自动扶梯节能运行控制新版专业系统设计.doc

南京理工大学毕业设计说明书(论文)作 者:学 号：学院(系):专 业:题 目:自动扶梯节能运行控制系统设计高级试验师张雯指导者： 评阅者： 年 6 月南 京 理 工 大 学毕业设计（论文）评语学生姓名： 班级、学号： 题 目： 综合成绩： 指导者评语： 指导者(签字)： 年 月 日毕业设计（论文）评语评阅者评语： 评阅者(签字)： 年 月 日答辩委员会（小组）评语： 答辩委员会（小组）责任人(签字)： 年 月 日毕业设计说明书（论文）汉字摘要自动扶梯是一个以运输带方法运输行人工具，广泛应用于大型商场、超市、机场、地铁等场所，为大家出行带来了极大方便。伴随科技发展，大家对于自动扶梯要求提升，自动扶梯也向着高科技、节能、智能化方向发展，着力为大家提供安全、稳定、节能、舒适乘坐体验。本设计中运行控制系统采取三菱FX2N系列PLC和西门子MICROMASTER440变频器相结合控制方法，本控制系统应用到自动扶梯上以后，经过自动扶梯两端安装传感器，能够依据实际客流选择不一样运行速度，以达成节能、降低磨损目标，同时充足发挥PLC控制功效，加入了扶梯防倒溜功效，确保自动扶梯出现意外时能够最大程度保障乘客安全，提升扶梯安全性。关键词 控制系统 PLC 变频器毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Escalator energy-saving operation control system design AbstractThe escalator is a conveyor belt transporting pedestrians tool, widely used in shopping malls, supermarkets, airports, subway and other occasions, has brought great convenience for people to travel. With the development of science and technology, the requirements of the escalator to improve the escalator toward the high-tech, energy-saving, intelligent direction, and efforts to provide safe, stable, energy-saving, comfortable ride. The design of the operation control system is a Mitsubishi FX2N Series PLC and Siemens MICROMASTER440 inverter combination of control methods, this control system is applied to the escalator, escalators installed the sensor at both ends, according to the actual passenger flux to select different running speed, in order to achieve energy efficiency, reduce wear purpose. Giving full play to the PLC control functions, join the down escalator anti-slip function, to ensure that the escalator can maximize safeguard the safety of passengers when accident happened, improve the safety of the escalator.Keywords Escalator PLC Frequency converter目 录1 绪论11.1 中国外研究现实状况11.2 自动扶梯结构介绍31.3 该课题研究目标及意义41.4 本章小结52 扶梯控制系统方案论证62.1 常见节能方法和控制系统比较62.2 控制方法比较和选择82.3 本章小结123 扶梯控制系统元器件选择143.1 电动机选择143.2 变频器选择163.2.1 变频器介绍163.2.2 变频器选型183.2.3 变频器参数设定213.3 PLC选择233.3.1 PLC介绍233.3.2 PLC选型253.4 超声波传感器选择273.4.1 超声波传感器介绍273.4.2 超声波传感器选型303.5 光电编码器选择313.5.1 光电编码器介绍313.5.2 光电编码器选型333.6 电机抱闸器选择353.6.1 电磁抱闸器介绍353.6.2 电磁抱闸器选型363.7 鉴相器选择383.7.1 鉴相器介绍383.7.2 鉴相电路设计383.8 本章小结394 自动扶梯控制系统硬件电路设计414.1 自动扶梯硬件控制思绪414.2 控制电路设计及电路图424.3 本章小结475 自动扶梯控制系统PLC程序设计485.1 控制系统步骤图485.2 PLC程序设计495.3 本章小结53结束语55致谢56参 考 文 献57附录1 控制系统程序设计58附录2 硬件设计电路611 绪论1.1 中国外研究现实状况伴随大家生活水平快速提升，自动扶梯作为一个高效、方便、舒适代步工具，被广泛应用在多种公共场所。自动扶梯在带给大家便捷同时，耗能问题也越来越引发广大用户关心。因为传统自动扶梯运行时约有20%40%1能量会以热量形式被消耗掉,中国有研究人员对自动扶梯运行控制系统进行了研究，期望从控制系统角度对自动扶梯运行进行优化控制，以达成节能和降低磨损目标。现在自动扶梯上应用控制系统关键有以下三种: 继电器控制系统、PLC 控制系统和单片机控制系统。早期继电器控制系统因为系统不稳定、维修量大等缺点已经逐步被后两种控制系统所替换。单片机控制系统虽在智能控制领域有较强功效，但也存在控制系统编程设计难度大、系统抗干扰性差、维修技术复杂等缺点。PLC 控制系统在中国电梯控制领域中已形成主导地位。在国外，自动扶梯发展快速，发展历史比较长，扶梯控制技术日益成熟。世界上第一部以电动机为动力升降机是美国奥斯升降机企业于1889年推出，距今已经有一百多年历史。伴随科技发展，自动扶梯作为一个便捷快速载人运输工具而被广泛应用。大家对于扶梯运行平稳、高速、舒适、高效等方面也提出了越来越高要求。国外电梯行业发展迅猛，着力在扶梯节能化，运行智能化，控制远程化，元件集成化等方面进行改善和提升。作为世界电梯关键生产商日本三菱电梯企业，新推出Z 系列自动扶梯，设计上采取了简约雅致设计风格，为用户提供了融入任何建筑装饰最好灵活性，基于对自动扶梯安全性重视，三菱电梯多年来在产品安全性方面积累了丰富经验，“节能环境保护、可靠舒适、运行高效”，既符合环境保护节能、又满足了人性化技术要求，使得乘用者在使用自动扶梯时，可取得三菱电梯良好性能保障，体验高品质电梯带来舒适和便捷。这么改善，使得采取变频控制自动扶梯相对于一般标准型自动扶梯节能90%以上，节能效果很显著。因为节能运行时，扶梯处于低速状态，机械零件磨损大大降低，相对延长了扶梯使用寿命。变频技术使用大大降低了扶梯开启时对电网影响，确保自动扶梯开启平滑，舒适，可有效地提升电网功率因数，降低无功损耗。1.2 自动扶梯结构介绍自动扶梯系统是由一台特种结构形式链式输送机和两台特殊结构形式带式输送机所组合而成，带有循环运动梯路，用以在建筑物不一样层高间运载人员上下连续输送机械，图1-1。自动扶梯关键部件有牵引链条、链轮、梯级、导轨系统、电动机、变速装置、制动器、驱动主轴、梯路张紧设备、扶手、梳板、扶梯骨架和电气系统等。自动行走梯级在扶梯入口处进行水平运动，以后逐步形成阶梯；在靠近扶梯出口时再次恢复水平。这些部件运动全部是经过自动扶梯梯级主轮、辅轮沿不一样导轨运行来实现。 1.3 该课题研究目标及意义伴随经济社会高度发展，自动扶梯作为一个方便运输工具，应用场所很广泛。伴随扶梯需求量急剧增加, 中国电梯生产总量也在逐年上升，中国已成为世界上最大新装电梯市场。然而在实际使用过程中，电梯安全事故也是频频曝出，比现在年发生“7.5北京地铁四号线电梯事故”、“9.9东莞奥斯电梯事故”“12.2昆明电梯事故”等等，所以自动扶梯安全、稳定运行就显得尤为关键。伴伴随自动扶梯广泛应用，其耗能大问题也逐步为业主所关心，即使对于方便用户和提升服务质量方面起了较大作用，但因为其使用场所客流不稳定性，使得自动扶梯在部分时段实际利用率并不高，常常处于轻载或空载状态，不仅造成了巨大电能浪费，而且扶梯部件在连续高速运行状态下也产生了较大磨损及疲惫损伤，轻易产生运行故障。1.4 本章小结本章介绍了中国外在自动扶梯控制系统领域研究最新结果，比较了传统控制方法和节能控制方法优缺点。经过对自动扶梯机械结构简单介绍，分析了自动扶梯节能对象和能够采取措施。对比两种主流节能控制系统，列出了各自优缺点，单片机偏向于智能控制，但存在系统设计复杂、抗干扰性差、难以掌握其维修技术等缺点；PLC采取相对简单梯形图编程语言，含有控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点。最终结合中国自动扶梯控制系统改造现实状况和各大厂商生产情况，得出PLC 控制在中国电梯控制，尤其是节能控制领域应用中应用将成为趋势。所以本课题研究含有很好实用性和通用性。2 扶梯控制系统方案论证在自动化设备广泛应用今天，自动扶梯广泛应用，为大家出行带来了方便。然而伴随大家节能意识增强，对于自动扶梯节能运行要求也越来越高。大多数自动扶梯不管客流量大小，均根据额定速度运行，尤其是空载时仍以额定速度运行，含有耗能大，机械磨损严重，使用寿命低，轻易发生事故等缺点。2.1 常见节能方法和控制系统比较现在自动扶梯中利用节能方法关键有以下3种3：（1）自动控制运行方法自动控制运行方法实际上是一个“自动重新开启”运行控制方法，由自动扶梯控制系统依据客流需求，自行开启、停止电动机，达成节能运行目标运行方法。这种方法，在扶梯两端安装传感器，一旦传感器检测到有乘客进入扶梯(传感器检测区域可设置，通常距离梳齿板1.5米左右，以确保自动扶梯有足够时间开启加速到额定速度，能够应对突发客流，确保充足发挥自动扶梯运输能力)扶梯开始开启运行，在额定速度运行阶段，假如不停检测到有乘坐需求，扶梯将保持额定运行速度运行。假如在程序设定固定时间内没有再检测到乘坐需求，则扶梯控制系统将停止扶梯运行。停机期间再次检测到乘客进入扶梯时，扶梯会重新开启运行。（3）变频运行方法变频运行方法是在扶梯上增设变频装置，依据客流情况自动改变电动机电源频率，利用了电动机同时转速随频率改变特征 4 (2-1) ：异步电动机转速；：电源频率；：电机转差率；：电机极对数。经过变频器将交流工频电源（50Hz或60Hz）变换成电压频率均能够改变电源形式输送给电动机，从而达成调速目标。本方法优点是：一、调速范围很大。变频调速装置调速范围全部比较宽，适合常常处于低载荷状态下运行电气设备调速需求；二、调速效率高。变频调速是经过改变电源频率，使电动机仍根据该频率同时转速运行，不会增加转速损失，所以变频调速是高效率调速方法；三、开启电流小。电机最高速度能够不受制于电源，从而实现电机高速化、小型化；四、调速平稳可靠。能够依据需要实现连续调速，选择最好运行速度，低速软开启，平稳调速。五、主电路仍可直接供电。当变频装置发生故障时，能够直接退出运行，改由工频系统直接供电，不会影响设备连续运行。尤其适合出现突发情况时能够最大程度保障乘客安全，同时确保客流通畅。自动扶梯中利用控制系统关键有3种： （1）继电器控制系统（2）单片机控制系统（3）PLC控制系统PLC是经过周期循环扫描方法运行，运行程序过程中不受外界影响，降低了外界干扰；同时PLC在硬件方面含有着良好屏蔽方法、对电源及I/O电路有多个形式滤波、CPU电源自动调整和保护、CPU和I/O电路之间采取光电隔离、输出联锁方法、采取模块式结构并增加故障显示电路；在软件方面，设置故障自我诊疗、数据保护和恢复程序。PLC采取大规模集成电路技术，根据严格生产工艺制造，含有优异内部电路抗干扰技术，含有很高运行可靠性。相对于单片机控制系统，PLC采取相对简单梯形图编程语言，更贴近工程技术人员习惯，含有良好控制灵活性、强大抗干扰能力、稳定运行状态等特点。所以对于自动扶梯来说，采取PLC进行控制是一个最好选择。2.2 控制方法比较和选择在进行异步电动机调速时，通常期望尽可能保持电动机电磁转矩不变（这是为了预防低速运行时出现转矩不足情况），而要保持电磁转矩不变，只要确保主磁通量不改变即可。异步电动机主磁通是定、转子合成磁动势产生，因为三相异步电动机定子绕组每相电动势有效值为 5 （2-2）本设计中关键面正确是基频以下调速情况。依据上文所述，要保持不变，当调低频率时，必需降低电动机定子每相绕组上由主磁通感应电动势，使得 （2-3）即采取恒定电动势频率比控制方法。这种方法又称为恒磁通变频调速，属于恒转矩调速范围。因为电机绕组感应电动势是极难直接检测和测量，当电动势较高时，可忽略定子绕组漏磁造成漏磁阻抗压降，近似认为U1，则有U1,这种控制方法称为恒压频比控制方法，属于近似恒磁通调速。这种控制方法低频时，U1和全部比较小，定子阻抗压降显著，不可忽略，这种情况下会人为把电压U1提升部分，即增加定子压降赔偿，以确保压频比为常数，图2-1。 对于基频以上调速，频率能够从f1N增加，不过电压U1受电源电压U1N限制，最多保持U1=U1N不变。这么后果就是主磁通伴随上升而减小，属于近图2-1 恒压频比控制特征图2-2 异步电动机变压变频调速控制特征似恒功率调速控制方法，图2-2。 变频控制方法常见有U/f控制方法、转差频率控制、矢量控制。下面详述三种变频控制方法之间区分。（1）U/f控制方法因为转矩不足而无法克服较大静摩擦力时，存在性能下降，稳定性变差问题。综上，采取U/f控制方法通用变频器频率控制只适适用于通常要求不高场所。所以它利用将逐步被矢量控制所替换。图2-3 U/f控制方法简化原理图转速所对应频率，求出转差频率，再和速度设定值相加，以两个值和作为逆变器频率设定值，以达成转差赔偿目标。经转差赔偿后定子频率实际设定值为。在这种控制方法中，需要加装速度传感器，相比于U/f控制方法，转差频率控制方法调速精度大大提升，不过使用速度传感器求取转差频率，必需依据具体电机机械特征来调整控制参数，所以通用性方面还存在欠缺。2.3 本章小结本章介绍了自动扶梯常见节能方法和控制系统，并对这些节能方法和对应控制系统进行了比较。自动控制运行方法省电效果显著，但频繁启停对电网冲击较大，而且对扶梯本身机械设备磨损很大； U/f控制方法属于开环控制，低频状态下输出电压压降显著，轻易出现转矩不足情况；转差频率控制属于闭环控制，有效处理了定子在低压情况下出现较大压降问题，但转差频率控制方法对硬件要求较高，系统计算复杂，而且通用性不高，所以对于自动扶梯这种调速精度要求不是很高系统，不适用此种调速方法；矢量控制对定子电流矢量分解成励磁电流和转矩电流，分别加以控制，最大程度改善了变频控制系统输出特征，在低频状态下能够取得很好转矩性能，所以在本系统中使用高性能矢量变频调速控制方法。3 扶梯控制系统元器件选择3.1 电动机选择自动扶梯是一个长时间载人运行设备，系统可靠性和稳定性显得尤为关键。作为扶梯关键动力源电动机，必需提供足够转矩而且含有良好机械性能，确保扶梯运行稳定。本设计在确定电动机种类时，优先考虑选择三相笼型异步电动机，和绕线转子异步电动机相比，笼型异步电动机结构简单，运行可靠，维护方便，完全符合上述要求。绕线转子异步电动机多用在一些工程机械如桥式起重机、轿厢式电梯、锻压机等工作状态中起动、制动比较频繁场所，为了提升生产率又会要求电动机含有较大起动、制动转矩以缩短起动、制动时间，而且对制动进度要求较高。对这类机械设备，可考虑选择绕线转子异步电动机。而在自动扶梯系统中对于起动性能无过高要求、而且不会出现频繁启停情况，所以，优先考虑使用笼型异步电动机。3.2 变频器选择3.2.1 变频器介绍变频器是一个将交流工频电源（50Hz或60Hz）变换成电压、频率均可变适合交流电动机调速变换装置，英文简称VVVF。变频器电路是由整流、中间直流步骤、逆变和控制4个部分组成。其中变频器主电路由整流、中间直流步骤、逆变电路组成。运算电路、检测电路、控制信号输入输出电路和驱动电路组成变频器控制电路。整流电路为三相桥式不可控整流电路，功效是将交流电变换成直流电，输送给中间直流步骤。中间直流步骤对整流电路输出进行滤波处理，并进行直流储能和缓冲无功功率。逆变电路关键元件为绝缘栅晶体管IGBT，组成三相桥式逆变电路，将直流电再逆变成交流电，输出是脉宽调制PWM波形电源，提供给电动机。控制电路是对整个变换过程进行控制。图3-2所表示。图3-2 变频器简明原理图3.2.2 变频器选型本设计中所采取西门子MICROMASTER 440变频器，是在简单电动机控制系统中被广泛应用理想变频器驱动装置。MICROMASTER 440含有全方面而完善控制功效，用户端设置相关参数以后，它还可用于更复杂电动机控制系统。具体型号（订货号）为6SE6440-2AD27-5CA1，经销商报价约为2700元。表3-1 西门子MM440变频器关键参数（1）变频器常见参数有输入电压、输出电压、输入频率、输出频率、输出功率、工作温度、控制方法、串行接口、保护等级等。西门子MICROMASTER 440变频器关键技术指标如表3-1所表示7。 变频器型号西门子MICROMASTER 440输入电压三相（380480）（110%）V工作温度-1050C输入频率4763Hz保护等级IP20输出电压0380V控制方法V/F，FCC，SVC，VC，TVC输出频率范围0650Hz串行接口RS232，RS485输出功率7.5kW电磁兼容性EN55011 A级EN55011 B级过载倍数2倍3s，1.5倍60s3.2.3 变频器参数设定西门子MICROMASTER 440变频器外形图图3-7所表示。变频器在标准供货方法时厂商全部会提供状态显示板（SDP），对于大多数用户来说，使用SDP和厂商出厂时缺省设定值，就能够使变频器成功投入运行。但假如工厂缺省设定值不适合具体设备情况，或有扩展功效需求，就必需使用基础操作板BOP或高级操作板AOP来进行参数设定。本设计中，为了使自动扶梯节能运行控制系统稳定运行，就必需对MICROMASTER 440变频器参数进行设定。参数设定能够经过上文介绍基础操作板（BOP）进行设置。3.3.2 PLC选型伴随PLC技术发展，PLC产品类型越来越多，功效日趋完善，在实际生产生活中应用也越来越广泛。不一样系列、不一样型号PLC性能各有不一样，功效上各有侧重，价格也有较大差异。选型时，应该注意以下几点：（1）I/O点数I/O点数是PLC一项关键参数。I/O点数合理选择，不仅能够满足控制系统要求，还能够实现最低总投资，提升控制系统成本效益。PLC输入输出点数和类型应该依据被控对象所需控制模拟量、开关量和输入输出设备情况来合理选择，通常一个输入/输出元件要占用一个输入/输出点数。而且考虑到系统升级原因，应在预估总点数基础上增加约2030%备用点数。本设计中自动扶梯节能运行控制系统约需要有20个输入，17个输出。3.4 超声波传感器选择3.4.1 超声波传感器介绍超声波传感器是利用超声波回声测距原理研制而成传感器，使用正确时差测量技术，能够检测传感器和目标物之间距离，非接触测量，含有测量精度较高、防水、防腐蚀、低成本等优点，广泛应用于工业生产和民用设备中。超声波是一个振动频率高于声波机械波，由压电晶片在电压激励下振动产生，含有频率高、波长短、绕射现象小优点，尤其是方向性好、能够成为射线而定向传输特点。压电晶体组成超声波传感器是一个可逆传感器，它能够将电能转变成机械振荡而产生超声波，也能够将接收到超声波转换为电能，所以它能够分成发送器或接收器，也有超声波传感器兼作发送器和接收器。本设计中以超声波作为检测手段，需要同时产生和接收超声波。超声波传感器就能够实现这种功效，实际应用中也被称为超声换能器或超声探头。3.4.2 超声波传感器选型本设计中使用超声波传感器是由深圳市金瓷科技生产型号为NU40D22TR-2超声波传感器，外形图图3-12所表示。该超声波传感器频率稳定，采取压电陶瓷材料，灵敏度较高，12m以内检测精度很高。符合自动扶梯检测需求，而且性价比较高。图3-12 超声波传感器外形图3.5 光电编码器选择3.5.1 光电编码器介绍光电编码器是一个集光学、机械、电气技术于一体数字化传感器，能够高精度测量被测物体转角或直线位移量，并经过光电转换将输出轴上机械几何位移量转换成脉冲或数字量输出，是现在应用最广泛一个传感器。光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是一个在固定直径圆板上等分地开通若干个长方形孔带孔圆盘。因为光栅盘和电动机轴相连，电动机旋转时，光栅盘在电动机轴带动下同时旋转，经发光二极管等电子元件组成检测装置检测并输出两路存在固定相位差脉冲信号，其原理图3-13所表示，只要计算光电编码器每秒输出脉冲个数就能得到目前电动机转速，依据码盘上相位相差90度两路脉冲信号前后次序，就能够得到电动机旋转方向。图3-13 光电编码器输出光电编码器分类方法很多。根据编码器刻度方法和信号输出形式，可分为增量式、绝对式和混合式三种。这里关键介绍依据信号输出形式进行分类。3.5.2 光电编码器选型本设计中使用光电编码器目标是检测扶梯运行方向，一旦检测到电梯方向运行异常时（如倒溜情况），PLC立即报警，对变频器、电机断电，同时安装在和电动机同轴抱闸装置对转轴进行紧急制动，确保扶梯出现危险时能立即停稳，避免发生更大事故。3.6 电机抱闸器选择3.6.1 电磁抱闸器介绍三相异步电动机机械制动是利用机械装置使电动机从电源切断后能快速制动停转。常见机械制动有电磁抱闸制动和电磁离合器制动12。（1）电磁抱闸制动电路3.6.2 电磁抱闸器选型本设计中使用电磁抱闸器目标是为了出现紧急情况时，能让扶梯尽可能快停下来，预防出现电梯事故。考虑到自动扶梯停止时扶梯上仍然可能有些人，所以，使用是断电电磁抱闸制动。本设计中使用是石家庄五龙制动器股份生产五龙牌MWZ系列电磁抱闸制动器。MWZ系列交转直流电磁块式制动器是一个外抱瓦块式短行程常闭制动器，工作方法为断电制动、通电松闸。关键用于运输、起重、冶金、矿山、化工、港口、建筑、建材机械制动中。其驱动装置是ZDZ系列单相交流直推式制动电磁铁，该制动器技术指标居国际领先水平，含有高效、快速、节能、低噪声和易维护等特点。3.7 鉴相器选择3.7.1 鉴相器介绍3.7.2 鉴相电路设计本设计中选择D触发器是74LS74。74LS74是带置位复位正触发双D触发器。应用74LS74上升沿触发,得到第5 管脚和第6 管脚信号，依据各自电平高低判定正反转。光电编码器鉴相电路图图3-19所表示。3.8 本章小结本章关键介绍了自动扶梯控制系统元器件选择。自动扶梯控制系统元器件包含电动机、变频器、PLC、超声波传感器、光电编码器、鉴相器、电磁抱闸器等。4 自动扶梯控制系统硬件电路设计4.1 自动扶梯硬件控制思绪本设计中采取PLC和变频器相结合控制方法，能够依据客流灵活安排扶梯运行状态，相对于传统不可变速自动扶梯，节能效果显著，而且增加了安全器件，在发挥自动扶梯最大效能同时，还为乘客提供了愈加安全、舒适人性化乘坐体验。4.2 控制电路设计及电路图（1）控制电路总体设计（3）传感器和PLC连接电路 当自动模式（变频控制方法）开启扶梯后，PLC不停检测超声波传感器电脉冲信号输入，经过X17或X20输入口检测，两个传感器分别置于电梯两端，依据上行或下行状态选择传感器，正常工作时只有入口处一个传感器接入工作，出口处传感器则忽略。人工急停端口X20是为了当电梯出现紧急情况（比如倒溜时），大家能够经过遍布于自动扶梯上3个急停按钮使电梯在短时间内停机抱闸，最大程度确实保乘客生命安全。另外，本设计为预防电梯在上行阶段出现倒溜这种严重事故，特加装了光电编码器，当扶梯在上行阶段电梯运行方向发生改变时，会触发和光电编码器相连鉴向器动作，经过X22、X23端口发出脉冲，此时PLC也会进行急停报警。人工操作急停按钮功效是经过用X21端口进行。4.3 本章小结本章关键介绍了自动扶梯控制系统硬件电路设计思绪及具体电路图。设计时同时充足发挥PLC扩展性能，增加防倒溜功效，提升扶梯系统安全性。本系统在设计时，增加了切换到工频模式运行功效，这么能够满足多样化用户需求，使得扶梯能够在客流高峰时期由人工控制直接进行工频运行，这么能够降低变频器高频工作时噪声，和无须要频繁速度切换动作。本控制系统全部操作全部能够经过中央控制面板进行操作，能够实现远程控制，扶梯运行状态在中控面板上一目了然，便于维护人员对扶梯运行情况实时监视和控制。5 自动扶梯控制系统PLC程序设计5.1 控制系统步骤图图5-1 系统控制步骤图控制系统步骤图图5-1所表示。本系统PLC加电后，首优异行是自动扶梯自检过程，包含驱动链、曳引链、扶手带、梯级故障、安全回路、变频器故障检测，假如有故障，则制动闸不松开，同时PLC报警提醒检修。自检正常后，依据用户选择进入上行或下行模式。考虑到用户需求多样性，本控制系统保留了切换到工频系统功效，能够在中控台进行切换。接下来扶梯进入运行阶段。针对近期自动扶梯出现严重倒溜事故，本设计中特加入了电动机运转方向检测，本功效是经过安装在电动机转轴上独立光电编码器进行检测，光电编码器和PLC连接，一旦发觉运行时转轴方向和预先选择上行或下行方向相反时，立即报警，断开变频器和电动机电源，并经过电动机轴上抱闸器紧急抱闸制动，尽可能快速平稳使出现故障电梯停下来，最大程度确保乘客生命安全，确保足够安全性。因为光电编码器是直接对转轴方向进行检测，而且是独立设置，所以检测对象愈加直观，能够应对多种复杂异常情况。正常无故障运行时，安装于扶梯入口处传感器会不停检测是否有乘客需要乘梯，只要检测到有乘客，就向PLC发出一个电脉冲，PLC会对两个电脉冲之间时间进行计时，假如有乘客进入，则继续额定速度运行；假如固定时间T内全部没有乘客，则自动扶梯进入低速节能速度运行。5.2 PLC程序设计图5-3 故障报警程序当用户已经选择了变频模式运行后，自动扶梯会依据传感器信号对运行模式进行切换，以达成节能目标。变频上行程序图5-6。图5-6 变频上行程序5.3 本章小结本章关键介绍了PLC程序编制。自动扶梯节能运行控制系统关键是PLC，而PLC安全稳定运行很大程度上取决于程序正确性。经过预先编写好程序就能够实现PLC自动控制。程序好坏，直接影响了PLC运算量和程序运行快慢。本控制系统在设计过程中，采取了三菱企业GX Developer8.52编程软件，这么编写好程序转换后，能够经过对应接口，直接将程序上载至PLC。软件还能够实现程序纠错，功效模拟等功效，极大方便了工程技术人员对程序修改，增加了PLC控制系统灵活性。结束语伴随现代控制技术飞速进步，自动扶梯正向着高科技、节能、智能化方向发展。本设计中节能运行控制系统，因为采取了PLC和变频器相结合运行控制方法，相比于原有工频控制系统节电效果显著，而且还实现了扶梯防倒溜功效。设计前期工作，我参考了大量文件和扶梯技术资料，对现在扶梯中使用运行控制系统现实状况有了大致了解，对比了中国外多个优异节能运行控制方法，结合中国自动扶梯厂商技术现实状况，最终选择PLC和变频器进行控制方法。此种方法编程控制相对简单，抗干扰能力强，工作环境适应力好，能够应对复杂工作环境。对于人流量不规律商场、超市、地铁等场所来说，利用节能运行控制系统自动扶梯能够有效节省能源，深入降低运行成本，降低机械磨损，预防出现机械故障，延长扶梯寿命。当然本系统也存在部分缺点，比如低频低速状态下，控制系统噪音大，电动机效率不高。针对此问题，现在也有厂商生产出专门应用在变频器上变频电机，比如西门子变频电机系列，这种电机能够实现更宽变速范围和更高运行效率。相信在很快未来，会有更为优异控制系统和高性能控制元件被开发出来，自动扶梯节能运行控制技术也会越来越完善，越来越成熟。因为本人能力有限，加之时间仓促，本设计中难免出现缺点和疏漏，还恳请各位老师、同学、好友们提出宝贵意见。谢谢！致谢本研究及学位论文是在南京理工大学张雯老师亲切关心和悉心指导下完成。她严厉科学态度，严谨治学精神，精益求精工作作风，深深地感染和激励着我。从课题选择到项目标最终完成，张老师全部一直给我细心指导和不懈支持，研究过程中碰到问题，张老师全部能很热心帮助我处理，并给我很大启发，从问题探讨中加深了自己对于课题了解，使得自己大学四年书本知识真正应用到实际中并得到加深和强化，从设计中受益匪浅，为以后学习工作奠定了基础。在此谨向张老师致以真挚谢意和高尚敬意。 在此，我还要感谢一起进行课题研究同学们，正是因为大家帮助和支持，我才能克服一个又一个困难，直至本文顺利完成。在论文立即完成之际，我还要感谢从开始进入课题到论文顺利完成，给我大力帮助机械工程学院老师们，当我有疑问时，各位老师全部能很耐心答疑解惑，使我深受裨益，在这里请接收我最真挚谢意！谢谢！参 考 文 献1 何宏,刘芳,韩盛磊,杨金荣,苏雷,刘皓.自动扶梯节能控制技术研究J.天津理工大学学报.,(02)：5556.2 乔晓刚,阮连法.商场选择不一样技术扶梯节能效果分析J.建筑节能.,(11)：3839.3 喻和平.浅谈自动扶梯节能改造J.电梯工业.,(02)：4950.4 黄威,黄禹.变频器使用和节能改造M.北京：化学工业出版社.：24.5 姚锡禄.变频器控制技术入门和应用实例M.北京：中国电力出版 社.：1415.6 西门子MM440变频器手册.7 西门子MICROMASTER变频器产品样本说明书：5665.8 史国生.电气控制和可编程控制器技术M.北京：化学工业出版社.：106110.9 陈圣林,候成晶.图解传感器技术及应用电路M.北京：中国电力出版社.：146148.10 金瓷NU40D22TR-2型传感器用户手册：23.11 宇普GD3806系列光电编码器产品说明书.12 何永艳,王锁庭.电机和电气控制案例教程M.北京：化学工业出版社.，(8)：106109.13 五龙牌MWZ系列制动器用户手册.14 禹柳飞,张潮明.基于PLC自动扶梯电气控制系统设计J.工业控制计算机.,(02).15 王士琴.电梯能耗测量和能效评价方法研究D.上海交通大学.16 朱士祥.地铁站变频自动扶梯节能原理及效果分析J.科技资讯,(22).17 崔振起.PLC技术在自动扶梯中应用J.中国高新技术企业.,(07).18 刘美俊.PLC控制系统设计和安装J.中华纸业.,(11).19 杨晟.经过PLC编程技术实现电池卷绕机变速运动控制J.电工技术.,(02). 20 刘福禄.PLC程序设计选择技巧J.重庆工贸职业技术学院学报.,(01).21 顾德仁,陆晓春.基于PLC自动扶梯多功效变频节能控制系统设计J.变频器世界.,(04).22 高春甫,贺新升,陆爽,鄂世举.三菱可编程序控制器应用技术M.北京：机械工业出版社.,(1).23 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