學士學位論文自動控制扶梯的危機控制原理摘要自動扶梯廣泛用于酒店、商場、地鐵、火車站、寫字樓、機場等場所，在方便顧客和提高服務質量等方面起到了相當重要的作用。本設計采用PLC控制系統(tǒng)，具有可靠性高、穩(wěn)定性好、編程簡單、使用方便、檢修維護方便等顯著優(yōu)點。將PLC應用于自動扶梯上，可大大提高自動扶梯的控制水平，使自動扶梯達到了更為理想的控制效果。跟繼電器控制自動扶梯相比有了一個質的飛躍。它實現(xiàn)了自動扶梯的電腦化控制，使自動扶梯更趨智能化。自動扶梯采用伺服驅動，Y-切換啟動。從電梯運行的安全要求和檢修運行要求出發(fā)，同時考慮到電梯操作的便利性，程序設計主要實現(xiàn)三種運行狀態(tài)：自動運行、手動運行、檢修運行狀態(tài)。在正常情況下，扶梯進入自動運行狀態(tài)；當發(fā)生某種特殊情況時，扶梯在外部手動信號的作用下，進入手動運行狀態(tài)，當系統(tǒng)檢修時，插入檢修盒，進入檢修狀態(tài)。在電氣系統(tǒng)組成以后，為了實現(xiàn)最優(yōu)控制，需要精心的編制PLC的控制程序。在PLC控制程序中需要進行處理的邏輯信號首先是安全回路檢測信號，通過對這些信號的處理，給出相應的運行狀態(tài)顯示和報警信號。關鍵詞自動扶梯 PLC 控制系統(tǒng) 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不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印- -目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題背景11.1.11第2章自動扶梯的結構及原理 2.1 本章小結 第3章PLC的原理 3.1 本章小結 第4 章PLC硬件 第5章軟件 結論9致謝10參考文獻11附錄11千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行- I -第1章 緒論1.1 課題背景 自動扶梯是由一臺特種結構型式的鏈式輸送機和兩臺特殊結構型式的膠帶輸送機所組合而成的, 用以在建筑物的不同層高間運載人員上下的一種連續(xù)輸送機械。它的出現(xiàn)給人類的日常生活帶來極大的便利。自動扶梯作為運送旅客的交通工具, 不僅成功地縮小了目標間的距離, 而且使超短途( 如樓層、月臺間等) 的大流量人員運輸成為可能。因此, 經(jīng)濟學家說: “自動扶梯的出現(xiàn)使人們有了逛大型商場的欲望?！苯煌▽W家說“是自動扶梯和自動人行道的應用使我們可以把車站、機場建的盡可能大?！弊詣臃鎏莸膽靡呀?jīng)改變了我們的生活, 并已經(jīng)成為現(xiàn)代物質文明的一個重要標志。1.1.1 自動扶梯的發(fā)展歷程我們今天所認識的自動扶梯, 其發(fā)明歷程經(jīng)歷過曲折。杰西瑞諾和查爾斯希伯格是這個行業(yè)最早時的兩個偉人。1859 年, 美國人內森愛米斯發(fā)明一種“旋轉式梯級扶梯”并獲專利。但是, “旋轉式梯級扶梯”是讓乘客沿正三角形的一邊進入, 到達頂點后飛降下來, 類似于雜技的驚險動作。因此, 該扶梯未能付諸實踐。但是, 他的構思具有開拓性。1891 年, 在美國科尼島碼頭裝了一部自動扶梯, 轟動一時。它當時被稱為“傾斜升降機”, 是由紐約企業(yè)家杰西瑞諾設計制造的。他早在1882 年就申請并發(fā)明了此項專利。這種自動扶梯采用輸送帶原理, 一條分節(jié)的坡道以20度至30度坡度移動。扶梯的起止點都有齒長40厘米的梳狀鏟,與腳踏板上的凹齒嚙合。乘客站在傾斜移動的節(jié)片上, 不必舉足, 便能上、下扶梯。1895 年, 杰西瑞諾在紐約市的考尼島第一次展示了“自動扶梯”(它更像一部為人設計的傳送帶) 。美國的喬奇惠勒與瑞諾同年獲得了另一種形式自動扶梯的專利, 但他的專利很長時間無人問津。1898 年, 查爾斯希伯格買下了喬奇惠勒與杰西瑞諾的自動扶梯專利, 并加以改造。1899 年查爾斯希伯格與奧的斯公司攜手制造出第一臺階梯式自動扶梯。7月9日, 第1臺奧的斯- 西伯格梯階式(梯級是水平的, 踏板用硬木制成, 有活動扶手和梳齒板)扶梯試制成功, 這是世界第一臺真正的自動扶梯。1900年, 查爾斯希伯格將拉丁文中的“Scala”(梯級) 一詞與當時在美國已經(jīng)用的相當普遍的“Elevator”一詞組合成為Escalator, 并注冊為產(chǎn)品商標, 這就是自動扶梯一詞的來源。1910年西伯格將它賣給了奧的斯公司。直到1950年,奧的斯公司擁有該商標。1950 年根據(jù)商標保護法的規(guī)定,“escalator”失去了它名稱的專有權, 成為自動扶梯的通稱。1920年,奧的斯公司把杰西瑞諾的傾斜板條式扶梯和西伯格的梯階式扶梯兩者的長處融為一體, 重新進行設計, 使扶梯性能大為改觀。1922年, 奧的斯公司制造了世界上第一臺現(xiàn)代化自動扶梯, 水平楔槽式梯級與梳齒板相結合, 此后被其它自動扶梯制造商所沿用。1985年, 三菱電機公司研制出曲線運行的螺旋型自動扶梯, 并成功投入生產(chǎn)。螺旋型自動扶梯可以節(jié)省建筑空間, 具有裝飾藝術效果。1991年, 三菱電機公司開發(fā)了帶有中間水平段的大提升高度自動扶梯。這種多坡度型自動扶梯, 在大提升高度時可降低乘客對高度的恐懼感, 并能與大樓樓梯結構協(xié)調配置。1993 年,據(jù)日立評論報道,日本日立制作所開發(fā)了可以乘運大型輪椅的自動扶梯, 幾個相鄰梯級可以聯(lián)動形成支持輪椅的平臺。20世紀90 年代末, 富士達公司開發(fā)了變速式自動人行道,即自動人行道以分段速度運行, 乘客從低速段進入, 然后進入高速平穩(wěn)運行段, 再后進入低速段離開。這樣提高了乘客上下自動人行道時的安全性, 縮短了長行程時的乘梯時間。2000年4月, 美國ElevatorWorld報道, 位于德國漢堡的蒂森自動扶梯工廠,制造出全彩色自動扶梯梯級,它由玻璃纖維材料制成,有藍色、綠色、紅色、灰色和黑色等。彩色梯級為建筑師提供了豐富的設計想象空間。2002年4月17日至20日,三菱電機公司在第5屆中國國際電梯展覽會上展出了傾斜段高速運行的自動扶梯模型。可鉸接伸縮的驅動齒條結構在運行時可使梯級的間隔發(fā)生變化, 從而使速度也產(chǎn)生變化。其傾斜段的速度是出入口水平段速度的1.5倍, 這樣既縮短了乘客的乘梯時間, 也提高了乘客上下扶梯的安全性與平穩(wěn)性。2003 年2 月, 奧的斯公司發(fā)布新型的NextStep自動扶梯, 它采用Guarded 踏板設計, 梯級踏板和圍裙板成為協(xié)調運行的單一模塊; 它還采用了其它一些提高自動扶梯安全性的新技術, 自動扶梯技術又一次更新。1.1.2自動扶梯的研究概況 自動扶梯經(jīng)過100多年的研究發(fā)展,已經(jīng)成為一種比較成熟的產(chǎn)品。但是目前世界上的大型電梯公司, 如:奧的斯、日立、迅達、三菱等依然投入大量的人力、物力對自動扶梯和自動人行道進行研究開發(fā)。其研究重點主要集中于節(jié)能、環(huán)保和安全。(一) 節(jié)能1、自動調節(jié)電壓法 該方法的原理是根據(jù)電動機的負載大小, 利用新型節(jié)能器自動及時地調節(jié)電動機的工作電壓, 使之能耗最小。新型的節(jié)能器是按照電量的有效值檢測電動機的功率因數(shù), 而且是應用瞬時檢測技術, 在電動機全部運行時間內對其各相的電壓和電流的大小和相位進行檢測, 據(jù)此來調節(jié)電動機的端電壓, 使電動機在不同負載情況下都運行到最佳狀態(tài), 功率因數(shù)和效率都得到提高, 能耗最小。節(jié)能的多少因負載的大小而不同, 約在20%50%左右。2、“自動重新啟動”運行模式 該運行模式即自動扶梯在無乘客時自動停止運行, 當有乘客時又自動重新啟動的一種運行模式。該運行模式已被標準所認可, 其節(jié)能相當可觀, 不過這取決于停梯時間的長短。此外, 該運行模式也使自動扶梯的磨損大大減少, 從而延長了自動扶梯零部件的壽命。3、Y-切換法 該方法的基本原理是: 當扶梯啟動時, 電動機按Y接法啟動,不再通過時間原則切換成接法運行, 而是乘客數(shù)量增加到設定的數(shù)量之后,電動機才切換成接法運行。當乘客數(shù)量減少到設定的數(shù)量之后, 電動機又切換成Y接法運行,如此反復。經(jīng)過測試, Y接法比接法節(jié)能顯著,節(jié)能可達20%,相當可觀。4、變頻驅動 該方法的關鍵在于使用高性能的變頻器, 如“交-直-交”PWM型變頻器。由于變頻器的采用, 可以在無人時很容易實現(xiàn)極低頻率極低電壓對電動機供電, 使自動扶梯以極低的速度運行。其節(jié)能效果可以與“自動重新啟動”運行模式相媲美, 甚至超出。因為變頻驅動可以使扶梯在輕載的工況下實現(xiàn)降壓節(jié)能運行。( 二) 環(huán)保1、無潤滑型自動扶梯 該自動扶梯的關鍵是梯級鏈采用了齒條與過渡型齒條的傳動方式,而該過渡型齒條又與電動機采用了齒輪與齒條的傳動方式。在整個扶梯的運行過程中無需潤滑油的參與。該自動扶梯擯棄了傳統(tǒng)扶梯采用的鏈條傳動模式,從而避免了潤滑油的污染。2、無重金屬污染 目前很多公司自動扶梯照明系統(tǒng)多采用的是日光燈管,但是該方法存在著日光燈管破裂后水銀污染環(huán)境的危害。因此,部分公司已經(jīng)開始使用LED照明系統(tǒng)替代傳統(tǒng)日光燈管的照明系統(tǒng),降低了扶梯對環(huán)境的危害。( 三) 安全 強調安全性的自動扶梯以移動式裙板扶梯為代表。該自動扶梯的原理是將梯級踏板和圍裙板組成為協(xié)調運行的單一模塊,梯級踏板和圍裙板成為協(xié)調運行的單一模塊。該自動扶梯的梯級與裙板之間無任何間隙,從而避免發(fā)生該區(qū)域手指軋入的危險。而這一區(qū)域正是傳統(tǒng)自動扶梯的主要危險所在。1.1.3自動扶梯的發(fā)展前景目前各大電梯公司對自動扶梯和自動人行道研究主要集中于安全、節(jié)能和環(huán)保等方面。但是今后自動扶梯和自動人行道的發(fā)展方向除了以上三個方面之外,還將朝高速方向發(fā)展。目前有些公司也陸續(xù)推出了相關產(chǎn)品。如:CNIM公司推出了加速自動人行道,最大速度可達11公里/小時。蒂森公司的加速自動人行道, 最快速度可達2米/秒。該公司的第一臺加速自動人行道安裝在多倫多機場。NKK 公司的加速自動人行道的最高速度達1.2米/秒?？傊?自動扶梯作為現(xiàn)代文明的一個重要標志之一,其發(fā)展水平也體現(xiàn)了當代社會科學進步水平。第二章PLC原理2.1可編程控制器國內外現(xiàn)有的自動扶梯，它們的系統(tǒng)控制形式大都采用可編程控制器控制。目前電梯和自動扶梯正向高技術含量、高可靠性、高品質、更安全、更舒適的方向發(fā)展?？蛻魧ψ詣臃鎏菘刂品绞降囊笠苍絹碓礁?。以繼電器為控制系統(tǒng)的自動扶梯已逐漸受到高技術要求的沖擊?？傊? 技術含量高, 物超所值的產(chǎn)品將越來越被中國的消費者所青睞。可編程控制器與繼電器、單片微機相比有著比較獨特的優(yōu)點13：第一，具備靈活、通用特點在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制器件是大量的繼電器，整個系統(tǒng)是根據(jù)設計好的電器控制圖，由人工布線、焊接、固定等手段組裝完成的，其過程費時費力。如果因為工藝上的稍許變化，需要改變電器控制系統(tǒng)的話，那么原先的整個電器控制系統(tǒng)將被全部拆除，而重新進行布線、焊接、固定等工作，耗費了大量的人力、物力和時間。而可編程控制器是通過存儲在存儲器中的程序實現(xiàn)控制功能的，如果控制功能需要改變的話，只需要修改程序以及改動少量的接線即可。而且，同一臺可編程控制器還可以用于不同的控制對象，只要改變軟件就可以實現(xiàn)不同的控制要求，因此具有很大的靈活性、通用性。另外 PLC產(chǎn)品還具有多樣化、系列化的特點，其結構形式多種多樣，同一系列又有低檔、高檔之分，因此可以適應于各種不同規(guī)模、不同要求的工業(yè)控制。PLC還有多種功能模塊，可以根據(jù)需要靈活組合成各種不同功能的控制裝置，實現(xiàn)各種特殊的控制要求。第二，可靠性高、抗干擾能力強對于自動扶梯而一言，可靠性是一個非常重要的指標，如何能在各種惡劣的工作環(huán)境和條件(如電磁干擾、低溫潮濕、灰塵超高溫等)下，平穩(wěn)可靠的工作，將故障率降至最低，是研制每一種控制器件必須考慮的問題。PLC的研制者在這一方面采取了許多有利的措施，使PLC具有很高的可靠性和抗干擾能力，因此被稱為“專為適應惡劣的工業(yè)環(huán)境而設計的計算機”。第三，編程簡單、使用方便用單片計算機實現(xiàn)控制，使用的是匯編語言，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計算機硬件和軟件知識。而PLC采用面向控制過程、面向問題的 “自然語言”編程，容易掌握。例如目前大多數(shù)PLC采用的梯形圖語言編程方式，既繼承了繼電器控制線路的清晰直觀感，又考慮到大多數(shù)電器技術人員的讀圖習慣及應用微機的水平，很容易被電器技術人員所接受。PLC易于編程，程序改變時也容易修改，靈活方便。它與目前微機控制常用的匯編語言相比，雖然在PLC內部增加了解釋程序，增加了程序執(zhí)行時間，但對大多數(shù)的自動扶梯控制設備來說，PLC的控制速度是足夠的。用單片計算機控制，只有在輸入輸出接口上做大量工作，才能與控制現(xiàn)場連接起來，調試也比較麻煩。而PLC的輸入輸出接口已經(jīng)做好，可直接與控制現(xiàn)場的用戶設備直接連接。輸入接口可以與各種開關和傳感器連接，輸出接口具有較強的驅動能力，可以直接與繼電器、接觸器和電磁閥等連接，使用很方便。第四，接線簡單PLC的接線只需將輸入設備(如按鈕、開關等)與PLC輸入端子連接，將輸出設備(如接觸器、電磁閥等)與PLC輸出端子連接。接線工具僅為螺絲刀，接線工作極其簡單、工作量極少。第五，功能強現(xiàn)代PLC不僅具有條件控制、計時、計數(shù)和步進等控制功能，而且還能完成A/D， D/A轉換、數(shù)字運算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過程監(jiān)控等。因此，它既可對開關量進行控制，又可對模擬量進行控制；既可現(xiàn)場控制，又可遠距離控制。既可控制簡單系統(tǒng)，又可控制復雜系統(tǒng)。第六，體積小、重量輕和易于實現(xiàn)機電一體化由于PLC采用了半導體集成電路。因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點。且由于PLC是專為工業(yè)控制而設計的專用計算機，其結構緊湊、堅固耐用、體積小巧，并由于具備很強的可靠性和抗干擾能力，使之易于裝入機械設備內部，因而成為實現(xiàn)機電一體化十分理想的控制設備。同樣，可編程控制器控制也有其不足的地方，在性價比上要高于繼電器控制和單片微機控制；其開發(fā)潛力要差于單片微機，不如其功能靈活多樣；通用性不好，不同廠家的可編程控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。2.2PLC的簡介自從1969年美國DEC公司研制出世界上第一臺可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller ：PLC)以來，經(jīng)過三十多年的發(fā)展與實踐，其功能和性能已經(jīng)有了很大的提高，從當初用于邏輯控制和順序控制領域擴展到運動控制領域。可編程邏輯控制器(PLC)也該成為可編程控制器(Programmable Controller ： PC)由于個人計算機夜間成PC，為了避免混淆，可編程控制器仍被稱為PLC。早在20世紀20年代，人們用導線把各種繼電器、定時器、接觸器及其出點按一定的邏輯關系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機械，這就是我們所熟悉的繼電器接觸控制。但由于它結構簡單、設備體積大、動作速度慢、功能少，不利于產(chǎn)品的更新。近年來，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，使得以微處理器為核心組成的可編程控制器得到了迅速發(fā)展，并廣泛應用于各種領域中，以滿足工業(yè)化大生產(chǎn)中的高效的，大量的自動化要求。如電動機的起停，電磁閥的開閉，產(chǎn)品的計數(shù)，溫度、壓力、流量的設定與控制等?？删幊炭刂破?Programmable Controller)又簡稱為PC或PLC，日本電器控制學會曾對可編程控制器作了一個定義：“可編程控制器是將邏輯運算、順序控制、時序、計數(shù)以及算術運算等控制程序，用一串指令形式存放到存儲器中，然后根據(jù)存儲的控制內容，經(jīng)過模擬、數(shù)字等輸入輸出部件，對生產(chǎn)設備與生產(chǎn)過程進行控制的裝置。1987年，美國國際電工委員會(IEC)對可編程控制器定義如下：可編程控制器時一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專門為在工業(yè)環(huán)境應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序定時、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入輸出控制各種機械或生產(chǎn)過程。可見PLC是基于計算機技術和自動控制理論而發(fā)展起來的，它既不同于普通的計算機，又不同于一般的計算機控制系統(tǒng)，作為一種特殊形式的計算機控制裝置，它在系統(tǒng)結構、硬件組成、軟件結構以及I/O通道、用戶界面等諸多方面都有其特殊性。可編程控制器的一般組成：PLC是以微處理器為核心的工業(yè)用計算機系統(tǒng)，其硬件組成與計算機有類似之處，根據(jù)結構的不同，PLC可分為整體式和組合式。整體式PLC是將中央處理器(CPU)、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通信端口、I/O擴展端口等組裝在一個箱體內構成主機。另外還有獨立的I/O擴展單元與主機配合使用。整體式PLC結構緊湊、體積小、小型機常采用這種結構。組合式PLC將CPU單元、輸入單元、輸出單元、智能I/O單元、通信單元等分別做成相應的電路板或模塊，模塊之間通過底板上的總線相互聯(lián)系。裝有CPU的單元稱為CPU模塊，其他單元稱為擴展模塊。大中型機常采用組合式結構。PLC在運行過程中一般由CPU、存儲器和輸入/輸出系統(tǒng)三個部分即可完成預定的各種控制任務，因此可將這三部分稱為PLC的基本組成部分。其它可選部件包括編程器、外存儲器、模擬I/O盤、通訊接口、擴展接口以及測試設備等。主要用于系統(tǒng)的編程組態(tài)、程序存儲、通訊聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)測試、維護等，是PLC的輔助組成部分，在PLC正常運行期間，這些部件并不起作用，它們主要用于系統(tǒng)的開發(fā)、安裝、調試和維護。PLC的系統(tǒng)程序和用戶程序都存放在存儲器中現(xiàn)場輸入信號經(jīng)過I/O系統(tǒng)傳送至CPU，CPU按照用戶程序存儲器里安放的指令，執(zhí)行邏輯或算術運算，并發(fā)出相應的控制指令，該指令通過I/O系統(tǒng)傳送至現(xiàn)場，驅動相應的執(zhí)行機構動作，從而完成相應的控制任務。CPU是PLC的核心，其作用類似于人的大腦。是由控制電路、運算器、存儲器和總線等組成，一般都集成在一塊芯片上。它能夠識別用戶按照特定的格式輸入的各種指令，并按照指令的規(guī)定，根據(jù)當前的現(xiàn)場I/O信號的狀態(tài)發(fā)出相應的控制指令，完成預定的控制任務并將結果送到PLC的輸出終端。另外它還能夠識別用戶所輸入的指令序列的格式和語法錯誤，還具有系統(tǒng)電源、I/O系統(tǒng)、存儲器及其它接口的測試與診斷功能。CPU與其它部件之間的連接是通過總線進行的。PLC的存儲器是用來存放系統(tǒng)程序、用戶程序和工作數(shù)據(jù)的。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器，存放系統(tǒng)程序的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。系統(tǒng)程序是由生產(chǎn)廠家預先編制的監(jiān)控程序、模塊化應用功能子程序、命令解釋和功能子程序的調用管理程序及各種系統(tǒng)參數(shù)等。用戶程序是由用戶編制的梯形圖、輸入/輸出狀態(tài)、計數(shù)/計時值以及系統(tǒng)運行必要的初始值、其它參數(shù)等。系統(tǒng)程序存儲器容量的大小，決定了系統(tǒng)程序的大小和復雜程度，也決定了PLC的功能和性能。用戶程序存儲器容量的大小，決定了用戶程序的大小和復雜程度，從而決定了用戶程序所能完成的功能和任務的大小。從存儲器的性質來分，又分為ROM和RAM兩部分。輸入/輸出系統(tǒng)，PLC的對外功能主要是通過各種接口單元來實現(xiàn)對工業(yè)設備或生產(chǎn)過程的控制。通過各種輸入/輸出接口電路，PLC既可以檢測到所需要的過程信息，又可以將處理后的結果傳送給外部過程，驅動各種執(zhí)行機構，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程的自動控制。輸入/輸出系統(tǒng)提供了各種操作電平和驅動能力的輸入/輸出接口模塊，以實現(xiàn)被控過程與PLC I/O接口之間的電平轉換、電氣隔離、串/并轉換、A/D與D/A轉換等功能。根據(jù)它們所實現(xiàn)的功能不同，可將I/O通道分為五種：(1)開關量輸入通道(DI)；(2)開關量輸出通道(DO)；(3)模擬量輸入通道(AI)；(4)模擬量輸出通道(AO)；(5)脈沖量輸入通道(PI)。其它部件：PLC的可選部件是與PLC的運行沒有依賴關系的一些部件，它是PLC系統(tǒng)編程、調試、測試與維護等必備的設備，PLC可獨立于這些可選部件而獨立運行?？蛇x部件包括電源部件、I/O擴展端口、外設端口、編程工具智能單元。可編程控制器之所以得到迅速的發(fā)展和越來越廣泛的應用，是因為它具有一些良好特點：應用簡單方便：應用靈活，簡單；編程簡化；操作方便，維修容易?？煽啃愿撸涸谟布蛙浖煞矫娑疾扇×藝栏竦拇胧?。抗電磁干擾性能好，環(huán)境適應好：PLC是直接針對工業(yè)環(huán)境設計的，而且由于其結構精巧，所以耐熱、防潮、抗震等性能很好。功能完善：PLC的基本功能包括：邏輯運算、定時、計數(shù)、數(shù)制轉換步進控制等。易于實現(xiàn)網(wǎng)絡化，可編程控制器可憐成功能很強的網(wǎng)絡系統(tǒng)。PC的工作原理：PC的工作過程，簡單的說，是周期循環(huán)掃描的過程，用戶程序通過編程器或其它輸入設備輸入存放在CPU的用戶存儲器。當PC根據(jù)系統(tǒng)運行時，CPU根據(jù)系統(tǒng)程序規(guī)定的順序，通過掃描，可完成輸入點的狀態(tài)。PLC循環(huán)掃描是對整個程序循環(huán)執(zhí)行，也就是說用戶程序不是按固定順序從頭到尾只執(zhí)行一次，而是執(zhí)行一次后，又返回去執(zhí)行第二次、第三次直至停機。整個過程掃描一次所需要的時間稱為掃描周期。采集或輸入數(shù)據(jù)采集。用戶程序邏輯運算，各輸入點的狀態(tài)更新，編程器鍵入響應和顯示更新，CPU自檢和復位掃描監(jiān)視用定時，相應調試試用強迫I/O的鍵入等功能。PC的掃描既可按固定順序進行，也可按用戶程序規(guī)定的可變順序進行。這不僅僅因為有程序每掃描一次，執(zhí)行一次，也因為在一個大控制系統(tǒng)中，需要處理的I/O接口數(shù)較多，通過不同的組織模塊安排，采用分時分批掃描執(zhí)行的辦法，可縮短掃描周期和提高控制的實時響應速度。PC的系統(tǒng)程序和用戶程序都存放在存儲器中現(xiàn)場輸入信號經(jīng)過I/O系統(tǒng)傳送至CPU，CPU按照用戶程序存儲器里安放的指令，執(zhí)行邏輯或算術運算，并發(fā)出相應的控制指令，該指令通過I/O系統(tǒng)傳送至現(xiàn)場，驅動相應的執(zhí)行機構動作，從而完成相應的控制任務。 PC系統(tǒng)監(jiān)控程序框圖，如上圖所示。在每一次掃描開始前，CPU都要進行復位監(jiān)視定時器、硬件檢查、用戶內存檢查等操作。如果有異常情況，一方面啟動故障顯示燈亮，另一方面判斷并顯示故障性質。如果屬于一般性故障，只報警不停機，等待處理。如果屬于嚴重故障，停止PLC運行。PLC的主要技術指標包括以下點：第一，I/O點數(shù)：I/O點數(shù)是指PLC外部輸入、輸出端子的總數(shù)。I/O點數(shù)越多，外部可接的輸入器件也就越多，控制規(guī)模就越大，一般按I/O點數(shù)多少來區(qū)分機型的大小。第二，掃描速度：掃描速度反應了PLC運行速度的快慢。掃描速度快，意味著PLC可運行較為復雜的控制程序，并有可能擴大控制規(guī)模和控制功能，掃描速度是PLC最重要的一項硬性能指標。第三，指令條數(shù)：PLC的指令條數(shù)時衡量其軟件功能強弱的主要指標。PLC具有的指令條數(shù)越多，指令就越豐富，說明其軟件功能越強。第四，內存容量：系統(tǒng)程序存放在系統(tǒng)程序存儲器中，存儲容量之用戶程序存儲器容量。用戶程序存儲器的容量決定了PLC可以容納用戶程序的長短，一般以字為單位計算。每1024個字為1K字。中小型PLC的存儲容量一般在8K以下，大型機可達到256K2M。第五，內部器件：內部器件包括各種繼電器、計數(shù)器/定時器、數(shù)據(jù)存儲器等。其種類越多、數(shù)量越大，存儲各種信息的能力和控制能力就越強。第六，高功能模塊：PLC除了主控制模塊外，還可以配接各種高功能模塊。高功能模塊的多少及功能強弱往往是衡量PLC產(chǎn)品水平高低的一個重要標志。高功能模塊使得PLC既可以進行開關量的開環(huán)控制，也可以進行模擬量的閉環(huán)控制，能進行精確的定位和速度控制。第七，支持軟件：為了便于對PLC的編程和監(jiān)控，各PLC生產(chǎn)廠相繼開發(fā)出各類計算機支持的編程和監(jiān)控軟件。第八，擴展能力：大部分PLC利用I/O擴展單元進行I/O點數(shù)的擴展，有的PLC利用各種功能模塊進行功能擴展2.3PLC在自動扶梯控制系統(tǒng)中的應用1)PLC的控制原則自動扶梯控制中有大量的邏輯信號需要處理，這部分工作是由PLC 完成的。只有對眾多的邏輯信號進行處理，并對各相關元件進行正確指揮，才能完成自動扶梯的整體控制。根據(jù)扶梯運行的需要，PLC 主要實現(xiàn)運行、停止、潤滑、檢修、逆轉判斷、安全回路故障判斷、速度偏差判斷、故障記錄、狀態(tài)顯示等功能。所謂故障處理能指扶梯出現(xiàn)安全電路、扶梯逆轉、超速等故障時，能自動停梯并報警，提示專業(yè)維修人員檢修，在故障未恢復之前扶梯無法再啟動。例如當扶梯上行時，上部扶手帶出入口開關動作，PLC對信號處理后，斷開相關的輸出信號，主接觸器、上行接觸器和下行接觸器的線圈斷電，扶梯停止，蜂鳴器同時鳴響一段時間，運行指示器顯示相應故障代碼，提示維修人員停梯的原因是上部扶手帶出入口開關動作，同時把故障代碼傳送到監(jiān)控系統(tǒng)，從而使維修人員能夠在最短的時間內到達現(xiàn)場并準確排除故障，使扶梯盡快恢復運行。2）PLC的工作程序電氣系統(tǒng)組成以后，為了實現(xiàn)最優(yōu)控制，還需精心編制PLC的控制程序。在PLC的控制程序中，需要進行處理的邏輯信號首先是安全回路檢測信號，該信號用來判斷扶梯安全回路是否存在故障，以及故障存在的位置，它是自動扶梯安全運行的重要保證。其次還要檢測扶梯的停止、上行、下行、檢修、潤滑等信號。然后通過對這些輸入信號的處理，給出相應的運行狀態(tài)顯示和報警等信號，所有這些控制信號的給出，都是PLC( 根據(jù)各種輸入信號通過控制程序處理實現(xiàn)的。這些程序之間必須協(xié)調一致、判斷合理，才能完成自動扶梯的整體控制。第三章 自動扶梯的硬件設計3.1自動扶梯的一般介紹本文所設計的自動扶梯是一種可上下運行式、能夠大量和連續(xù)輸送乘客的大型機電一體化設備。它能迅速的將擁擠的人流分散到個樓層，還能明顯地增添公共場所的豪華氣派，自動扶梯廣泛用于機場、車站、碼頭、地鐵、商場、體育、館賓館等交通樞紐和商業(yè)文化中心。3.1.1自動扶梯的性能：FGL、FML系列自動扶梯，吸收引進國際先進技術設計制造，具有獨到的積木式結構、高精度的梯路軌道使傳動更加平穩(wěn)，其安全設施嚴格執(zhí)行EN115歐洲標準（此標準最嚴格、最先進、要求最高），因此具有十分良好的安全保障和運行的高可靠性。除此之外，還具有結構先進、運行平穩(wěn)、性能優(yōu)良、安裝維修方便等特點。FGL、FML系列自動扶梯有30、和35兩種傾斜角度，梯級寬度有1000mm、800mm和600mm三種規(guī)格。3.1.2 FGL、FML系列自動扶梯的主要結構（1）傳動系列傳動系統(tǒng)位于自動扶梯的上部機房內，電機通過聯(lián)軸節(jié)帶動減速箱。減速箱通過鏈輪和驅動鏈帶動驅動主軸運行，從而帶動梯級運動。在電機的頭部裝有一帶式制動器。（2） 架 架是一種由全封閉、剛度最好、變形最小的新型矩形鋼管材料焊接成德金屬骨架。為了避免 架的擺動或振動傳到建筑物上，在 架的支點和建筑物之間填有一種特殊的橡膠減震部件。（3）導軌系統(tǒng)導軌由三個完全預裝的部件組成。這些部件均通過裝配夾具裝配在 架上，并且均是經(jīng)過校直的。三個預裝部件是：頭部曲線導軌（包括驅動主軸及扶手驅動軸）中部導軌（長度根據(jù)合同的要求而定）尾部曲線導軌（包括梯級鏈張緊裝置）（4）梯級梯級由兩根特殊制造的滾子鏈將其串接起來。滾輪的外圈用聚氨酯制成，內圈采用滾珠軸承。這樣就避免了滾輪與鏈輪 合時的噪音。鏈條的每三個鏈節(jié)上有一個伸出的銷軸，該銷軸用于聯(lián)接梯級軸。而梯級則通過一尼龍?zhí)坠潭ㄔ谔菁壿S上，側向定位則通過夾子來固定。（5）圍裙板圍裙板位于梯級的兩側。為防止意外事故（夾住東西），圍裙板必須非常光滑。圍裙板和梯級之間的最大間隙為4mm，兩邊間隙之和不得超過7mm。圍裙板也為梯級起導向作用（通過梯級上的滑動導靴）。（6）扶手支架扶手支架的護板由無支柱的自支撐鋼化玻璃制成。鋼化玻璃固定在玻璃夾緊型件內，扶手帶導軌和其支架安裝在鋼化玻璃上部。扶手支架是經(jīng)預裝后安裝在 架上。其上可安裝扶手照明。鋼化玻璃也可用漆面的不銹鋼的疊層板代替。（7）梳齒板梳齒板位于自動扶梯的進（出）口處。各個梳齒板由螺釘固定在梳板相 合的地方有硬物卡住，將使梳板向后移動，碰到觸電，則自動扶梯將停止運行。（8）前沿板在自動扶梯的上機房和下機房上，由預先成型的整體蓋板蓋住。蓋板面上有防滑的溝槽。為了在維修時易于搬運，前沿板做成兩部分。（9）扶手帶扶手帶在扶手導軌上運行，其運行速度與梯級的運行速度是一樣的。扶手帶回程在自動扶梯內?；爻痰姆鍪謳в砷g隔分布的托輪支承。（10）內外蓋板在扶手支架的護板與圍裙板之間及護板與外裝飾板之間，用易于拆卸的鋁合金蓋板蓋住。（11）控制箱控制箱安放在自動扶梯的上部機房內。為了方便維修，在前沿板被取掉后，整個控制箱可順著二根插銷拉上來。3.2自動扶梯動作原理說明在自動扶梯上、下兩端各設有一個方向選擇鑰匙開關及一只紅色停止按鈕，當扶梯內各安全開關都處于正常閉合狀態(tài)，供電正常的情況時，安全繼電器YJ吸合，操作人員可根據(jù)需要的運行方向，用鑰匙操作鑰匙開關，使KSC、KMS、KMB、KMU(KMD)分別得電并相繼吸合，使電機的抱閘打開，電動機開始做星形啟動運轉，三秒后KMS釋放，KMR吸合，電動機作三角形運轉，當需要停車時按下紅色停止按鈕，扶梯便停止運行。當扶梯停梯以后想再次啟動扶梯時，一定要等15秒以后才可以再次啟動，此15秒時間的作用是讓扶梯上的乘客離開扶梯，然后扶梯以空載啟動運行。扶梯向下運行的作用原理同向上運行的動作原理相似。為使乘客能正常登梯，在梯級水平段下面安裝了綠色熒光燈，運行時分別點亮，在扶梯啟動時，發(fā)出警鈴聲，提醒乘客注意。當需要檢修時，將檢修盒上的插頭插入檢修插座內，就可以進行檢修運行，狀態(tài)為點動。按下檢修上行按鈕，扶梯啟動向上檢修速度點動上行。按下檢修下行按鈕，扶梯起動向下檢修速度點動下行。當扶梯上部和下部檢修插座中同時插入檢修盒插頭時，檢修繼電器KAJ和KAJ1同時吸合，此時將切斷檢修控制線（PC機檢修輸入點004不亮），按檢修上行按鈕或檢修下行按鈕，扶梯將不能以檢修速度作點動運行。扶梯檢修運行時，兩只檢修插座中只能任意一只插入檢修盒插頭，否則，扶梯將不能作檢修點動運行。扶梯檢修運行時，各安全行程開關仍起安全保護作用。為確保乘客安全，本扶梯具有以下安全設施：1 出入口安全裝置：分別設置于扶手裝置的上下部左右圍裙板。2 梳齒板安全開關：分別設置于上下部前沿板下面，左右各一只。3 曳引鏈斷鏈開關：分別設置于梯級張緊部分。4 扶手帶斷帶開關：分別設置于左右扶手帶下面。5 圍裙板安全開關：分別設置于上下部左右R段。6 梯級下陷保護裝置：分別設置于扶梯上下R段。7 防逆轉安全開關：設置于主驅動雙排鏈一側。8 緊急制動裝置：即驅動鏈斷鏈保護裝置，只有當驅動鏈斷鏈時，緊急制動裝置才起作用，當驅動鏈斷鏈時，切斷扶梯總的安全回路，扶梯便停止運行。當上述開關有任何一只動作時扶梯立即停止，同時故障顯示器顯示相應開關的代號，當故障排除開關恢復正常后，故障顯示器無顯示，扶梯可投入正常運行。在扶梯左側雙排鏈輪上還裝有一只接近開關傳感器PLS，用于檢測扶梯運行速度是否低于或超過扶梯運行的額定速度。當出現(xiàn)上述現(xiàn)象時，控制扶梯立即停止運行。同時，本扶梯還具有電機過熱保護及斷相錯相保護，當上述保護發(fā)生時扶梯立即停止，排除故障后可再次啟動運行扶梯。3.3自動扶梯系統(tǒng)控制3.3.1運行狀態(tài)控制1運行狀態(tài)從電梯運行的安全要求和檢修運行的要求出發(fā)， 同時考慮到電梯操作的便利性，程序設計主要實現(xiàn)三種運行狀態(tài)：自動運行、手動運行、檢修運行狀態(tài)。在正常情況下，扶梯全部進入自動運行狀態(tài)；當發(fā)生某種特殊情況時（如事故或要求扶梯按特定方向運行時），扶梯在外部手動信號的作用下，進入手動運行狀態(tài)；當系統(tǒng)檢修時，插入檢修盒，進入檢修狀態(tài)。下面分別講解其功能。（1）自動運行功能自動運行功能是電梯在無人工干預的條件下運行的情況。此功能是在正常條件（即按照我們的預期）下，為了減少電梯操作人員的勞動量而設計的。比如，在早上我們只需要將電梯的電力回路和控制回路加上電源， 通過所有電梯的總啟動按鈕將所有的電梯啟動，這時如無特殊要求（即無人工干預的條件下），電梯將按照自動運行的要求運行。這里需要說明的是，只要外部有手動信號輸入，電梯都將停止自動運行，進入手動狀態(tài)。每部電梯的手動運行取決于自身的外部手動信號輸入如有信號輸入， 則該電梯將轉入手動運行狀態(tài)， 自動運行將撤銷，但不影響其它電梯的自動運行。（2）手動運行功能手動運行功能是為了在某種特殊情況下，使扶梯實現(xiàn)停止、反向。它是人為指定的扶梯運行狀態(tài)。例如，在電梯發(fā)生了某種危險時，我們需要通過外部的手動按鈕將電梯急停，以免造成嚴重后果；還有在某些特殊情況下，自動運行所設計的運行情況不符合我們的特殊要求， 我們可以通過外部的手動輸入按鈕來改變電梯的運行方向，如晚上商場要延長經(jīng)營時間，可在電梯自動反向前或者反向后， 通過外部按鈕使電梯進行正常的上下運行狀態(tài)。（3）檢修運行功能檢修狀態(tài)是電梯在進行檢修時的一種運行方式，在檢修時，電梯可在檢修人員的操作下實現(xiàn)點動運行。電梯在檢修人員插入檢修盒時，就進入檢修運行狀態(tài)。此時，電梯的自動運行功能不起作用， 扶梯旁的外部手動輸入信號也不起作用。在自動運行、手動運行和檢修運行這三者中，檢修具有最高優(yōu)先權，其次為手動運行，最后才為自動運行。圖3-1（a）主回路 圖3-1（b）抱閘回路自動扶梯主回路及抱閘回路如圖3-3。當扶梯內各安全開關都處于正常閉合狀態(tài)，供電正常的情況時，安全繼電器YJ吸合，操作鑰匙開關，使KSC、KMS、KMB、KMU(KMD)分別得電并相繼吸合，使電機的抱閘打開，電動機開始作星形啟動運轉，3秒后KMS釋放，KMR吸合，電動機作三角形運轉，當需要停車時按下停止按鈕，扶梯便停止運行。該電路在控制電路的作用下完成啟動、自動、停止及Y-切換，上行、下行、潤滑等功能。同時具有短路、漏電、錯相、斷路、過電流保護功能。照明回路及R160見圖3-2，圖3-3。圖3-2 照明回路 圖3-3 R160圖3-4 安全回路3.3.3PLC的選擇1自動扶梯控制系統(tǒng)的輸入與輸出分析（1） 輸出 控制上、下行接觸器的線圈電壓通、斷 控制“Y-切換”降壓啟動 控制制動電動機的接觸器線圈電壓通、斷實現(xiàn)抱閘 控制4位數(shù)碼管顯示器 控制數(shù)碼管的分段組合，顯示故障位置2選擇機型是使用PLC的第一步。所謂系統(tǒng)I/O點數(shù)就是PLC在完成系統(tǒng)控制功能中，所需要的全部輸入信號和控制對象的個數(shù)。輸出點數(shù)A 主回路點數(shù)是由PLC的交流220V輸出模塊控制上、下行接觸器的線圈電壓通、斷來控制電動正、反轉，實現(xiàn)扶梯的上、下行運轉，制動和降壓啟動接觸器各一個，工作方式也使用接觸器的通、斷來控制。B 運行時間顯示和故障顯示點數(shù)，通常用數(shù)字上、下運行時間所用數(shù)碼顯示器。輸入點數(shù)A 梯級下沉（上、下）B 曳引鏈斷（左、右）C 扶手帶異速（左、右）D 驅動鏈斷E 梯級異常F 扶手帶有異物等 此自動扶梯控制系統(tǒng)實際需要輸入11點，輸出7點。PLC主控制器采用歐姆龍CPM1A-40CDR-A-V1型PLC。這種機型的PLC配有相應的編程軟件CX-Programmer進行編程及監(jiān)視，不僅可以通過手持編程器對PLC編程，也可以在個人PC機上進行編程。在自動扶梯運行過程中，可通過程序內部輔助繼電器的狀態(tài)監(jiān)控電梯運行狀態(tài)，現(xiàn)場調試十分方便。3 I/O點分配- 23 -000001002003004005006007008009010011100102103100410051006100710081009101010031002100110001100110111021103圖3-5 輸入回路1 圖3-5 輸入回路2 圖3-6 輸出回路第四章 軟件編程 1234千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。“結論”以前的所有正文內容都要編寫在此行之前。結論致謝本文的工作是在公利濱老師的親切關懷與細心指導下完成的。從論文的選題、設計到完成都得到了公老師極大的幫助和指導，在此，向公老師表示崇高的敬意和衷心的感謝!感謝公老師在生活、學習、做人等方面作給予的莫大關心與幫助!公老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、良好的修養(yǎng)和富于創(chuàng)造的精神都深深地影響著我，使我受益匪淺。在此，還要對我的宿舍同學宋洋、高雅娟以及同學王洪軍，感謝他們給我的論文提出寶貴意見并提供幫助。在論文完成答辯之際，向本次論文評審和答辯的各位專家，以及對論文的修改提出寶貴意見的老師和同學表示最誠摯的謝意!向所有關心和支持我的老師、朋友們表示衷心的感謝!謝謝你們!參考文獻1 徐培萬立體車庫發(fā)展及市場前景 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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