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烟台大学plc在自动扶梯上的应用的论文,毕业设计
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烟台大学毕业论文（设计） 1 第一章 绪论 一、 选题背景 自动扶梯作为一种可以连续运行的客运工具，目前正广泛应用在地铁、机场、商场等客流量较大的场所。自动扶梯不仅具有运载乘客的实用性，同时以其艺术装饰性受到人们的普遍重视。现在扶梯、电梯成为人类不可缺少的交通运输工具。 在过去扶梯拖动的控制普遍采用传统 继电器控制方式，这种电器控制原理比较简单、直观。 但继电器控制方式固有的缺点，如控制烦琐、布线杂多、占用空间大、故障率高、不易检修等。再加上继电器控制回路触点较多，造成接线比较复杂，运行故障比较多，排除故障比较困难，还受到线路控制的局限 性，继电器控制方式难以实现许多附加的先进功能。 随 着扶梯的自动化及安全性能逐渐的提高，而自动扶梯控制系统还采用 传统的继电器控制已不能满足高性能的要求。因此，在自动扶梯的控制中需要采用新的控制方式。 二、 自动扶梯简述 自动扶梯是带有循环运动梯路向上、下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备。它是由一台特种结构型式的胶带输送机组合而成的，用在建筑物的不同高度间运载人员的一种连续输送的机械设置。 自动扶梯不仅具有运载乘客的实用性，同时以其艺术装饰性受到人们的普遍重视，广泛应用在地铁、机场、商场等客流量较大的场所。 （一 ） 自动扶梯的基本参数 1. 倾斜角 定义：梯级运行方向与水平面的夹角称为倾斜角，用表示。 一般倾斜角按国家标准规定：自动扶梯为 30o或 35o两挡。越大，则空间位置较为省略，可降低制造费用和建筑造价费用，为确保安全运行，若提升高度超过 6m，则选取倾斜角为 30o。 2. 额定速度 定义：额定速度是指在空载时，梯级在运行方向上的速度，用 v表示，单位 m/s。 额定速度是自动扶梯的一个重要参数，决定着自动扶梯的输送能力。从输送能力考虑，则速度越高越好，但安全性较差。若从安全性考虑，则速度越慢越好。由此，国 家标准规定：当倾斜角为 35o速度为 0.45 0.5m/s。倾斜角 30o时，速度为 0.5 0.55m/s。若提升高度较高时，可以适当提高运行速度，这样对降低乘客的停留时间较为有利。 nts烟台大学毕业论文（设计） 2 3. 理论的运输能力 定义：在单位时间内（ 1h） 运送乘客的人次，用 Q表示，单位为人 /h。 表 1 梯级名义宽度 （ m） 额定速度（ m/s） 0.5 0.65 0.75 0.6 4500人 /h 5850人 /h 6750人 /h 0.8 6750人 /h 8775人 /h 10125人 /h 0.75 900人 /h 11700人 /h 13500人 /h 4. 技术性能指标 根据 GB16899-1997自动扶梯和自动人行道的制造和安装安全规范， 空载和有载向下运行的制停距离应在下列范围之内： 表 2 额定速度（ m/s） 制停距离范围 (m) 0.50 0.20-00 0.65 0.30-30 0.75 0.35-50 （二） 主要优缺点 用自动扶梯输送乘客有如下优点： 1. 输送能力大，且与提高高度无关；2. 运送客流量均匀，能连续地输送乘客； 3. 可以逆转，即向上或向下运转；4. 当停电或因故障不能运行时，可作为 普通扶梯使用。 但也存在一些缺点： 1. 结构上有水平段，因此有附加能量损失； 2. 对于自动扶梯，当提升高度较大时乘客的乘运时间较长； 3. 水平面积大，由于扶梯有较大的水平位移，要多消耗一些能量，在建筑上要占较大的面积，造价较高。 三、 自动扶梯的 PLC 控制简述 随着 扶梯的自动化及安全性能逐渐的提高，而自动扶梯控制系统还采用传统的继电器控制已不能满足高性能的要求。 由于可编程控制器具有 体积相对小 ， 性能价格比高 ， 编程方便 等优点。 可以 通过数字或模拟的输入 /输出，完成一系列逻辑、顺序、定时、记数、运算等确定的功能， 来控制 扶梯运行。 因此， PLC（即可编程控制器）在控制领域内得到十分广泛地应用。 采用 PLC 作 为控制核心， 自动扶梯的电气系统一般分主回路（ MAIN）、控制回路（ PLC）和显示回路三大部分。 可以实现 Y/起动、正常起动、检修运行、梯级 安全 监控、故障数字显示等功能。 nts烟台大学毕业论文（设计） 3 第二章 PLC 可编程控制器的简介及应用 一、 PLC 可编程控制器的性能特点 PLC的诞生给工业控制带来了一次革命性的飞跃，与继电器、微机控制相比， PLC有它独特之处。 （ 一 ） 灵活、通用 在继电器控制系统中，使用的控制器是大量的继 电器，整个系统是根据设计好的电气控制图，有人工通过布线、焊接、固定等手段组装完成的，其过程费时费力。如果因为工艺上的稍许变化，需要改变电气控制系统的话，那么原先的整个电气控制系统将被全部拆除。 可编程控制采用存储器中的程序实现控制功能 ，如果控制功能需要改变的话，只需要修改程序以及改动少量的接线即可。 （二） 可靠性高 抗干扰能力强 对工业控制器件来讲，可靠性是一个非常重要的指标，如何能在各种恶劣的工业环境和条件下，平稳、可靠地工作，将故障率降至最低，是研制每一种控制器必须考虑的问题。 PLC的研制者在这一方面采 取了许多有利的措施，使PLC具有很高的可靠性和抗干扰能力，因此被称为 “ 专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机 ” 。 首先， PLC采用的是微电子技术，大量的开关动作是有无触点的半导体电路来完成的，因此不会出现继电器控制系统中的接线老化、脱焊、触点电弧等现象，提高了可靠性。另外， PLC还在硬件和软件两方面采取了以下主要措施来提高其可靠性。 1. 硬件措施 对电源变压器、 CPU、编程器等主要部件，均采用严格措施进行屏蔽，以防外界干扰；对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波；在 CPU与 I/O电路之间，采用光电隔离措施 ，有效地隔离了内部电路与 I/O间电的联系，减少故障和误动作；采用模块式结构，这种结构有助于在故障情况下短时修复。因为一旦查出某一模块出现故障就能迅速更换，使系统恢复正常工作。 2. 软件措施 监控程序定期地检测外界环境，如掉电、欠电压、后备电池电压过低及强干扰信号等，以便及时进行处理。当检测到故障时，立即把现状状态存入存储器，并对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉。这样，一旦检测到外界环境正常后，便可恢复到故障发生前的状态，继续原来的程序工作。设置监视定时器 WDT，如果程序每次循环 执行时间超过了 WDT规定的时间，表明程序进入死循环，立即报警 。 加强对程序的检查和校验，一nts烟台大学毕业论文（设计） 4 旦程序有错，立即报警，并停止执行。对用户程序及动态数据进行电池后备，停电时利用后备电池供电，保证信息不丢失。 （三） 编程简单、使用方便 用微机实现控制，使用的是汇编语言，难于掌握，要求使用者具有一定水平的计算机硬件和软件的知识。而 PLC采用面向控制过程， 面向问题的 “ 自然语言 ” 编程，容易掌握。 （四） 接线简单 PLC的接线只需将输入设备与 PLC输入端子连接，将输入设备与 PLC输出端子连接。接线工具仅为螺丝刀，接线工 作极其简单、工作量极少。 （五） 功能强 现代 PLC不仅具有条件控制、记时、记数、步进等控制功能，而且还能完成 A/D、 D/A转换、数字运算、数据处理以及通信联网和生产过程监控等。因此，它既可对开关量进行控制，又 可以对模拟量进行控制； 既 可控制一台单机、一条生产线，又可控制一个机群，多条生产线； 既 可现场控制，又可远距离控制；既 可控制简单系统，又可控制复杂系统。 （六） 体积小、重量轻、易于实现机电一体化 由于 PLC采用半导体集成电路，因此具有体积小、重量轻、功耗低的特点。且由于 PLC是专为工业控制而设计的专 用计算机，其结构紧凑、坚固耐用、体积小巧，并由于具备很强的可靠性和抗干扰能力，使之易于装入机械设备内部，因而成为实现机电一体化十分理想的控制设备。 二、 PLC 的结构和工作原理 （ 一 ） PLC 的结构 PLC有中央处理单元（ CPU），存储器， I/O接口和系统总线四大部分组成。 CPU是 PLC的核心，能够识别用户按照特定的格式输入的各种指令。根据当前的现场的 I/O信号的状态，发出相应的控制指令完成预定的控制任务。 存储器是存放系统程序和用户程序的。 输入 /输出通道是 PLC和外界交换信息的通道。使用可编程控制 器是通过I/O接口电路来实现的。可编程控制器的 I/O接口电路对外体现为其输入模块和输出模块的各类接口端子， 有 编程器的接口、存储器接口、扩展接口、特殊模块接口和通信接口。 1. 模拟量输入通道 (AI) 由传感器测出的电信号，如 温度、压力、压差、应力、位移、速度等。 nts烟台大学毕业论文（设计） 5 2. 模拟量的输出通道 (AD) 在被控对象的某些参数时，往往会需要输出连续变化的模拟信号来驱动执行机构进行调节。 如 在 控制各种直行程或角行程电动执行机构的行程，通过调速装置控制各种电动机的转速， 或通过电气转换器或电 -液装置控制各种电气或液动执行机构 等。 3. 开关量输入通道（ SI） 用来输入各种限位开关、继电器或电磁阀门的启开状态。各种开关及手动操作按钮的开关状态等。输入信号一般为 0-24V或 0-5V直流电压信号，但有时也可输入交流电压信号。 4. 开关量输出通道（ SO） 用于控制电磁阀门、继电器、指示灯、声 /光报警器等。一般有继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出等多种形式。 （ 二 ） 工作原理 PLC控制的等效电路由三部分组成： 1. 输入部分 接收操作指令或接收被控对象的各种状态信息。 PLC的每一个输入点对应一个内部输入继电器，当输入点与输入 COM端 接通时，输入继电器线圈通电，它的常开触点闭合 、常闭触点断开 。 控制部分：这一部分是用户编制的控制程序，通常用梯形图的形式表示，控制程序放在 PLC的用户程序存储器中。系统运行时， PLC依次读取用户程序存储器中的程序语句，对它们的内容进行解释并加以执行，有需要输出的结果则送到 PLC的输出端子，以控制外部负载的工作。 2. 输出部分 根据程序执行的结果直接驱动负载。在 PLC内部有多个输出继电器，每个输出继电器对应输出端的一个硬触点，当程序执行的结果使继电器线圈通电时，对应的硬输出触点闭合，控制外部负载的动作。 3. 梯形图 梯形图 是从继电器控制电路的原理图演变而来的。 PLC内部的继电器并不是实际的硬继电器，每个继电器是 PLC内部存储单元的一位，因此称为 “ 软继电器 ” 。梯形图是由这些 “ 软继电器 ” 组成的控制线路，但它们并不是真正的物理连接，而是逻辑关系上的连接，称为 “ 软继电器 ” 。当存储单元的某位状态为 1时，相当于某个继电器线圈得电。 当该位状态为 0时， 相当 该继电器线圈断电。软继电器的常开触点可以在程序中使用无数多次。 PLC为用户提供的继电器一般有：输入继电器、输出继电器、辅助继电器、特殊继电器、移位寄存器、定时器 /计数器等 。其中，输入、输出继电器一般与外部输入、输出设备两、相连接，而其它继电器与外部设备没有直接联系。 nts烟台大学毕业论文（设计） 6 三、 PLC 控制系统的应用领域 （一） 开关量的逻辑控制 开关量的逻辑控制是 PLC的最基本控制功能。所控制的逻辑可以是各种各样的 ，如 时序的、组合的、延时的、记数的、不记数的等等。控制的输入、输出点数可以不受到限制。少则十点、几十点，多则成千上万的点，并可通过联网来实现控制。 （ 二 ） 模拟量的闭环控制 PLC具有 A/D、 D/A转换及算术运算等功能，因此可以实现模拟量控制。有的 PLC还具有 PID控制或模糊控制 的功能，一些公司的小型机也具有这种功能。 （三） 数字量的智能控制 利用 PLC能接受和输出高速脉冲的功能，在配备相应的传感器或脉冲伺服装置就能实现数字量的智能控制。较高级的还专门开发了位控单元模块、运动单元模块等，实现曲线插补。新开发的运动单元，还认识数控技术的编程语言，为 PLC进行数字量控制提供了方便。 （四） 数据采集与监控 PLC在控制现场实行控制，把现场的数据实时显示出来或采集保存下来，供进一步分析研究。较普遍使用的是 PLC加上触摸屏，可随时观察采集下来的数据及统计分析结果。 利用 PLC自检信号 多的特点实现自诊断式的监控，减少系统的故障，提高累计平均无故障运行时间，同时可减低故障修复时间，提高系统的可靠性。 （五） 通信 联网及集散控制 PLC的通信联网能力很强。除了 PLC与 PLC之间通信和联网以外， PLC还可以与计算机进行通信和联网，有计算机来实现对其编程和管理。 PLC也能与智能仪表、智能执行装置进行通信和联网，互相交换数据并实施对其的控制。 利用 PLC的强大的通信联网功能，把 PLC分布到控制现场，并实现各站 间 的通信，上、下层间的通信，达到分散控制、集中管理，即构成了现在的 PCS系统。 四、 PLC 应用系统的设计步骤 1. 深入了解控制要求，确定控制的操作方式（手动、自动、 连续、单周期、单步等），应完成的动作（动作顺序、动作条件、必须的保护和联锁等）。 2. 根据控制要求确定所需的信号输入元件、输出执行元件，据此确定 PLC的nts烟台大学毕业论文（设计） 7 I/O点数。 3. 根据 I/O点数及控制的其它要求（如特殊功能等），选定 PLC型号。 4. 进行 I/O点的分配，绘制 PLC外部接线图，设计控制系统的主电路。 5. 设计 PLC控制程序。 6. 利用输入信号开关板模拟现场信号，对 PLC控制程序进行模拟调试。 五、 欧姆龙（ OMRON） CMP1A 系列 PLC 系统 的简介 欧姆龙（ OMRON）公司是日本生产 PLC的主要企业之一，其 PLC产品广泛地应用与工业生产的各个领域。如过程控制、机械加工、食品与包装等。 OMRON公司生产的 PLC有小型、中型和大型三大类多个型号。 欧姆龙（ OMRON） SYSMAC系列超小型机有 CPM1A系列和 CQM1系列两种。其中，CPM1A系列最适合在各种机器或控制柜上进行单机配套，其特点是：具备 10点到 40点的 CPU单元与扩展 I/O单元并用，可使 I/O点数扩展到 100点。编程环境与CQM1与 SYSMAC2等上位机一致，依靠 SYSMAC支持软件（中文版）进行编程，其操作环境也一致。可利用可编程终端进行编程，通过选择通信使配器可进行上位链接或 NT链接。若与 PT进行高速通信，可利用 PT直接从屏幕上对 CPM1A编程。同时可靠性也可得到了提高，袖珍型的机体汇集了各种功能，丰富的程序容量（用户存储器为 2048B，数据存储器为 1024B）及指令用语（基本指令 14条，应用指令 77条）使得复杂的控制也能轻松完成，可实现高速处理。即使程序容量增加也能进行高速扫描。而且由于具备了中断输入，脉冲锁存功能，对于不能扫描的高速脉冲 也可应处理。特点： 其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在小规模控制中获得广泛的应用。 PLC 有应用的局限性，比如说输入输出对电压的要求，价格高等 。 欧姆龙 CMP1A系列 小型 PLC具有逻辑控制功能，可现场编程，有输入输出功能的单元来实现自动扶梯系统的核心控制 ， 能满足系统的控制要求，价格还低 。 故在设计自动扶梯控制柜中采用 欧姆龙（ OMRON） CMP1A系列 PLC 为控制核心。 （一） 主机的规格 CMP1A系列 PLC的主机接 I/O点数分，有 10点， 20点， 30点， 40点 4种。按使用电源的类型分，有 AC型和 DC型 2种 。 按输出方式分，有继电器输出型和晶体管输出型 2种。 （二） 主机的面板结构 1. 电源输入端子 AC电源型的主机，其电源电压为 AC110V-240V， DC电源的主机，其电源电压为 DC24V。 2. 功能接地端子 AC电源型的主机，其电源电压为 AC100V-240V； DC电源型的主机，其电源nts烟台大学毕业论文（设计） 8 电压为 DC24V。 3. 功能接地端子（仅 AC 电源型） 在有严重 噪 声 干 扰时，功能接地端子必须接地。它和保护接地端子可连在一起接地。 4. 保护接地端子 为了防止触电，保护接地端子务必接地。 5. 输入端子 输入端子用于连接输入设备，输入电源为 DC24V。 6. 输入 LED 输入端子触点 ON时， LED灯亮；输入端子触点 OFF时， LED灯灭。 7. 扩展连接器 只有 I/O点数为 30点或 40点的主机有此连接器，用于连接各种扩展单元，最多能连接 3台。 8. 工作状态显示 LED POWER（绿）指示灯是电源指示灯，电源接通则亮，电源切断则灭；RUN（绿） 指示灯，灯亮表示 PLC处于运行 /监视模式，灯灭表示 PLC处于编程模式或处于停止异常过程中； ERPOR/ALARM（红）指示灯，灯亮表示发生故障，灯闪烁表示发出警告，灯灭 说明工作正常； COMM（橙）指示灯，灯亮表示 PLC与外设端口正在通信，否则灯灭。 9. 输出 LED 输出端子触点 ON时， LED灯亮；输出端子触点 OFF时， LED灯灭。 输出端子 ： 输出端子用于连接输出电路时，电压可为 DC24V或 AC24V，视负载而定。 PLC的 I/O点数不同，输入输 出 端子数量 也 不同。 10. 输出 DC24V 电源端子 DC24V电源端子（仅 AC电源型）对外部提供 DC24V电源，可作为输入设备或现场传感器的电源。 11. 外设端口 用于连接编程工具或 RS232C或 RS422通信适配器，根据需要而定。 12. 模拟设定电位器 共 2个，可将 0-200值送 入 CH250或 CH251，用于定时器 /计数器模拟设定。 （三） I/O扩展单元 CPM1A系列 PLC的 I/O扩展单元有 3种类型， 7种规格。 表 3 CPM1A系列 PLC 20点型的 I/O扩展单元 类型 型号 输出形式 20点型 输入： 12点 输出： 8点 CPM1A-20CDR-A 继电器 nts烟台大学毕业论文（设计） 9 第三章 自动扶梯的电气系统简介 一、 控制方式的选择 自动扶梯的电 气 控制方式有继电器控制、可编程控制、微机控制等方式。 对于扶梯的拖动一般 采用三相异步电动机，而对于拖动的控制普遍采用传统的继电器控制方式，这种 电气 控制原理比较简单、直观。 但继电器控制方式固有的缺点，如控制烦琐、布线杂多、占用空间大、故障率高、不易检修等。从目前情况看，扶梯的自动化及安全性能逐渐的提高，扶梯 的控制还采用传统的继电器控制已不能满足高性能的要求。再加上 继电器控制回路 触点较多，造成接线比较复杂 ，运行故障比较多，排除故障比较困难，还受到线路控制的局限性，继电器控制方式难以实现许多附加的先进功能，目前不采用。 微机控制方式又称电脑控制电梯。对电梯的运行逻辑控制采用微机控制，同时对电力拖动也采用微机控制的，成本一点较高，现在较先进的电梯采用此种控制方式。 现在电子逻辑器件，大规模集成电路的出现， 使得 像单片机、 PLC 在控制系统上的应用 越来越多。由于可靠性高、编程简单、通用性强、维修方便、成本较低等优点，使得可编程控制方式可方便的将电梯的控制回路程序化，对电梯实行无触点的逻辑控制。因此，该自动扶梯的控制 方式采用可编程器 PLC作为控制核心。 二、 电气 控制系统 以 PLC为控制核心的自动扶梯系统中，电气系统一般 由 主回路（ MAIN）、控制回路（ PLC）和显示回路三大部分组成。 自动扶梯的上下两端设有控制箱，主驱动控制部分在上部控制箱内，下部为 PLC控制及显示部分。 在主回路上设有热继电器 RT，过载保护，相序继电器 KHP作相或错相保护。 （一） 技术要点 梯级监控、 PLC逻辑控制、故障数字显示、三相电源，相电压为 380V。 （二） 主要实现的功能 Y/起动、正常 运行 /检修运行、梯级 安全 监控、故障数字显示、 电机短路、过载保护、缺相和错相保护。 自动扶梯有两种状态：检修电动运行和开关控制的正常运行。扶梯采用星三角 形 起动，起动时先星 形 起动 5秒后转为三角形运行。而检修控制时只能以星形运行，此时正常运行控制失效，以保障维修人员的安全。 nts烟台大学毕业论文（设计） 10 （三） 辅助功能 润滑系统 （四） 电气控制的安全装置 1. 速度监控装置 2. 牵引链条张紧装置和断裂监控装置 3. 围裙板保护装置 4. 扶手带断带保护装置 5. 梯级踏板塌陷保护装置 6. 主驱动链断裂保护装置 7. 驱动链保护装置 8. 梯级链保护装置 9. 扶手带入口保护装置 11. 裙板安全开关 13. 相位保护 14. 急停按钮 15. 梯级间隙照明装置 （五） 电气控制线路的规范 1. 对于控制电路和安全电路，导体之间或导体对地之间的直流电压平均值和交流电压的有效值均应为 220V。 2. 若自动扶梯的主开关以及其他开关断开后，一些连接端子仍然带电，则应将其他端子与带电端子明显隔开，并在电压超过 50V时仍带电的端子上做适当的标记。 3. 导线电缆应有导线管。 4. 全部电线接头、连接端子以及连接器应设置在箱柜或盒内。 nts烟台大学毕业论文（设计） 11 第四章 电气原理 图及原理 此次扶梯控制系统采用面板控制，便于工作人员操作和监管。 在控制面板上，设有一个转换开关 SA 用于运行和检修两种工作状态的切换。有电源按钮 ST1，用于 PLC控制芯片的供电电源。急停按钮 ST2，在发生突发事故时 立即 停止自动扶梯 运行 。上行按钮 SR-U/QU， 实现 运行状态下的 上行连续运行或是检修时 上行 点动运行。下行开关按钮 SR-D/QD，实现 运行状态下的 下行 连续运行或是检修时 下行 点动运行。停止按钮 SRP/QP，用于 停止 扶梯运行 。 一、 主回路（ MAIN）及其功能 自动扶梯有两种状态：检修 点 动运行和正常 的 连续 运行。扶梯采用星三角行 起动，起动时先星 形 起动 5 秒后转为三角形运行。而检修控制时只能以星形运行，此时正常运行控制失效，以保障维修人员的安全。 （一） 电机的正常 连续 运行 1. 起动 正常 连续 运行时 ， 转换开关 SA 必须转至正常的运行位置，合上 QF、 QF1、QF2、 QF3。按下控制面板上的 PLC 供电 电源按钮 ST1，使控制 器 PLC 通电， KM吸合。 正常运行状态时， 扶梯的 检修状态失效。 当安全回路畅通，显示器显示为 “DO” ，且在 “RUN” 状态下，按下起动按钮 SR-U（上行）或 SR-D（下行） ，其 运行过程为： KMU/KMD 吸合 延时 0.5S KMB 吸合 （ 制动器松闸） 制动器行程开关 SAB0 接通 KMS（星形接触器）吸合 延时 5S KMS（星形接触器）断开 延时 0.5S KMT（三角形接触器）吸合，同时 KMS（星形接触器）落下 扶梯正常运行。 正常运行过程中梯级 安全 监控 系统 投入，如监控不符合要求，系统将关闭自锁。 2. 停止 扶梯在运行过程中，如需要停止运行，只要按下停止按钮 SRP即可 。 （二） 检修运行 1. 检修运行 将转换开关 SA 转到检修位置，合上主开关 QF 与 QF1、 QF2、 QF3。 当安全回路畅通，显示器为 “DO” ， PLC 供电正常 ，且在 “RUN” 状态下时，按下面板上的点动上行或下行按钮 QU 或 QD，接触器将按下列顺序工作： KMU/KMD 吸合 KMB 吸合 制动 器 松闸 制动器行程开关 SAB0 接通 KMS（星形接触器）吸合 扶梯起动。 nts烟台大学毕业论文（设计） 12 注：在检修状态下电动机的起动只需星形起动运行，不需要三角形运行。 2. 停止 扶梯在运行过 程中，如需要停止运行，只要按下停止按钮 QP即可。 二、 PLC 控制系统原理图 图 1 PLC控制系统回路 （一） PLC 功能表 1. 输入点 SA： 转换开关 SR-U： 上行起动 按钮 QU： 检修上行点动 按钮 SR-D： 下行起动 按钮 QD： 检修下行点动 按钮 SRP： 运行停止按钮 QP：点动停止按钮 SAB0： 制动行程开关 SZR： 液位传感器信号 ZM： 测速信号 nts烟台大学毕业论文（设计） 13 GKC： 显示器 安全回路 接通信号 2. 输出点 ST1： PLC 供电电源开关 ST2：急停开关 （放置在控制面板上 ） ST3、 ST4：急停开关 （ 分别 放置在自动扶梯的上下进出口处的斜盖板上） KM： 电源安全检测 接触器 KMB：制动器接触器 ZT：制动器 KMU：上行接触器 KMD：下行接触器 KMS：星形运行接触器 KMT：三角形运行接触器 KZR：润滑接触器 KSA： 安全回路接触器 KPH：相序继电器开关 （作缺相或错相保护用） （二） 功能的实现 转换开关 SA来切换扶梯运行与检修的两种状态。 1. 旋转转换开关 SA 在运行下： 按下起动按钮 SR-U（上行） /SR-D（下行） KZR、 KMU/KMD、 KMB、KMS、 KMS、 KMT 接触器依次 顺序 吸合，扶梯正常运行。在次过程中制动器行程开关 SAB0 接通， 液位传感器和测速 装置 开始工作。 2. 旋转转换开关 SA 在检修下： 按点动上行 /下行按钮 QU（上行） /QD（下行） KZR、 KMU/KMD、 KMB、KMS、 KMS 接触器依次 顺序 吸合，扶梯点动运行。 3. 停止 扶梯在运行过程中，如需要停止运行，只要按下停止按钮即可。 4. 安全保护装置回路 1SA 16SA 为 安全监控系统的安全微动开关 。 当扶梯发生故障时，安全保护装置的微动开关动作，切断电路，使扶梯停止运转。 三、 故障显示系统 该系统的特点为：显示发生故障的代码 1. 故障显示器的工作电压为交流 12V。 2. 输入常规安全回路的触点，在这些触点全部接通时，显示器显示 “DO” ，否则显示器显示出所对应的故障号码。 3. 显示器显示“ DO”，显示回路 板内的安全回路继电器吸合，其触点 GKC 闭合， PLC 正常工作。 nts烟台大学毕业论文（设计） 14 图 2 故障信号回路（ GXS） 表 3 故障显示代码表 代码 电气安全开关名称 代号 代码 电气安全开关名称 代号 1 主 驱动链断链保护开关 1SA 9 扶手带入口保护触 点（下右部） 9 SA 2 传动链断链保护开关 2SA 10 围裙板间隙开关 （下 部） 10 SA 3 梯级下沉开关 （上部） 3 SA 11 牵引链断链保护开关 11 SA 4 扶手带断带保护开关 （上右部） 4 SA 12 梯级链断链保护开关 （下右部） 12 SA 5 梯级下沉开关 （下部） 5 SA 13 扶手带入口保护触点 （下左部） 13 SA 6 扶手带入口保护触点 （上左部） 6 SA 14 围裙板间隙开关 （下左部） 14 SA 7 围裙板间隙开关 （上 部） 7 SA 15 梳齿开关 （下 部） 15 SA 8 梳齿开关 （上部） 8 SA 16 梯级链断链保护开关 （下左部） 16 SA 1 S A2 S A3 S A4 S A5 S A6 S A7 S A8 S A9 S A1 0 S A1 1 S A1 2 S A1 3 S A1 4 S A1 5 S A1 6 S A12V- 1 2 V + 1 2 V313314315316317318319G 2 2G 2 3G 2 4G 2 5G 2 6G 2 7G 2 8G 2 9G X Snts烟台大学毕业论文（设计） 15 四 、 电气安全装置 自动扶梯的安全 装置 非常的重要，国家标准对所需的安全装置有明确的规定。 首先， 安全装置的主要作用是保护乘客，避免潜在的各种危险（包括乘客疏忽大意造成的危险和由于机械电气故障而造成的危险等） 。 其次，安全装置对自动扶梯的设备本身有保护作用，能把事故对设备的破坏性降到最低 。 另外，安全装置也将事故对建筑物的破坏降到最小。 （一） 速度监控装置 自动扶梯在运行时，若超过额定速度或低于额定 速度都是危险的， 为了避免产生上述情况， 则设置速度监控装置即 用 光电测速传感器测速。 在主机的高速轴上 安装速度监控装置，倘若自动扶梯的运行速度为额定速度的 1-2 倍或低于额定速度时 立即 停车。 （二） 牵引链条张紧装置和断裂监控装置 自动扶梯的下端部设有一牵引链张紧和断裂保护装置，它由张紧架、张紧弹簧及监控触点组成。当牵引链条由于磨损或其他原因而出现下列情况之一时，张紧触点触碰开关，切断电源迫使电源使自动扶梯停运。 1. 梯级或踏板卡住。 2. 牵引链条阻塞。 3. 牵引链条的伸长超过了允许值。 4. 牵引链条断裂。 图 3 下 侧板圆弧导轨张紧断链保护装置示意图 1-圆弧导轨； 2、 3 轴； 4 固定导向角铁； 5 滑轮； 6 张紧拉杆； 7 压簧； 8 挡板； 10 水平段直线圆弧侧板 （三） 围裙板保护装置 自动扶梯在正常工作时，围裙板与梯级间应保持一定的间隙，单边不大于nts烟台大学毕业论文（设计） 16 4mm，两边之和不超过 7mm。为了防止异物夹入梯级和围裙板之间的间隙中，在 自动扶梯上部或下部的围裙板的反面机架上装有微动的安全开关。一旦围裙板被夹而变形，致使 C 型触动微动安全开关，自动扶梯即断电停运。 图 4 围裙板保护装置 1 C 型件； 2 梯级； 3 围裙板 4 微动开关； 5 上弦杆 （四） 制动器 自动扶梯必须设置一个制动系统。该制动系统使自动扶梯有一个接近减速的制停过程直至停车，并使其保持停止状态，即使发生延时指令或电路故障时也不应 使 制动系统产生延迟现象。 制动器是安装在驱动主机的高速轴上，当动力电源失电时， 自动系统 应使自动扶梯以一个安全的减速度停止运转，并保持静止 图 5 块式摩擦制动系统 1-制动 带 2 抱闸轮 3 制动带 4 制动弹簧 5 调整螺钉 6 推杆 7 磁力器 8 抱闸 臂 nts烟台大学毕业论文（设计） 17 （五） 扶手带断带保护装置 公共交通型自动扶梯一般都设有扶手带断 带保护装置。图 6 中的滚轮在重力的作用下靠贴在扶手带内表面，并在摩擦力作用下滚动；扶手带一旦断裂，摇臂就会下跌，使微动开关动作，扶梯停止运行。 图 6 扶手带断裂保护 1-开关； 2 裙板 （六） 传动 链保护装置 传动 链保护装置如图 7 所示，是一种常见的机械式结构。滑快在自重作用下压贴在驱动链上，当链条下沉超过某一允许范围或 传 动链裂断时，滑块使微动开关动作，使 传 动主机电源断开而制动。 图 7 传 动链保护装置 1 传 动链轮； 2 传 动链； 3 开关； 4 滑块 （七） 梯级 （ 踏板 ） 塌陷保护装置 如果梯级因损坏而塌陷（比如梯级副轮轮毂脱落或裂损、梯级或踏板折断、变形等情况），这是非常危险的。所以应在上、下曲线导轨的前方各设一个梯级（踏板）塌陷保护上。如图 8 所示为梯级踏板塌陷保护装置示意图，其结构nts烟台大学毕业论文（设计） 18 为角 形 件 7 固定在架横梁 12 上，其中配有三根触发杆（二长一短），凸轮盘 5都固定在六角轴 8 上，当圈 11 用开口销固定在六角轴上，以免轴向窜动，同时弹簧夹 6 夹住六角轴，使之在六角轴上圆周定位。自动扶梯正常工作时梯级下缘与触发杆之间有一定的间隙。若梯级受损后产生塌陷，即会碰到触发杆并使之转动，六角轴也随之转动并由凸轮盘 触动安全微动开关，随即断电停车。故障排除后，应使梯级塌陷保护装置复位，以便重新启动自动扶梯。 图 8 梯级踏板塌陷保护装置 1、 10 辅轮； 2、 3、 9 出发杆； 4 微动开关； 5 凸轮盘； 6 弹簧夹； 7 角 形 件； 8 六角轴； 11 挡圈； 12 横梁 nts烟台大学毕业论文（设计） 19 （八） 主驱动链断裂保护装置 自动扶梯一般都采用双排驱动链，如果机件发生故障断裂、拉伸、运行跳动较大的情况，则会造成很大的事故隐患，因此要设置保护装置，以避免产生事故。图 9 为驱动链短裂保护装置。其结构与工作状况： 主 驱动链断裂保护装置正常工作时，铰点 A 在支架 6 上的碰块 4 一直和 主 驱动链 5 相接触，当链条断裂时，碰块下落，其碰块上的触点 1 碰到开关 3，即切断电源，扶梯停止运行。该保护装置总是和安全制动器一起工作的，也就是说 主 驱动链断裂后，工作制动器不再起作用了。 图 9 主驱动链断裂保护装置 1 触点； 2 角 形 件； 3 开关； 4 碰块 5 驱动链； 6 支架； 7 螺钉 （九） 梯级 （踏板） 链保护装置 梯级链保护装置如图 10 所示，一般与梯级链张紧装置是同一结构，左右各一套。当梯级链伸长超出允许范围时， S 的间隙消失，使微动开关动作，使扶梯停止运行。如其中一条链条发生断裂， 张紧装置也会突然后移，使微动开关动作。若梯级链异常受力时， e 空隙消失，也使安全开关动作。 图 10 梯级链安全保护装置 1 梯级链轮； 2 压缩弹簧； 3 微动开关 nts烟台大学毕业论文（设计） 20 （十） 扶手带入口保护装置 在一般情况下，人的手不会碰触扶手带的入口，但小孩则有可能用手去摸，手和手臂有可能被扯入。因此，扶手带入口必须装设保护装置，图 11 所示是扶手带入口保护装置，一台梯共有 4 个这种装置。该装置的壳体有橡胶制成，周边与扶手带的间隙一般为 3 4mm，人的手指不可能进入，当壳体受到 30 50N压力时，就会使微动开关动作， 使扶梯停止运行。 图 11 扶手带入口保护装置 1-微动开关； 2 托架； 3 楼板 （十一） 梳齿板安全保护装置 当异物卡在梯级踏板与梳齿之间使梯级不能与梳齿板正常啮合时，梳齿就会弯曲或折断，如此时梯级进入梳齿板，就有可能导致重要机件的损坏。图 12所示是梳齿板安全保护开关的结构。梳齿板由压缩弹簧压紧定位，当梯级不能正常进入梳齿板时，梯级的前进力就会将梳齿板抬起，使微动开关动作，使扶梯停止运行。 梳齿板安全保护开关，设在上下梳齿板的两边，可以同时检测水平以及垂直两个方向的力。 图 12 梳齿板安全 保护装置 1、 3 微动开关； 2 梳齿 nts烟台大学毕业论文（设计） 21 （十二） 裙板安全开关 裙板安全开关如图 13 所示，扶梯正常运行时裙板与梯级之间保持一定的间隙，单边不大于 4mm，两侧之和不大于 7mm。为保证乘客的安全，在裙板的背面一定距离处设置微动开关。当异物进入裙板与梯级之间的缝隙后，裙板发生变形，使开关动作，扶梯停止运行。虽然这种安全装置不是标准规定必须安装的，但普遍都装有，是一种常见的安全装置。 图 13 裙板安全开关 1-开关； 2 裙板 （十三） 相位保护 当电源相或缺相时，相位保护装置应起作用，使自动扶梯不能起动运 行。 （十四） 急停按钮 在自动扶梯入口处的围裙板的盖板上装有一个红色急停开关，此开关应醒目、易操作、灵敏度好。在遇有紧急情况时，按下开关，即可立停车。 （十五） 梯级间隙照明装置 在梯路上、下水平与曲线段的过渡处，梯级在形成阶梯或在阶梯消失的过程中，乘客的脚可能踏在两个阶梯之间而发生危险。为此，在金属结构内安装了一种特制的绿色荧光灯。乘客经过此处时会受到绿色荧光的警示，从而及时调整在梯级上的站立位置。 五 、 润滑装置 机械零件经相对运动摩擦后会产生大量热量。久而久之，机件大量磨损，就会破坏其原来的结 构性能。以前的自动扶梯因其运行速度比较低，所以结构中没有设计专用的润滑装置，只是在日常保养时，周期性的人工加油润滑。但是这种润滑满足不了机件的需要，所以造成机件磨损加剧，运行 噪 声大，降低了机件的使用寿命。如今出厂的自动扶梯都配有自动油润滑装置。 自动扶梯所要润滑的主要部件有 1. 双排驱动链，链条的加工与配合精度相当精良，为了避免和减少销轴与内链板的磨损，故在该两处加油润滑。 2. 齿nts烟台大学毕业论文（设计） 22 式或滚珠式牵引链条。 3. 梯级（ 踏板 ） 链。 4. 扶手驱动链。 5. 导轨转向壁。 （一） 润滑装置类型 润浸式自动润滑装置的润滑 循环顺序 润滑装置的工作时间分为润滑时间和静止时间，由内部的记时器记时。主线路和末端的压力开关控制所产生的油压。每次润滑循环的油量由计量器控制。其油刷特点为：装配调整油刷的高低位置确好与链式传动有链条是接触非接触状态，油刷始终存在润滑油脂，即使油泵停止供油，它也可利用存留的油脂润滑机件；油刷接触润滑可以扩大，能改善机件的润滑状态，减少磨损，降低运行 噪 声。 （二） 润滑顺序如下： 1. 当润滑时间开始时，油泵打开，液位上升，计量器充满油； 2. 当液位达到一定值时，液位开关关掉油泵。 3. 油液下降后，油泵 重新打开 ，并且每 4 小时自动加油一次。 4. 当液位达到一定值时，液位开关 关闭 油泵。 5. 油液下降后，油泵再次打开，如此循环往复直到润滑时间结束为止。 6. 润滑时间结束后，静止时间即告开始。静止时间内润滑时间不会运转，但内部的记时器仍起作用，直到静止时间期满后再次转入润滑时间，润滑装置又开始运转。 （三） 自动润滑装置系统 VERSAIII 型自动润滑系统装置自动定时定量地对个运动链条进行加油，使系统一直保持良好的运行。 当扶梯正常运行后，每 4h KZR 吸合一次，当润滑液 上升到一定位置时，液位信号接点 SZR 接通，自动加油不再进行。 自动加油装置上也有手动加油按钮，按下手动加油按钮 FZR，加油泵 MZR运转；松开加油按钮，加油泵 MZR 停止运转。 六 、 元器件的选择 （一） 刀开关 刀开关是手动电器中结构最简单的一种，主要用作隔离电源，也可用来频繁的接通和分断容量较小的低压配电线路，接线时应将电源线接在上端，负载接在下端，这样拉闸后刀片与电源隔离，防止意外发生。 HD11， HD12， HD13， HD14 系列的刀开关其作用是分合电路，开断电路。此系列开关用于交流 50HZ，额定电压 380V 以下的低压成套装置中。作为不频繁手动接通和分断交流电路或作隔离作用。 nts烟台大学毕业论文（设计） 23 HD11， HS11 用于磁力站中，不切断带有负载的电路，仅作隔离开关之用。 HD12， HS12 用于正面两侧方操作前面维修的开关柜中，其中带灭弧罩的刀开关可以切断额定电源以下的负荷电路。 HD13， HS13 用于正面两侧方操作后维修的开关柜中，其中带灭弧罩的刀开关可以切断额定电源以下的负荷电路。 HD14 用于动力配电箱中，其中带灭弧罩的刀开关可以带负荷操作。 HD14 100/3 1 8 （ 二 ） 转换开关 LW2 系列开关适用 与交流 50HZ， 220V 以下的电气设备中作各种开关设备远距离控制之用，亦可作为各种电气仪表，伺服电机及微电机的转换开关。可装在配电箱，控制屏上，或其它装置的金属板及绝缘板上。 表 4 转换开关性能参数 型号 开关型式 用途 LW2-H 钥匙型 作为带有可取出手柄保护式的开关 （ 三 ） 行程开关 LX19 系列行程开关适用于交流 50HZ， 380V 以下的控制电路中。将机械信号转变成电信号，作控制机械运作或程序之用。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置。当装于生产机械运动部件上的挡块撞击行程开关时， 行程开关的触点动作。实现电路的切换。 此行程开关元件有一对常开触头，一对常闭触头。其基座用塑料制成。 表 5 行程开关性能参数 型号 规格 结构型式 触头转换时间 LX19-111 380A 单轮，滚轮在传动杆内侧。 能自动复位 0.4 （ 四 ） 微动开关 微动开关有带纯银触点的动静触头，作用弹簧，操作钮和胶木外客等组成。当外来机械力加于操作钮后，作用弹簧拉伸，达到一定位置时触头瞬间时转换，当外力除去后，触头借弹簧力自动复位。 表 6 微动开关性能参数 型号 型式 额定电压 额定电流 工作压力 工作行 程 JW-11 基型 380V 3A 0.15-0.35kg 0.8-1.25mm （ 五 ） 控制按钮 控制按钮是一种专门的发布命令的按钮，直接或通过电磁式或电器间接作用于控制电路的电器。可以与接触器或继电器配合对电机实现远距离的自动控nts烟台大学毕业论文（设计） 24 制。 控制按钮一般包括平按钮、紧急按钮、点动按钮等。 LA19 按钮带指示灯，当按下按钮时，常闭触点先行开断，然后常开触点接通。释放按钮时由复位弹簧把按钮回复到原始位置。 急停按钮的型号： LAY1-01J/2 （ 六 ） 熔断器 熔断器是一种简单而有效的保护电器。在电路中起 保护作用。 熔体 由于电流的热效应而使温度上升，当电路发生过载或短路故障时，电流大于熔体允许的正常发热电流，使熔体温度急剧上升。当达到其熔点温度时，熔体自行熔断，分断电流。从而保护了电器设备。 RT0 系列熔断器为有填料封闭官或熔断器，适用于交流 50HZ， 380V 以下短路电流大的电力网络或配电装置中，作为电缆，导线及电气设备的短路保护及导线。电缆的过负载保护。 RT0-100 Q/60 RT：有填料封闭管式熔断器 0：设计序号 100：熔断器额定电流（ A） Q：底座板前接线式 60：熔体额定电流 （ 七 ） 热继 电器 电动机在实际运行中，往往 会 产生过载。所谓过载，就是电动
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