PLC与自动扶梯

1、文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持随着微处理器，计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广泛地应用几乎所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场要求做出迅速的反应，生产出小批量，多品种， 多规格， 低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动化生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程控制器正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。可编程控制器( Programmable Logic Controller ) 简称为PLC,它的应用面广，功能强大， 使用方便，已经成为当代 工业自动化的主要支柱之一，在工业生产的所以领域得到

2、了广泛的使用。PLC 已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，PLC 在其他领域，例如在自动扶梯控制系统的应用也得到了迅速的发展。第一章 S7-200型PLC理论及应用1.1 S7-200型PLC系统构成PLC控制系统示意图PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控 制功能外，还能与其他计算机通信联网的功能；主要由 CPU,输入模块，输出 模块和编程器组成。CPU模块：主要由处理器（CPU芯片）和存储器组成；不断地采集输入信 号，执行用户程序，刷新系统的输入。I/O模块：输入（Input）模块和输出（Output）模块的简称，主要是传递信号，还 有

3、电平转换与隔离的作用。编程器：是用来生成用户程序，并用它来编辑，检查，修改用户程序，监控 用户程序的执行情况。电源：PLC使用AC 220V电源和DV 24V电源。1.2 PLC的指令系统（一）位逻辑指令触电与线圈指令在语句表中，用A（AND,与）指令来表示常开触点或电路的串联。用O（OR, 或）指令来表示常开触点或电路的并联。在语句表中，用AN（AND NOT,与非）来表示串联的常闭触点，用ON（OR NOT,或非）来表示并联的常闭触点。赋值指令用“二”将逻辑运算结果RLO写入地址位，赋值指令是与输出线 圈相应的。（2）取反指令与异或和同或指令取反指令换句话说，能流到达该触点时即停止流动；若

4、能流未到达该触点，该触点给右侧供给能流。异或指令的助记符为X,同或指令的助记符为XN。（二）定时器与计数器指令接通延时定时器定时器计数器的当前值设定值均为 16位有符号整数（INT）,允许的最 大值为32767。接通延时定时器（TON）的使能输入端（IN）的输入电 路接通时开始定时。TI-3 7IN TDNPTLIJMw接通定时器定时器有1ms, 10msft 100ms三种分辨率。断开延时定时器指令接在断开延时定时器（TOF） IN输入端的输入电路接通时，定时器位为 ON ,当前值被清零，输入电路断开后，开始定时，当前值从0开始增 大。保持型接通延时定时器 保持型接通延时定时器（TONR）的

5、输入电路接通时，开始定时。当前值 大于等于PT端指定的设定值时，定时器位变为ON。达到设定值后，当前 值仍然继续计数，直到最大值3 2 7 6 7。计数器指令（1）加计数器（CTU）:当接在R输入端的复位输入电路断开时接在C U输入端的加计数脉冲输入电路由断开变为接通（即在C U信号的 上升沿），计数器的当前值加1 ,直至计数器最大值3 2 7 6 7.（2 ）减计数器（C T D）:在减计数（CD）脉冲输入信号的上升沿（从 OFF到ON）,从设定值开始，计数器的当前值减1,减至0时， 停止计数，计数器置1 .（3 ）加减计数器（C T U D）:在加减计数输入脉冲C U的上升沿，计数 器的当

6、前值加1 ,在减计数器输入脉冲CD的上升沿，计数器的当 前值减1 ,当前值大于等于设定值（PV）时计数器为被置位。1.3 编程方式顺序功能图梯形图功能块图指令表结构文本PLC的编辑语言顺序功能图（SFC）:是一种提供了组织程序的梯形方法，以步，转换 和动作三种主要元件为主。梯形图（LD）:由触点，线圈和用方框表示的功能块组成。功能块图（FBD）:时是一种类似于数字逻辑电路的编程语言。语句表：是一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式，由指 令组成指令表程序或语句表程序。结构文本（ST）:是一种专用的高级编程语言。1.4 S 7 2 0 0的应用数字量逻辑控制运动控制闭环过程控制数据处理通

7、信联网第二章自动扶梯的概述2 . 1自动扶梯的结构梯级包括梯级踏板，梯级踢板，梯级主轮，梯级支架，梯级支承板，梯级主 轴。曳引链：自动扶梯的曳引链式传递牵引力的主要结构，一般采用套筒滚子链 的结构，也有采用齿条式结构的。驱动装置：是整个扶梯的动力源，也是主要振动的噪声源，它的性能直接影 响扶梯的性能。它包括电动机，减速器，中间传动件，制动器，驱动链轮及 驱动链条几个部分。梯路导轨系统；包括主辅轮的全部导轨，反轨以及相应的支撑物等。扶手装置由护壁板，围裙板，内，外盖板，斜角盖板，扶手带及传动系统等 组成2 . 2自动扶梯的发展与特点(1)自动扶梯是由继电器自动扶梯系统开始的， 继电器系统结构简单

8、采用接触 器，继电器和行程开关组成。经过一定的发展1 9 6 9年，美国数字设备公司首 先研制成功第一台PLC,自动扶梯也开始了 PLC控制阶段，到了 2 0世纪微 电子的发展，单片机的产生，人们开始了单片机控制自动扶梯的时代。(2)自动扶梯的分类按曳引链的型号分：链条式和齿条式。按梯级宽度分：1 0 0 0 mm双人梯，8 0 0 mm单人梯和6 0 0 mm单人 梯。按扶手护壁型分：全透明，半透明，不透明。按扶手照明分：有照明和无照明。按提升高度分：小高度36 m,中高度62 0 m,大高度2 0 m以上。按倾斜角度分：3 0度，3 5度，2 7. 3度。按运行速度分：当倾斜角3 0度时，

9、不超过0 . 7 5m / s ,当倾斜角 3 0度而 3 5度时，不超过0 . 5 m / s o按设置方法分：单台型，单列型，单列重叠型，并列型，交叉型。第三章自动扶梯控制系统及分析3 . 1自动扶梯继电器控制系统(1)主电路主电路图由空气断路器QF 1 ,相序继电器KP,热继电器FR 1 ,上，下接触器KMl . KM2的主接触点，及“星一三角”变换接触器主接触点KM3 , KM4,拖动电动机Ml,制动电动机M2 (或失电制动器YB),润滑电动机M3组成。该电路在控制电路的作用下完成起动，自动，停止，及“星一三角”变换， 上行，下行，润滑等功能。同时具有短路，漏电，错相，断路，过电流保护

10、 功能。(2)控制电路继电器式自动扶梯控制系统的控制电路图控制电路在工作状态时，它由分别设置自动扶梯上部和下部的起动， 停止按 钮SA3,SA4和三位置开关STP1,和STP2控制自动扶梯的上，下行运动和停止。 当三位置开关SA3旋向上行位置时，KA3导通并且自锁，同时切断 KA4电源。上行接触器KM1导通，扶梯作上行运动，同时切断 KM2电源，实现上行，下 行电气联锁。当三位置开关 SA3旋向下行位置时，KA4导通并且自锁，同时切 断KA3电源。下行接触器KM2导通，扶梯作下行运动，同时切断 KM1电源, 实现上行，下行电气联锁。3.2 电子式自动扶梯控制系统(1)电子式控制系统的概述电子式

11、自动扶梯控制系统式根据自动扶梯的性能要求进行设计的，它的结构如图该控制系统，能对电动机的起动，停止，正传，反转，及“星一三角”变换进行 全面的控制和管理，对运行中发生短路，欠电压，过载，梯级异常，梯级下沉， 驱动链断，曳引链断等多种故障实施高速并行处理。(2)控制原理组成A,主电路B,工作原理：起动一一上行起动一一下行起动一一运行一一上行运行一一下行 运行停机正常停机故障停机。C,保护电路工作原理3.3 单片机式自动扶梯控制系统(1)电路原理单片机式自动扶梯控制系统的电动机拖动部分由曳引电动机，失电自制器，制动电磁铁，上，下行接触器，星一三角接触器，热保护开男，相序继电器，滤电保 护开关和断路

12、器构成。微机控制系统由控制电路板，驱动电路板，输入电路板，显示电路板，操纵盒， 检修盒保护开关和电源等组成。3. 4PLC自动扶梯控制系统(1 ) P L C电控原理用可编程控制器(PLC)设计自动控制系统与选用微机控制系统是不完全相同， 需要根据可编程控制器的特点进行相同设计。它与继电器控制系统也有本质的区 别，硬件与软件的分开进行设计这是可编程控制器的一大特点。3 . 5 不同自动扶梯控制系统分析继电器式：结构简单，容易掌握，但采集故障信号的速度较慢，故障检测难, 控制电路电路图繁琐，不可靠，维修起来困难，并且用了大量的继电器耗电 多。电子式：选用了可靠，灵敏度高的霍尔接近开关作为故障检测

13、元件，但接触 器，热继电器，熔断器，延时继电器，辅助触点的要求高，所以成本高且不 能克服继电器式的缺点。单片机式：具有简单可靠的特点，但集成度高控制电路坏了不容易维修。且成本很局OPLC式：具有可靠性高，抗干扰能力强；功能完善；编程简单，使用方便; 控制程序可变，具有很好的柔性。第四章 P L C式自动扶梯控制系统4 . 1 P L C电气控制原理自动扶梯PLC电控原理框图(一)自动扶梯控制系统的输入与输出的分析(1 )输出控制上，下行接触器的线圈电压通，断。控制“星一一三角”降压或频繁变阻降压启动 控制制动电动机的接触器线圈电压通，断或电磁离合器的电压通，断， 实现抱闸。控制上，下行指示灯发

14、光二极管，指示运行方向。控制4位或多位数码管显示器，显示运行时间。控制发光二极管或数码管的分段组合，显示故障位置。(2 )输入上，下行信号。热保护信号。相序保护信号。运行方式选择信号。故障信号。停机信号。(二)PLC的选择选择机型是使用PLC的第一步。所谓系统I/O点数，就是PLC在完成系统控制 功能中，所需要的全部输入信号和控制对象的个数。输出点数A主回路点数是由PLC的交流220V输出模块控制上，下行接触器的线圈电压 通，断，来控制电动机正，反转，实现扶梯的上，下行运转，制动和降压启动接 触器各一个，工作方式也使用接触器的通断来控制，B运行时间显示和故障显示点数：通常用数字上下运行时间所用

15、气短数码显示 器。输入点数A控制点数主要是指按钮开关的通断和相应继电器的动作以及传感器信号的 有关。自动扶梯的控制信号包括上，下行运行方式转换；检修的上，空，下行; 告警；停机；复位；抱闸打开信号等，共占用 10个点。控制输入点数图检测点数A梯级下沉（上，下）B曳引链断（左，右）C扶手带异速（左，右）D驱动链断E梯级异常F扶手带有异物等4.2 梯形图设计PLC的特点之一就是编程简单。PLC的相应输入，输出端子的定义故障信号输入的设计自动和检测控制设计同步检测的设计及其维修的一些设计15梯形图的设计XI2R7L TMM BO HCTX '5ETMX K3C 3_匚 TMX 10 1X1F

16、 /PhX12X13X12/HIl/lT? XCH/lKCC1C11H/X。 T2H/. EV102,KCTti/HCTX跖a0ZT2 NDXlfH H/lk二 TMX 30 1R11XOX1F>.X6X7xeX91_IIXC自JKFXICK1EX1CV31Y37TMX文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持21小ROX1FR1BI-/X4X7XEXFXWR9Rt3文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持254.3 PLC的特点

17、及工作原理PLC用于自动扶梯的控制系统具有以下优点。1 .可靠性高、稳定性好。一般PLC允许的输入信号阈值比通常的微机大得多, 它与外部电路经过光电隔离，具有很强的抗干扰能力，对环境条件要求也较低。一般的PLC均能承受峰值1 000V,脉冲宽度1的矩形脉冲尖峰干扰，并有多种保护和检测功能，一旦出现故障，能使自动扶梯马上停止运行。2 编程简单、使用方便。目前 PLC 普遍采用继电器控制形式的梯形图编程方式，简单易学，极易被电气、自动控制专业的人员所接受。3 维护检修方便。PLC 具有完善的监视诊断功能，如内工作状态、通信状态、I/O 状态和异常状态等显示。扶梯的各个控制环节可以用故障代码表示，大

18、大降低了故障修复时间。PLC 实质上是一种专用计算机，其结构形式基本与微机相同，只是为了提高其抗干扰能力和稳定性而将输入、输出部分与外界进行了隔离。使用者可以联机或脱机编程，然后将指令固化在ROM 或 EPROM 存储器中。运行的微处理器对用户的程序作周期性循环扫描，逐条解释用户程序并加以执行。第五章 PLC 在自动扶梯控制系统中的应用5.1 PLC 的控制原则自动扶梯控制中有大量的逻辑信号需要处理，这部分工作是由PLC 完成的。只有对众多的逻辑信号进行处理，并对各相关元件进行正确指挥，才能完成自动扶梯的整体控制。根据扶梯运行的需要，PLC 主要实现运行、停止、润滑、检修、逆转判断、安全回路故

19、障判断、速度偏差判断、故障记录、状态显示等功能。所谓故障处理功能指扶梯出现安全电路、扶梯逆转、超速等故障时，能自动停梯并报警，提示专业维修人员检修，在故障未恢复之前扶梯无法再启动。例如当扶梯上行时，上部扶手带出入口开关动作，PLC 对信号处理后，断开相关的输出信号，主接触器、L 行接触器和下行接触器的线圈断电，扶梯停止，蜂鸣器同时鸣响一段时间，运行指示器显示相应故障代码，提示维修人员停梯的原因是上部扶手带出入口开关动作，同时把故障代码传送到监控系统，从而使维修人员能够在最短的时间内到达现场并准确排除故障，使扶梯尽快恢复运行。5.2 PLC 的工作程序电气系统组成以后，为了实现最优控制，还需精心

20、编制PLC 的控制程序。在PLC 的控制程序中，需要进行处理的逻辑信号首先是安全回路检测信号，该信号用来判断扶梯安全回路是否存在故障，以及故障存在的位置，它是自动扶梯安全运行的重要保证。其次还要检测扶梯的停止、上行、下行、检修、润滑等信号。然后通过对这些输入信号的处理，给出相应的运行状态显示和报警等信号，所有这些控制信号的给出，都是PLC 根据各种输入信号通过控制程序处理实现的。这些程序之间必须协调一致、判断合理，才能完成自动扶梯的整体控制。(1)控制系统流程图根据自动扶梯所要实现的功能以及PLC 顺序执行程序的特点，编写PLC 程序主要是采用模块化编程思想，即根据各功能实现的条件和原则编写各个功能模块，其流程图如图所示。a动扶梯次行.珞舟同T 一泡抽亍和后干亚nfwT工程丁干一 I一；收障起火不冠j2PLC开始运行后，首先检测自动扶梯的工作状态，并按图所示的流程顺序扫描 整个程序，然后根据程序内容对扶梯进行相应的控制。（2）程序分析由于梯形图程序是采用顺序信号与软件地址号在图形图像上做出顺序电路图的方法，这种方法用触点符号与线圈符号表示顺序电路， 因而容易理解程序的内 容，同时还可用电路显示的状态来进行顺序的运作监视， 因此采用梯形图来分析 PLC对自动扶梯的逻辑控制。下面以自动扶梯逆转故障为例加以说明。自动扶梯逆转故障信号经PLC处理后，