系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)報(bào)告

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系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)報(bào)告

本文研究了用plc控制兩臺電梯的雙電梯并聯(lián)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，論文首先詳細(xì)敘述了電梯的機(jī)械系統(tǒng)、拖動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的主要部件的功能和工作原理，確定了用plc控制雙電梯聯(lián)動系統(tǒng)的方案。

然后確定了電梯控制系統(tǒng)的基本功能，并根據(jù)這些功能設(shè)計(jì)出了電梯的基本運(yùn)行控制程序。論文討論了對兩部并聯(lián)電梯運(yùn)行的要求，研究了并聯(lián)調(diào)度的原則。

并聯(lián)電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以實(shí)際情況為根據(jù)，計(jì)算出了優(yōu)化的電梯運(yùn)行調(diào)度方案，達(dá)到高效、節(jié)能的目的。對我國的電梯市場的設(shè)計(jì)、研發(fā)提供了良好的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1. 引言

本課題將在借鑒已有成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)基于計(jì)算機(jī) 可編程控制器的雙電梯聯(lián)動控制系統(tǒng)。通過合理地利用plc的硬件資源和軟件資源，進(jìn)行電梯群控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來提高電梯的操作靈活及快捷。對電梯的群控問題進(jìn)行分析研究，以兩臺電梯的聯(lián)控邏輯為例，設(shè)計(jì)基于計(jì)算機(jī) 可編程控制器的雙電梯聯(lián)動控制系統(tǒng)。 通過合理地利用plc的硬件資源和軟件資源，進(jìn)行電梯群控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來提高電梯的安全可靠性和操作的靈活性，對縮短平均候梯時間、減少電梯運(yùn)行時間具有重要意義，對電梯控制的發(fā)展具有促進(jìn)作用。

本設(shè)計(jì)的主要研究方式、方法包括：

1.通過研究電梯的運(yùn)行方式，進(jìn)行雙電梯的邏輯設(shè)計(jì)。雙電梯一般遵守集選規(guī)則，即將呼叫信號先進(jìn)行登記，對與電梯運(yùn)行同向的呼叫信號逐一應(yīng)答，當(dāng)同向指令和召喚應(yīng)答完畢后電梯可以自動換向。除此以外，電梯并聯(lián)運(yùn)行還遵循的相應(yīng)的調(diào)度原則：正常情況下，當(dāng)電梯使用以后，二號電梯作為忙梯會首先自動上升至第三層待命，一號電梯則作為基站電梯在第一層樓待命。當(dāng)某層站有門廳呼叫信號時，則“忙梯”立即啟動并定向運(yùn)行去接該層站的乘客。

2.選用西門子s7-系列plc作為下位機(jī)，構(gòu)成雙電梯的控制系統(tǒng)，電梯邏輯控制系統(tǒng)的控制核心是plc，哪些信號需要輸入至plc，plc需要驅(qū)動哪些負(fù)載，以及采用何種編程方式，都決定著其內(nèi)部i/o點(diǎn)數(shù)的分配，根據(jù)plc的i/o節(jié)點(diǎn)使用原則，應(yīng)留出一定的i/o點(diǎn)以做擴(kuò)展時使用。

3.plc控制程序采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，使用西門子配套軟件step7進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，構(gòu)建雙電梯聯(lián)控軟件系統(tǒng)。

2. 雙電梯聯(lián)控的總體方案設(shè)計(jì)

2.1 電梯的結(jié)構(gòu)與工作原理

電梯是垂直方向上運(yùn)行的運(yùn)輸設(shè)備，由機(jī)械和電氣兩大系統(tǒng)組成。

機(jī)械系統(tǒng)由曳引系統(tǒng)、轎廂、對重裝置、導(dǎo)向系統(tǒng)、廳轎門、開關(guān)門系統(tǒng)、機(jī)械安全保護(hù)系統(tǒng)組成。其中曳引系統(tǒng)由曳引機(jī)、導(dǎo)向輪、曳引鋼絲繩、曳引繩錐套等部件組成。導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)靴、導(dǎo)軌架、導(dǎo)軌等部件組成。機(jī)械安全保護(hù)系統(tǒng)主要由緩沖器、限速器和安全鉗、制動器、門鎖等部件組成。廳轎門和開關(guān)系統(tǒng)由轎門、廳門、開關(guān)門機(jī)構(gòu)、門鎖及位置開關(guān)等部件組成。

曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動機(jī)通過減速器變速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對重的升降運(yùn)動，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電動機(jī)工作時松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動中的張力和重量變化，使曳引電動機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確停靠。電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時顯示轎廂的運(yùn)動方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。

2.2雙電梯控制方案總體設(shè)計(jì)

使用多電梯的場合一般是單電梯無法滿足建筑物內(nèi)的交通需要，如客流量、等候時間等。因此，使用雙電梯或更多電梯需要解決的主要問題是多電梯協(xié)調(diào)工作方式和以等候時間最短為目標(biāo)的聯(lián)控邏輯算法。本設(shè)計(jì)研究兩部電梯的聯(lián)控技術(shù)，進(jìn)行了控制方案的總體設(shè)計(jì)。

雙電梯控制方案的系統(tǒng)框架如圖2-1所示。基本思路是采用計(jì)算機(jī) 可編程控制器結(jié)構(gòu)。由可編程控制器完成數(shù)據(jù)和狀態(tài)采集、控制任務(wù)，并將狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)完成監(jiān)控任務(wù)，并將管理指令輸出給可編程控制器。

圖2-1 雙電梯控制方案的系統(tǒng)框架

雙電梯的信號關(guān)系如圖2-1所示，在該系統(tǒng)中可編程控制器(plc)是核心部分，兩部電梯的內(nèi)部呼叫信號、每層樓的外部呼叫信號、電梯的運(yùn)行方向信號、兩部電梯的載重信號、以及兩部電梯當(dāng)前所在層信號輸入到plc中，plc根據(jù)接收的信號狀態(tài)，按照已設(shè)計(jì)好的邏輯算法進(jìn)行運(yùn)算，并輸出控制信號，來控制兩部電梯電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、何時開門何時關(guān)門、電梯樓層和運(yùn)行方向的現(xiàn)實(shí)的顯示、以及超重后的報(bào)警等。同時，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)，plc將需要監(jiān)控和存入數(shù)據(jù)庫的信息傳送個上位機(jī)(計(jì)算機(jī))。除接受plc傳輸?shù)男畔⑼猓?jì)算機(jī)可以根據(jù)管理需要，向plc發(fā)出控制指令。

輸入到plc的控制信號有：運(yùn)行方式選擇(如自動、有司機(jī)、檢修、消防運(yùn)行方式等)、運(yùn)行控制、轎內(nèi)指令、層站召喚、安全保護(hù)信息、旋轉(zhuǎn)編碼器光電脈沖、開關(guān)門及限位信號、門區(qū)和平層信號等，通過plc的控制來判定電梯的運(yùn)行方向，是否開關(guān)門，顯示出當(dāng)前的樓層，在超載的情況下發(fā)出警報(bào)。

對于控制電梯一次完整的運(yùn)行過程，就是曳引電動機(jī)從起動、勻速運(yùn)行到減速停車的過程。plc接收來自操作面板和呼梯盒的召喚信號、轎廂和門系統(tǒng)的功能信號以及井道 和變頻器的狀態(tài)信號 ，經(jīng)程序判斷與運(yùn)算后實(shí)現(xiàn)電梯的集選控制，plc在輸出顯示和監(jiān)控信號的同時向變頻器發(fā)出運(yùn)行方向、啟動、加速、減速、運(yùn)行和制動停梯信號。曳引電動機(jī)正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))控制及高速控制信號有效時，電動機(jī)開始起動，起動后維持一定的速度一直運(yùn)行，完成起動及運(yùn)行段的工作。當(dāng)換速信號到來后，plc撤消高速信號，同時輸出爬行信號。減速過程開始，當(dāng)電機(jī)達(dá)到一定速度時電梯停止減速，并以此速度爬行。當(dāng)平層信號到來后，plc撤消爬行信號，同時發(fā)出停梯信號，此時電動機(jī)減速到停止轉(zhuǎn)動，電梯停梯。正常情況下，在整個起動、運(yùn)行、減速爬行段內(nèi)，變頻器的零速輸出點(diǎn)一直是閉合的，減速至零之后，零速輸出點(diǎn)斷開，通過plc抱閘及自動開門。 本設(shè)計(jì)主要是針對為了使人打到最短等候時間，進(jìn)行邏輯分析，并可以后續(xù)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的plc控制程序。

3. 電梯運(yùn)行的總體邏輯算法

(一)2部電梯分別為a，b，ya、yb分別為a、b電梯的運(yùn)行值，它反映了電梯當(dāng)前運(yùn)行的樓層。ya：電梯當(dāng)前所在樓層數(shù)(b梯與此類似，以下均以a梯為例)。如果電梯停在某層待命時，運(yùn)行值為上行時的值。設(shè)h為廳內(nèi)某一外召喚按鈕按下時對應(yīng)的鍵值，h=所在樓層數(shù)。

(二)設(shè)定變量ma，mb;其中ma、mb分別為a梯順向內(nèi)呼最值和b梯順向內(nèi)呼最值;當(dāng)電梯向上運(yùn)行時，ma=ma_(a梯內(nèi)呼登記表);當(dāng)電梯下行時，ma=min(a梯內(nèi)呼登記表)。電梯相應(yīng)的最短距離為s。b梯與a梯相同。

以a梯為例電梯響應(yīng)時間的確定：當(dāng)外呼信號與電梯運(yùn)行方向相反時， 就是電梯由當(dāng)前樓層順向運(yùn)行到內(nèi)呼最值樓層、再由內(nèi)呼最值樓層運(yùn)行到外呼信號樓層的樓層數(shù)之和，即s=|ya-ma| |ma-h|。

當(dāng)外呼信號與電梯運(yùn)行方向相同時，外呼信號在電梯運(yùn)行前方，則就是電梯運(yùn)行到外呼樓層的樓層數(shù)，即s=|ya-h|。

如果外呼信號在電梯運(yùn)行后方，則值由3部分構(gòu)成，電梯當(dāng)前值到順向最值樓層的距離、順向最值樓層到外部后向呼梯最值樓層的距離和外呼信號到外部后向呼梯最值樓層的距離，即：s=|ya-ma| |ma-h|。b梯計(jì)算方法與a梯一致。

為了達(dá)到乘客等候時間最短，使a、b兩部電梯的響應(yīng)時間作比較，響應(yīng)時間短的來完成乘客的需求。

參考文獻(xiàn)

______城鄉(xiāng)建設(shè)環(huán)境保護(hù)部，住宅建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，1987年

余華、孫德堡，智能大廈中的電梯群控系統(tǒng)，電工技術(shù)雜志，2026年

[3]朱曉東、曾慶山，基于plc的電梯最小等候時間的集選控制算法，輕重運(yùn)輸機(jī)械，2026

總體方案設(shè)計(jì)主要由以下幾部分組成：

1)工程概況

敘述本工程區(qū)位：建筑總面積、總高度;屬民用建筑級別;工程意義;建筑平面功能、用途等。

2)設(shè)計(jì)依據(jù)

包括國家現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);建筑單位、主管部門有關(guān)文件及具體意見與要求;

3)設(shè)計(jì)原則

智能化子系統(tǒng)配置的總體要求及目標(biāo)。

4)智能化子系統(tǒng)配置

列出本工程項(xiàng)目所需設(shè)計(jì)的所有智能化子系統(tǒng)名稱，根據(jù)不同性質(zhì)的工程，建筑單位不同的`要求而設(shè)置不同的智能化子系統(tǒng)。

一、五星級酒店智能化系統(tǒng)

五星級酒店應(yīng)該具有較完整的智能化系統(tǒng)，以提高酒店的品位和檔次，供賓客一個舒適、安全、便利、休閑的生活和商務(wù)環(huán)境。酒店智能化系統(tǒng)工程的方案設(shè)計(jì)應(yīng)涉及對各子系統(tǒng)的需求和所包括的內(nèi)容。五星級酒店宜設(shè)置以下智能化子系統(tǒng)，方案設(shè)計(jì)時可根據(jù)建設(shè)方的需要，予以確認(rèn)。

1.火災(zāi)自動報(bào)警及聯(lián)動控制系統(tǒng)(由強(qiáng)電工種設(shè)計(jì));

2.通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括程控交換機(jī)和設(shè)置聯(lián)通、移動、小靈通等移動通信盲區(qū)覆蓋系統(tǒng)。

3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)千兆到樓層，百兆到桌面的帶寬。

4.酒店機(jī)電設(shè)備自動監(jiān)控系統(tǒng);

5.結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng);

6.安全防范系統(tǒng)，包括閉路電視監(jiān)控及防盜報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)等。

7.衛(wèi)星接收及有線電視系統(tǒng);

8.背景音樂和公共廣播系統(tǒng);

9.酒店經(jīng)營管理系統(tǒng)(一般由酒店管理考慮，智能化設(shè)計(jì)已經(jīng)提供了信息系統(tǒng)的物理通道);

10.電子門鎖管理系統(tǒng)(一般在裝修階段解決);

11.其他智能化應(yīng)用：

①vod點(diǎn)播系統(tǒng);

②卡拉ok點(diǎn)播系統(tǒng);

③多媒體會議系統(tǒng)，包括擴(kuò)聲、投影、攝錄系統(tǒng)、集控系統(tǒng)、視頻會議、同聲傳譯系統(tǒng)等。

④大屏幕顯示及觸摸式多媒體信息查詢系統(tǒng);

⑤智能照明控制系統(tǒng)用于大堂、多功能廳、總統(tǒng)套房;

⑥智能一卡通系統(tǒng)用于門禁、停車場管理、消費(fèi)、考勤等;

12.智能化集成系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的目標(biāo);

13.電子信息系統(tǒng)防雷;

二、高層公寓智能化系統(tǒng)

高層公寓是一個面向二十一世紀(jì)的現(xiàn)代化住宅小區(qū)，智能化系統(tǒng)的建設(shè)將為人們提供一個功能完善、舒適優(yōu)美的生活空間。同時，一個集寬帶網(wǎng)絡(luò)、有線電視、可視對講，防盜報(bào)警和閉路電視監(jiān)控等高新技術(shù)為一體的智能化管理系統(tǒng)將使之成為新一代小區(qū)的典范。

高層公寓智能化系統(tǒng)功能建議參照建設(shè)部《全國住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)示范工程建設(shè)要點(diǎn)與技術(shù)導(dǎo)則》所規(guī)定的二星級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，方案設(shè)計(jì)時應(yīng)包括以下三方面內(nèi)容：

1.電子安全防范系統(tǒng)：

1.1、周界防范報(bào)警系統(tǒng)，主要考慮非法闖入者翻越圍墻進(jìn)入公寓，以便提供有效的預(yù)警和警情處理。

1.3、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，對室外主要通道、公寓出入口、電梯橋廂等場所嚴(yán)密監(jiān)控，實(shí)行實(shí)時錄像。

1.4、聯(lián)網(wǎng)型可視樓宇對講系統(tǒng)(包含家庭安防報(bào)警的接入方案：如住戶防盜、煤氣泄漏探測、手動報(bào)警系統(tǒng)、門磁等接入可視樓宇對講系統(tǒng))保證住戶的安全。

2.家居信息/視聽和控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

2.1、計(jì)算機(jī)寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。寬帶網(wǎng)絡(luò)建成后保證千兆光纖到幢，使住戶以不少于10m的速率連接internet，提供家庭辦公、家庭娛樂、遠(yuǎn)程醫(yī)療教學(xué)、圖書資料查詢等使用的網(wǎng)絡(luò)平臺。

2.2、860mhz雙向有線電視系統(tǒng)。

2.3、電話系統(tǒng)應(yīng)在公寓設(shè)總交接間，在每幢樓設(shè)分交接箱;每戶電話進(jìn)線均為二對線。

2.4、工程以上信息系統(tǒng)的接入方式，例如采用家庭智能接線箱布線系統(tǒng)，用于住戶電腦共享、電話接駁、電視分配的功能。交代在平面設(shè)計(jì)時要作到的標(biāo)準(zhǔn)，在此的基礎(chǔ)上住戶入住時可根據(jù)裝修的需要，從家庭智能接線箱連接終端設(shè)備，給住戶帶來方便。

2.5、家庭控制器，包括家庭報(bào)警、緊急求救、家用電器監(jiān)控等控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

3.小區(qū)信息和物業(yè)管理系統(tǒng)

3.1、建議考慮公寓“一卡通”管理系統(tǒng)，用于住戶信息、消費(fèi)等管理;

3.2、擬建公寓物業(yè)管理局域網(wǎng)系統(tǒng)，給住戶提供更多的信息服務(wù);

3.3、根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r，考慮三表遠(yuǎn)程采集系統(tǒng)。

3.4、室外背景音響系統(tǒng);

3.5、出入口的管理系統(tǒng)：主要是對地下停車庫采用感應(yīng)式停車庫計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的方案。建筑智能化方案設(shè)計(jì)除了上述總體方案設(shè)計(jì)外，尚需提供智能化子系統(tǒng)投資估算。

報(bào)告格式怎么寫