【正文】 ...................................53 小結(jié) ........................................................................................................................547 結(jié) 論 ..........................................................................................................................55參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................56附 件 .............................................................................................................................57翻譯部分 .........................................................................................................................66英文原文 .....................................................................................................................................66中文譯文 .....................................................................................................................................77致 謝 .............................................................................................................................87中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 0 頁1 緒論 電梯的起源與發(fā)展隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，樓群建筑不斷增多，電梯在當(dāng)今社會(huì)的生活中有著廣泛的應(yīng)用。電梯作為樓群建筑中垂直運(yùn)行的交通工具與人們的日常生活密不可分。當(dāng)時(shí)阿基米德設(shè)計(jì)出一種人力驅(qū)動(dòng)的卷筒式卷揚(yáng)機(jī)，共造出三臺(tái)，安裝在妮羅宮殿里。事實(shí)上,早在公元前，我們的祖先和古埃及也都曾經(jīng)使用了這種人力卷揚(yáng)機(jī)。電梯在美國發(fā)展很快，1889 年美國紐約的“戴維斯特”大廳安裝了第一批直流電動(dòng)機(jī)與蝸輪蝸桿電梯，提升速度達(dá)到了 。1993 年日本生產(chǎn)的 。應(yīng)用微機(jī)全面取代繼電器控制邏輯實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，進(jìn)一步提高電梯的性能和可靠性，降低現(xiàn)場調(diào)試要求，是電梯控制技術(shù)的方向。它不但有完善的分區(qū)服務(wù)、運(yùn)行監(jiān)控、客流交通統(tǒng)計(jì)分析等功能，還具備故障診斷功能。為適應(yīng)摩天大樓對(duì)電梯的特殊要求，目前正在研制無繩直線驅(qū)動(dòng)電梯。同時(shí)，更著重于可靠性、安全性和乘坐的舒適性，進(jìn)而主張電梯、扶梯與大自然相協(xié)調(diào)，對(duì)經(jīng)濟(jì)性、能耗、噪聲等級(jí)和電磁干擾程度等方面也有相應(yīng)要求。 電梯的發(fā)展現(xiàn)狀 （1）國內(nèi)的電梯行業(yè)的發(fā)展市場競爭激烈：電梯行業(yè)外商云集，國際上最大的電梯公司幾乎全部進(jìn)入我國，最先進(jìn)的電梯產(chǎn)品爭先在中國生產(chǎn)。中國電梯市場的特色已經(jīng)不是國內(nèi)企業(yè)的競爭,而是全球電梯行業(yè)的競爭。蘇州江南、山東百斯特、浙江巨人、上海房屋設(shè)備總公司、東莞飛鵬、寧波宏大、蘇州申龍河?xùn)|南液壓電梯等優(yōu)秀的內(nèi)資企業(yè)并沒有被各自企業(yè)擠出市場，反而現(xiàn)代化合資企業(yè)的示范作用使他們看清了自己的定位于出路，目前這些企業(yè)在管理、技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量、售后服務(wù)等方面均無遜色，不中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁但在國內(nèi)的電梯市場上占據(jù)了一席之地，而且產(chǎn)品出口到了東南亞、歐洲和美國。傳統(tǒng)的電梯生產(chǎn)結(jié)構(gòu)正在改變：在國外各大電梯公司紛紛進(jìn)入我國的同時(shí)，國內(nèi)配件生產(chǎn)企業(yè)如寧波欣達(dá)、寧波申菱、張家港潤發(fā)、上海新時(shí)達(dá)、沈陽藍(lán)光、等也迅速發(fā)展起來。專業(yè)化生產(chǎn)具有質(zhì)量好、價(jià)格低的優(yōu)勢，不但給生產(chǎn)能力較弱的中小型企業(yè)助了一臂之力，而且也給大型企業(yè)提供了降低成本的可能。今后的電梯市場會(huì)更加活躍：國內(nèi)電梯的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量和制造成本有很強(qiáng)的國際競爭力。中國的電梯用戶不但對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求高，而且對(duì)新技術(shù)的接受很快，所以變頻變壓調(diào)速技術(shù)、無機(jī)房電梯、永磁同步拖動(dòng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)等廣泛推廣。在用電梯的總量的不斷增加給維修服務(wù)業(yè)帶來了發(fā)展機(jī)遇；配件的專業(yè)化生產(chǎn)對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本具有十分積極的作用，受到了許多電梯公司和維修保養(yǎng)單位的歡迎，仍然有發(fā)展空間。（2）國外的電梯業(yè)的發(fā)展當(dāng)今世界，電梯的生產(chǎn)情況和使用數(shù)量已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家或地區(qū)建筑業(yè)及現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。全世界電梯的年需求量大概是 15 萬臺(tái)左右。世界上有名的幾家電梯公司，包括：美國奧的斯公司、瑞士迅達(dá)公司、日本三菱公司和日立公司、芬蘭科恩公司，其電梯產(chǎn)量已經(jīng)占世界市場的 51%。在亞洲，日本對(duì)電梯市場占有絕對(duì)優(yōu)勢，占有率約 67%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國。將智能控制方法與新興科學(xué)(如最優(yōu)控制、預(yù)測控制、模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺等)進(jìn)行結(jié)合是未來智能化電梯的發(fā)展方向。超高速21 世紀(jì)將會(huì)發(fā)展多用途、全功能的塔式建筑，超高速電梯繼續(xù)成為研究方向。中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁藍(lán)牙技術(shù)廣泛應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)是一種全球開放的，短距無線通訊技術(shù)規(guī)范。這種技術(shù)將減少電梯的安裝周期和費(fèi)用，提高電梯的可靠性和控制精度，有利于把電梯歸納到大樓管理系統(tǒng)或智能化管理小區(qū)系統(tǒng)中。其機(jī)械部分好比是人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng),控制部分相當(dāng)于人的大腦。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動(dòng)、鋼絲繩拽引式結(jié)構(gòu)，其機(jī)械部分由拽引系統(tǒng)，轎廂和門系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)以及機(jī)械安全保護(hù)裝置組成；而電氣控制部分由電力拖動(dòng)系統(tǒng)，運(yùn)行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護(hù)等系統(tǒng)組成。主要由拽引機(jī)，拽引鋼絲繩，導(dǎo)向輪和反繩輪組成。拽引鋼絲的兩端分別連轎廂和對(duì)重，依靠鋼絲繩和拽引輪之間的摩擦來驅(qū)動(dòng)轎廂升降。導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌，導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架組成。門系統(tǒng)門系統(tǒng)有轎廂門，層門，開門，連動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。開門機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂和層門的動(dòng)力源。它是有轎廂架和轎廂體組成的。轎廂體由廂底，轎廂壁，轎廂頂以及照明通風(fēng)裝置，轎廂裝飾件和轎廂內(nèi)操縱按鈕板等組成。對(duì)重由對(duì)重架和對(duì)重塊組成。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對(duì)重側(cè)拽引鋼絲繩長度變化對(duì)電梯的平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。拽引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或者直流電機(jī)。速度反饋系統(tǒng)是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)。調(diào)速裝置對(duì)拽引電機(jī)進(jìn)行速度控制。其中控制裝置根據(jù)電梯的運(yùn)行邏輯功能要求，控制電梯的運(yùn)行，設(shè)置在機(jī)房中的控制柜上。平層裝置是發(fā)出平層控制信號(hào)，使電梯轎廂準(zhǔn)確平層的控制裝置。位置顯示裝置。安全保護(hù)系統(tǒng)電磁制動(dòng)器，裝于曳引機(jī)軸上，一般采用直流電磁制動(dòng)器，啟動(dòng)時(shí)通電松閘，停層后斷電制動(dòng)。限位開關(guān)，當(dāng)轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍未停車，此限位開關(guān)立即動(dòng)作，切斷電源并制動(dòng)，強(qiáng)迫停車。急停按鈕，裝于轎廂司機(jī)操縱盤上，發(fā)生異常情況時(shí)，按此按鈕切斷電源，電磁制動(dòng)器制動(dòng)，電梯緊急停車。僅當(dāng)廳門關(guān)上才允許電梯啟動(dòng)。關(guān)門安全開關(guān)，常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關(guān)門過程中如安全觸板碰到乘客時(shí)，發(fā)出信號(hào)，門電機(jī)停止關(guān)門，反向開門，延時(shí)重新開門，此外還有紅外線開關(guān)等。其它的開關(guān)，安全窗開關(guān)，鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。電梯控制系統(tǒng)主要包括三種方式：繼電器控制、微機(jī)控制、PLC 控制。本系統(tǒng)就是基于以上認(rèn)識(shí)，進(jìn)行電梯系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。電梯是根據(jù)外部呼叫信號(hào)以及自身控制規(guī)律等運(yùn)行的，而呼叫是隨機(jī)的，電梯控制是一個(gè)人機(jī)交互式的控制系統(tǒng)，本論文利用西門子 300 的 PLC，利用其豐富的基本及功能指令，通過程序設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的控制。中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁（3）研究基于計(jì)算機(jī)(PC)的 PLC 通訊原理與 WNCC 組態(tài)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與下面的 PLC 通訊，同時(shí)通過組態(tài)運(yùn)行能實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)應(yīng)通訊運(yùn)行站號(hào)的 PLC 及電梯運(yùn)行監(jiān)控。 研究意義由于可編程控制器(PLC)具有程序設(shè)計(jì)方便靈活，控制運(yùn)行穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)規(guī)模較小，成本低、抗干擾能力強(qiáng)以及強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能等特點(diǎn)，并與功能強(qiáng)大的組態(tài)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合更能實(shí)時(shí)監(jiān)控電梯運(yùn)行狀況，當(dāng)電梯出現(xiàn)故障時(shí)，電梯通過組態(tài)監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)向客戶服務(wù)中心發(fā)出信號(hào)并使維保人員能及時(shí)準(zhǔn)確了解電梯出現(xiàn)故障的原因及相關(guān)信息，客戶的人身安全是否受到威脅，并在第一時(shí)間內(nèi)趕赴事故現(xiàn)場進(jìn)行搶修，把電梯出現(xiàn)故障的負(fù)面影響降到最低，充分體現(xiàn)其人性化的設(shè)計(jì)。另外，本論文設(shè)計(jì)中的仿真電梯是根據(jù)最常見的升降式電梯結(jié)構(gòu)，采用透明有機(jī)材料制成，其結(jié)構(gòu)與實(shí)際電梯完全相同，且?guī)缀蹙邆鋵?shí)際電梯的全部功能。由于其幾乎所有部件均是采用透明有機(jī)材料，因此便于觀察、了解整個(gè)電梯結(jié)構(gòu)。中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁2 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的總體目標(biāo)實(shí)現(xiàn)基于 PLC300 的電梯控制。實(shí)現(xiàn) WINCC 組態(tài)軟件與 PLC 的通信，并能夠通過 WINCC 對(duì)電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電梯的具有約束條件的控制實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電梯的調(diào)度算法的研究 控制系統(tǒng)的總體方案根據(jù)控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的總體目標(biāo)，設(shè)計(jì)出如下的總體結(jié)構(gòu)圖：P L C 3 0 0電梯設(shè)備M P IW I N C C 控 控圖 電梯控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖電梯系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)電梯外呼信號(hào)、內(nèi)呼信號(hào)的檢測和電梯上行、下行以及相關(guān)操作的外部顯示輸出。當(dāng)電梯有外呼或內(nèi)呼信號(hào)時(shí)，能夠 PLC 來對(duì)其實(shí)現(xiàn)響應(yīng)控制，同時(shí)能夠在監(jiān)控畫面上直觀的看到電梯該時(shí)刻的運(yùn)行情況。中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁3 S7300基礎(chǔ)知識(shí)的概述SIMATIC S7 系列 PLC 是德國西門子公司于 1995 年陸續(xù)推出的，它是在 S5 系列基礎(chǔ)上開發(fā)的一種高性能 PLC 系列。SIMATIC S7 系列 PLC 均采用模塊化、無風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)，易于用戶掌握，各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以利于擴(kuò)展。多種性能遞增的 CPU 和帶有許多方便功能的 I/O 擴(kuò)展模塊及功能模塊，使用戶可以完全根據(jù)實(shí)際應(yīng)用而選擇。　　本章主要介紹 SIMATIC S7300 系列 PLC 的硬件系統(tǒng)，包括各個(gè)硬件的特性和主要模塊。PLC 會(huì)不斷循環(huán)地執(zhí)行上述過程。S7300PLC 是模塊化的中小型 PLC（見圖 ），各種模塊能以不同的方式組合在一起，模塊式 PLC 有機(jī)架和模塊組成 【1】 。標(biāo)準(zhǔn) CPU 提供范圍廣泛的基本功能，如指令執(zhí)行、I／O 讀寫、通過 MPI 和 CP 模塊的通信，緊湊型 CPU 本機(jī)集成I／O，并帶有高速計(jì)數(shù)、頻率測量、定位和 PID 調(diào)節(jié)技術(shù)功能。每個(gè) CPU 都有一個(gè)編程用的 RS485 接口，有的還帶有集成的現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP 接口或 PTP 串行通信接口，S7300 不需要附加任何硬件、軟件和編程，就 建立一個(gè) MPI 網(wǎng)絡(luò)；如果有PROFIBUSDP 接口，就可以建立一個(gè) DP 網(wǎng)絡(luò)。其標(biāo)準(zhǔn)型的環(huán)境溫度為 0～60℃。S7300 的編程軟件 STEP7 功能強(qiáng)大，使用方便。包括了位指令、比較指令、定時(shí)指令、計(jì)數(shù)指令、整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令等。STEP7 的功能塊圖和梯形圖編程語言符合 IEC 62231 標(biāo)準(zhǔn)，語句表編程語言與標(biāo)準(zhǔn)IEC 稍有不同，已包證與 STEP5 的兼容，三種編程語言可以相互轉(zhuǎn)換。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍為 1～999，定時(shí)器的定時(shí)范圍為 10ms～9990s。STEP7 通過帶有標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具來為所有的模塊設(shè)置參數(shù)，可以節(jié)省用戶入門的時(shí)間和培訓(xùn)的費(fèi)用。S7300 有“看門狗”中斷、過程報(bào)警、日期時(shí)間中斷和定時(shí)中斷功能。SIMATIC 人機(jī)界面從 S7300 中獲得數(shù)據(jù)，S7300按用戶指定的刷新速度自動(dòng)地傳送數(shù)據(jù)。專用 CPU 還有其他一些特性：作為 PROFIBUS 子網(wǎng)中的 DP 主站；作為 PROFIBUS 子網(wǎng)中的 DP 從站；技術(shù)功能；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。各種 CPU 有不同的性能，有的集成有數(shù)字量和模擬量輸入輸出點(diǎn)，有的集成有PROFIBUSDP 等通信接口。中國礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(2) 負(fù)載電源模塊（PS）負(fù)載電源模塊用于將 AC220V 電源轉(zhuǎn)換為 DC24V 電源，供 CPU 和 I／O 模塊使用。（3）信號(hào)模塊（SM） 信號(hào)模塊式數(shù)字量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊的總稱，它們使不同的過程信號(hào)電壓或電流與 PLC 內(nèi)部的信號(hào)電平匹配。模擬量輸入模塊可以輸入熱電阻、熱電偶等多種不同類型和不同量程的模擬信號(hào)。(4) 功能模塊（FM）功能模塊主要用于對(duì)實(shí)時(shí)性和存儲(chǔ)量要求高的控制任務(wù)，例如計(jì)數(shù)器模塊、電子凸輪控制器模塊、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定位模塊、定位和連續(xù)路徑控制模塊、工業(yè)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的接口模塊、閉環(huán)控制模塊等。S7300 通過分布式的主機(jī)架和3 個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，最多可以