双台五层电梯控制系统设计【字数：12950】
摘 要群控电梯系统技术是随着高层建筑和楼层的增加而出现和发展起来的，从之前的单部电梯到现在的多部电梯智能化控制，系统的效率得到了有效提高，改善用户乘梯体验。本设计的被控对象为两台五层电梯的模型，控制器为西门子S7-300 PLC，由于模块化程序设计思想，能够电梯楼层显示、开关门、平层判断、方向判断等功能。两个控制器通过以太网进行数据交互，以最小响应时间原则控制变频器，完成两台电梯变频调速控制，提高电梯的稳定性和舒适性。另外，通过连接触摸屏和PLC通讯可以实现数据的交换，以此对电梯的基本参数和运行状态能够进行有效地监控。实验结果表明，两台电梯控制运行效果良好，监控画面能对电梯基本参数和运行状态实时监视，实现了控制目的。
目录
1．绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2课题研究的现状 1
1.3课题研究的主要内容 2
1.4论文章节安排 3
2．电梯控制系统的概述 4
2.15层电梯模型结构 4
2.2电梯控制系统的结构 5
2.3电梯控制系统的特点 5
2.3.1电梯控制系统的多目标性 5
2.3.2群控制系统的不确定性 6
2.3.3 电梯群控系统的扰动性 6
2.3.4电梯控制系统的不完备性 6
2.4控制方式 6
2.4.1最短候梯时间控制方式 6
2.4.2最快响应控制方式 6
2.5控制方案设计 8
2.6本章小结 8
3．电梯控制系统的硬件设计 9
3.1PLC的选型 9
3.2变频器与电机选型 9
3.2.1 变频器选型 9
3.2.2电机选型 10
3.3 触摸屏的选型 11
3.4PLC硬件接线图 11
3.5 I/O接口分配 13
3.6本章小结 16
4．五层电梯控制系统软件设计 17
4.1STEP7软件简介 17
4.2双台五层电梯程序的设计方案 18
4.3五层电梯控制系统的硬件组态与通讯 18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
4.4五层电梯控系统的程序设计 21
4.4.1电梯的开关门模块 21
4.4.2电梯楼层显示模块 23
4.4.3 外呼信号控制模块 24
4.4.4电梯上下行控制模块 25
4.4.5电梯选择模块 26
4.5本章小结 29
5．五层电梯的监控 30
5.1 WInCC上位机组态 30
5.2 WinCC监控 31
5.3本章小结 32
6．五层电梯的调试 33
6.1系统调试 33
6.2本章小结 35
7．结论与展望 36
参考文献 37
致 谢 39
1．绪论
1.1 课题研究的背景
如今在技术的快速发展下，高层建筑的数目有加无已，随之而来的是电梯使用的人也日益增多，单台电梯不在能够满足需求，在客流量较大的高层建筑中，为了减少时间乘坐电梯与等待电梯，以及降低能耗，此时便需要多部电梯实现控制要求。从而改善群控的效果与高效性乘坐电梯。
传统的电梯控制系统的工作方式是通过继电器接触器的方式进行的，其缺点有触点较多、可靠性差、故障率高、效率低等。当今社会，随着技术的不断革新，可编程控制器（PLC）逐渐成为了主流控制系统，其具有可靠性良好、逻辑功能较强、体积较小、维修起来比较方便方便、抗干扰能力好等优点从而取代了传统的控制系统，随着单台电梯不能承受压力时，许多高层建筑开始安装了多台电梯，但是对其中的电梯进行单台控制，远远不能满足客流的变化。于是合理的使用控制方式调度电梯得到了更深层次的发展。
1.2 课题研究的现状
随着经济快速发展，高楼大厦屹立在城市的各个地方，与此同时，电梯受到了人们的密切关注，尤其在其高效，快速，方便等特性方面。为了方便运行，人们设计出了多台电梯同时运行的系统，也就是电梯群控系统。
目前，电梯群控系统发展快速并且得到广泛地使用，它将计算机技术和电梯结合在一起，赋予了电梯动态性并且加大了其可行性。此外，国内外工程师关于如何提高电梯运行效率做了一些研究和探索，部分研究成果如下：
刘青在《基于候梯时间最优算法的电梯群控系统研究》[4] 一文中对电梯群控系统的节能进行了优化和改善，对于乘客的长时间候梯率这一个问题，他较好地解决了这一问题，对于较多电梯的停靠的次数被合理地降低了。针对多模糊变量的复杂群控系统，提出了基于模糊控制的电梯群控算法；主要是针对交通环境在不断地变化而模糊规则非常有限的问题；他同样指出在输入和输出之间，如果能够合理地使用 BP 神经网络来建立一种非线性关系，这样的话可以有效地提高电梯群控系统对外部环境的适应。
肖青在《基于最小候梯时间调度原则的电梯群控技术研究》[21] 一文中计算出了响应某外呼所需要的时间。其可行性是通过最小候梯时间的调度原则来实现的，在外呼梯信号和内呼信号部分，他建立了计算响应某外呼信号经历的楼层和停靠的次数。在实验中，他通过计算电梯的停靠次数，在只考虑电梯同向并且高于当前所在层的内呼信号时，在这些指标上最小候梯时间表现更加良好，比如乘客的平均候梯的时间和乘客的平均乘梯的时间等方面，但是载量上需更加合理地设计。
宋黎菁在《一种最优路径控制方式的智能电梯群控系统的设计》[22] 一文中设计出了一种智能电梯群控系统，它具有普遍适用性、硬件和软件程序的扩展更贱简单易懂等优点。该系统是对于三菱 FX3U的电梯群控系统进行设计的，在PLC部分主要是通过 N:N 通信网络连接，通过多段调速控制达到了系统平稳运行。
薛旭璐在《基于最短距离的电梯群控改进算法研究》[2]一文中完成了最短距离电梯群控系统的设计。其主要依据是最小等待时间，其目的是求电梯所在楼层与呼叫信号楼层之差最小值，其方法是利用多段速控制实现系统的稳定运行。
1.3 课题研究的主要内容
本课题以PLC为控制器，触摸屏为监控，实现了电梯群控系统对不同楼层客户的控制要求。并实现了电梯自动运行、楼层显示、自动选择电梯等功能。在整个运行过程中，检测群控系统动态性能以及反馈信号等，采用有效的控制方法对其控制，从而确保电梯安全稳定运行。本研究的主要内容如下：
目录
1．绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2课题研究的现状 1
1.3课题研究的主要内容 2
1.4论文章节安排 3
2．电梯控制系统的概述 4
2.15层电梯模型结构 4
2.2电梯控制系统的结构 5
2.3电梯控制系统的特点 5
2.3.1电梯控制系统的多目标性 5
2.3.2群控制系统的不确定性 6
2.3.3 电梯群控系统的扰动性 6
2.3.4电梯控制系统的不完备性 6
2.4控制方式 6
2.4.1最短候梯时间控制方式 6
2.4.2最快响应控制方式 6
2.5控制方案设计 8
2.6本章小结 8
3．电梯控制系统的硬件设计 9
3.1PLC的选型 9
3.2变频器与电机选型 9
3.2.1 变频器选型 9
3.2.2电机选型 10
3.3 触摸屏的选型 11
3.4PLC硬件接线图 11
3.5 I/O接口分配 13
3.6本章小结 16
4．五层电梯控制系统软件设计 17
4.1STEP7软件简介 17
4.2双台五层电梯程序的设计方案 18
4.3五层电梯控制系统的硬件组态与通讯 18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
4.4五层电梯控系统的程序设计 21
4.4.1电梯的开关门模块 21
4.4.2电梯楼层显示模块 23
4.4.3 外呼信号控制模块 24
4.4.4电梯上下行控制模块 25
4.4.5电梯选择模块 26
4.5本章小结 29
5．五层电梯的监控 30
5.1 WInCC上位机组态 30
5.2 WinCC监控 31
5.3本章小结 32
6．五层电梯的调试 33
6.1系统调试 33
6.2本章小结 35
7．结论与展望 36
参考文献 37
致 谢 39
1．绪论
1.1 课题研究的背景
如今在技术的快速发展下，高层建筑的数目有加无已，随之而来的是电梯使用的人也日益增多，单台电梯不在能够满足需求，在客流量较大的高层建筑中，为了减少时间乘坐电梯与等待电梯，以及降低能耗，此时便需要多部电梯实现控制要求。从而改善群控的效果与高效性乘坐电梯。
传统的电梯控制系统的工作方式是通过继电器接触器的方式进行的，其缺点有触点较多、可靠性差、故障率高、效率低等。当今社会，随着技术的不断革新，可编程控制器（PLC）逐渐成为了主流控制系统，其具有可靠性良好、逻辑功能较强、体积较小、维修起来比较方便方便、抗干扰能力好等优点从而取代了传统的控制系统，随着单台电梯不能承受压力时，许多高层建筑开始安装了多台电梯，但是对其中的电梯进行单台控制，远远不能满足客流的变化。于是合理的使用控制方式调度电梯得到了更深层次的发展。
1.2 课题研究的现状
随着经济快速发展，高楼大厦屹立在城市的各个地方，与此同时，电梯受到了人们的密切关注，尤其在其高效，快速，方便等特性方面。为了方便运行，人们设计出了多台电梯同时运行的系统，也就是电梯群控系统。
目前，电梯群控系统发展快速并且得到广泛地使用，它将计算机技术和电梯结合在一起，赋予了电梯动态性并且加大了其可行性。此外，国内外工程师关于如何提高电梯运行效率做了一些研究和探索，部分研究成果如下：
刘青在《基于候梯时间最优算法的电梯群控系统研究》[4] 一文中对电梯群控系统的节能进行了优化和改善，对于乘客的长时间候梯率这一个问题，他较好地解决了这一问题，对于较多电梯的停靠的次数被合理地降低了。针对多模糊变量的复杂群控系统，提出了基于模糊控制的电梯群控算法；主要是针对交通环境在不断地变化而模糊规则非常有限的问题；他同样指出在输入和输出之间，如果能够合理地使用 BP 神经网络来建立一种非线性关系，这样的话可以有效地提高电梯群控系统对外部环境的适应。
肖青在《基于最小候梯时间调度原则的电梯群控技术研究》[21] 一文中计算出了响应某外呼所需要的时间。其可行性是通过最小候梯时间的调度原则来实现的，在外呼梯信号和内呼信号部分，他建立了计算响应某外呼信号经历的楼层和停靠的次数。在实验中，他通过计算电梯的停靠次数，在只考虑电梯同向并且高于当前所在层的内呼信号时，在这些指标上最小候梯时间表现更加良好，比如乘客的平均候梯的时间和乘客的平均乘梯的时间等方面，但是载量上需更加合理地设计。
宋黎菁在《一种最优路径控制方式的智能电梯群控系统的设计》[22] 一文中设计出了一种智能电梯群控系统，它具有普遍适用性、硬件和软件程序的扩展更贱简单易懂等优点。该系统是对于三菱 FX3U的电梯群控系统进行设计的，在PLC部分主要是通过 N:N 通信网络连接，通过多段调速控制达到了系统平稳运行。
薛旭璐在《基于最短距离的电梯群控改进算法研究》[2]一文中完成了最短距离电梯群控系统的设计。其主要依据是最小等待时间，其目的是求电梯所在楼层与呼叫信号楼层之差最小值，其方法是利用多段速控制实现系统的稳定运行。
1.3 课题研究的主要内容
本课题以PLC为控制器，触摸屏为监控，实现了电梯群控系统对不同楼层客户的控制要求。并实现了电梯自动运行、楼层显示、自动选择电梯等功能。在整个运行过程中，检测群控系统动态性能以及反馈信号等，采用有效的控制方法对其控制，从而确保电梯安全稳定运行。本研究的主要内容如下：
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