PLC在中高度自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、    plc在中高度自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用    摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展，越來(lái)越多的自動(dòng)扶梯開始涌現(xiàn)，商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、地鐵站、地下通道等場(chǎng)所中的扶梯從開始的樓梯到現(xiàn)在的自動(dòng)扶梯，從低度扶梯到中高度扶梯的變化，在一定程度上體現(xiàn)了我國(guó)科技的進(jìn)步。本文通過(guò)對(duì)中高度扶梯的控制系統(tǒng)分析，提出了plc在中高度扶梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用并描述了plc扶梯控制的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：plc控制；中高度扶梯；自動(dòng)化控制doi：10.16640/ki.37-1222/t.2018.13.1000 引言自動(dòng)扶梯是眾多公共場(chǎng)合的標(biāo)配，在很大程度了節(jié)省了人們的體力，方便人們上下樓梯

2、。與傳統(tǒng)扶梯控制相比plc的優(yōu)勢(shì)在于體積小巧，控制精度高，響應(yīng)速度快，智能化水平高，易于與其他設(shè)備通信，比如計(jì)算機(jī)，光電傳感器。傳感器技術(shù)以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展與plc系統(tǒng)的有機(jī)融合，更一步增強(qiáng)了plc系統(tǒng)應(yīng)用于自動(dòng)扶梯的優(yōu)勢(shì)。1 plc工作原理簡(jiǎn)述plc是可編程控制器的簡(jiǎn)稱，是對(duì)傳統(tǒng)繼電器電氣控制的計(jì)算機(jī)化的改進(jìn)。顧名思義，plc是由編程器和微型處理器所組成，編程器主要是作為用戶程序輸入的載體，而微型處理器則是將用戶程序與執(zhí)行繼電器連接的中樞。通過(guò)硬件開關(guān)按鈕或者用戶程序指令的電平輸入，plc系統(tǒng)能按照用戶存儲(chǔ)程序的邏輯框架來(lái)輸出控制指令，輸出的電平通過(guò)一定的硬件電路的處理，在輸入各個(gè)執(zhí)行

3、繼電器或者電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)繼電器或者電機(jī)的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)。2 plc中高度扶梯控制特點(diǎn)plc扶梯控制的特點(diǎn)是在與傳統(tǒng)繼電器扶梯控制相比較的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。與傳統(tǒng)繼電器扶梯相比較plc的扶梯控制有以下優(yōu)勢(shì)。（1）可靠性及穩(wěn)定性高?？煽啃愿?，運(yùn)行穩(wěn)定，自動(dòng)扶梯的可靠性高低取決于控制系統(tǒng)的可靠性高低，與傳統(tǒng)繼電器控制的扶梯相比plc的自動(dòng)扶梯系統(tǒng)，由于制造成本以及技術(shù)的成熟度，本身元器件更可靠耐用1。由于plc系統(tǒng)帶有自動(dòng)安全檢測(cè)功能，能使的plc系統(tǒng)在運(yùn)行前，運(yùn)行中對(duì)本身的各個(gè)部分進(jìn)行檢測(cè)監(jiān)控，如果有安全問(wèn)題，會(huì)不能啟動(dòng)，如果在運(yùn)行中則會(huì)斷電保護(hù)，其他部分繼電器的安全，會(huì)報(bào)警。plc對(duì)電流會(huì)有限制作用，從

4、系統(tǒng)的角度合理的分配電流，電壓，不會(huì)使得某一部分電流過(guò)大或者過(guò)小，從而保護(hù)元器件的安全。plc有多個(gè)備用繼電器平行工作，即使某一個(gè)器件壞了也不會(huì)立即影響到系統(tǒng)的運(yùn)行，從扶梯運(yùn)行角度來(lái)看plc的更可靠些。（2）編程操作簡(jiǎn)單。plc的編程方式比較靈活，目前最流行也最簡(jiǎn)單易行的編程方式是采用梯形圖編程，這種編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單直觀，形式上同繼電器原理圖很類似，因此便于有電氣控制知識(shí)的人員掌握。邏輯功能結(jié)構(gòu)圖編程，類似于數(shù)字電路的邏輯門電路編程語(yǔ)言，便于有數(shù)字電路控制基礎(chǔ)的人員掌握2。同匯編語(yǔ)言與高級(jí)語(yǔ)言的關(guān)系一樣，plc編程語(yǔ)言中也有類似于匯編語(yǔ)言的編程語(yǔ)言，那就是指令表編程，由于程序閱讀性差難以記憶，常常

5、不予以使用。另外plc還可使用一些高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程，比如結(jié)構(gòu)文本編程（st）語(yǔ)言。（3）控制靈活。plc自動(dòng)扶梯是通過(guò)用戶的輸入程序來(lái)控制扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)的，環(huán)境適應(yīng)性很強(qiáng)，可以從兩方面來(lái)論述，第一，如果用戶想改變輸出參數(shù)比如扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)方向，扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)速度等，可以簡(jiǎn)單的通過(guò)修改輸入程序便可實(shí)現(xiàn)而傳統(tǒng)繼電器控制方式則需要，改變接線端子接法，或者修改控制電路的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，過(guò)程繁瑣，難度大。第二，標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化的plc系統(tǒng)組合起來(lái)很靈活，既可以控制一臺(tái)扶梯，也可以集中控制多臺(tái)扶梯，既可以現(xiàn)場(chǎng)控制扶梯，也可遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制扶梯。用戶可根據(jù)具體情況，靈活選用。（4）通信功能強(qiáng)大。plc具有功能強(qiáng)大的通信模塊，也具有很

6、多通信接口，能與不同的裝置實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。不僅可以進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算也可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算，還可以實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)，順序，系統(tǒng)自檢，以及人機(jī)對(duì)話功能3。可與計(jì)算機(jī)形成完美的契合，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)扶梯狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。由于具有強(qiáng)大的通信功能，幾乎通用的通信接口，plc可實(shí)現(xiàn)與多種傳感器的通信，這就實(shí)現(xiàn)了，無(wú)人時(shí)停止，有人時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，人多時(shí)，轉(zhuǎn)矩大，人少時(shí)轉(zhuǎn)矩小的自動(dòng)控制功能，最大程度的節(jié)省了電能。與光電傳感器的通信，也可實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)情況急停，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向的實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示。也可與其他扶梯組成有效的智能的配合，比如這段運(yùn)行時(shí)那段就停止，這段上行時(shí)，那段下行，這段運(yùn)行快時(shí)，那段就運(yùn)行慢些?？傊畃lc能從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)最優(yōu)最有效的實(shí)現(xiàn)資源配

7、置。3 中高度自動(dòng)扶梯的控制要求中高度扶梯應(yīng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式。對(duì)于自動(dòng)控制，在當(dāng)人為設(shè)定好控制參數(shù)后，打開啟動(dòng)開關(guān)，扶梯能自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行。當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間沒人乘坐時(shí)，扶梯處于待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)有人接近扶梯時(shí)，扶梯緩慢啟動(dòng)，運(yùn)行1-3秒后按預(yù)設(shè)速度運(yùn)行。當(dāng)扶梯處于待機(jī)停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，如果有乘客反向乘坐，電梯不予以啟動(dòng)，并提示報(bào)警。扶梯應(yīng)設(shè)有自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，當(dāng)檢測(cè)到扶梯各個(gè)配合部件間潤(rùn)滑不足時(shí)，自動(dòng)潤(rùn)滑4。扶梯應(yīng)該設(shè)有斷電保護(hù)以及備用電源系統(tǒng)，一旦遇見突發(fā)停電情況，扶梯應(yīng)該逐漸緩慢停止運(yùn)行，保證乘客安全。扶梯應(yīng)能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，如運(yùn)轉(zhuǎn)速度，運(yùn)轉(zhuǎn)方向等。也應(yīng)能通過(guò)遠(yuǎn)程控制中心，設(shè)置運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。扶梯各個(gè)關(guān)鍵

8、控制元件如電機(jī)，安全開關(guān)、光電傳感器等，應(yīng)該設(shè)有自動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)，出現(xiàn)故障時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)能精準(zhǔn)指示故障所在，便于維護(hù)人員維修。扶梯應(yīng)設(shè)置緊急保護(hù)系統(tǒng)，如果斷電保護(hù)，過(guò)載保護(hù)，圍板保護(hù)電機(jī)過(guò)熱保護(hù)等，以在保證乘客安全的前提下，實(shí)現(xiàn)乘客輸送功能。4 自動(dòng)扶梯的控制原理自動(dòng)扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)在原理上來(lái)說(shuō)是比較簡(jiǎn)單的，大致上可分為啟動(dòng)階段、自檢階段，正常運(yùn)行、無(wú)人待機(jī)、關(guān)閉階段，檢修維護(hù)階段等。當(dāng)啟動(dòng)扶梯開關(guān)，系統(tǒng)進(jìn)入自檢，如果自檢結(jié)果正常，主控制繼電器閉合控制電路得電接通，則扶梯運(yùn)行系統(tǒng)開始運(yùn)行5。如果自檢結(jié)果不正常即系統(tǒng)有故障時(shí)，主控制繼電器不得電，故障報(bào)警系統(tǒng)控制繼電器閉合接通，系統(tǒng)報(bào)警停運(yùn)。當(dāng)扶梯長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人

9、乘坐時(shí)，光電傳感器不能給微型處理器發(fā)送脈沖信號(hào)，計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)微型處理器未接受指令，電機(jī)控制繼電器斷開，系統(tǒng)待機(jī)。當(dāng)反向光電感應(yīng)傳感器發(fā)出脈沖信號(hào)時(shí)，即在待機(jī)狀態(tài)下有乘客反向乘坐電梯時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)，電梯主繼電器不得電，扶梯不運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)需要轉(zhuǎn)換扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)方向時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)向繼電器分別得電斷電，即可實(shí)現(xiàn)扶梯換向運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)或者遠(yuǎn)程關(guān)閉扶梯系統(tǒng)時(shí)，主繼電器斷電，系統(tǒng)緩慢停止。當(dāng)需要檢修維護(hù)時(shí)，啟動(dòng)檢修維護(hù)開關(guān)，扶梯電機(jī)主軸與扶梯輸送帶斷開連接，即電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，扶梯不動(dòng)，從而方便檢測(cè)扶梯故障。另外在扶梯故障檢修時(shí)，可根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)所顯示的故障所在處，來(lái)直接進(jìn)行檢修。檢修完畢后，必須進(jìn)行系統(tǒng)重啟并且進(jìn)行扶梯

10、試運(yùn)行。5 plc在中高度扶梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用（1）扶梯自動(dòng)控制系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)。plc對(duì)于中高度扶梯的控制是建立在扶梯自動(dòng)控制原理之上的?？刂圃砬懊嬉咽?，下面根據(jù)控制原理，來(lái)確定控制主電路。中高度扶梯控制主電路如圖1所示。圖中r 、s、t分別為三相供電變頻器的電源進(jìn)線、三相供電的伺服驅(qū)動(dòng)器的電源進(jìn)線以及三相供電的伺服主軸驅(qū)動(dòng)器電源進(jìn)線。k1為扶梯電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器、k2為扶梯電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器。k4為不經(jīng)變頻器的電源聯(lián)通接觸器，k3為經(jīng)過(guò)變頻器的電源聯(lián)通接觸器。ocr為電機(jī)過(guò)熱保護(hù)繼電器。m為三相異步電動(dòng)機(jī)，承擔(dān)整個(gè)扶梯的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力以及運(yùn)動(dòng)的輸出6。pt為電源檢測(cè)保護(hù)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)系統(tǒng)過(guò)載時(shí)，檢測(cè)到大電流，

11、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。在自動(dòng)扶梯需要上行運(yùn)轉(zhuǎn)或者下行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，分別需要接通k1或者k2，當(dāng)扶梯在啟動(dòng)時(shí)，處于節(jié)能環(huán)保的考慮，需要接通變頻器，在電機(jī)開始啟動(dòng)時(shí)，扶梯停止運(yùn)轉(zhuǎn)前，滿員乘坐或者逐漸乘坐人員逐漸增加時(shí)，變頻器接通，此時(shí)扶梯電機(jī)處于變頻運(yùn)轉(zhuǎn)階段，在這些階段中的電路接通開關(guān)組合為k1k3或者k2k3。當(dāng)扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)正?；蛘哒f(shuō)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，變頻器斷電，要進(jìn)行變頻器斷電是因?yàn)?，變頻器接通的系統(tǒng)功耗是未接通時(shí)的1.2倍，變頻器的作用是為了在啟動(dòng)或者停止或者制動(dòng)時(shí)，增大電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，這一階段耗電比較大，而在扶梯電機(jī)轉(zhuǎn)速正常時(shí)，一般不需要像開始啟動(dòng)時(shí)那么大的轉(zhuǎn)矩，也就沒有必要輸出那么大的轉(zhuǎn)矩，此時(shí)接觸器k

12、4接通。這時(shí)的系統(tǒng)電路接通通路是k1k4或者k2k4。扶梯自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)于變頻器的使用，不僅節(jié)省了電能，同時(shí)也延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命，有效減小了扶梯的整體結(jié)構(gòu)尺寸，使得扶梯結(jié)構(gòu)緊湊小巧，極大的避免了空間浪費(fèi)。（2）plc控制電路制定。根據(jù)主電路的功能原理現(xiàn)制定如下所示plc控制電路，控制方框圖如圖2所示。plc輸入的信號(hào)主要有光電傳感器脈沖信號(hào)、接觸器狀態(tài)信號(hào)、系統(tǒng)自檢信號(hào)、運(yùn)轉(zhuǎn)反饋信號(hào)、運(yùn)行模式信號(hào)、以及過(guò)熱過(guò)載保護(hù)信號(hào)。通過(guò)這些信號(hào)的輸入plc控制系統(tǒng)能根據(jù)用戶輸入的運(yùn)行程序進(jìn)行邏輯判斷，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)如變頻器狀態(tài)變換、接觸器閉合與斷開、制動(dòng)器接通與脫離、電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、扶梯的運(yùn)行模式

13、變換運(yùn)轉(zhuǎn)或者檢修等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)功能模塊的自動(dòng)控制。（3）plc扶梯自動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)。plc的控制程序輸入，搭載好了硬件控制系統(tǒng)的plc還不足以實(shí)現(xiàn)扶梯的自動(dòng)控制，只有和相應(yīng)的控制軟件也就是控制程序相配合，plc才能滿足系統(tǒng)控制要求。plc的控制程序是根據(jù)扶梯的自動(dòng)控制要求來(lái)設(shè)計(jì)的，前面以及描述過(guò)扶梯的控制要求，下面來(lái)進(jìn)行plc的程序設(shè)計(jì)，程序的邏輯框圖如圖3所示。設(shè)計(jì)好程序流程框圖后便可按照流程框圖結(jié)合控制電氣原理圖，將程序用梯形圖來(lái)描述并輸入plc，梯形圖具體描述細(xì)節(jié)轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單，此處不再贅述。6 結(jié)束語(yǔ)plc控制的中高度扶梯，有著良好且穩(wěn)定的運(yùn)行效果，在保證乘坐人員安全的前提下極大的實(shí)現(xiàn)了中高度扶梯的自動(dòng)化、智能化、人性化，節(jié)能環(huán)保化的運(yùn)行控制，具有非常光明的發(fā)展前景。目前的plc在中高度扶梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用還存在著很多不足之處，像扶梯運(yùn)行過(guò)程控制平穩(wěn)性問(wèn)題，安裝成本問(wèn)題以及接口通信通用化問(wèn)題等，但是，相信隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，這些問(wèn)題會(huì)很快得到解決，plc在扶梯控制中的應(yīng)用也會(huì)更加成熟完善。參考文獻(xiàn)：1張杰.基于plc的自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)應(yīng)用研究j.工程技術(shù)：文摘版，2016（11）：00275.2胡淑坤.基于plc的自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)j.