H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y
课程设计说明书（论文）
课程名称：逻辑与可编程控制器
设计题目：电梯控制系统
院系：电气工程及自动化
班级：
设计者：
学号：
指导教师：
设计时间：2014年3月17日-- 3月23日
哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学课程设计任务书
*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
目录
一．设计要求与指标 (1)
二、控制功能描述 (1)
三、电气部分接线 (2)
四、程序规划与PLC程序程设计 (3)
五、程序调试 (12)
六、遇到的问题与解决方法 (12)
七、结论 (12)
八、关于本课程设计的感想与建议 (13)
九、参考文献 (13)
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一．设计要求与指标
以“电梯模型”为被控对象，以S7 200 PLC-CPU224XP为控制器，设计电梯的逻辑控制系统。实现单台电梯的控制功能。
二、控制功能描述
1）升降模拟功能：
模型中的升降模拟器由数字电路构成，可根据CN2连接器9，10两端子上施加的电平和脉冲，驱动操作面板上的7个轿箱位置指示灯来模拟电梯的升降运动。脉冲周期选为300ms时（具体周期可以通过改变定时器计时来改变，此处为演示方便设置为300mS），电梯位置指示灯变换的速度较为合适。RESET按钮用于将模拟器的指示复位到一楼。
2）轿厢的平层检测：
当轿厢位置指示灯运行到S1,S2或S3位置时，分别表示轿厢运行到1,2或3楼的平层位置，此时对应的平层检测开关S1,S2或S3闭合，向控制系统提供平层检测信号。
5）电梯呼叫功能：
面板上的按钮PB1~PB4为梯外呼叫按钮，PB5~PB7为梯内呼叫按钮。所有呼叫按钮均为带灯按钮，可用作状态指示，指示灯均为24V电压等级。
6）电梯门的控制：
按钮PB8和PB9为开、关电梯门控制按钮。指示灯D用来模拟电梯门的状态，开门时灯亮，关门时灯灭。
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三、电气部分接线
四、程序规划与PLC程序程设计
1. 程序规划：
将程序按照不同的功能可以分为如下几个部分：梯内梯外呼叫和指示部分（即电梯呼叫和状态指示）、电梯定向上下行部分（即模拟升降功能）、平层自动开门控制部分（即轿厢的平层检测）、电梯门的手动控制部分。
电梯呼叫和指示部分将按每个按钮的情况都列出来。按一层的按钮时，只要电梯不在1楼就要向下运行。按二层按钮时，电梯在1层则向上运行，电梯在3层时向下运行。按三层按钮时，电梯只要不在3楼就向上运行。如果恰好电梯停在呼叫的所在楼层则执行开门操作。按键按下时，相应按键灯应点亮，按下呼叫按键或楼层按键时，按键灯应维持点亮直到电梯到达指定楼层。
电梯的上下运行采用中间变量来控制实现，M0.0表示定向上行，M0.1表示定向下行，置1有效，到达指定楼层时要将中间变量清零。
按照电梯模型上的指示图，控制运行应向2通道的9、10口施加矩形脉冲（此处脉冲周期设置为300ms），因此应编一个闪烁电路的程序供调用，即可控制电梯运行。
电梯门开关控制即控制黄灯的亮灭。每次开门要求能维持1秒（具体时间可以通过改变定时器计时来改变，此处为演示方便设置为1S），1秒后若没有按下关门键则自动关门，电梯停止时按开门键应立即开门，并将控制开门的定时器清零。开门键应以常闭开关的形式串联在定时器程序中，按下开门键即将定时器清零，黄灯点亮，即表示电梯门打开。关门键应串联在维持开门指示灯（黄灯）点亮的自锁行中，当按下关门键时自锁解除，黄灯熄灭，即表示电梯门关闭。
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2. 程序设计
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五、程序调试
为避免接线错误、虚接、短接以及电梯模型损坏，程序调试分块进行，分别对梯内梯外呼叫和指示部分（即电梯呼叫和状态指示）、电梯定向上下行部分（即模拟升降功能）、平层自动开门控制部分（即轿厢的平层检测）、电梯门的手动控制部分等进行调试。各块调试成功后再将程序一块一块加上去进行调试，直到整体联调合格为止。
梯外楼层按钮调试：程序下载到PLC后，先按复位按钮将模型复位，电梯停在1层。分别按下2层和3层按钮，电梯指示灯只是电梯运行到2层和3层。随后再按下2层的另一个按钮和1层按钮，电梯运行到2层和1层。最后按下3层按钮，电梯直接运行到3层，再按下1层按钮，电梯直接返回1层。
梯内楼层按钮调试：程序下载到PLC后，先按复位按钮将模型复位，电梯停在1层。先后按下“2”和“3”，电梯先后运行到2层和3层。随后再先后按下“2”和“1”，电梯先后运行到2层和1层。最后先后按下“3”和“1”，电梯直接运行到3层，随后直接返回1层。
电梯开关门调试：程序下载到PLC后，先按复位按钮将模型复位，电梯停在1层。按1层呼叫按钮，电梯门开，1秒后自动关闭。将电梯呼叫到2层和3层，开关门同1层一样正常。黄灯熄灭后按下开门键，黄灯立刻点亮，再按下关门键，黄灯熄灭。按下开门键后开门时间重新计时仍为1秒。
六、遇到的问题与解决方法
1. 实验最初阶段，调试时电梯模型没反应。在对接线检查之后发现有虚接的问题，重新接线后就解决了问题。
2. 最初的程序无论怎样写，对应到电梯模型上的实验结果总是与预期不符合。我们先检查软件上各个输入输出的状态对应到PLC上是否无误，确认无误后排除PLC的故障可能。随后检查调试程序是否有错误或者逻辑冲突，发现我们的程序逻辑上存在问题，在各种调试修改依旧不成功后我们到图书馆借了相关的参考书[1]，是一本西门子PLC与变频器触摸屏综合应用教程，在参考了书本上一个四层电梯的模型和控制逻辑之后对我们自己的程序做了修改最终达到了控制要求。
七、结论
本次课程设计，我们小组完成了基本的电梯控制模型，能够实现最为简单的电梯运行任务，但仍有许多细节部分可以改进，例如按键优先级、运行中多按键按下等方面。
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八、关于本课程设计的感想与建议
通过本次课程设计，我们小组成员将以前学过的有关逻辑控制方面的知识复习了一遍并加以巩固，并将其应用到实际编程当中，锻炼自己的动手和实践能力。在单纯的编程过程之中，逻辑控制等方面可能考虑不够周全，实际调试时才能发现这样那样的问题，比如逻辑冲突、时序问题、中间寄存器执行过程中被覆盖、程序过于混乱等问题，尤其是不同块的程序一同调试时更是容易出现问题，这些都是我们平时理论学习中无法发现的问题，所以这次课程设计让我们大家获益匪浅。同时小组成员分工明确，大家分别负责控制的各个模块，提高了编程开发速度，使得大家意识到了团队分工和协作的重要性。
对于此课程的建议，我希望如果以后资源允许的话，可以对实验台的个别电脑予以更新换代，我们小组分到的实验台电脑反应过慢，在实验的过程中有诸多不便。
九、参考文献
[1]吴志敏, 阳胜峰. 西门子PLC 与变频器、触摸屏综合应用教程[M]. 中国电力出版社, 2009：
294-297
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电气控制技术课程设计说明书四层电梯模型PLC控制系统设计学生姓名：李平 专业：电气工程及其自动化 班级：1303班 学号：1330140313 指导教师雷军职称高级实验师 完成时间：2016年6月
湖南工学院电气控制技术课程设计课题任务书 学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化
目录 摘要.................................................................... - 1 - 1 概述.................................................................... - 2 - 1.1电梯发展状况及发展趋势................................ 错误！未定义书签。2总体方案设计............................................................. - 4 - 2.1四层电梯控制系统分析............................................... - 4 - 3 PLC机型的选择........................................................... - 6 - 3.1 PLC的I／O点数估算............................................... - 6 - 3.2 输入输出模块的选择................................................. - 6 - 3.3 机型的确定......................................................... - 6 - 4 硬件设计................................................................ - 8 - 4.1四层电梯主电路设计................................................. - 8 - 4.2 输入输出分配表..................................................... - 9 - 4.3 PLC接线图......................................................... - 9 - 5 软件设计............................................................... - 10 - 5.1 设计要求.......................................................... - 10 - 5.2 程序流程图........................................................ - 10 - 5.3 程序语句.......................................................... - 12 - 5.3.1复位程序段................................................... - 12 - 5.3.2用户输入输出程序段........................................... - 14 - 5.3.2电梯空闲状态程序段........................................... - 15 - 5.3.3电梯上下行主程序段........................................... - 15 - 5.3.4开关门子程序................................................. - 16 - 5.3.4清除标记子程序............................................... - 17 - 5.3.5设定上下行最近目标层子程序................................... - 18 - 设计总结................................................................. - 19 - 致谢................................................................... - 20 - 参考文献................................................................. - 21 -
自动控制原理 大作业 （设计任务书） 姓名： 院系： 班级： 学号： 5. 参考图5 所示的系统。试设计一个滞后-超前校正装置，使得稳态速度误差常数为20 秒-1，相位裕度为60
度，幅值裕度不小于8 分贝。利用MATLAB 画出 已校正系统的单位阶跃和单位斜坡响应曲线。 + 一．人工设计过程 1.计算数据确定校正装置传递函数 为满足设计要求，这里将超前滞后装置的形式选为 ) 1)(() 1)(1()(2 12 1T s T s T s T s K s G c c ββ++++= 于是，校正后系统的开环传递函数为)()(s G s G c 。这样就有 )5)(1()(lim )()(lim 00++==→→s s s K s sG s G s sG K c c s c s v 205 ==c K 所以 100=c K 这里我们令100=K ，1=c K ，则为校正系统开环传函) 5)(1(100 )(++= s s s s G
首先绘制未校正系统的Bode 图 由图1可知，增益已调整但尚校正的系统的相角裕度为? 23.6504-，这表明系统是不稳定的。超前滞后校正装置设计的下一步是选择一个新的增益穿越频率。由)(ωj G 的相角曲线可知，相角穿越频率为2rad/s ，将新的增益穿越频率仍选为2rad/s ，但要求2=ωrad/s 处的超前相角为? 60。单个超前滞后装置能够轻易提供这一超前角。 一旦选定增益频率为2rad/s ，就可以确定超前滞后校正装置中的相角滞后部分的转角频率。将转角频率2/1T =ω选得低于新的增益穿越频率1个十倍频程，即选择2.0=ωrad/s 。要获得另一个转角频率)/(12T βω=，需要知道β的数值， 对于超前校正，最大的超前相角m φ由下式确定 1 1 sin +-= ββφm 因此选)79.64(20 ==m φβ，那么，对应校正装置相角滞后部分的极点的转角频率为 )/(12T βω=就是01.0=ω，于是，超前滞后校正装置的相角滞后部分的传函为 1 1001 520 01.02.0++=++s s s s 相角超前部分：由图1知dB j G 10|)4.2(|=。因此，如果超前滞后校正装置在2=ωrad/s 处提供-10dB 的增益，新的增益穿越频率就是所期望的增益穿越频率。从这一要求出发，可 以画一条斜率为-20dB 且穿过（2rad/s ，-10dB ）的直线。这条直线与0dB 和-26dB 线的交点就确定了转角频率。因此，超前部分的转角频率被确定为s rad s rad /10/5.021==ωω和。 因此，超前校正装置的超前部分传函为 )1 1.01 2(201105.0++=++s s s s 综合校正装置的超前与之后部分的传函，可以得到校正装置的传递函数)(S G c 。 即) 1100)(11.0() 15)(12(01.02.0105.0)(++++=++++= s s s s s s s s s G c 校正后系统的开环传递函数为
本文在阐述电梯和PLC的结构并工作原理的基础上，使用PLC（西门子S7-200 CPU226）及其扩展模块，设计了一个四层的电梯的控制系统。设计了电梯的拖动回路，选择了曳引电机，并使用了安川616G5变频器，设置了控制方式参数、运行方式参数、S特性曲线参数等变频器参数，实现了曳引电机的启动、制动与调速。使用STEP7-MicroWIN SP9软件编写了梯形图，并通过梯形图，实现了包括电梯的启动与制动、楼层指示功能、轿厢内指令和轿厢外召唤信号的登记与消除、电梯运行方向的控制、电梯的开关门、超重报警和手动按响警铃等功能。最后，使用S7-200编程仿真软件做了部分功能的仿真。 关键词：四层, 电梯, PLC, 控制系统
The structure and working principle of the elevator and the programmable logic controller (PLC) are introduced and PLC (Siemens S7-200 CPU226) whit its extension module is used in the design of a four-storey elevator control system in this paper. To designing the drag circuit of the elevator, major parameters of traction motor is selected and Yaskawa inverter is used to controlling the speed of the traction motor whit it’s parameters set, such as control mode parameters, operation mode parameters, S characteristic curve parameters and so on. Using the step 7-MicroWIN SP9 software to compiling ladder diagram, many functions, including elevator starting and braking, the floor indicator function, the car instructions and the car outside the call signal of registration and eliminate, running direction of the elevator control, elevator door switch, overweight alarm and manual according to sound the fire alarm, is realized. At last some simulation of the functions is did with the use of S7-200 programming simulation software. Key words：four-story, elevator, PLC, control system.
《基于PLC的电梯电梯控制》 课程设计 学生姓名：李锦文 学号： 6100310066 专业班级：自动化101班 指导老师：曾芸 2014年 01 月 14日
目录 一、概述 1、PLC控制技术简介 (2) 2、PLC的分类和特点 (2) 3、PLC的结构和工作原理 (3) 4、PLC程序的表达方式 (3) 5、PLC的工作方式 (5) 二、PLC的系统硬件设计 1、可编程控制器机型的选择 (5) 2、输入/输出模块的选择 (6) 3、输入/输出端地址分配 (6) 4、输入/输出端接线图 (8) 三、PLC的系统软件设计 1、PLC控制功能流程图 (9) 2、PLC梯形图程序设计 (10) 四、总结 (12) 五、心得体会 (13) 六、参考文献 (13)
一、概述 （一）PLC控制技术简介 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 可编程序控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易。用户买到所需的PLC后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可灵活而方便地将PLC应用于生产实践。 （二）PLC的分类与特点 PLC一般可按I/O点数和结构形式分类。按I/O点数可分为小型、
研究生自动控制专业实验 地点：A区主楼518房间 姓名：实验日期：年月日斑号：学号：机组编号： 同组人：成绩：教师签字：磁悬浮小球系统 实验报告 主编：钱玉恒，杨亚非 哈工大航天学院控制科学实验室
磁悬浮小球控制系统实验报告 一、实验内容 1、熟悉磁悬浮球控制系统的结构和原理； 2、了解磁悬浮物理模型建模与控制器设计； 3、掌握根轨迹控制实验设计与仿真； 4、掌握频率响应控制实验与仿真； 5、掌握PID控制器设计实验与仿真； 6、实验PID控制器的实物系统调试； 二、实验设备 1、磁悬浮球控制系统一套 磁悬浮球控制系统包括磁悬浮小球控制器、磁悬浮小球实验装置等组成。在控制器的前部设有操作面板，操作面板上有起动/停止开关，控制器的后部有电源开关。 2、磁悬浮球控制系统计算机部分 磁悬浮球控制系统计算机部分主要有计算机、1711控制卡等； 三、实验步骤 1、系统实验的线路连接 磁悬浮小球控制器与计算机、磁悬浮小球实验装置全部采用标准线连接，电源部分有标准电源线，考虑实验设备的使用便利，在试验前，实验装置的线路已经连接完毕。 2、启动实验装置 通电之前，请详细检察电源等连线是否正确，确认无误后，可接通控制器电源，随后起动计算机和控制器，在编程和仿真情况下，不要启动控制器。 3、系统实验的参数调试 根据仿真的数据及控制规则进行参数调试（根轨迹、频率、PID等），直到获得较理想参数为止。 四、实验要求
1、学生上机前要求 学生在实际上机调试之前，必须用自己的计算机，对系统的仿真全部做完，并且经过老师的检查许可后，才能申请上机调试。 学生必须交实验报告后才能上机调试。 2、学生上机要求 上机的同学要按照要求进行实验，不得有违反操作规程的现象，严格遵守实验室的有关规定。 五、系统建模思考题 1、系统模型线性化处理是否合理，写出推理过程？ 答：磁悬浮系统的模型可描述如下 ()()()()()2221d x t m F i,x mg dt i F i,x K x di U t Ri t L dt ?=+??????=? ?????=+??? (1) 又有系统平衡的边界条件如下 ()0F i,x mg += (2) 由级数理论，将非线性函数展开为泰勒级数，在平衡点()00,i x 对系统进行线性化处理。对(1)式作泰勒级数展开并省略高阶项可得 0000(,)(,)(-)(-)i x F i x F i x K i i K x x =++ (3) 又由(2)式可知，对2i F(i,x )K()x =求偏导数得 2000000320022x x i i Ki Ki K F (i ,x )K F(i ,x )x x ==-==， (4) 则由(1)式可得 22000022300 22(-)(-)i x Ki Ki d x m K i i K x x i x dt x x =+=- (5) 对(5)进行拉普拉斯变换并带入编辑方程可得系统的开环传递函数 2001x(s )-i(s )a s -b = (6) 定义系统对象的输入量为功率放大器的输入电压也即控制电压in U ，系
1 四层电梯升降控制的作用与研究意义概述 作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了从逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用，因此，PLC的应用也就成为了一个热点问题。 在PLC诞生之前，工业控制设备的主流品种是以继电器、接触器为主体的控制装置。继电器、接触器是一些电磁开关，后来随着工业自动化程度的不断提高，使用继电器电路构成工业控制系统的缺陷不断地暴露出来，在20世纪60～70 年代，社会的进步要求制造出小批量、多品种、多规格、低成本、高质量的产品以满足市场需要，不断的提出改善生产机械功能的要求。加上当时电子技术已经有了一定的发展，于是人们开始寻求一种以存储逻辑代替接线逻辑的新型工业控制设备，这就是我们现在所说的PLC。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采用了严格的抗干扰技术，具有很高的可靠性，从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点以减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低，此外，PLC带有故障电路的自我检测功能，出现故障时可及时发出报警信息，这样，整个系统具有极高的可靠性也就不足为怪了。 随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。在许多交通设备中，电梯是自动化程度最高的先进设备的一种。 通过分析现代城市楼宇自动化控制与管理问题的现状，结合现代楼房建筑的实际情况,阐述电梯PLC控制系统的工作原理，从而给出一种简单实用的城市高楼建筑电梯控制系统的硬件电路设计方案。 以前的电梯主要采用单片机控制，其性能等各方面都不太完善，现在电梯控制系统多采用PLC，从电梯的性能、器件的灵活性及安全保障方面等都有了很大的提高。实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制是不能满足控制要求的，因此，电梯控制系统采用随机逻辑方式控制。目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。
plc控制四层电梯及控制系统程序 要求：（1）开始时，电梯处于任意一层。 （2）当有外呼电梯信号到来是，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，（轿厢门打开，延时3秒后自动关门） （3）当有内呼电梯信号到来是，轿厢响应该呼梯信号，达到该楼层时，轿厢停止运行，（轿厢门打开，延时3秒后自动关门） （4）在电梯轿厢运行过程中，即轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼信号均不响应，但如果反方向外呼梯信号前方再无其他内、外呼梯信号时，则电梯响应该外呼梯信号。例如，电梯轿厢在一楼，将要运行到三楼，在次过程中可以响应二层向上的外呼梯信号，但不响应二层向下的外呼梯信号。当到达三层，如果四层没有任何呼梯信号，则电梯可以响应三层向下外呼梯信号。否则，电梯将继续运行至四楼，然后向下运行响应三层向下外呼梯信号。 （5）电梯具有最远反向外呼梯功能。例如，电梯轿厢在一楼，而同时有二层向下呼梯，三层向下呼梯，四层向下外呼梯，则电梯轿厢先去四楼响应四层向下外呼梯信号。 （6）电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯轿厢停止运行后，按开门按钮轿厢开门，按关门按钮轿厢关门。 1、对系统要求进行分析，制作点号表： 输入点：电梯外呼 第一层有“上”按钮一个；I0.0 一层请求上楼； 第二层有“上”、“下”按钮各一个；I0.1 二层请求上楼；I0.3 二层请求下楼；
第三层有“上”、“下”按钮各一个；I0.2 三层请求上楼；I0.4 三层请求下楼； 第四层有“下”按钮一个；I0.5 四层请求下楼； 电梯内呼 内呼信号四个；I1.2 电梯内呼一层；I1.3 电梯内呼二层；I1.4 电梯内呼三层；I1.5 电梯内呼四层； 开关厢门按钮两个；I1.6 开厢门按钮；I1.7 关厢门按钮； 厢门“开到位”、“关到位”信号共两个；I2.0 厢门开到位；I2.1 厢门关到位； 一层到位信号:I0.6 厢体到达一层； 二层到位信号:I0.7 厢体到达二层； 三层到位信号:I1.0 厢体到达三层； 四层到位信号:I1.1 厢体到达四层； 输出点：厢体的“上”、“下”、“停”指令；Q0.0 厢体向上运行；Q0.1 厢体向下运行；Q0.2 厢体停； 厢体当前位置输出四个点； Q0.5 当前厢体在一层； Q0.6 当前厢体在二层； Q0.7 当前厢体在三层； Q1.0 当前厢体在四层；
《现代控制理论》复习题1 一、（10分，每小题2分）试判断以下结论的正确性，若结论是正确的，则在其左边的括号 里打√，反之打×。 （ √ ）1. 由一个状态空间模型可以确定惟一一个传递函数。 （ × ）2. 若一个对象的连续时间状态空间模型是能控的，则其离散化状态空间模型也一定 是能控的。 （ × ）3. 对一个给定的状态空间模型，若它是状态能控的，则也一定是输出能控的。 （ √ ）4. 对系统Ax x =&，其Lyapunov 意义下的渐近稳定性和矩阵A 的特征值都具有负实部是一致的。 二、（15分）考虑由下式确定的系统： 2 33 )(2+++= s s s s G 试求其状态空间实现的能 控标准型、能观标准型和对角线标准型，并画出能控标准型的状态变量图。 解： 能控标准形为 能观测标准形为 对角标准形为 三、（10分）在线性控制系统的分析和设计中，系统的状态转移矩阵起着很重要的作用。对系统 求其状态转移矩阵。 解：解法1。 容易得到系统状态矩阵A 的两个特征值是2,121-=-=λλ，它们是不相同的，故系统的矩阵 A 可以对角化。矩阵A 对应于特征值2,121-=-=λλ的特征向量是 取变换矩阵 []???? ??--==-1112121ννT ， 则 ? ? ????--=-21111 T 因此， ?? ? ???--==-20011 TAT D
从而， 解法2。拉普拉斯方法 由于 故 ?? ? ???+-+---=-==Φ----------t t t t t t t t At e e e e e e e e A sI L e t 222211 2222])[()( 解法3。凯莱-哈密尔顿方法 将状态转移矩阵写成 A t a I t a e At )()(10+= 系统矩阵的特征值是-1和-2，故 )(2)()()(10210t a t a e t a t a e t t -=-=-- 解以上线性方程组，可得 t t t t e e t a e e t a 2120)(2)(-----=-= 因此， ?? ? ???+-+---=+==Φ--------t t t t t t t t At e e e e e e e e A t a I t a e t 2222102222)()()( 四、（15分）已知对象的状态空间模型Cx y Bu Ax x =+=,&,是完全能观的，请画出观测器 设计的框图，并据此给出观测器方程，观测器设计方法。 解 观测器设计的框图： 观测器方程： 其中：x ~是观测器的维状态，L 是一个n ×p 维的待定观测器增益矩阵。 观测器设计方法： 由于 )](det[])(det[)](det[T T T T L C A I LC A I LC A I --=--=--λλλ 因此，可以利用极点配置的方法来确定矩阵L ，使得T T T L C A -具有给定的观测器极点。具体的方法有：直接法、变换法。 五、（15分）对于一个连续时间线性定常系统，试叙述Lyapunov 稳定性定理，并举一个二阶系统例子说明该定理的应用。 解 连续时间线性时不变系统的李雅普诺夫稳定性定理： 线性时不变系统Ax x =&在平衡点0=e x 处渐近稳定的充分必要条件是：对任意给定的对称正定矩阵Q ，李雅普诺夫矩阵方程Q PA P A T -=+有惟一的对称正定解P 。
四层楼电梯控制系统 设计
四层楼电梯控制系统设计 ——电工大作业 作者姓名： 学号： 班级： 任课教师：
摘要 随着科学技术的发展，我国的电梯生产技术得到了迅速发展。随着自动控制理论与微电子技术的发展、电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电器控制系统、PLC控制系统、微机控制系统。继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐步被淘汰，微机控制系统虽智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强，设计和调试周期较短等优点，备受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式。 关键词：plc 电梯可编程控制器
目录 第一章绪论 (1) 1.1电梯的硬件分析 (1) 1.1.1电梯的组成 (1) 1.1.2电梯的工作原理 (2) 1.2可编程控制器简介 (2) 1.2.1 可编程控制器的定义 (2) 1.2.2 可编程控制器的工作原理 (2) 1.3松下FP-X系列概述 (4) 第二章电梯设计方案 (5) 2.1 电梯设计方案实现的功能 (5) 第三章控制流程设计 (6) 3.1 电梯控制流程 (6) 第四章主电路设计 (8) 4.1 拽引电动机主电路 (8) 4.2 门厅电动机主电路 (8) 第五章控制电路设计 (9) 5.1输入输出地址分配表 (9) 5.1.1输入地址分配表 (9) 5.1.2输出地址分配表 (9) 5.2 PLC外部接线图 (10) 5.3.电梯控制的程序 (10) 5.3.1编程界面图 (10) 5.3.2 电梯控制的程序 (13) 第六章程序仿真 (15) 第七章分析与提高 (20) 第八章作业心得与体会 (20)
本科毕业设计（论文）中英文对照翻译 院（系部）电气工程与自动化 专业名称电气工程及其自动化 年级班级 学生姓名 指导老师 2013年6月1日
Elevator System Based on PLC Composed by the order of relay control system is a realization of the first elevator control method. However, to enter the nineties, with the development of science and technology and the widespread application of computer technology, the safety of elevators, reliability of the increasingly high demand on the relay control weaknesses are becoming evident. Elevator control system relays the failure rate high, greatly reduces the reliability and safety of elevators, and escalators stopped often to take with the staff about the inconvenience and fear. And the event rather than taking the lift or squat at the end of the lift will not only cause damage to mechanical components, but also personal accident may occur. Programmable Logic Controller (PLC) is the first order logic control in accordance with the needs of developed specifically for industrial environment applications to operate the electronic digital computing device. The PLC biggest characteristics lie in: The electrical engineering teacher already no longer electric hardware up too many calculations of cost, as long as order the importation that the button switch or the importation of the sensors order to link the PLC up can solve problem, pass to output to order the conjunction contact machine or control the start equipments of the big power after the electric appliances, but the exportation equipments direct conjunction of the small power can. PLC internal containment have the CPU of the CPU, and take to have an I/ O for expand of exterior to connect a people's address and saving machine three big pieces to constitute, CPU core is from an or many is tired to add the machine to constitute, mathematics that they have the logic operation ability, and can read the procedure save the contents of the machine to drive the homologous saving machine and I/ Os to connect after pass the calculation; The I/ O add inner part is tired the input and output system of the machine and exterior link, and deposit the related data into the procedure saving machine or data saving machine; The saving machine can deposit the data that the I/ O input in the saving machine, and in work adjusting to become tired to add the machine and I/ O to connect, saving machine separately saving machine RAM of the procedure saving machine ROM and dates, the ROM can do deposit of the data permanence in the saving machine, but RAM only for the CPU computes the temporary calculation usage of hour of buffer space.
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：控制系统设计课程设计 设计题目：直线一级倒立摆控制器设计 院系：航天学院自动化专业 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间： 09.08.31 ——09.09.18 工业大学
目录 1.任务书 -----------------------------------------------------------2 2.理论模型建立和分析 -----------------------------------------4 3.PID控制器设计与调节 --------------------------------------9 4.状态空间极点配置控制器设计 ----------------------------15 5.问题的进一步讨论 -------------------------------------------24 6.设计结论与心得体会 ----------------------------------------25
*注：此任务书由课程设计指导教师填写。 第一章 理论模型的建立及分析 1.1直线一阶倒立摆数学模型的推导 系统建模可以分为两种：机理建模和实验建模。实验建模就是通过在研究对象上加上一系列的研究者事先确定的输入信号，激励研究对象并通过传感器检测其可观测的输出，应用数学手段建立起系统的输入－输出关系。这里面包括输入信号的设计选取，输出信号的精确检测，数学算法的研究等等容。机理建模就是在了解研究对象的运动规律基础上，通过物理、化学的知识和数学手段建立起系统部的输入－状态关系。 对于倒立摆系统，由于其本身是自不稳定的系统，实验建模存在一定的困难。但是经过小心的假设忽略掉一些次要的因素后，倒立摆系统就是一个典型的运动的刚体系统，可以在惯性坐标系应用经典力学理论建立系统的动力学方程。下面我们采用其中的牛顿－欧拉方法建立直线型一级倒立摆系统的数学模型。 在忽略了空气阻力，各种摩擦之后，可将直线一级倒立摆系统抽象成小车和匀质杆组成的系统. 下图是系统中小车和摆杆的受力分析图。其中，N 和P 为小车与摆杆水平和垂直方向的分量。 b p I θ x 图1-1（a ）小车隔离受力图 （b ）摆杆隔离受力图 本系统相关参数定义如下： M : 小车质量 m ：摆杆质量 b ：小车摩擦系数 l ：摆杆转动轴心到杆质心的长度 I ：摆杆惯量 F ：加在小车上的力 x ：小车位置 φ：摆杆与垂直向上方向的夹角 θ：摆杆与垂直向下方向的夹角（考虑到摆杆初始位置为竖直向下） 注意：在实际倒立摆系统中检测和执行装置的正负方向已经完全确定,因而矢量方向定义如图所示，图示方向为矢量正方向。 应用牛顿方法来建立系统的动力学方程过程如下： 分析小车水平方向受到的合力，可以得到下面等式： Mx F bx N =--&&& （1-1） 由摆杆水平方向的受力进行分析可以得到下面等式： () 2 2sin d N m x l dt θ=+ （1-2）
基于P L C的四层电梯控制系统设计 摘要 国家经济的飞速发展，现代化程度日益提高，高层建筑越来越多，电梯也随之增多，电梯产品在人们物资文化生活中的地位得到了提高，成为重要的运输设备之一。国内传统的电梯控制一是由继电器、接触器构成。它不仅存在着可靠性差、成本高、故障率高等缺点，而且在层数增加时，配线变化给制造及安装带来诸多不便。若用PL C控制就解决了以上的不足。 本设计就以PL C作为工具对升降电梯的各种操作进行控制。先对四层电梯的硬件部分作分析，看需要什么样的开关，电机，信号灯等。然后，画出它的控制面板图，再根据控制面板图估计一下I/O点数，这样可以确定所选机型，然后再设计软件，写出流程图，梯形图，写出语句。 最后是进行调试，看看此程序是否可行。 前言 有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现随着城市建设的不断发展，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。 电梯就是用于高层建筑物中的固定式升降运输设备，它有一个装载乘客的轿厢，沿着垂直或倾斜角度小于15°的导轨在各楼层间运行，是垂直运行的电梯(通常也简称为电梯)、倾斜方向运行的自动扶梯、倾斜或水平方向运行的自动人行道的总称。随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。 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，自动扶梯和自动人行道约25万台。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。 进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显.可编程序控制器（PLC）是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设
河南工业职业技术学院 毕业设计 题目 PLC电梯控制系统的设计系院电气工程系 专业电气自动化 班级 05311 学生姓名林鹏翔 学号 26 指导教师史增芳
前言 随着电子技术的发展，当前数字电器系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。推动该潮流发展的引擎就是日趋进步和完善的PLC设计技术。目前数字系统的设计可以直接面向用户需求，根据系统的行为和功能的要求，自上而下的完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证，直接生成器件。上述设计过程除了系统行为和功能描述以外，其余所有的设计几乎都可以用计算机来自动完成，也就说做到了电器设计自动化这样做可以大大的缩短系统的设计周期，以适应当今品种多、批量小的电子市场的需求。 电器设计自动化的关键技术之一是要求用形式化的方法来描述数字系统的硬件电路，即要用所谓的硬件语言来描述硬件电路。所谓硬件描述语言及相关的仿真、综合等技术的研究是当今电器设计自动化领域的一个重要课题。 PLC的设计和开发，已经有多种类型和款式。传统的PLC各有特点，它们适合在现场做手工测量，要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理，传统PLC是无法完成的。然而基于PC 通信的PLC，既可以完成测量数据的传递，又可借助PC，做测量数据的处理。所以这种类型的PLC无论在功能和实际应用上，都具有传统PLC无法比拟的特点，这使得它的开发和应用具有良好的前景。
目录 1.前言 2.电梯控制基本概念 3.电梯控制的组成 4.电梯控制的移动 5.电梯PLC系统的模拟组态 6.货运电梯重量超载的控制 7.总结 8.参考文献
2. PLC电梯控制的基本概念 电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。二者均采用易于控制的直流电动机作为拖动动力源。主拖动电路采用PWM调试方式，达到了无级调速的目的。而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件（PLD）等组成。PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。 电梯控制系统原理框图如图1所示，主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。 电梯控制系统的硬件结构如图2所示。包括按钮编码输入电路、楼层传感器检测电路、发光二极管记忆灯电路、PWM控制直流电机无线调速电路、轿箱开关电路、楼层显示电路及一些其他辅助电路等。为减少PLC输入输出点数，采用编码的方式将31个呼叫及指层按钮编码五位二进制码输入PLC PLC系统的其它设备 1 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 2 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 3 输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。
基于PLC的四层电梯控制系统设计 摘要 国家经济的飞速发展，现代化程度日益提高，高层建筑越来越多，电梯也随之增多，电梯产品在人们物资文化生活中的地位得到了提高，成为重要的运输设备之一。国传统的电梯控制一是由继电器、接触器构成。它不仅存在着可靠性差、成本高、故障率高等缺点，而且在层数增加时，配线变化给制造及安装带来诸多不便。若用PL C控制就解决了以上的不足。 本设计就以P LC作为工具对升降电梯的各种操作进行控制。先对四层电梯的硬件部分作分析，看需要什么样的开关，电机，信号灯等。然后，画出它的控制面板图，再根据控制面板图估计一下I/O点数，这样可以确定所选机型，然后再设计软件，写出流程图，梯形图，写出语句。 最后是进行调试，看看此程序是否可行。
前言 有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现随着城市建设的不断发展，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。 电梯就是用于高层建筑物中的固定式升降运输设备，它有一个装载乘客的轿厢，沿着垂直或倾斜角度小于15°的导轨在各楼层间运行，是垂直运行的电梯(通常也简称为电梯)、倾斜方向运行的自动扶梯、倾斜或水平方向运行的自动人行道的总称。随着城市建设的不断发展，高层建筑不断增多，电梯在国民经济和生活中有着广泛的应用。 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，自动扶梯和自动人行道约25万台。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。 进入九十年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器控制的弱点就越来越明显.可编程序控制器（PLC）是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置.鉴于其种种优点，目前，电梯的继电器控制方式已逐渐被PLC控制代替,同时由于电机交流变频调速技术的发展电梯的拖动方式已由原来直流调速逐渐过渡到了交流变频调速.因此，PLC控制技术加变频调速已成为现代电梯行业的一个优点。 PLC是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方法，PLC 控制一般具有可靠性、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点.电梯采用了PLC 控制，用软件实现对电梯运行的自动控制，可靠性大大提高，控制系统结构简单，外部线路简化,另外可方便地增加或改变控制功能，也可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 随着电力电子技术、微电子技术和计算机控制技术的飞速发展，交流变频调速技术的发展也十分迅速.电动机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段,变频调速已其优异的调速性能和起制动性能、高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用围及其它许多优点而被国外公认为最有发展前途的调速方式。