
10、中使用的模型电梯共四台。模型电梯在基本遵照实际电梯设计，基本可以反映真实的电梯的控制过程。模型电梯的机械结构图如图所示2201700300300mm170mm220mm220*9=1980mm10mm2950mm图 3.1 电梯模型正面外观尺寸轿箱轿箱导轨对重导轨框架曳引机对重图 3.2 模型结构图本科生课程设计（论文）5模型电梯的主要数据如下：1) 楼层数：10 层(各带搂层上下呼梯信号灯)2) 提升高度：2m3) 线速度：5cm/s4) 噪声：不大于 55dB5) 曳引式升降。交流电机拖动，机械齿轮传动。6) 直流电动开门机、中分式轿门(开关速度快，客梯常用)电梯的主要零部件如下：1) 曳
11、引机型号：D-DF；电机功率：0.55kw； 曳引轮直径：60mm；额定转速：16r/min。2) 轿厢外型尺寸：200x250x200(深宽高)；重量：7kg。3) 开门机构电机型号：PB-35GM ；电压： 12VDC 产地。4) 开门宽度：130mm5) 对重：6.5kg6) 接近开关：PK80461 Honeywell7) 磁双稳态开关：KCB18) 电梯位置指示器：24VDC 七段代码管29) 上下行信号灯3.2 控制系统硬件构成根据本次课设的要求选用的拓扑结构，拓扑结构按性质可以分为两大类：1) 传动系统的控制它是以速度给定曲线为依据，针对牵引机的不同调速方式构成开环或闭环的速度控
12、制系统，从而实现电梯运动状态的控制。主要执行机构是变频器。2) 逻辑系统的控制电梯控制系统实时地接受来自厅站、轿厢、井道、机房等不同位置、不同性质的外部信号，将它们按一定的逻辑关系进行综合处理，并利用其处理结果驱动显示系统、控制传动控制系统中各个执行机构控制电梯的运行。系统结构图如图所示本科生课程设计（论文）6逻辑控制系统的硬件主要采用了 Rockwell 公司的三层网络体系，PLC 选用了基于 ControlLogix 平台的 Logix5550 处理器，该处理器具有强大的运算处理能力和强大的网络连接能力。3.3 实际硬件搭建PLC 是一种采用集成电路和大规模集成电路等电子技术，专门为在工业
13、环境下应用而设计的工业专用微机。它比继电器控制更可靠、功能更齐全、响音速度更快、使用和操作也更灵活方便。由于 PLC 采用面向问题、面向用户的指令语言来完成工业现场的逻辑运算、顺序控制、定时计数、数据运算和模拟控制；由于PLC 可靠性高、抗干扰能力强、扩展方便所以它与数控技术、工业机器人被认为是机械工业自动化的三大支柱。PLC 是一种顺序控制器，它的程序是由前到后一步一步执行，每执行完一遍图 3.3 系统的网络结构图以太网控制网设备网3#电梯PC-ServerFlex I/O160SSC-1 160SSC-3160SSC-2Flex I/O 2#电梯Flex I/O 1#电梯160SSC-4Flex I/O 4# 电梯ControlLogix系统远程I/O外部以太网
