深职院毕业设计

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摘要 (2)
一、系统集成 (3)
1-1 系统集成优越性的概述 (4)
1-2 集成管理系统功能描述 (4)
1-3 全局事件管理功能 (4)
1-4电梯模型监控系统 (4)
二、电梯控制系统 (6)
2-1 电梯监控系统 (6)
2-2 电梯控制方式 (7)
2-3 PLC控制的电梯模型系统介绍 (8)
2-3-1 I/O口的设计 (9)
2-3-2 软件设计 (10)
2-3-3 模型电梯模块设计思路 (11)
三、直接数字控制器（DDC）控制系统 (13)
3-1 DDC Excel 50的概述 (13)
3-2 DDC在电梯控制系统的应用 (13)
3-3 Care软件的应用 (15)
3-4 Care设计流程图 (17)
四、EBI监视系统 (19)
4-1 EBI设备集成器简介 (19)
4-2 EBI软件 (19)
4-3 PLC、DDC、计算机之间硬件连接图 (19)
4-4 EBI的设置 (20)
4-5 EBI设计流程图 (22)
结论 (23)
参考文献 (24)
摘要
日前，建设中的智能大厦，多数都不能将大厦各个子系统的管理集成在一起。

这种分开管理的局面，形成了一些相互脱节的独立系统，各子系统之间的硬件设备大量重复冗余，操作和管理人员需要熟悉和掌握各个不同厂家的技术，因而造成了系统建设，技术培训及维修的高额投资和系统效率的低下。

作为一个智能化的大厦其必要条件就是由一体化验室的集成系统对大厦进行综合管理。

同时为了实现业主对系统集成的功能要求，采用EBI系统可以实现集中的监视、控制和管理功能。

而我又是学楼宇智能化专业的学生，故我选择了做一个用EBI来动态监视电梯的系统设计。

本设计主要介绍了系统集成、电梯模型与信号控制系统的控制方案、Excel 50与care软件的工作原理，EBI软件的应用，以及它们的数据、信号的采集，并分析了用EBI实时监视电梯运行状态的过程。

一、系统集成
1-1 系统集成优越性的概述
日前，建设中的智能大厦，多数都不能将大厦各个子系统的管理集成在一起。

这种分开管理的局面，形成了一些相互脱节的独立系统，各子系统之间的硬件设备大量重复冗余，操作和管理人员需要熟悉和掌握各个不同厂家的技术，因而造成了系统建设，技术培训及维修的高额投资和系统效率的低下。

作为一个智能化的大厦其必要条件就是由一体化验室的集成系统对大厦进行综合管理。

采用系统集成方式具有以下几个方面优越性：
(1)集成系统可以在一个中央监控室内对大厦内的保安、消防（对独立
设置的火灾报警系统实行二次监控）、各类机电设备、照明、电梯等
进行监视与控制，能切实做到“三位一体，集成管理”。

智能大厦集
成系统一方面可以提高管理和服务的效率，以及节省人工成本；另一
方面由于共用同一个操作系统的计算机平台和统一监控与管理的界
面环境。

因此大厦内各职能部门的计算机终端都有可以通过中央数据
库和是到大厦内所有的数据信息，实施全局事件和事务处理，使企业
管理更趋现代化，同时可以进一步降低建筑物的运行和维护费用，提
高大厦的竞争力。

(2)由于集成系统采用全面综合考虑，因此智能大厦的总体设计会得到
全面的优化。

它所配置的各个子系统的硬件和软件都有不会有重复
性，因而整个智能大厦集成系统的造价会比采用独立子系统节省20%
左右的投资费用。

(3)集成系统采用统一的模块化硬件和软件结构，便于企业管理维护人
员掌握操作技术和进行系统的保养维修。

(4)集成系统将各子系统的管理集中到多个中央监控管理主机上，并采
用统一的并行处理、分布式操作系统，可以实现双机（或多机）并行
运行，互为热备份，从而大大提高了智能管理系统的容错性和可靠性，这是所有独立子系统都做不到的。

由于系统采用一体化集成，适合采用弱电工作总承包的方式，这将有利于工程的建设，同时对提高工作质量、保证工作进度、避免相互推诿现象、降低工程管理费用，提高效益/费用比，提高责任心等方面都有很大好处，并且由于减少了工程承包界面，能够有效地解决各子系统之间的界面协调，保证系统的一次性开通。

1-2 集成管理系统功能描述
为了实现业主对系统集成的功能要求，采用EBI系统可以实现集中的监视、控制和管理功能。

在本设计中子系统提供以下接口软硬件和协议保证了中央集成系统的实施。

现主要介绍电梯监视系统。

电梯监视系统：采用Honeywell公司EXCEL50系统，采用了通讯口直接和EBI进行通讯，无需进行协议的转换。

1-3 全局事件管理功能
当电梯发生突发事件时，EBI系统应能提供相关事件的实时状态信息与数据，以及监视图像，并显示联动控制的执行情况。

帮助建筑内的事故处理负责人掌握和及时了解事故发生的原因，事态的发展状况，以及寻求正确和果断的处理方法。

将某些局部事件的影响限制在最小范围内，将事故带来的危害和损失减少到最小。

在本设计采用了Honeywell公司EXCEL50系统，对电梯进行监视。

1-4 电梯监控系统
在下位，用PLC控制器对电梯进行控制，还用Care软件对DDC上的点进行了信号采集。

在上位，采用HONEYWELL的EBI监控软件和Excel 50控制器，对电梯的上行、下行、开门、关门这几个状态进行监视。

系统具有如下特点：
1.友好的图形人机交互界面
2.支持本地及远端的多个高性能工作站。

3.强大的报警管理。

4.提供大量的历史数据和趋势图表。

5.可通过上位监控软件直接手动控制现场。

6.现场空调机组无需人为干预，可根据现场控制要求自动控制，达到现场控制精度。

7.控制系统控制精度高
二、电梯控制系统
2-1电梯监控系统
电梯已成为智能建筑中必备的垂直交通工具，包括普通客梯、观光梯、货梯以及自动扶梯等。

对电梯系统的要求是：安全可靠、起、制动平稳、感觉舒适、平层准确、侯梯时间短、节约能源。

直流电梯由直流电动机拖动，由于直流电机存在换向器和电刷，维修保养工作量大，而且体积、重量和成本都比同容量的交流电机大。

交流电梯由结构简单、成本低廉、维修方便的异步电动机拖动，采用计算机控制的变频调速系统既可以满足电梯运行速度的要求，又可以节约能源。

在智能建筑中，对电梯的起动加速、制动减速、正、反向运行、调速精度、调速范围和动态响应都提出了更高的要求，因此，应该选择自带计算机控制系统的电梯系统，并且应留有与BAS的相应信息接口。

电梯系统的监视、控内容有：按时间程序设定的运行时间表启/停电梯、监视电梯运行状态、故障及紧急状况报警运行状态监视包括启动/停止状态、运行方向、所处楼层位置等，通过自动检测并将结果送入DDC，动态地显示出各台电梯的实时状态。

故障检测包括电动机、电磁制动器等各种装置出现故障后，自动报警，并显示故障电梯的地点、发生故障时间、故障状态等。

紧急状况检测通常包括火灾、地震状况检测、发生故障时是否关人等，一旦发现，立即报警。

电梯运行状态监视原理图如图（2-1）所示：
2-2 电梯控制方式
电梯信号控制系统主要有继电器控制和计算机控制两种控制方式。

由于计算机种类很多，根据计算机控制系统的组成方法及运行方式的不同，计算机控制可分为PC控制与微机控制两种方式。

这些控制方式反映了电梯技术的不断发展，适用于不同层次的电梯设计、保养和维修人员，它们均具有自己的特点。

·继电器控制的优点：
图（2-1）电梯运行状态监视原理图
1）所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握，适合于一般技术人员和工人的现有水平。

2）系统的保养、维修及故障检查无需较高深的技术和特殊的工具、仪器。

3）大部分电器均为常用控制电器，更换方便，价格较便宜。

4）多年来我国一直生产这类电梯控制系统，技术成熟，已形成系列化产品，技术资料图纸、齐全，熟悉掌握的人员较多。

·继电器控制的缺点：电梯继电器控制系统故障率高，大大降低了电梯的运行可靠性和安全性，经常造成停梯，给乘用人员的生活和工作带来了不便和惊忧。

一旦冲顶蹲底，不但会造成电梯机械部件损坏，还可能出现人身事故，因而传统的电梯控制系统的更新换代势在必行。

用计算机控制方式取代继电器控制方式是保证和提高电梯运行可靠性和安全性的唯一途径。

·计算机控制的特点
1)电梯采用计算机控制，用软件实现对电梯运行的自动控制，将大部分有触点的电气控制改为无触点程序控制，可靠性大大提高。

2)去掉了选层器及大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。

3)计算机可实现各种复杂的控制要求，方便地增加或改变控制功能。

4)计算机可进行故障自动检测与报警显示，提高了运行安全性，并且便于检修。

5)CPU等芯片的性能价格越来越高，功能更强。

·PC机控制的特点
1)PC在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，输入输出均有光电隔离能
在较恶劣的各种环境里工作。

2)PC将CPU、存贮器、I/O接口等接成一体，使用方便，扩展容易。

3)PC使用梯形图和专用指令编程，沿用并发展了电气控制的概念和设计
思想，对于熟悉电气控制的普通工程技术人员易于学习掌握，很适合于目前我国国情。

4)PC系统的成本与I/O点数，即层站数成正比，目前的价格比自己开发
的同类计算机控制系统略高。

综上所述，电梯PC控制系统功能强、可靠性高、寿命长、噪音低、能耗小、维护保养简便。

故这次采用了PC控制电梯。

2-3 PLC控制的电梯模型系统介绍
PLC控制的电梯模型系统介绍图，如图（2-2）：
图（2-2）电梯模型
模拟电梯与实际电梯的区别是：实际电梯还有平层，而模拟电梯没有。

2-3-1 I/O接口的电路设计
I/O电路表示PC与操纵盘、并道以及控制柜其它电器之间的连接，根据输入信号的作用和输出类型进行I/O地址分配。

决定运行方式和运行条件等重要输入信号应排列在前面，如有/无司机、检修、消防、急停、门锁等到输入信号。

负载电压类型和等级相同的输出合为一组，利用同一公共输出点。

如指示灯常用交流会24伏，可作为一组输出。

如能使I/O点号与召唤层楼数尽量一致，就更便于调试和保养维护。

在分配了I/O地址后，应画出I/O接口线路图，列写I/O及内部辅助继电器、定时器等地址分配表，以便进行梯形图设计。

梯形图设计见图（2-3）如下：
图（2-3）电梯I/O口设计
2-3-2 PC软件设计
PC梯形图软件的设计与普通计算机程序设计有许多不同点，但为了使用
梯形图结构清晰、程序简洁，也就遵循一定的软件工程设计方法。

下面为电梯PC控制软件的设计要点。

a)据不同控制功能，梯形图采用模块化设计。

模块化程序结构清晰、
便于调试。

b)PC为循环扫描工作方式，要注意各条指令间或各模块间的时序关
系。

c)梯形图中的内部辅助继电器（下面简称内辅）和定时器统一分配
编号，列出内辅功能分配表。

d)需进行单点（位）或通道（字）运行处理的数据划分于不同的内
辅区域。

e)需要调整的参数，如自动关门时间、换速时间、起制动切换时间
等与程序分离，设置在数据区，或存放于保持继电器。

f)同一种控制功能，可有不同的软件实现方法，应根据具体情况采
用简单实用的方案，并应充分利用不同机型所提供的编程指令，
使程序尽量简洁。

2-3-3 模型电梯模块设计思路
设计思路是：启动电梯——登记与消号——关门/开门——停层
PLC编程设计流程图见图（2-4）:
图（2-4）PLC编程设计流程图
具体电梯编程图见附件（附件1）
本方案是通过PLC控制电梯的运作，如启动电梯、登记与消号、开/关门信号、停层。

现介绍其中一个部分，见图（2-5）如下：
图（2-5）登记与消号
按下按钮X7时，层楼信号灯Y4得电、自锁，当电梯到达该层楼时，电梯碰到层楼感应器X13，X13动作，断开电路，信号灯Y4熄灭。

三、直接数字控制器（DDC）控制系统
3-1 DDC Excel 50的概述
DDC是一个直接数字控制器，它有许多不同的型号。

在本设计主要是讲Excel50控制器。

Excel 50控制器可以用于单独的不联网的就地控制，同时它还具有通讯功能的选择，同时它还具有通讯功能的选择，与Excel50系统集成在同一个网络上。

Excel50控制器是专门用于加热系统，区域供暖系统，小型的餐厅，小型商店，办事处，银行分支，连锁商店及小型城镇住宅的小型空调控制系统。

Excel50可以替代Excel 20控制器，它内含通讯模块，并可自由编程控制，编程非常简便。

其固化软件，系统软件永久驻存在一个EPROM中或一个Flash-EPROM中，EPROM/Flash-EPROM被设置在应用模块中，一个独立的模块插在控制器壳体内，每组应用程序放在独立应用模块中，第组程序具有一个代码，它是通过PC中应用程序软件包LIZARD来产生应用代码，它是通过接口输入指令代码。

可变通讯口及选择开关仅在控制器后盖，无需打开箱壳。

在本方案中采用已有资源DDC 50，用它来对电梯的8个点进行监控。

3-2 DDC 50在电梯控制系统的应用
它的主要作用是把电梯的开关量通过Excel50采集到care软件上,并在care上显示出来。

DDC 50控制器具有8个AI点,分别是33、35、37、39、41、43、45、47端口，4个AO分别是15、17、19、21端口，4个DI点分别是23、25、27、29端口，6个DO点分别是3、5、7、9、11、13端口，前3个DO点可用于脉冲点，DO点可直接三位控制的执行器。

控制器中壳体背面有直接连接导线的接线端子，也可以同一控制屏的DIN 导轨用Phoenix接线端子连线。

PC应用工具软件包含可以帮助您得到最佳配置，通过人机接口MMI可把预先配置的应用程序放置在固化软件中，同时亦
把现场设备的特性也装入固化软件中。

电梯与DDC连接好时：
1.观察到电梯的开门、关门、上行、下行、层楼感应器的运行情况，当运行时处于报警状态。

2.电梯上升时（Y0），电压为0伏，停止时为-23伏
电梯下降时（Y1），电压为0伏，停止时为-23伏
电梯开门时（Y2），开门电压为0伏，关门时为-23伏
电梯关门时（Y3），关门电压为0伏，开门时为-23伏
1楼层楼感应器，电梯未到达成1楼时（正常情况），电压为+16V，到达时为—24V
2楼层楼感应器，电梯未到达成2楼时（正常情况），电压为+16V，到达时为—24V
3楼，电层楼感应器梯未到达成3楼时（正常情况），电压为+16V，到达时为—24V
4楼层楼感应器，电梯未到达成4楼时（正常情况），电压为+16V，到达时为—24V
由于DDC 50上只有四个DI口，而我们只监视电梯的8个点，这8个点同时是数字输入信号，因此，层楼感应器这四个点直接是PLC的X13、X14、X15、X16与DDC的DI点23、25、27、29端口分别连接，而另外四个点需要用到继电器来把AI点转换成DI点。

在测电梯的开门、关门，上行、下行的动作电压时，观察到它们都是为负电压，假如0V以下都认为它是处于0状态，那它就实现不到数字输出的情况，故用到继电器来达到转换的目的，在继电器的触头上接上一个有压差的电压就可以达到数字输出的目的。

转换图（3-1）如下：
图（3-1）AI转DI的转换图
后来又发现通过继电器来开门、关门的动作是一个瞬间的开门、关门状态，而不是处于一种延续的状态，在不是处于一种状态时，瞬间的信号显示太快使得DDC来不及捕捉其信号，所以把原来的图作了一些修改，把DDC上35、33角接到PLC的Y16、Y17，同时也在电梯编程上加多了一个置位和复位的程序，修改后的图如图（3-2）：
图（3-2）AI转DI的转换图
3-3 care软件的应用
它的主要作用是对Excel50进行编辑,.首先打开CARE，然后在其的Project下建立一个project，之后在Controller建立一个controller，然
后在Plant下建立一个plant，上速设置都完成时，可在Plant下的shematic 下导出8个数字输入的点，确定用户地址之后，进行点的编辑，编译完之后下载到DDC上。

在下载时，CARE上设置的是COM2口，波特率为9600，相应在DDC上的B-Port也应该为9600，就可以通过串口线下载到DDC上。

然后在线仿真。

图（3-3）和图（3-4）为电梯在线仿真图。

图（3-3）Care在线仿真图
在图（3-3）可观察到Care的在线仿真情况，1FS——4FS不动作时为Normal,动作时为Alarm,而5UP、6DOWM、7OPEN、8CLOSE在不动作时为Alarm,动作时为Normal。

在图（3-3）是电梯停在1楼，故1FS为Alarm，关门信号8CLOSE处于关门状态，故为Normal。

图（3-4）
当按下4楼内/外呼上升时，电梯还没有到达某层时，可见图（3-4）的1—4楼层楼感应器都是Normal,而电梯处于上行状态故为Normal。

证明在线仿真成功。

然后在Print下生成一个wizard文件，用于EBI。

3-4 Care设计流程图
Care设计流程图见图(3-5),如下:
图（3-5）Care设计流程图
四、EBI监视系统
4-1 EBI设备集成器简介
本方案选用HONEYWELL公司的EBI集成器。

EBI系统是一个高效能和模块化的监控及网络系统，并适用于许多不同的情况，包括与传统的数字控制器、工业用右编程逻辑控制器连接，以及与其他供应商的系统连接。

EBI能在许多不同类型的先进开放型系统技术下动作，因此系统的灵活性很高。

4-2 EBI软件
EBI（Enterprise Buildings Integrator）是一个内含丰富管理和控制经验的应用软件。

它能够：
1)以直观并易于理解的方式表示系统数据。

2)允许你通过发送相关的命令控制您的系统。

3)自动执行预先计划的任务。

4)通知您关于您系统的各种活动，包含报警事件和系统事件。

5)生成多种复杂的报告。

4-3 PLC、DDC、计算机之间硬件连接图
在本设计中由于电脑的COM1口是RS232口，C-Bus总线是RS485口，因此，使用到一个A52转换器。

图（4-1）主要是PLC、DDC、计算机之间的硬件连接图，其中涉及A52连接图；见图（4-1）
图（4-1）PLC、DDC、计算机之间硬件连接图
4-4 EBI的设置
开始——设置——控制面板——端口——COM1，再在高级设置下不要选择FIFO，设置波特率为19200。

之后在cbus下的properties下进行修改，修改如下：name：cbus1 Baudrate：19200 clockRate：1843200。

connection 下serial：COM1
在重新启动后，控制面板的端口由原来的COM1、COM2变成了三个端口COM1、cbus1、COM1，说明通讯成功。

同时DDC下也要选择C-Bus。

在EBI的Quick Builder下打开Care里已建立的文件，然后分别在channel下增加一个channel和设置其参数，Controller下增加一个controller和设置其参数。

设置完之后就在Quick Builder下打开Tools的QBCARE Import Wizard 导入Care里已生成的wizard文件。

它将会自动把所有数据存在数据库里。

在EBI下的Display Builder画图，设置与数据库中一一对应的图标，其中设置了8个点状态要是在动作时就有填充色来表明它是在运行。

而没有运行的点就为白色。

然后保存到301画面下。

如图（4-2）：
图（4-2）电梯实时监视图
在EBI下启动EBI，然后在EBI下station,进行实时监视，在图（4-2）
看到是电梯停在1楼的状态。

图（4-3）电梯实时监视图
在图（4-3）是按下电梯上行时，所监视到的状态。

可观察到上行（UP）
有填充色，表明电梯正在上升。

实现了实时监视电梯的运行状态。

4-5 EBI设计流程图
EBI设计流程图见图（4-4）：
图（4-4）EBI设计流程图
结论
本设计是对一个有4层的模拟电梯的运行情况通过EBI在电脑上对其的4个层楼感应器、上行、下行、开门、关门这8个点进行实时监视。

在设计过程中，遇到不少的问题。

首先要对一个4层的模拟电梯进行编程序，电梯能否正常运行这对本设计中起到一个最基本的条件，所以要不断地调试，而且要有思路地编程不能说一下子把程序全部录入，要把其分成几个部分来调试，在这是按照这样的一个思路来调试的：启动电梯——开/关门——停层——登记与消号。

在创造完这个基本条件之后就是使这8个点与DDC 50连接，在DDC 50只有4个DI点，而本设计的8个点都是DI点，在这想到了用继电器来把AI转换成DI的想法。

之后把DDC分别与继电器和PLC连接起来。

第二步就是在CARE里进行画图、点的连接、编辑、编译，然后下载到DDC上，而且还要在线仿真，看是否观察到电梯的运行情况，要在成功的情况下才能进行保存导入。

第三步就是为EBI的端口设置条件，在EBI下建立数据库，然后将CARE的点导入到EBI的数据库里。

在EBI下画图，设置点的情况。

在启动EBI后就可以对电梯进行动态实时监视。

在上述的描述中，好像很快就可把一个系统用EBI来进行监视，其实对我来说是不容易的，首先是CARE软件没有学过，EBI又是一个对我来说完全是陌生的东西。

所以做出这个设计也不是，中途发生了好多问题，这可以说是一步一步地慢慢探索得出来的结果。

对于学楼宇智能化的我来说，选择做电梯监视系统设计，实在是一个很好的锻炼。

首先进一步熟悉了PLC应用，并自学到Care、EBI软件。

而且现在的楼宇都说要实行全自动化，大多数企业也是现在才接触EBI这个软件，而我在学校已经学到了这个软件，我相信以后要是做到楼宇这方面的工作，这个设计对我一定有很大的帮助。

参考文献
[1] 刘载文等电梯控制系统北京：电子工业出版社出版 1996。

[2] 卿蛲霞建筑设备自动化重庆：重庆大学出版社 2002。

[3] 孙景芝楼宇设备自动化北京：中国建筑工业出版社 2002
[4] Honeywell楼宇自控系统应用手册
[5] Honeywell建筑物自动化系统技术综述
[6] DDC用户手册
[7] Care用户手册
[8] EBI用户手册。