[优秀毕业论文]自动控制扶梯的危机控制系统设计

学士学位论文自动控制扶梯的危机控制原理摘要自动扶梯广泛用于酒店、商场、地铁、火车站、写字楼、机场等场所，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。本设计采用PLC控制系统，具有可靠性高、稳定性好、编程简单、使用方便、检修维护方便等显著优点。将PLC应用于自动扶梯上，可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。自动扶梯采用伺服驱动，Y-切换启动。从电梯运行的安全要求和检修运行要求出发，同时考虑到电梯操作的便利性，程序设计主要实现三种运行状态：自动运行、手动运行、检修运行状态。在正常情况下，扶梯进入自动运行状态；当发生某种特殊情况时，扶梯在外部手动信号的作用下，进入手动运行状态，当系统检修时，插入检修盒，进入检修状态。在电气系统组成以后，为了实现最优控制，需要精心的编制PLC的控制程序。在PLC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，通过对这些信号的处理，给出相应的运行状态显示和报警信号。关键词自动扶梯 PLC 控制系统 Automatic escalator principle of crisis management SummaryEscalators are widely used in hotels, shopping malls, subway, train stations, office buildings, airports and other places, in the convenience of our customers and improve the quality of service has played a very important role. This design uses a PLC control system, high reliability, stability, programming is simple, easy to use, repair and maintenance convenience obvious advantages. PLC applied to the escalator, the escalator can greatly improve the level of control, so that the escalator to reach the desirable control effect. Compared with the relay control escalators have a qualitative leap. It implements a computerized control of the escalator, so that the escalator more intelligent. Escalators servo drive, Y- start switch. Running from the elevator maintenance safety requirements and operating requirements, and taking into account the convenience of elevator operations, programming realization of three main operating states: automatic operation, manual operation, maintenance running. Under normal circumstances, the escalator into the auto-run state; when the occurrence of certain special circumstances, the escalator in the role of the external hand signal, to enter manually run the state, when the system overhaul, insert the repair box, enter the maintenance state. After the electrical system components in order to achieve optimal control, requires careful preparation of PLC control program. Control program in the PLC logic required in the signal processing circuit first security detection signal, by processing these signals are given the appropriate operating status display and alarm signal. Keywords Escalator PLC Control System不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- -目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.1.11第2章自动扶梯的结构及原理 2.1 本章小结 第3章PLC的原理 3.1 本章小结 第4 章PLC硬件 第5章软件 结论9致谢10参考文献11附录11千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- I -第1章 绪论1.1 课题背景 自动扶梯是由一台特种结构型式的链式输送机和两台特殊结构型式的胶带输送机所组合而成的, 用以在建筑物的不同层高间运载人员上下的一种连续输送机械。它的出现给人类的日常生活带来极大的便利。自动扶梯作为运送旅客的交通工具, 不仅成功地缩小了目标间的距离, 而且使超短途( 如楼层、月台间等) 的大流量人员运输成为可能。因此, 经济学家说: “自动扶梯的出现使人们有了逛大型商场的欲望。”交通学家说“是自动扶梯和自动人行道的应用使我们可以把车站、机场建的尽可能大。”自动扶梯的应用已经改变了我们的生活, 并已经成为现代物质文明的一个重要标志。1.1.1 自动扶梯的发展历程我们今天所认识的自动扶梯, 其发明历程经历过曲折。杰西瑞诺和查尔斯希伯格是这个行业最早时的两个伟人。1859 年, 美国人内森爱米斯发明一种“旋转式梯级扶梯”并获专利。但是, “旋转式梯级扶梯”是让乘客沿正三角形的一边进入, 到达顶点后飞降下来, 类似于杂技的惊险动作。因此, 该扶梯未能付诸实践。但是, 他的构思具有开拓性。1891 年, 在美国科尼岛码头装了一部自动扶梯, 轰动一时。它当时被称为“倾斜升降机”, 是由纽约企业家杰西瑞诺设计制造的。他早在1882 年就申请并发明了此项专利。这种自动扶梯采用输送带原理, 一条分节的坡道以20度至30度坡度移动。扶梯的起止点都有齿长40厘米的梳状铲,与脚踏板上的凹齿啮合。乘客站在倾斜移动的节片上, 不必举足, 便能上、下扶梯。1895 年, 杰西瑞诺在纽约市的考尼岛第一次展示了“自动扶梯”(它更像一部为人设计的传送带) 。美国的乔奇惠勒与瑞诺同年获得了另一种形式自动扶梯的专利, 但他的专利很长时间无人问津。1898 年, 查尔斯希伯格买下了乔奇惠勒与杰西瑞诺的自动扶梯专利, 并加以改造。1899 年查尔斯希伯格与奥的斯公司携手制造出第一台阶梯式自动扶梯。7月9日, 第1台奥的斯- 西伯格梯阶式(梯级是水平的, 踏板用硬木制成, 有活动扶手和梳齿板)扶梯试制成功, 这是世界第一台真正的自动扶梯。1900年, 查尔斯希伯格将拉丁文中的“Scala”(梯级) 一词与当时在美国已经用的相当普遍的“Elevator”一词组合成为Escalator, 并注册为产品商标, 这就是自动扶梯一词的来源。1910年西伯格将它卖给了奥的斯公司。直到1950年,奥的斯公司拥有该商标。1950 年根据商标保护法的规定,“escalator”失去了它名称的专有权, 成为自动扶梯的通称。1920年,奥的斯公司把杰西瑞诺的倾斜板条式扶梯和西伯格的梯阶式扶梯两者的长处融为一体, 重新进行设计, 使扶梯性能大为改观。1922年, 奥的斯公司制造了世界上第一台现代化自动扶梯, 水平楔槽式梯级与梳齿板相结合, 此后被其它自动扶梯制造商所沿用。1985年, 三菱电机公司研制出曲线运行的螺旋型自动扶梯, 并成功投入生产。螺旋型自动扶梯可以节省建筑空间, 具有装饰艺术效果。1991年, 三菱电机公司开发了带有中间水平段的大提升高度自动扶梯。这种多坡度型自动扶梯, 在大提升高度时可降低乘客对高度的恐惧感, 并能与大楼楼梯结构协调配置。1993 年,据日立评论报道,日本日立制作所开发了可以乘运大型轮椅的自动扶梯, 几个相邻梯级可以联动形成支持轮椅的平台。20世纪90 年代末, 富士达公司开发了变速式自动人行道,即自动人行道以分段速度运行, 乘客从低速段进入, 然后进入高速平稳运行段, 再后进入低速段离开。这样提高了乘客上下自动人行道时的安全性, 缩短了长行程时的乘梯时间。2000年4月, 美国ElevatorWorld报道, 位于德国汉堡的蒂森自动扶梯工厂,制造出全彩色自动扶梯梯级,它由玻璃纤维材料制成,有蓝色、绿色、红色、灰色和黑色等。彩色梯级为建筑师提供了丰富的设计想象空间。2002年4月17日至20日,三菱电机公司在第5届中国国际电梯展览会上展出了倾斜段高速运行的自动扶梯模型。可铰接伸缩的驱动齿条结构在运行时可使梯级的间隔发生变化, 从而使速度也产生变化。其倾斜段的速度是出入口水平段速度的1.5倍, 这样既缩短了乘客的乘梯时间, 也提高了乘客上下扶梯的安全性与平稳性。2003 年2 月, 奥的斯公司发布新型的NextStep自动扶梯, 它采用Guarded 踏板设计, 梯级踏板和围裙板成为协调运行的单一模块; 它还采用了其它一些提高自动扶梯安全性的新技术, 自动扶梯技术又一次更新。1.1.2自动扶梯的研究概况 自动扶梯经过100多年的研究发展,已经成为一种比较成熟的产品。但是目前世界上的大型电梯公司, 如:奥的斯、日立、迅达、三菱等依然投入大量的人力、物力对自动扶梯和自动人行道进行研究开发。其研究重点主要集中于节能、环保和安全。(一) 节能1、自动调节电压法 该方法的原理是根据电动机的负载大小, 利用新型节能器自动及时地调节电动机的工作电压, 使之能耗最小。新型的节能器是按照电量的有效值检测电动机的功率因数, 而且是应用瞬时检测技术, 在电动机全部运行时间内对其各相的电压和电流的大小和相位进行检测, 据此来调节电动机的端电压, 使电动机在不同负载情况下都运行到最佳状态, 功率因数和效率都得到提高, 能耗最小。节能的多少因负载的大小而不同, 约在20%50%左右。2、“自动重新启动”运行模式 该运行模式即自动扶梯在无乘客时自动停止运行, 当有乘客时又自动重新启动的一种运行模式。该运行模式已被标准所认可, 其节能相当可观, 不过这取决于停梯时间的长短。此外, 该运行模式也使自动扶梯的磨损大大减少, 从而延长了自动扶梯零部件的寿命。3、Y-切换法 该方法的基本原理是: 当扶梯启动时, 电动机按Y接法启动,不再通过时间原则切换成接法运行, 而是乘客数量增加到设定的数量之后,电动机才切换成接法运行。当乘客数量减少到设定的数量之后, 电动机又切换成Y接法运行,如此反复。经过测试, Y接法比接法节能显著,节能可达20%,相当可观。4、变频驱动 该方法的关键在于使用高性能的变频器, 如“交-直-交”PWM型变频器。由于变频器的采用, 可以在无人时很容易实现极低频率极低电压对电动机供电, 使自动扶梯以极低的速度运行。其节能效果可以与“自动重新启动”运行模式相媲美, 甚至超出。因为变频驱动可以使扶梯在轻载的工况下实现降压节能运行。( 二) 环保1、无润滑型自动扶梯 该自动扶梯的关键是梯级链采用了齿条与过渡型齿条的传动方式,而该过渡型齿条又与电动机采用了齿轮与齿条的传动方式。在整个扶梯的运行过程中无需润滑油的参与。该自动扶梯摈弃了传统扶梯采用的链条传动模式,从而避免了润滑油的污染。2、无重金属污染 目前很多公司自动扶梯照明系统多采用的是日光灯管,但是该方法存在着日光灯管破裂后水银污染环境的危害。因此,部分公司已经开始使用LED照明系统替代传统日光灯管的照明系统,降低了扶梯对环境的危害。( 三) 安全 强调安全性的自动扶梯以移动式裙板扶梯为代表。该自动扶梯的原理是将梯级踏板和围裙板组成为协调运行的单一模块,梯级踏板和围裙板成为协调运行的单一模块。该自动扶梯的梯级与裙板之间无任何间隙,从而避免发生该区域手指轧入的危险。而这一区域正是传统自动扶梯的主要危险所在。1.1.3自动扶梯的发展前景目前各大电梯公司对自动扶梯和自动人行道研究主要集中于安全、节能和环保等方面。但是今后自动扶梯和自动人行道的发展方向除了以上三个方面之外,还将朝高速方向发展。目前有些公司也陆续推出了相关产品。如:CNIM公司推出了加速自动人行道,最大速度可达11公里/小时。蒂森公司的加速自动人行道, 最快速度可达2米/秒。该公司的第一台加速自动人行道安装在多伦多机场。NKK 公司的加速自动人行道的最高速度达1.2米/秒。总之,自动扶梯作为现代文明的一个重要标志之一,其发展水平也体现了当代社会科学进步水平。第二章PLC原理2.1可编程控制器国内外现有的自动扶梯，它们的系统控制形式大都采用可编程控制器控制。目前电梯和自动扶梯正向高技术含量、高可靠性、高品质、更安全、更舒适的方向发展。客户对自动扶梯控制方式的要求也越来越高。以继电器为控制系统的自动扶梯已逐渐受到高技术要求的冲击。总之, 技术含量高, 物超所值的产品将越来越被中国的消费者所青睐。可编程控制器与继电器、单片微机相比有着比较独特的优点13：第一，具备灵活、通用特点在继电器控制系统中，使用的控制器件是大量的继电器，整个系统是根据设计好的电器控制图，由人工布线、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，需要改变电器控制系统的话，那么原先的整个电器控制系统将被全部拆除，而重新进行布线、焊接、固定等工作，耗费了大量的人力、物力和时间。而可编程控制器是通过存储在存储器中的程序实现控制功能的，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。而且，同一台可编程控制器还可以用于不同的控制对象，只要改变软件就可以实现不同的控制要求，因此具有很大的灵活性、通用性。另外 PLC产品还具有多样化、系列化的特点，其结构形式多种多样，同一系列又有低档、高档之分，因此可以适应于各种不同规模、不同要求的工业控制。PLC还有多种功能模块，可以根据需要灵活组合成各种不同功能的控制装置，实现各种特殊的控制要求。第二，可靠性高、抗干扰能力强对于自动扶梯而一言，可靠性是一个非常重要的指标，如何能在各种恶劣的工作环境和条件(如电磁干扰、低温潮湿、灰尘超高温等)下，平稳可靠的工作，将故障率降至最低，是研制每一种控制器件必须考虑的问题。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”。第三，编程简单、使用方便用单片计算机实现控制，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。例如目前大多数PLC采用的梯形图语言编程方式，既继承了继电器控制线路的清晰直观感，又考虑到大多数电器技术人员的读图习惯及应用微机的水平，很容易被电器技术人员所接受。PLC易于编程，程序改变时也容易修改，灵活方便。它与目前微机控制常用的汇编语言相比，虽然在PLC内部增加了解释程序，增加了程序执行时间，但对大多数的自动扶梯控制设备来说，PLC的控制速度是足够的。用单片计算机控制，只有在输入输出接口上做大量工作，才能与控制现场连接起来，调试也比较麻烦。而PLC的输入输出接口已经做好，可直接与控制现场的用户设备直接连接。输入接口可以与各种开关和传感器连接，输出接口具有较强的驱动能力，可以直接与继电器、接触器和电磁阀等连接，使用很方便。第四，接线简单PLC的接线只需将输入设备(如按钮、开关等)与PLC输入端子连接，将输出设备(如接触器、电磁阀等)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。第五，功能强现代PLC不仅具有条件控制、计时、计数和步进等控制功能，而且还能完成A/D， D/A转换、数字运算和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，又可对模拟量进行控制；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。第六，体积小、重量轻和易于实现机电一体化由于PLC采用了半导体集成电路。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。同样，可编程控制器控制也有其不足的地方，在性价比上要高于继电器控制和单片微机控制；其开发潜力要差于单片微机，不如其功能灵活多样；通用性不好，不同厂家的可编程控制器以及其附属单元都是固定专用等等。2.2PLC的简介自从1969年美国DEC公司研制出世界上第一台可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller ：PLC)以来，经过三十多年的发展与实践，其功能和性能已经有了很大的提高，从当初用于逻辑控制和顺序控制领域扩展到运动控制领域。可编程逻辑控制器(PLC)也该成为可编程控制器(Programmable Controller ： PC)由于个人计算机夜间成PC，为了避免混淆，可编程控制器仍被称为PLC。早在20世纪20年代，人们用导线把各种继电器、定时器、接触器及其出点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是我们所熟悉的继电器接触控制。但由于它结构简单、设备体积大、动作速度慢、功能少，不利于产品的更新。近年来，随着大规模集成电路的发展，使得以微处理器为核心组成的可编程控制器得到了迅速发展，并广泛应用于各种领域中，以满足工业化大生产中的高效的，大量的自动化要求。如电动机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等。可编程控制器(Programmable Controller)又简称为PC或PLC，日本电器控制学会曾对可编程控制器作了一个定义：“可编程控制器是将逻辑运算、顺序控制、时序、计数以及算术运算等控制程序，用一串指令形式存放到存储器中，然后根据存储的控制内容，经过模拟、数字等输入输出部件，对生产设备与生产过程进行控制的装置。1987年，美国国际电工委员会(IEC)对可编程控制器定义如下：可编程控制器时一种数字运算操作的电子系统，专门为在工业环境应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序定时、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入输出控制各种机械或生产过程。可见PLC是基于计算机技术和自动控制理论而发展起来的，它既不同于普通的计算机，又不同于一般的计算机控制系统，作为一种特殊形式的计算机控制装置，它在系统结构、硬件组成、软件结构以及I/O通道、用户界面等诸多方面都有其特殊性。可编程控制器的一般组成：PLC是以微处理器为核心的工业用计算机系统，其硬件组成与计算机有类似之处，根据结构的不同，PLC可分为整体式和组合式。整体式PLC是将中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信端口、I/O扩展端口等组装在一个箱体内构成主机。另外还有独立的I/O扩展单元与主机配合使用。整体式PLC结构紧凑、体积小、小型机常采用这种结构。组合式PLC将CPU单元、输入单元、输出单元、智能I/O单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块，模块之间通过底板上的总线相互联系。装有CPU的单元称为CPU模块，其他单元称为扩展模块。大中型机常采用组合式结构。PLC在运行过程中一般由CPU、存储器和输入/输出系统三个部分即可完成预定的各种控制任务，因此可将这三部分称为PLC的基本组成部分。其它可选部件包括编程器、外存储器、模拟I/O盘、通讯接口、扩展接口以及测试设备等。主要用于系统的编程组态、程序存储、通讯联网、系统扩展和系统测试、维护等，是PLC的辅助组成部分，在PLC正常运行期间，这些部件并不起作用，它们主要用于系统的开发、安装、调试和维护。PLC的系统程序和用户程序都存放在存储器中现场输入信号经过I/O系统传送至CPU，CPU按照用户程序存储器里安放的指令，执行逻辑或算术运算，并发出相应的控制指令，该指令通过I/O系统传送至现场，驱动相应的执行机构动作，从而完成相应的控制任务。CPU是PLC的核心，其作用类似于人的大脑。是由控制电路、运算器、存储器和总线等组成，一般都集成在一块芯片上。它能够识别用户按照特定的格式输入的各种指令，并按照指令的规定，根据当前的现场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并将结果送到PLC的输出终端。另外它还能够识别用户所输入的指令序列的格式和语法错误，还具有系统电源、I/O系统、存储器及其它接口的测试与诊断功能。CPU与其它部件之间的连接是通过总线进行的。PLC的存储器是用来存放系统程序、用户程序和工作数据的。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器，存放系统程序的存储器称为系统程序存储器。系统程序是由生产厂家预先编制的监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释和功能子程序的调用管理程序及各种系统参数等。用户程序是由用户编制的梯形图、输入/输出状态、计数/计时值以及系统运行必要的初始值、其它参数等。系统程序存储器容量的大小，决定了系统程序的大小和复杂程度，也决定了PLC的功能和性能。用户程序存储器容量的大小，决定了用户程序的大小和复杂程度，从而决定了用户程序所能完成的功能和任务的大小。从存储器的性质来分，又分为ROM和RAM两部分。输入/输出系统，PLC的对外功能主要是通过各种接口单元来实现对工业设备或生产过程的控制。通过各种输入/输出接口电路，PLC既可以检测到所需要的过程信息，又可以将处理后的结果传送给外部过程，驱动各种执行机构，实现工业生产过程的自动控制。输入/输出系统提供了各种操作电平和驱动能力的输入/输出接口模块，以实现被控过程与PLC I/O接口之间的电平转换、电气隔离、串/并转换、A/D与D/A转换等功能。根据它们所实现的功能不同，可将I/O通道分为五种：(1)开关量输入通道(DI)；(2)开关量输出通道(DO)；(3)模拟量输入通道(AI)；(4)模拟量输出通道(AO)；(5)脉冲量输入通道(PI)。其它部件：PLC的可选部件是与PLC的运行没有依赖关系的一些部件，它是PLC系统编程、调试、测试与维护等必备的设备，PLC可独立于这些可选部件而独立运行。可选部件包括电源部件、I/O扩展端口、外设端口、编程工具智能单元。可编程控制器之所以得到迅速的发展和越来越广泛的应用，是因为它具有一些良好特点：应用简单方便：应用灵活，简单；编程简化；操作方便，维修容易。可靠性高：在硬件和软件两方面都采取了严格的措施。抗电磁干扰性能好，环境适应好：PLC是直接针对工业环境设计的，而且由于其结构精巧，所以耐热、防潮、抗震等性能很好。功能完善：PLC的基本功能包括：逻辑运算、定时、计数、数制转换步进控制等。易于实现网络化，可编程控制器可怜成功能很强的网络系统。PC的工作原理：PC的工作过程，简单的说，是周期循环扫描的过程，用户程序通过编程器或其它输入设备输入存放在CPU的用户存储器。当PC根据系统运行时，CPU根据系统程序规定的顺序，通过扫描，可完成输入点的状态。PLC循环扫描是对整个程序循环执行，也就是说用户程序不是按固定顺序从头到尾只执行一次，而是执行一次后，又返回去执行第二次、第三次直至停机。整个过程扫描一次所需要的时间称为扫描周期。采集或输入数据采集。用户程序逻辑运算，各输入点的状态更新，编程器键入响应和显示更新，CPU自检和复位扫描监视用定时，相应调试试用强迫I/O的键入等功能。PC的扫描既可按固定顺序进行，也可按用户程序规定的可变顺序进行。这不仅仅因为有程序每扫描一次，执行一次，也因为在一个大控制系统中，需要处理的I/O接口数较多，通过不同的组织模块安排，采用分时分批扫描执行的办法，可缩短扫描周期和提高控制的实时响应速度。PC的系统程序和用户程序都存放在存储器中现场输入信号经过I/O系统传送至CPU，CPU按照用户程序存储器里安放的指令，执行逻辑或算术运算，并发出相应的控制指令，该指令通过I/O系统传送至现场，驱动相应的执行机构动作，从而完成相应的控制任务。 PC系统监控程序框图，如上图所示。在每一次扫描开始前，CPU都要进行复位监视定时器、硬件检查、用户内存检查等操作。如果有异常情况，一方面启动故障显示灯亮，另一方面判断并显示故障性质。如果属于一般性故障，只报警不停机，等待处理。如果属于严重故障，停止PLC运行。PLC的主要技术指标包括以下点：第一，I/O点数：I/O点数是指PLC外部输入、输出端子的总数。I/O点数越多，外部可接的输入器件也就越多，控制规模就越大，一般按I/O点数多少来区分机型的大小。第二，扫描速度：扫描速度反应了PLC运行速度的快慢。扫描速度快，意味着PLC可运行较为复杂的控制程序，并有可能扩大控制规模和控制功能，扫描速度是PLC最重要的一项硬性能指标。第三，指令条数：PLC的指令条数时衡量其软件功能强弱的主要指标。PLC具有的指令条数越多，指令就越丰富，说明其软件功能越强。第四，内存容量：系统程序存放在系统程序存储器中，存储容量之用户程序存储器容量。用户程序存储器的容量决定了PLC可以容纳用户程序的长短，一般以字为单位计算。每1024个字为1K字。中小型PLC的存储容量一般在8K以下，大型机可达到256K2M。第五，内部器件：内部器件包括各种继电器、计数器/定时器、数据存储器等。其种类越多、数量越大，存储各种信息的能力和控制能力就越强。第六，高功能模块：PLC除了主控制模块外，还可以配接各种高功能模块。高功能模块的多少及功能强弱往往是衡量PLC产品水平高低的一个重要标志。高功能模块使得PLC既可以进行开关量的开环控制，也可以进行模拟量的闭环控制，能进行精确的定位和速度控制。第七，支持软件：为了便于对PLC的编程和监控，各PLC生产厂相继开发出各类计算机支持的编程和监控软件。第八，扩展能力：大部分PLC利用I/O扩展单元进行I/O点数的扩展，有的PLC利用各种功能模块进行功能扩展2.3PLC在自动扶梯控制系统中的应用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、上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。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。第三章 自动扶梯的硬件设计3.1自动扶梯的一般介绍本文所设计的自动扶梯是一种可上下运行式、能够大量和连续输送乘客的大型机电一体化设备。它能迅速的将拥挤的人流分散到个楼层，还能明显地增添公共场所的豪华气派，自动扶梯广泛用于机场、车站、码头、地铁、商场、体育、馆宾馆等交通枢纽和商业文化中心。3.1.1自动扶梯的性能：FGL、FML系列自动扶梯，吸收引进国际先进技术设计制造，具有独到的积木式结构、高精度的梯路轨道使传动更加平稳，其安全设施严格执行EN115欧洲标准（此标准最严格、最先进、要求最高），因此具有十分良好的安全保障和运行的高可靠性。除此之外，还具有结构先进、运行平稳、性能优良、安装维修方便等特点。FGL、FML系列自动扶梯有30、和35两种倾斜角度，梯级宽度有1000mm、800mm和600mm三种规格。3.1.2 FGL、FML系列自动扶梯的主要结构（1）传动系列传动系统位于自动扶梯的上部机房内，电机通过联轴节带动减速箱。减速箱通过链轮和驱动链带动驱动主轴运行，从而带动梯级运动。在电机的头部装有一带式制动器。（2） 架 架是一种由全封闭、刚度最好、变形最小的新型矩形钢管材料焊接成德金属骨架。为了避免 架的摆动或振动传到建筑物上，在 架的支点和建筑物之间填有一种特殊的橡胶减震部件。（3）导轨系统导轨由三个完全预装的部件组成。这些部件均通过装配夹具装配在 架上，并且均是经过校直的。三个预装部件是：头部曲线导轨（包括驱动主轴及扶手驱动轴）中部导轨（长度根据合同的要求而定）尾部曲线导轨（包括梯级链张紧装置）（4）梯级梯级由两根特殊制造的滚子链将其串接起来。滚轮的外圈用聚氨酯制成，内圈采用滚珠轴承。这样就避免了滚轮与链轮 合时的噪音。链条的每三个链节上有一个伸出的销轴，该销轴用于联接梯级轴。而梯级则通过一尼龙套固定在梯级轴上，侧向定位则通过夹子来固定。（5）围裙板围裙板位于梯级的两侧。为防止意外事故（夹住东西），围裙板必须非常光滑。围裙板和梯级之间的最大间隙为4mm，两边间隙之和不得超过7mm。围裙板也为梯级起导向作用（通过梯级上的滑动导靴）。（6）扶手支架扶手支架的护板由无支柱的自支撑钢化玻璃制成。钢化玻璃固定在玻璃夹紧型件内，扶手带导轨和其支架安装在钢化玻璃上部。扶手支架是经预装后安装在 架上。其上可安装扶手照明。钢化玻璃也可用漆面的不锈钢的叠层板代替。（7）梳齿板梳齿板位于自动扶梯的进（出）口处。各个梳齿板由螺钉固定在梳板相 合的地方有硬物卡住，将使梳板向后移动，碰到触电，则自动扶梯将停止运行。（8）前沿板在自动扶梯的上机房和下机房上，由预先成型的整体盖板盖住。盖板面上有防滑的沟槽。为了在维修时易于搬运，前沿板做成两部分。（9）扶手带扶手带在扶手导轨上运行，其运行速度与梯级的运行速度是一样的。扶手带回程在自动扶梯内。回程的扶手带由间隔分布的托轮支承。（10）内外盖板在扶手支架的护板与围裙板之间及护板与外装饰板之间，用易于拆卸的铝合金盖板盖住。（11）控制箱控制箱安放在自动扶梯的上部机房内。为了方便维修，在前沿板被取掉后，整个控制箱可顺着二根插销拉上来。3.2自动扶梯动作原理说明在自动扶梯上、下两端各设有一个方向选择钥匙开关及一只红色停止按钮，当扶梯内各安全开关都处于正常闭合状态，供电正常的情况时，安全继电器YJ吸合，操作人员可根据需要的运行方向，用钥匙操作钥匙开关，使KSC、KMS、KMB、KMU(KMD)分别得电并相继吸合，使电机的抱闸打开，电动机开始做星形启动运转，三秒后KMS释放，KMR吸合，电动机作三角形运转，当需要停车时按下红色停止按钮，扶梯便停止运行。当扶梯停梯以后想再次启动扶梯时，一定要等15秒以后才可以再次启动，此15秒时间的作用是让扶梯上的乘客离开扶梯，然后扶梯以空载启动运行。扶梯向下运行的作用原理同向上运行的动作原理相似。为使乘客能正常登梯，在梯级水平段下面安装了绿色荧光灯，运行时分别点亮，在扶梯启动时，发出警铃声，提醒乘客注意。当需要检修时，将检修盒上的插头插入检修插座内，就可以进行检修运行，状态为点动。按下检修上行按钮，扶梯启动向上检修速度点动上行。按下检修下行按钮，扶梯起动向下检修速度点动下行。当扶梯上部和下部检修插座中同时插入检修盒插头时，检修继电器KAJ和KAJ1同时吸合，此时将切断检修控制线（PC机检修输入点004不亮），按检修上行按钮或检修下行按钮，扶梯将不能以检修速度作点动运行。扶梯检修运行时，两只检修插座中只能任意一只插入检修盒插头，否则，扶梯将不能作检修点动运行。扶梯检修运行时，各安全行程开关仍起安全保护作用。为确保乘客安全，本扶梯具有以下安全设施：1 出入口安全装置：分别设置于扶手装置的上下部左右围裙板。2 梳齿板安全开关：分别设置于上下部前沿板下面，左右各一只。3 曳引链断链开关：分别设置于梯级张紧部分。4 扶手带断带开关：分别设置于左右扶手带下面。5 围裙板安全开关：分别设置于上下部左右R段。6 梯级下陷保护装置：分别设置于扶梯上下R段。7 防逆转安全开关：设置于主驱动双排链一侧。8 紧急制动装置：即驱动链断链保护装置，只有当驱动链断链时，紧急制动装置才起作用，当驱动链断链时，切断扶梯总的安全回路，扶梯便停止运行。当上述开关有任何一只动作时扶梯立即停止，同时故障显示器显示相应开关的代号，当故障排除开关恢复正常后，故障显示器无显示，扶梯可投入正常运行。在扶梯左侧双排链轮上还装有一只接近开关传感器PLS，用于检测扶梯运行速度是否低于或超过扶梯运行的额定速度。当出现上述现象时，控制扶梯立即停止运行。同时，本扶梯还具有电机过热保护及断相错相保护，当上述保护发生时扶梯立即停止，排除故障后可再次启动运行扶梯。3.3自动扶梯系统控制3.3.1运行状态控制1运行状态从电梯运行的安全要求和检修运行的要求出发， 同时考虑到电梯操作的便利性，程序设计主要实现三种运行状态：自动运行、手动运行、检修运行状态。在正常情况下，扶梯全部进入自动运行状态；当发生某种特殊情况时（如事故或要求扶梯按特定方向运行时），扶梯在外部手动信号的作用下，进入手动运行状态；当系统检修时，插入检修盒，进入检修状态。下面分别讲解其功能。（1）自动运行功能自动运行功能是电梯在无人工干预的条件下运行的情况。此功能是在正常条件（即按照我们的预期）下，为了减少电梯操作人员的劳动量而设计的。比如，在早上我们只需要将电梯的电力回路和控制回路加上电源， 通过所有电梯的总启动按钮将所有的电梯启动，这时如无特殊要求（即无人工干预的条件下），电梯将按照自动运行的要求运行。这里需要说明的是，只要外部有手动信号输入，电梯都将停止自动运行，进入手动状态。每部电梯的手动运行取决于自身的外部手动信号输入如有信号输入， 则该电梯将转入手动运行状态， 自动运行将撤销，但不影响其它电梯的自动运行。（2）手动运行功能手动运行功能是为了在某种特殊情况下，使扶梯实现停止、反向。它是人为指定的扶梯运行状态。例如，在电梯发生了某种危险时，我们需要通过外部的手动按钮将电梯急停，以免造成严重后果；还有在某些特殊情况下，自动运行所设计的运行情况不符合我们的特殊要求， 我们可以通过外部的手动输入按钮来改变电梯的运行方向，如晚上商场要延长经营时间，可在电梯自动反向前或者反向后， 通过外部按钮使电梯进行正常的上下运行状态。（3）检修运行功能检修状态是电梯在进行检修时的一种运行方式，在检修时，电梯可在检修人员的操作下实现点动运行。电梯在检修人员插入检修盒时，就进入检修运行状态。此时，电梯的自动运行功能不起作用， 扶梯旁的外部手动输入信号也不起作用。在自动运行、手动运行和检修运行这三者中，检修具有最高优先权，其次为手动运行，最后才为自动运行。图3-1（a）主回路 图3-1（b）抱闸回路自动扶梯主回路及抱闸回路如图3-3。当扶梯内各安全开关都处于正常闭合状态，供电正常的情况时，安全继电器YJ吸合，操作钥匙开关，使KSC、KMS、KMB、KMU(KMD)分别得电并相继吸合，使电机的抱闸打开，电动机开始作星形启动运转，3秒后KMS释放，KMR吸合，电动机作三角形运转，当需要停车时按下停止按钮，扶梯便停止运行。该电路在控制电路的作用下完成启动、自动、停止及Y-切换，上行、下行、润滑等功能。同时具有短路、漏电、错相、断路、过电流保护功能。照明回路及R160见图3-2，图3-3。图3-2 照明回路 图3-3 R160图3-4 安全回路3.3.3PLC的选择1自动扶梯控制系统的输入与输出分析（1） 输出 控制上、下行接触器的线圈电压通、断 控制“Y-切换”降压启动 控制制动电动机的接触器线圈电压通、断实现抱闸 控制4位数码管显示器 控制数码管的分段组合，显示故障位置2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、下运行时间所用数码显示器。输入点数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 此自动扶梯控制系统实际需要输入11点，输出7点。PLC主控制器采用欧姆龙CPM1A-40CDR-A-V1型PLC。这种机型的PLC配有相应的编程软件CX-Programmer进行编程及监视，不仅可以通过手持编程器对PLC编程，也可以在个人PC机上进行编程。在自动扶梯运行过程中，可通过程序内部辅助继电器的状态监控电梯运行状态，现场调试十分方便。3 I/O点分配- 23 -000001002003004005006007008009010011100102103100410051006100710081009101010031002100110001100110111021103图3-5 输入回路1 图3-5 输入回路2 图3-6 输出回路第四章 软件编程 1234千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。“结论”以前的所有正文内容都要编写在此行之前。结论致谢本文的工作是在公利滨老师的亲切关怀与细心指导下完成的。从论文的选题、设计到完成都得到了公老师极大的帮助和指导，在此，向公老师表示崇高的敬意和衷心的感谢!感谢公老师在生活、学习、做人等方面作给予的莫大关心与帮助!公老师渊博的学识、严谨的治学态度、良好的修养和富于创造的精神都深深地影响着我，使我受益匪浅。在此，还要对我的宿舍同学宋洋、高雅娟以及同学王洪军，感谢他们给我的论文提出宝贵意见并提供帮助。在论文完成答辩之际，向本次论文评审和答辩的各位专家，以及对论文的修改提出宝贵意见的老师和同学表示最诚挚的谢意!向所有关心和支持我的老师、朋友们表示衷心的感谢!谢谢你们!参考文献1 徐培万立体车库发展及市场前景 国外经济动态，2005：23-452 张启君立体车库的主要型式及技术特点高等教育出版社，2003：122-1233 瑞士信托第一波士顿中国汽车行业，2003.14 王德利机械行业标准机械式停车设备类别、型式与基本参数国家机械工业局，2003：220-2305 贺文华升降平移式立体车库的控制研究与仿真长安大学硕士论文，2003：8-136 梅若华，曲超建设部标准汽车库建筑设计规范中华人民共和国建设部，2004：89-907 王立权，王宗义，王淑均可编程控制器原理与应用哈尔滨工程大学出版社，2004：67-928 郭德全机械行业标准简易升降类机械式停车设备国家机械工业局，2005：14-209 宗听聪钢结构件和结构体系概论同济大学出版社，2003：70-9010 汪晓光可编程控制器原理及应用上海交通大学出版社，2001：123-13211 徐格宁立体车库钢结构系统失效分析及软件研制北京工业出版社，2002：98-10012 Feng Y Senumerating significant failure modes of a structural system by using criterion methodscomputer &structure2003：90-9913 汪晓光可编程控制器原理及应用上海交通大学出版社，2001：123-13214 Shigley J Emechanical engineering designMcgral-Hill，2000：87-8915 Mechanical Drive(Reference Issue)Machine Design，2003：56-7816 王芳卿立体车库及其控制国防工业出版社，2001：209-22017 David FHoeschele JrAnalog-to-Digital/Digital-to-Analog Conversion Techniques，2002：345-34618 OMRON SYSMAC 200H可编程控制器手册，2001：23-3419 杨公源可编程序控制器原理及应用化学工业出版社，2005：36-8620 李正吾机电一体化技术极其应用机械工业出版社，2004：32-3421 朱昌明.电梯与自动扶梯M.上海交通大学出版社,1995.22 田晨.电梯运力的非技术因素J.节能与环保,2004.23 李频.节能技术在自动扶梯上的应用J.节能,2004.附录Abstract: Programmable controller in the field of industrial control applications, and PLC in the application process, to ensure normal operation should be noted that a series of questions, and give some reasonable suggestions.Key words: PLC Industrial Control Interference Wiring Ground Proposal Description Over the years, programmable logic controller (hereinafter referred to as PLC) from its production to the present, to achieve a connection to the storage logical leap of logic; its function from weak to strong, to achieve a logic control to digital control of progress; its applications from small to large, simple controls to achieve a single device to qualified motion control, process control and distributed control across the various tasks. PLC today in dealing with analog, digital computing, human-machine interface and the network have been a substantial increase in the capacity to become the mainstream of the field of control of industrial control equipment, in all walks of life playing an increasingly important role. PLC application areasCurrently, PLC has been widely used in domestic and foreign steel, petroleum, chemical, power, building materials, machinery manufacturing, automobile, textile, transportation, environmental and cultural entertainment and other industries, the use of mainly divided into the following categories: 1. Binary logic controlReplace traditional relay circuit, logic control, sequential contr