基于S7-200系列PLC自动扶梯的设计.doc

编号 XXXXX 学院学院 毕毕业业论论文文 题 目 基于 S7-200 系列 PLC 的自动扶梯的设计 学生姓名 学 号 院 系电气工程系 专 业电气自动化 班 级 指导教师 顾问教师 二一四年十一月 摘 要 I 摘摘 要要 自动扶梯广泛用于商场、超市、地铁、机场等客流量较大的场所。常规的 自动扶梯有无乘客时均以额定速度运行，具有能耗大、机械磨损严重、使用寿 命低等缺点。本文采用 PLC 与变频控制技术对自动扶梯进行节能改造，对其电 气控制系统硬件电路和软件进行设计。改造后的自动扶梯无人乘梯时低速运行， 有效地节约了用户的使用成本，具有显著的经济效益和社会效益。 关键词关键词：自动扶梯 PLC 变频器 节能 Abstract II A Abstractbstract Abstract: Escalators are widely used in shopping malls, supermarkets, subways, airports and other large traffic sites. When the presence of a conventional escalator passengers are rated speed operation, with energy consumption, mechanical wear serious, life and low defects. In this paper, Energy Saving Transformation is used in escalators with PLC and frequency conversion technology. The hardware circuit and the software of the electrical control system are designed. The escalators after transformation run at low speed when there are no passengers， which effectively saves the cost of the users and has significant economic and social benefit. Keywords: Escalators PLC Inverter Energy-saving 目 录 III 目目 录录 摘摘 要要I ABSTRACTII 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 自动扶梯的现状与发展趋势1 1.2 发展历史2 1.3 扶梯分类2 1.4 控制要求2 第二章第二章 自动扶梯的控制原理自动扶梯的控制原理.4 2.1 自动扶梯的驱动4 2.2 梯级和踏板的驱动4 2.3 胶带的驱动5 2.4 电气安全系统5 2.4.1 安全回路.5 2.4.2 监测装置5 第三章第三章 硬件系统设计硬件系统设计.6 3.1 三相异步电动机的选型6 3.2 变频器的选型.7 3.2.1 简介.7 3.2.2MM440 变频器的优点7 3.3PLC 的选型8 第四章第四章 自动扶梯的软件设计自动扶梯的软件设计.9 4.1 软件设计要求9 4.2 PLC 输入输出点分配 .10 4.3 自动扶梯控制程序10 4.3.1 任务初始化10 4.3.2 起动/停止控制任务11 4.3.3 扶手带速度监测控制任务.13 第五章第五章 系统调试系统调试.15 5.1 软件调试15 5.2 硬件调试16 总结与展望总结与展望.17 6.1 总结17 目 录 IV 6.2 展望17 致致 谢谢.19 参考文献参考文献.20 附录附录 1 三相异步电动机三相异步电动机 Y 系列技术数据表系列技术数据表.21 附录附录 2 自动扶梯控制程序自动扶梯控制程序22 第一章 绪论 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 自自动动扶梯的扶梯的现现状与状与发发展展趋势趋势 目前世界各大电梯企业在国内都有了合资企业，如迅达、奥的斯、三菱、 日立、东芝、通力等。早先国内城市轨道交通发展较慢，对公共交通型自动扶 梯需求量不大，因此这些合资企业都没有重点引进该技术。后来随着我国城市 轨道交通的发展，以及为了适应设备国产化的改革要求，迅达、奥的斯等合资 企业于是引进这方面的技术，生产公共交通型自动扶梯。 国有自动扶梯企业经 历几十年的发展，实力明显增强，基础设施也比较完善。但是面对当今激烈的 自动扶梯市场竞争，如何避免低水平、低效益、重复建设的现象，避免产品“周 期年“的出现，应从战略上做出正确抉择。企业应不断吸引高技术，开发新产品， 靠技术占领市场。 自动扶梯是公共场所运送乘客的典型设备如图 1-1 所示，已经广泛应用于大 型商场、机场、地铁、宾馆等公共场所，在方便顾客和提高服务质量等方面起 到了相当重要的作用。但目前国内安装的自动扶梯大多是采用直接启动的工作 方式，从其启动运转至关闭为止，不管有无乘客均以额定速度运行，这就导致 自动扶梯能耗大、机械磨损严重、使用寿命低等问题。 在世界能源和电力资源日益匾乏的形势下，采用 PLC 与变频技术相结合的 控制方式对自动扶梯进行节能改造，可以实现有人乘梯时，扶梯以原有速度运 行;无人乘梯时，扶梯自动减速到低速运行，从而减少自动扶梯不必要的浪费， 有利于延长扶梯的使用寿命。 图 1-1 电扶梯外观图 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 1.2 发发展展历历史史 两名美国人分别在十九世纪末研究电动扶梯。1897 年，杰斯雷诺(Jesse W. Reno)在美国纽约康尼岛的游乐场建成了一条使用斜板行走，类似电动扶梯的机 动游戏。而查理斯西伯格(Charles Seeberger)则在 1898 年购下一项关于电动扶 梯的发明专利，并且与奥的斯电梯公司合作，1899 年在纽约州制造出第一条有 水平的梯级，扶手和梳齿板的电动扶梯。1900 年举行的巴黎博览会上，西伯格 成功展出了他们以电动扶梯(Escalator)为名的产品，并且获得了一项头奖。 1910 年奥的斯收购了西柏格的专利，次年再购下雷诺的公司。1920 年,奥的斯把 两者的设计结合，成为今天电动扶梯的基本设计。 电动扶梯最先进入中国是 1935 年。当时上海的大新百货公司安装了两台奥 的斯单人电动扶梯，连接地面至二楼，和二楼到三楼。 1.3 扶梯分扶梯分类类 自动扶梯无严格分类方法，一般是分轻型和重型两类，也有按自动扶梯的 装饰分为透明无支撑、全透明有支撑、半透明或不透明有支撑，室外用自动扶 梯等种类。 按输送能力分为不同的梯级宽度、抬升高度和倾斜角度。输送能力以每小 时运送乘客的数量划分。 按驱动办法分为端部驱动的自动扶梯（或称链条式自动扶梯）和中间驱动 的自动扶梯（或称齿条式自动扶梯） 。 按形态分为有载人的梯阶式和大超市内适用于手推车的斜坡式。 按运行频率分为有等速运转和变频式(无人时几乎停顿） 。 1.4 控制要求控制要求 自动扶梯是带有循环运行梯级，用于向上或向下倾斜运输乘客的固定驱动 设备。由一台特种结构形式的链式输送机和两台特殊结构形式的胶带输送机所 组合而成，带有循环运动梯级，用以在建筑物的不同层高间向上或向下倾斜输 送乘客的固定电力驱动设备。运载人员上下的一种连续输送机械。自动扶梯外 形如图 1-1 所示，其由梯路（变型的板式输送机）和两旁的扶手（变形的带式输 送机）组成。其主要部件有梯级、牵引链条及链轮、导轨系统、主传动系统 （包括电动机、减速装置、制动器及中间传动环节等） 、驱动主轴、梯路张紧装 置、扶手系统。梳板、扶梯桁架和电气系统等。梯级在乘客入口处作水平运动 （方便乘客登梯） ，以后逐渐形成阶梯；在接近出口处阶梯逐渐消失，梯级再度 作水平运动。这些运动都是由梯级主轮、辅轮分别沿不同的阶梯导轨行走来实 现。自动扶梯广泛用于商场、超市、地铁、机场等客流量较大的场所。 自动扶梯的主要参数有提升高度、倾斜角度、名义速度、梯级宽度、输送 能力、梯级节距和牵引链接距等。自动扶梯出入口两楼层板之间的垂直距离就 第一章 绪论 3 是提升高度，通常不超过 6m。梯级、踏板或胶带运行方向与水平而成的最大角 度为倾斜角，通常不超过 30。自动扶梯的名义速度是由制造商设计确定的， 自动扶梯的梯级、踏板或胶带在空载情况下的运行速度。在额定频率和额定电 压下，梯级、踏板或胶带沿运行方向空载时所测得的速度与名义速度之间的最 大允许偏差为5%。倾角不大于 30时，名义速度不应大于 0.75m/s；倾角大 于 30但不大于 35时，名义速度不应大于 0.50m/s。自动扶梯的名义宽度不 应小于 0.58m，也不应大于 1.10m。自动扶梯的最大输送能力与梯级或踏板宽度、 名义速度有关，一般在 36008200 人/h 之间。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 第二章第二章 自动扶梯的控制原理自动扶梯的控制原理 2.1 自自动动扶梯的扶梯的驱动驱动 自动扶梯是由一台特种结构形式的链式输送机和两台特殊结构形式的胶带输 送机所组合而成，带有循环运动梯级，用以在建筑物的不同层高间向上或向下 倾斜输送乘客的固定电力驱动设备。因此自动扶梯的运行需要同时驱动一台链 式输送机和两台胶带输送机。驱动装置一般由电动机、减速器、制动器、传动 链条、驱动主轴等组成如图 2-1 所示。按驱动装置在自动扶梯的位置可分为端部 驱动和中间驱动两种。端部驱动装置以链条为牵引件，其结构形式工艺成熟、 维修方便、应用广泛。不管何种驱动方式，一台驱动主机不应驱动一台以上的 自动扶梯。 2.2 梯梯级级和踏板的和踏板的驱动驱动 梯级是供乘客站立的特殊结构形式的四轮小车，它主要由踏板、主轴、主 轮、支架、辅轮和踢板组成，梯级有整体式和组装式两种。整体式由铝合金整 体压铸而成，其精度高、自重轻、加工速度快等特点。组装式梯级由踏板、踢 板、撑架等部分拼装而成。 自动扶梯梯级和踏板的驱动应至少用两根链条驱动，梯级的每侧应不少于 一根。故传动主轴上就有两个梯级传动链轮、曳引机传动链轮和扶手带传动链 轮各一个。曳引主机由电动机、制动器、减速器组成，主机通过传动链条拖动 驱动主轴旋转，主轴上的两个牵引链轮随之一起转动，拖动装有梯级和踏板的 链条向上或向下移动，从而使扶梯上的梯级按设定的方向移动。 第二章 自动扶梯的控制原理 5 图 2-1 自动扶梯部件分布图 2.3 胶胶带带的的驱动驱动 自动扶梯每一扶手装置的顶部应装有运行的扶手带（即胶带） ，胶到的运行 方向应与梯级、踏板方向相同，并保持同步。在正常条件下，扶手带的运行速 度相对于梯级、踏板的实际速度的允差为0%2%。扶手带与梯级、踏板为同一 驱动装置驱动，通过驱动主轴中间的链轮将动力传动给扶手带驱动轴上。扶手 带驱动轴的两端装有传送胶带的摩擦轮，通过直线压带或圆弧压带来传动胶带。 扶手带应由滚筒驱动并能连续和自动的张紧，不允许采用拉伸弹簧作为张紧装 置。 2.4 电电气安全系气安全系统统 自动扶梯是用于输送乘客的固定电力驱动设备，由于乘坐人员的身体和感官 差异性较大，甚至会有一些残障人员使用，因此对自动扶梯的安全性有了进一 步的要求。每一台自动扶梯必须具有一个电气安全系统，该系统由安全回路和 监测装置构成，是电气控制中与安全相关的部分。当自动扶梯发生可能造成事 故的不安全状态时，就要依靠安全系统使自动扶梯停止运行。 2.4.1 安全回路安全回路 安全回路是由电气安全装置组成的部分电气安全系统。安全回路通常由若干 个安全开关串联而成。安全开关的动作应使其触点强制地机械断开，甚至两触 点熔接在一起也应强制地机械断开。当所有触点断开元件处于断开位置时，且 在有效行程内，动触点和驱动机构之间无弹性元件施加作用力，即为触点获得 强制地断开。 自动扶梯的安全开关有驱动链断链安全开关、上右出入口安全开关、上右围 裙板安全开关、上右梳齿异常安全开关、上左出入口安全开关、上左围裙板开 关、上左梳齿异常安全开关、下右出入口安全开关、下右围裙板开关、下右梳 齿板异常安全开关、下左出入口安全开关、下左围裙板安全开关、下左梳齿板 异常安全开关等。 2.4.2 监测监测装置装置 自动扶梯的监测装置用于监测梯级速度、扶手带速度、梯级或踏板的缺失、 非操纵逆转等。一旦检测-到被监测事件的出现应立即使扶梯停止运行，并防止 再起动。检测的方法常用三对接近传感器分别测量扶手带速度、梯级或踏板速 度，以及主轴曳引链链轮速度，从而监视扶手带速度、梯级或踏板速度，以及 主轴曳引链链轮速度，从而监视扶手带速度、梯级速度和梯级的运行方向，一 旦出现扶手带速度偏离梯级、踏板的速度大于-15%且持续时间大于 15s，梯级缺 失，和非操纵逆转，便立即停止运行并防止再起动。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 第三章第三章 硬件系统设计硬件系统设计 3.1 三相异步三相异步电动电动机的机的选选型型 本次设计的电机是用于商场中自动扶梯的驱动电机。工作环境相对比较安全， 故可选用 Y280S-2 型三相异步电动机动机，正反转原理图如图 3-1 所示。 图 3-1 电动机正反转原理图 Y280S-2 型三相异步电动机功率：75KW 电压：380V 电流：140A 绝缘：B 噪音：99 dB(A) 转速 2970 r/min。广泛适用于不含易燃、易爆或腐蚀性气体的 一般场合和无特殊要求的机械设备上，如金属切削机床、泵、风机、运输机械、 搅拌机、农业机械和食品机械等。 Y280S-2 型三相异步电动机是全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机，电动 机基本系列，符合 IEC 标准的有关规定。 Y280S-2 型三相异步电动机具有高效、 节能、起动转矩大、噪声低、震动小、可靠性高、使用维护方便等特点。 Y280S-2 型三相异步电动机使用条件： 环境温度：-1540 海拔：不超过 1000m 额定电压：380V，可选 220-760V 之间任何电压值 额定频率：50Hz、60Hz 防护等级：IP44、IP54、IP55 绝缘等级：B 级、F 级、H 级 冷却方式：ICO141 工作方式：S1 连接方式：3KW 及以下 Y 接法、4KW 及以上为接法 第三章 硬件系统设计 7 3.2 变频变频器的器的选选型型 在变频器领域，也存在着一些难以控制的东西。直到西门子功能强大的变频 器问世之后，情况才有了改观。 3.2.1 简简介介 MICROMASTER 440 是专门针对与通常相比需要更加广泛的功能和更高动 态响应的应用而设计的。这些高级矢量控制系统可确保一致的高驱动性能，即 使发生突然负载变化时也是如此。由于具有快速响应输入和定位减速斜坡，因 此，甚至在不使用编码器的情况下也可以移动至目标位置。该变频器带有一个 集成制动斩波器，即使在制动和短减速斜坡期间，也能以突出的精度工作。所 有这些均可在 0.12 kW (0.16 HP) 直至 250 kW (350 HP) 的功率范围内实现， MM440 控制电机原理如图 3-2 所示。 图 3-2 MM440 控制电机原理图 3.2.2MM440 变频变频器的器的优优点点 HMI 纯文本面板简化了操作，并支持使用多种外国语言 动态驱动和制动 具有各种控制和制动类型 具有通讯功能 各种通讯接口可确保能够用于最常见的网络应用 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 3.3PLC 的的选选型型 S7-200（CPU 226）是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种 场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200 的强大功能使其无论在独立运行 中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此 S7-200 具有极高的性能/价格比。 PLC 的基本结构如图 2-3 所示。 S7-200 系列出色表现在以下几个方面： 1.极高的可靠性。 2.极丰富的指令集。 3.易于掌握。 4.便捷的操作。 5.丰富的内置集成功能。 6.实时特性。 7.强劲的通讯能力。 8.丰富的扩展模块。 CPU模块 I/O模块 编程器 电源 接口 图 3-3 PLC 的基本结构 第四章 自动扶梯的软件设计 9 第四章第四章 自动扶梯的软件设计自动扶梯的软件设计 4.1 软软件件设计设计要求要求 自动扶梯曳引机的拖动虽然比较简单，不是 Y切换，就是变频器驱动。 但是由于它用来输送人员的运输机械，为此对使用人员和维护人员的安全是非 常重要的。因此除了传统的做法外，还提出了特殊的要求。 自动扶梯由使用者经过某一点的自动起动或投入自动运行状态，应只能由 被授权的人员通过操作一个或数个开关来实现。一台驱动主机不应驱动一台以 上的自动扶梯。电源应由两个独立的接触器切断，这些接触器的触点应串接在 供电回路中。当自动扶梯停止时，如果其中任一接触器的主触点未打开，则自 动扶梯不能重新起动。自动扶梯应设置一个制动系统，该系统使自动扶梯有一 个接近匀减速的制停过程直至停机，并使其保持停止状态。当电气安全装置动 作时，应能防止驱动主机起动或立即使其停止。工作制动器应起作用。 自动扶梯在起动过程中，若存在主要接触器有触点黏连现象，则应不能起 动。自动扶梯完成起动后，若制动器未释放，应终止起动并防止再起动。在运 行过程中，自动扶梯的运行速度超过名义速度的 1.2 倍之前应自动停止运行；若 出现梯级、踏板或胶带的运行方向与规定的运行方向不一致时应自动停止运行； 若出现梯级或踏板的缺失，则应在由梯级或踏板缺失而导致的缺口从梳齿板位 置出现之前停止运行；当扶手带速度偏离梯级、踏板实际速度大于-15%且持续 时间大于 15s 时，应使自动扶梯停止运行；打开或移去桁架区域的检修盖板或打 开楼层板时，在重新起动之前，驱动主机不能起动或立即停止；如果制停距离 超过所规定最大值的 1.2 倍，自动扶梯应在故障锁定被复位之后才能重新起动等。 从上面自动扶梯控制要求知道，对于采用变频器拖动的自动扶梯控制，除 了要对变频器进行正转（上行）或反转（下行）控制外，还需要根据不同的工 作方式或状态给定不同的运行速度。自动扶梯在“检修”工作方式运行时，需 要给定低于正常运行速度的检修速度运行。在“自动”方式运行时，有乘客需 要输送时需要以正常运行；当没有乘客输送时自动扶梯以一个合适的低速度保 持运行，以减少电能的消耗。也就是说，变频器是处于多端速运行。 自动扶梯在起动过程中。需要对有关接触器或继电器的状态进行检测。当 有接触器或继电器的触点发生黏连时，应防止起动。当出现某只接触器或继电 器不动作时，应停止起动。 自动扶梯在运行过程中，需要对扶手带速度、梯级或踏板的速度、梯级或 踏板的缺失、扶梯的非操纵逆转等进行监测，一旦出现异常立即停止扶梯的运 行，并防止再起动。 自动扶梯在停止过程中，需要对制动距离进行监测，制动距离应在规定的范 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 围内。 4.2 PLC 输输入入输输出点分配出点分配 PLC 的输入输出点的配置如表 4-1 所示。 表 4-1 输入输出点分配 输入点输入点功能表述功能表述输出点输出点功能表述功能表述 I0.0左扶手带速度监测Q0.0运行允许继电器 I0.1右扶手带速度监测Q0.1安全供电继电器 I0.2上部乘客检测Q0.2工作制动器控制继电器 I0.3下部乘客检测Q0.3上行控制继电器 I0.4工作制动器行程反馈Q0.4下行控制继电器 I0.5 安全和工作制动器接触器动 作监测 Q0.5快速运行继电器 I0.6检修或自动运行选择Q0.6慢速运行继电器 I0.7上行运行信号 I1.0下行运行信号 I1.1接触器触点黏连检测 I1.2上部梯级速度监测 I1.3下部梯级速度监测 I1.4变频器正常信号 I1.5安全回路正常信号 4.3 自自动动扶梯控制程序扶梯控制程序 4.3.1 任任务务初始化初始化 SM0.1 只在第一个扫描周期有效， 从第二个扫描周期开始一直到掉电都 为低电平。因此，SM0.1 通常作为初 始化程序的使能条件，如图 4-1 所示。 第四章 自动扶梯的软件设计 11 图 4-1 初始化 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 12 4.3.2 起起动动/停止控制任停止控制任务务 因为扶梯只能向上或向下运行，所以必须要有一个互锁程序，防止扶梯工 作中出错，如图 4-2 所示。 图 4-2 上行下行控制继电器互锁 若变频器正常运行，运行允许继电器、安全供电继电器、工作制动器控制 继电器得电，输入上行或下行信号，扶梯自动运行。还可以“自动”与“检修” 两个工作方式切换，如图 4-3 所示。 图 4-3 扶梯上行下行程序 第四章 自动扶梯的软件设计 13 输入上行或下行信号，若回路安全正常，安全工作继电器得电工作，运行允 许继电器与工作制动器控制继电器也得电工作运行，如图 4-4，图 4-5 所示。 图 4-4 运行允许、工作制动继电器正常工作 图 4-5 快慢速运行 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 图 4-6 安全供电 在自动扶梯起动过程中，若回路安全，需要对接触器触点黏连、安全和工 作制动器接触器动作和工作制动器行程反馈进行检测，当出现异常时应停止起 动。如图 4-6，图 4-7 所示。 图 4-7 检测接触器与继电器的状态 4.3.3 扶手扶手带带速度速度监测监测控制任控制任务务 图 4-8 左扶手带监测 第四章 自动扶梯的软件设计 15 自动运行状态，快速上行或下行，左扶手带速度或右扶手带速度监测打开， 速度出现异常时停止运行，如图 4-8，图 4-9 所示。 图 4-9 右扶手带监测 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 16 第五章第五章 系统调试系统调试 5.1 软软件件调试调试 将 PLC 梯形图导出保存为 test.awl 文件，打开西门子 S7200 的仿真软件 Simulation，点“配置”-“CPU 型号”(或在已有的 CPU 图案上双击) ，选择 CPU 型号“CPU 226” ，点击“程序”-“载入程序”(或工具条中的第 2 个按钮)， 会有个对话框，只选择“逻辑块（L） ”并选择 Step 7 MicroWin V3.2 的版本， 点击“确定” 。将先前导出的 test.awl 文件打开,。点击“查看（E） ”“内存监 视（M） ”(或工具条中的第 12 个按钮)输入想要监视的地址，点“PLC”-“运行” (或工具栏上的绿色三角按钮)，程序已经开始模拟运行。 如果调试结果符合控制要求，说明这个程序是正确合理的，如图 5-1，图 5-2 图 5-3 所示。 图 5-1 安全回路正常信号 图 5-2 运行允许、安全供电、工作制动继电器正常运行 第五章 系统调试 17 图 5-3 快速下行 5.2 硬件硬件调试调试 图 5-4 硬件接线图 硬件接线图如图 5-4 所示，用小开关和按钮模拟 PLC 的实际输入信号（如起 动、停止信号）或反馈信号（如限位开关的接通或断开） ，再通过输出模块上各 输出位对应的指示灯，观察输出信号是否满足设计的要求。在编程软件中可以 用状态图或状态图表监视程序的运行或强制某些编程元件。 硬件部分的模拟调试主要是对控制柜或操作台的接线进行测试。可在操作台 的接线端子上模拟 PLC 外部的开关量输入信号，或操作按钮的指令开关，观察 对应 PLC 输入点的状态。用编程软件将输出点强制 ON/OFF，观察对应的控制 柜内 PLC 负载（指示灯、接触器等）的动作是否正常，或对应的接线端子上的 输出信号的状态变化是否正确。 联机调试时，把编制好的程序下载到现场的 PLC 中。调试时，主电路一定 要断电，只对控制电路进行联机调试。通过现场的联机调试，还会发现新的问 题或对某些控制功能的改进。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 18 第六章第六章 总结与展望总结与展望 6.1 总结总结 在本次毕业设计过程中，我对自动扶梯的硬件结构进行了仔细的了解，熟悉 了其运行特点。同时，熟练掌握了 S7-200 系列 PLC 的工作原理及工作方式，进 一步强化了其编程方法。通过查阅相关资料，设计了基于 PLC 的自动扶梯控制 系统。初期进行了总体的系统设计，然后根据总体设计的控制原则，编写了符 合要求的梯形图程序，并调试通过。 毕业设计已经进入尾声,回顾这半年来的辛勤工作,总结如下: 毕业设计是我在大学学习阶段的最后一个环节，是对所学基础知识和专业知 识的一种综合应用，是一种综合的再学习、再提高的过程，这一过程有助于培 养我的学习能力和独立工作能力。这些对于即将走进工作岗位的我来说是非常 珍贵的。 我选的题目是基于 PLC 的自动扶梯控制系统设计，虽然是一个比较典型且 比较老的课题，但对于尚未独立做过完整设计的我来讲还是有一定的难度。设 计过程中遇到了种种问题，但通过自己不断的查阅相关书籍，最后在导师和学 长的帮助下，问题一个个都顺利的解决了。因为这次设计的最后仅仅调试通过， 并没有真正的自动扶梯来试运行，实际应用时，肯定还会存在种种问题，但通 过这次毕业设计，我仍然学到了很多以前书本上学不到的东西。 6.2 展望展望 随着自动扶梯进一步向着高科技、节能、智能化的方向发展，变频器在扶梯 领域也被广泛地应用。在能源及其匮乏的今天，应用变频器和可编程控制器构 成变频调速系统对传统扶梯进行节能改造，能够有效节约能源，降低运行成本， 且可减少对机械的磨损，延长机械的寿命。这对于可持续发展的战略目标有推 进作用，值得大规模应用与推广。 采用 PLC 和变频控制技术对自动扶梯进行节能改造，实现了有人乘坐时以 额定速度运行，无人乘坐时，低速运行。改造后的自动扶梯在安全舒适运行的 前提下，既节约了能源，减少了不必要的浪费，具有显著的经济效益，值得进 行推广。 如果考虑环境排放量的话，资源消耗会更大。因此有效地控制和减少自动 扶梯无效的运转，在节能、延长设备的使用寿命及运行成本的控制方面，具有 明显的经济效益和社会效益。另外，自动扶梯对人的伤害也已成为一个日益关 注的问题。今后的研究将围绕着越界、人数统计、逆向行走、搭乘物大小、搭 乘物异常行为、危险区域和拥挤度的视频检测，使得自动扶梯更节能、更安全， 使用寿命更长。该扶梯控制系统已在扶梯上投入使用，实际情况证明，将 PLC 应用于自动扶梯上，可以大大提高自动扶梯的控制水平，使其达到更为理想的 第六章 总结与展望 19 控制效果。与继电器控制自动扶梯相比，无论从自动扶梯运行的可靠性、稳定 性和维护检修的方便性，都有了一个质的飞跃，实现了自动扶梯的电脑化控制， 使自动扶梯更趋智能化。自动扶梯的控制系统采用 PLC 可编程序控制器与变频 器的控制组合，实现了自动扶梯的智能化节能控制。该系统经运行测试，比继 电器控制的自动扶梯系统节约近 35%的电能，运行的稳定性、可靠性明显提高， 具有显著的经济效益，值得向社会推广。 实际情况证明， 将 PLC 应用于自动扶梯上，可以大大提高自动扶梯的控 制水平，使自动扶梯达到了更为理想的控制效果。跟继电器控制自动扶梯相比， 无论从自动扶梯运行的可靠性、稳定性，或者维护检修的方便性，都有了一个 质的飞跃。它实现了自动扶梯的电脑化控制，使自动扶梯更趋智能化。通过本 次设计自己感到在 PLC 应用方面有了很大的提高，例如，梯形图的设计、步骤 编排等方面。同时也能为企业电梯设备的合理改造尽一份力， 让每台电梯设备 能够发挥更好的效能。 致 谢 20 致致 谢谢 在论文完成之际，我首先向关心帮助和指导我的指导老师史宜巧（副教授） 表示衷心的感谢并致以崇高的敬意！ 在论文工作中，遇到了许多困难，一直得到史宜巧老师的亲切关怀和悉心 指导，使我获益匪浅。史老师以其渊博的学识、严谨的治学态度、求实的工作 作风和她敏捷的思维给我留下了深刻的印象，我将终生难忘史老师。再一次向 她表示衷心的感谢，感谢她为学生营造的浓郁学术氛围，以及学习、生活上的 无私帮助! 值此论文完成之际，谨向史老师致以最崇高的谢意! 在学校的学习生活即将结束，回顾两年多来的学习经历，面对现在的收获， 我感到无限欣慰。为此，我向热心帮助过我的所有老师和同学表示由衷的感谢! 特别感谢我的师兄李广才，以及师姐陈茹对我的学习和生活所提供的大力 支持和关心!还要感谢一直关心帮助我成长的室友董成、袁进！ 在我即将完成学业之际，我深深地感谢我的家人给予我的全力支持！ 最后，衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授! 参考文献 21 参考文献参考文献 1陈洁.PLC 控制技术快速入门西门子 S7-200 系列M北京：中国电力出版 社，2012：285305. 2龚威，张树臣等.实例解读西门子 PLCM北京：中国电力出版社， 2013：188195. 3李俊秀.电气控制与 PLC 应用技术M.北京：化学工业出版社，2010. 4李方圆.西门子 S7 系列 PLC 电气控制精解M.北京：化学工业出版社， 2010. 5陈洁.PLC 入门与应用案例M.北京：中国电力出版社，2009. 6张文蔚，夏骁勇，张蕊等.PLC 在自动扶梯节能运行中的应用J.机电一体 化，2008，14(9):80-81，86. 7沈玉梅.基于 PLC 的自动扶梯变频系统设计J.机电工程技术，2011，(12): 19-21. 8田勇，张宏立.基于 MCGS 的自动扶梯节能控制系统设计J.工业控制计算 机，2010，23(9):9-10. 9刘旭明.基于变频器的自动扶梯节能系统设计J.制造业自动化，2011，(17): 144-147. 10 刘庆军，戈振扬.基于 PLC 通信的电梯监测J.机电产品开发与创新， 2008(1):137-138. 11 何宏.自动扶梯节能控制技术的研究J.天津理工大学学报,2009(4):55-58. 12 陈育斌.自动扶梯节能运行控制系统设计J.长江大学学报,2010(2):262-264. 13 禹柳飞.基于 PLC 的自动扶梯电气控制系统的设计J.工业控制计算机, 2008(2):86-87. 参考文献 22 附录附录1 1 三相异步电动机三相异步电动机Y Y系列技术数据表系列技术数据表 型 号 功率 (KW) 电流 (A) 型 号 功率 (KW) 电流 (A) 型 号 功率 (KW) 电流 (A) Y160M-21529.4Y200L-255102.6Y280M-690168.9 Y160M-41122.5Y200L-44585.9Y280M-875153.7 Y160M-67.517Y200L-63059.9Y280M-4132245.1 Y160M-85.513.7Y200L-82248.1Y200M-818.540.7 Y160L1-218.535.5Y315M2-8132265.4Y280M-2132240.9 Y160L2-22242Y225M-275139.9Y315S-2160292 Y160L1-41530.1Y225M-455103.8Y315S-4160297 Y160L2-418.536.7Y225M-63771.4Y315S-6110206.6 Y160L-61124.8Y225M-83062.9Y315S-890183.1 Y160L-87.518.4Y315M1-8110222.3Y315S-1055123.4 Y315M2-1090195.6Y250S-290167Y315M1-2185337.6 Y180M-23057.2Y250S-475140.7Y315M2-2200361.1 Y180M-42243.4Y250S-64587.4Y315M3-2220397.2 Y180M-61532Y250S-83778.1Y315M4-2250460.2 Y180M-81126.1Y250M-2110200.8Y315M1-4185341.6 Y180L-23769.8Y250M-490168Y315M2-4200368.1 Y180L-43057.9Y250M-655105.5Y315M3-4220404.1 Y180L-618.536.1Y250M-84594.4Y315M4-4250457.7 Y180L-81534.3Y315M2-6160297.9Y315M4-6132246.5 Y315M1-1075165.1Y280S-4110205.3Y200M-62244.2 Y200M-24584.4Y280S-675143.1Y200M-43771.4 Y280S-855114.8 附录 2 自动扶梯控制程序 23 附录附录2 2 自动扶梯控制程序自动扶梯控制程序 Network 1 / 网络标题 / 网络注释 LD SM0.1 R M0.0, 2 R M1.0, 2 = M19.0 Network 2 LDN I0.7 AN I1.0 TON T37, 20 Network 3 LD T37 O SM0.1 AN Q0.2 R M10.3, 1 Network 4 LD Q0.3 A I1.0 LD Q0.4 A I0.7 OLD A Q0.2 S M10.3, 1 Network 5 LD M10.3 TON T38, 20 Network 6 LD I0.7 O I1.0 AN Q0.2 AN Q0.3 AN Q0.4 = Q0.7 Network 7 LD I0.7 TON T42, 100 Network 11 LD M10.4 AN I1.0 LDN I0.7 A M10.5 OLD AN T42 AN I1.1 AN I0.5 AN I0.4 LD I1.1 A I0.5 A I0.4 ON T44 A Q0.2 AN T38 OLD AN M0.0 AN M0.1 AN M1.0 AN M1.1 AN M19.0 A I0.6 = M10.7 Network 12 LD I0.7 AN I1.0 LD I0.7 A I1.0 OLD LDN I1.1 AN I0.5 AN I0.4 O Q0.2 附录 2 自动扶梯控制程序 24 ALD A M19.0 AN I0.6 = M11.0 Network 13 LD I0.7 O I1.0 A T41 A I1.5 A Q0.1 = M11.1 Network 14 LD M11.1 O Q0.0 AN T43 LPS A Q0.1 = Q0.0 LPP AN Q0.2 TON T43, 10 Network 15 LD M10.7 O M11.0 A Q0.0 A Q0.1 LPS AN T45 A I1.4 = Q0.2 LPP TON T44, 10 Network 16 LD Q0.2 AN I0.4 TON T45, 15 Network 17 LD M10.4 AN I1.0 O Q0.3 A I0.6 LD I0.7 AN I1.0 AN I0.6 OLD A Q0.2 A Q0.0 A Q0.1 AN M10.3 A I1.4 AN Q0.4 = Q0.3 Network 18 LD M10.5 O Q0.4 AN I0.7 A I0.6 LD I1.0 AN I0.7 AN I0.6 OLD A Q0.2 A Q0.1 A Q0.0 AN M10.3 A I1.4 AN Q0.3 = Q0.4 Network 19 LD Q0.3 O Q0.4 LPS 附录 2 自动扶梯控制程序 25 A I0.6 LPS LD I0.2 O I0.3 ALD TON T46, 400 LPP LPS AN T46 AN M12.1 = M12.0 LPP A T46 AN M12.0 = M12.1 LPP LPS AN I0.6 = M12.3 = M12.4 LRD LD M12.0 O M12.3 ALD = Q0.5 LPP LD M12.1 O M12.4 ALD = Q0.6 Network 20 LD Q0.3 O Q0.4 A I0.6 A Q0.5 TON T47, 100 Network 21 LD T47 AN M0.2 A I0.0 LD M0.2 ON T47 CTU C0, 14 Network 22 LD T47 AN M0.2 TON T48, 17 TON T49, 27 TON T50, 30 Network 23 LD T47 AN M0.3 A I0.1 LD M0.3 ON T47 CTU C1, 14 Network 24 LD T47 AN M0.3 TON T51, 17 TON T52, 27 TON T53, 30 Network 25 LD T50 EU = M0.2 Network 26 LD T53 A I0.6 A Q0.5 TON T47, 10