本科毕业设计说明书（论文）
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路
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本设计中采用的PLC与变频器相结合的控制方式，可以根据客流灵活安排扶梯的运行状态，相对于传统不可变速的自动扶梯，节能效果明显，并且增加了安全器件，在发挥自动扶梯最大效能的同时，还为乘客提供了更加安全、舒适的人性化乘坐体验。
4.2 控制电路设计及电路图
（1）控制电路总体设计 （3）传感器与PLC的连接电路
当自动模式（变频控制方式）启动扶梯后，PLC不断检测超声波传感器的电脉冲信号的输
入，通过X17或X20输入口检测，两个传感器分别置于电梯的两端，根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，出口处的传感器则忽略。人工急停端口X20是为了当电梯出现紧急情况（比如倒溜时），人们可以通过遍布于自动扶梯上的3个急停按钮使电梯在短时间内停机抱闸，最大限度的确保乘客的生命安全。另外，本设计为防止电梯在上行阶段出现倒溜这种严重的事故，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，会触发与光电编码器相连的鉴向器动作，通过X22、X23端口发出脉冲，此时PLC也会进行急停报警。人工操作急停按钮的功能是通过用X21端口进行。
4.3 本章小结
本章主要介绍了自动扶梯控制系统硬件电路的设计思路及具体的电路图。设计时同时充分发挥PLC的扩展性能，增加防倒溜功能，提高扶梯系统的安全性。本系统在设计时，增加了切换到工频模式运行的功能，这样可以满足多样化的用户需求，使得扶梯可以在客流高峰时期由人工控制直接进行工频运行，这样能够减少变频器高频工作时的噪声，以及不必要的频繁速度切换动作。本控制系统所有操作都可以通过中央控制面板进行操作，可以实现远程控制，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状况的实时监视和控制。
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5 自动扶梯控制系统PLC程序设计
5.1 控制系统流程图
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控制系统流程图如图5-1所示。本系统PLC加电后，首先进行的是自动扶梯的自检过程，包括驱动链、曳引链、扶手带、梯级故障、安全回路、变频器的故
图5-1 系统控制流程图
障检测，如果有故障，则制动闸不松开，同时PLC报警提示检修。自检正常后，根据用户选择进入上行或下行模式。考虑到用户需求的多样性，本控制系统保留了切换到工频系统的功能，可以在中控台进行切换。接下来扶梯进入运行阶段。针对近期自动扶梯出现的严重倒溜事故，本设计中特加入了电动机运转方向检测，本功能是通过安装在电动机转轴上的独立的光电编码器进行检测的，光电编码器和PLC连接，一旦发现运行时转轴方向与预先选择的上行或下行方向相反
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时，立即报警，断开变频器与电动机的电源，并通过电动机轴上的抱闸器紧急抱闸制动，尽可能迅速平稳的使出现故障的电梯停下来，最大限度的保证乘客的生命安全，确保足够的安全性。由于光电编码器是直接对转轴方向进行检测，并且是独立设置，因此检测对象更加直观，可以应对各种复杂的异常状况。正常无故障运行时，安装于扶梯入口处的传感器会不停的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的时间进行计时，如果有乘客进入，则继续额定速度运行；如果固定时间T内都没有乘客，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，自动扶梯会根据传感器信号对运行模式进行切换，以达到节能的目的。变频上行程序如图5-6。
图5-6 变频上行程序
5.3 本章小结
本章主要介绍了PLC的程序编制。自动扶梯节能运行控制系统的核心是PLC，
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而PLC安全稳定运行很大程度上取决于程序的正确性。通过预先编写好的程序就能够实现PLC的自动控制。程序的好坏，直接影响了PLC的运算量以及程序运行的快慢。本控制系统在设计的过程中，采用了三菱公司的GX Developer8.52编程软件，这样编写好的程序转换后，可以通过相应的接口，直接将程序上载至PLC。软件还可以实现程序纠错，功能模拟等功能，极大的方便了工程技术人员对程序的修改，增加了PLC控制系统的灵活性。
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结束语
随着现代控制技术的飞速进步，自动扶梯正向着高科技、节能、智能化的方向发展。本设计中的节能运行控制系统，由于采用了PLC与变频器相结合的运行控制方式，相比于原有工频控制系统节电效果明显，并且还实现了扶梯防倒溜的功能。设计的前期工作，我参考了大量的文献和扶梯技术资料，对目前扶梯中使用的运行控制系统现状有了大致的了解，对比了国内外几种先进的节能运行控制方式，结合国内自动扶梯厂商技术现状，最终选择PLC与变频器进行控制的方式。此种方式的编程控制相对简单，抗干扰能力强，工作环境适应力好，可以应对复杂的工作环境。对于人流量不规律的商场、超市、地铁等场合来说，运用节能运行控制系统的自动扶梯可以有效节约能源，进一步降低运行成本，减少机械磨损，防止出现机械故障，延长扶梯寿命。当然本系统也存在一些缺点，比如低频低速状态下，控制系统噪音大，电动机的效率不高。针对此问题，目前也有厂商生产出专门应用在变频器上的变频电机，比如西门子的变频电机系列，这种电机可以实现更宽的变速范围和更高的运行效率。相信在不久的将来，会有更为先进的控制系统和高性能的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。由于本人能力有限，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、朋友们提出宝贵意见。谢谢！
自动扶梯节能运行控制系统设计.
