浙江商业职业技术学院毕业论文(设计）
图2-1自动扶梯基本结构图
(1)桁架：衍架是扶梯的基础构架，所有零部件都装配在这一金属结构的桁架中。
(2)驱动机(以链条式为例)：驱动机主要由电动机、蜗轮蜗杆减速机、链轮、制动器等组成。
(3)驱动装置：驱动装置主要由驱动链轮、梯级链轮、扶手驱动链轮、主轴及制动轮或棘轮等组成。该装置从驱动机获得动力，经驱动链用以驱动梯级和扶手带，从而实现扶梯的主运动，并且可在应急时制动，防止乘客倒滑，确保乘客安全。 (4)不同楼层之间的钢架结构，是整个自动扶梯的支架。 (5)梯级链是自动扶梯的核心，梯级由梯级链支撑。 (6)梯级：梯级有整体压铸梯级与装配式梯级两类。
(7)扶手驱动装置：驱动装置通过扶手驱动链直接驱动，无须中间轴，扶手带驱动轮缘有耐油橡胶摩擦层，以其高摩擦力保证扶手带与梯级同步运行。 (8)扶手带：扶手带由多种材料组成，主要为天然(或合成)橡胶、棉织物(帘子布)与钢丝或钢带等构成。
(9)梳齿、梳齿板：梳齿与梳齿板能够与梯级完美切合，使得旅客安全离开扶梯。 (10)安全装置：1.断链(梯级链)急停开关。 2.断带(扶手带)急停开关。3.梯级水平监测装置。4.过电流保护，相位监测。5.扶手人口触点。6.梳齿板触点。7.护栏围裙触点。8.驱动轴安全制动器。9.楼层地板安全触点。10.梯的间隙照明。11.应急开关12.盖门联锁装置。13.电气防反转装置。14.防梯级举升轨道。15.扶梯内烟雾探测装置等。
2.2自动扶梯工作原理
自动扶梯的核心部件是两根链条，它们绕着两对齿轮进行循环转动。在扶梯顶部，有一台电动机驱动传动齿轮，以转动链圈。电动机和链条系统都装配在衍架当中，衍架是自动扶梯的核心部件。
自动扶梯与传送带移动一个平面不同，链圈移动的是一组台阶。链条转动时时，台阶一直保持水平，只有在自动扶梯的顶部和底部，台阶才会彼此折叠，形成一个平台。这样使得自动扶梯的上下符合人们的习惯。
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自动扶梯上的每一个台阶都有两组轮子，它们沿着两个分离的轨道转动。上部装置（靠近台阶顶部的轮子）与转动的链条相连，并由位于自动扶梯顶部的驱动齿轮拉动。其他组的轮子只是沿着轨道滑动，跟在第一组轮子后面。
两条轨道彼此分开，每个台阶保持水平状态。在自动扶梯的顶部和底部，轨道呈水平位置，从而使台阶展平。每个台阶内部有一连串的凹槽，以便在展平的过程中与前后两个台阶连接在一起。
除转动主链环外，自动扶梯中的电动机还能移动扶手。扶手只是一条绕着一连串轮子进行循环的橡胶输送带。扶手带的移动速度是与自动扶梯梯级的运行速度匹配的，并且左侧和右侧的扶手带速度也完全相同。
2.3自动扶梯控制系统方案比较
自动扶梯最早使用的是继电器控制系统，但是随着科技的发展与人们的各种需求，于是各种各样的控制系统开始慢慢出现。自动扶梯的控制系统有继电器控制系统、单片机控制系统以及PLC控制系统，接着对于各个控制系统进行简单的介绍，然后进行比较与分析。 2.3.1控制系统简介 (1)继电器控制系统
自动扶梯继电器控制系统在空开得电的情况下利用继电器控制扶梯梯级拖动电机和扶手带拖动电机工作。继电器控制系统结构简单，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。
空气开关 扶手带拖动电机 继电器 热继电 扶梯梯级拖动电机 器 图2-2继电器控制系统结构示意图
(2)单片机控制系统
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－三角接触器，热保护开关，相序继电器，滤电保
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护开关和断路器构成。单片机控制系统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。且成本很高。
输入信号（人流量等信息） 扶梯上行 扶梯下行 随时制动 过热保护 AD转换 LCD 语音报警 继电器或电磁阀 单片机 图2-3单片机控制系统结构示意图
(3)PLC控制系统
PLC的工作原理是建立在计算机工作原理基础上的，是通过执行反映控制要求的用户程序来实现的。CPU是以分时操作方式来处理各项任务的，计算机在每一瞬间只能做一件事，所以，程序的执行时按程序顺序依次完成相应各电器的动作，在时间上形成串行工作方式。PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式，每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。
PLC控制系统可靠性高，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。并且还有有硬件与软件可分开设计的特点，这与继电器控制系统区别极大。 输入信号 输入模块 CPU 电源 存储器 输出模块 PLC结构 输出信号 图2-4PLC控制系统结构示意图
2.3.2控制系统比较
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(1)PLC控制系统与继电器控制系统比较
PLC控制系统与继电器控制系统比较：传统的几点接触器控制系统是用分离的元器件连接而成的硬件接线系统，如图2-4所示。当控制现场的输入元件（如开关、按钮、触点等）的状态产生变化时，通过与这些输入元件连接的硬接线系统会产生输出信号，控制输出执行元件（继电器、接触器、电磁阀等）状态的变化进而达到控制和完成生产过程的目的。PLC与几点接触器控制的主要区别在于把几点接触器线路所示的硬接线系统内的控制、运算关系编制成可执行的用户程序，通过执行该用户程序来完成控制任务。
PLC属于存储程序控制,其控制功能是通过存放在存储器内的程序来实现的，若要对控制功能做必要修改，只需改变软件指令即可，使硬件软件化。PLC的优点，从软件；来讲，它的程序可编，也不难编；从硬件上讲，它的配置可变，也易变。 (2)PLC控制系统与单片机控制系统比较
自动扶梯PLC控制系统与单片机控制系统比较：单片机具有结构简单、使用方便、价格较低等优点。由于单片机不是专门针对工业现场的自动化控制而设计的，所以与PLC相比，学习起来有一定难度，不容易掌握。用单片机来实现自动控制，一般要在I/O接口上作大量工作，抗干扰性能较差。PLC在数据采集和处理等方便不如单片机，另外，单片机的通用性和适应性较强。
由上比较可知，PLC系统优于继电器控制系统和单片机控制系统，所以我选择PLC控制系统。
3.PLC控制系统设计
3.1PLC
控制系统框图
PLC控制系统硬件电路由主电路接触器、制动器控制器、运行显示器、状态显示器、故障显示器、安全开关反馈检测信号检测电路、参数设定电路、出入口乘客检测电路、接触器状态检测等组成。
主电路接触器 制动器控制器 运行显示器 状态显示器 故障显示器 其他辅助电路 PLC 出入口乘客第 检测电路8 页 共 20 页 接触器状态检测电路 其他辅助电路 浙江商业职业技术学院毕业论文(设计）
安全开关反馈信号检测电路 参数设定电路 图3-1自动扶梯PLC控制系统框图
3.2主要硬件选型
（1）电动机选型
电动机选择的基本原则是：在满足工作机械对于拖到系统要求的前提下，所选电动机应尽可能结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉。因此，在选择电动机种类时，若工作机械对拖动系统无过高要求，应优先考虑选用交流电动机。在交流电动机中笼型异步电动机结构最简单，运行最可靠，维护最方便，对起动性能无过高要求的调速系统应优先考虑使用。某些工作机械如桥式起重机、电梯、锻压机等，工作中起动、制动比较频繁，为提高生产率又要求电动机具有较大的起动、制动转矩以缩短起动、制动时间，同时还有一定的调速要求。对这类工作机械，可考虑选用绕线转子异步电动机。
交流电动机电压等级的选择应考虑运行场所供电电网的电压等级。中等功率以下的交流电动机额定电压一般为380V，大功率交流电动机的额定电压多为3KV或6KV。电动机额定转速的选择是否恰当，关系到电动机的价格和运行效率，甚至关系到生产机械的生产率。额定功率相同的电动机，额定转速越高，其体积越小，重量越轻，价格也越低。因此工作于长期工作制的工作机械，原则上应选用额定转速较高的电动机。但额定转速高必须导致传动机构的复杂化，实际上选用时应作全面权衡。
选择电动机容量时应考虑如下几点：电动机容量、起动转矩必须大于负载所需要的功率和起动转矩；电源电压下降10%～15%的情况下，转矩仍能够满足起动或运行中的需要；从电动机温升角度考虑，为了不降低电动机的寿命，温升必须在绝缘所限制的范围以内；如果电动机每次在最低频率时连续工作地时间不长，则可留用原有电动机，反之如果在最低频率时连续运行的时间较长，则电动机的容量应提高一档。
由于本设计专门用于类似高铁站、商场等人流量较大的地区，工作环境安全，无侵蚀性液体等危险因素所以选择Y系列的鼠笼型异步电动机。Y80M1-2拥有噪声低、功率因素高等特点。该电动机主要参数：功率：0.75KW、额定电流：1.5A、效率：
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自动扶梯控制系统的原理与维护-职业学院应用电子毕业论文
