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1、基于 PLC 的自动扶梯控制系统设计摘要 自动扶梯是现代商场、超市不可缺少的运输工具，用于倾斜输送乘客、货物。传统的自动扶梯控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，其缺点是触点多，故障率高、可靠性差、维修工作量大等，而采用 PLC 组成的控制系统可以很好地解决上述问题。本文通过讨论自动扶梯控制系统的组成，阐述可编程控制器（PLC）在电梯控制中的应用，采用西门子 PLC 编程的程序控制方式，提出了自动扶梯的 PLC控制系统总体设计方案、设计过程及最后的仿真结果，列出了具体的主要硬件电路、电梯的控制梯形图，并给出了系统组成框图和程序流程图。在分析、处理故障信号逻辑关系的基础上，提出了 PLC 的编
2、程方法，设计了一套完整的自动扶梯控制系统方案。并进行了程序的调试，最终使用 MCGS 软件将整个控制界面用动画的方式展示了出来。关键词：关键词：自动扶梯 PLC 梯形图 MCGS 控制系统Control system design based on PLC of escalatorAbstractAs an indispensable transportation tool for modern stores supermarkets, Escalator is used for carrying passengers, goods, the traditional escalator con
3、trol system mainly adopts relays-contact device control, its shortcoming is contacts, high failure rate, poor reliability, maintenance workload big, etc, and use of PLC control system can well solve the problems.This paper discussed the composition of the escalator control system, expounded the prog
4、rammable controller (PLC) in the elevator control application, adopted the mode of programming which is used Siemens PLC program control , put forward the escalator PLC control system overall design scheme, design process and the final simulation results, list the major hardware circuit, the elevato
5、r control ladder diagram, and gave the system composition diagram and program flow chart. put forward PLC programming method based on the analysis and deal with the re fault signal , designed a set of complete escalator control system scheme. And the adjustment of the program, and eventually used MC
6、GS show the entire control interface out by animation. Key words: Escalator PLC ladder diagram MCGS control system目录摘要.IAbstractII第一章 引言11.1 自动扶梯的发展和研究现状11.1.1 自动扶梯的发展历史.11.1.2 国内自动扶梯的实例介绍.21.2 自动扶梯的概述31.2.1 自动扶梯的定义31.2.2 自动扶梯的基本结构31.2.3 自动扶梯的分类51.2.4 自动扶梯的主要参数5第二章 S7200 系列 PLC 的概述 .62.1 PLC 的定义62.2
7、 PLC 的基本组成62.3 可编程控制器的特点、分类和技术指标.82.3.1 可编程控制器的特点.82.3.2 可编程控制器的分类.102.3.3 可编程控制器的技术指标112.4 PLC 的工作原理122.4.1PLC 的工作模式132.4.2 PLC 工作过程.14第三章 系统实现的总体方案173.1 系统实现的主要功能.173.1.1 扶梯的运行与停止功能173.1.2 扶梯的故障处理功能183.1.3 扶梯的自动润滑功能183.2 可编程控制器与其他控制器的比较183.2.1 可编程控制器与继电接触器控制系统的比较.183.2.2 可编程控制器与微机控制系统的比较.193.2.3 可
8、编程控制器与单片机控制的比较.20第四章 系统硬件设计214.1 输入/输出点的分配.214.2 主要硬件选型234.2.1 三相异步电机选型.244.2.2PLC 选型24第五章 PLC 控制程序设计255.1 STEP7 软件255.1.1 STEP7 软件概述.255.1.2 STEP7 软件基本功能255.1.3 界面及主要部分功能.265.2 控制程序开发.275.3.1 星三角形切换电路.275.3.2 自动扶梯的上下行切换295.3.3 自动扶梯检修点动运行.305.3.4 自动润滑系统控制.315.3.5 故障显示模块.31表 5-1 安全开关的故障显示码32第六章基于 MCG
9、S 的监控组态设计.336.1 MCGS 简介.336.2 自动扶梯的监控系统设计.336.2.1 制作监控界面336.2.2 动画连接34第七章总结37第一章 引言1.11.1 自动扶梯的发展和研究现状自动扶梯的发展和研究现状1.1.1 自动扶梯的发展历史自动扶梯的起源可以追溯到 1859 年，当时的那森艾米斯申报了一项“自动滚梯”方案，该方案由一套通过滚轮驱动，首尾相连、连续不断运动的楼梯组成。十九世纪末，两名美国人分别在研究电动扶梯。 1897年，杰斯雷诺(Jesse W. Reno)在美国纽约康尼岛的游乐场建成了一条使用斜板行走，类似自动扶梯的机动游戏。而查理斯 西伯格(Charles
10、 Seeberger)则在1898年购下一项关于 自动扶梯的发明专利，并且与 奥的斯电梯 公司合作，1899年在纽约州制造出第一条有水平的梯级，扶手和梳齿板的电动扶梯。1900年举行的巴黎博览会上，西伯格成功展出了他们以 “电动扶梯”(Escalator)为名的产品，并且获得了一项头奖。 1910年奥的斯收购了西柏格的专利，次年再购下雷诺的公司。 1920年,奥的斯把两者的设计结合，成为今天自动扶梯的基本设计 。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,
11、并成功投入生产。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Elevator World报道, 位于德国汉堡的蒂森自动
12、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Next Step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
13、提高自动扶梯安全性的新技术, 自动扶梯技术又一次更新。随着科学技术的发展，自动扶梯技术也越来越成熟。各国扶梯产业入雨后春笋，在改革开放的大潮流下，中国的扶梯产业也日渐成熟。1.1.2 国内自动扶梯的实例介绍目前世界各大电梯企业在国内都有了合资企业，如迅达、奥的斯、三菱、日立、东芝、通力等。在中国目前的重载公共交通型自动扶梯市场领域内主要有以下几位厂商：OTIS（天津、广州）公司的主导产品为 510PSE 型自动扶梯，最大提升高度为 12m，精旷的外观设计给人以厚重的安全感，其产品在轨道交通领域内的应用实例为上海地铁一号线。SCHINDLER（中迅、苏迅）公司的主导产品为 SC9700 和 SC
14、9300 型自动扶梯，最大提升高度为 50m，外观设计精巧、细致。备有 4 种驱动方式，3 种扶手带传动方式以适用于不同的用户需求。具有 ECO 节能方式。其产品在轨道交通领域内的应用实例为上海轻轨明珠线、北京地铁复八线、香港荃湾交通线等。KONE 公司的主导产品为 TRANS VARIO-RHD 型自动扶梯，最大提升高度为50m，产品不仅拥有精巧的外观，内在品质也很高。曳引方式采用无链驱动，曳引、减速、传动三者融为一体，行星齿轮传动高效静噪。CNIM 公司的扶梯系列产品，因其较早确立在城市轨道交通领域内的领先优势，一度成为工程业主的首选品牌。其产品在轨道交通领域内的应用实例为北京地铁复八线、
15、香港地铁、台北捷运系统等。SJEC(江南)公司是借 90 年代早期国内扶梯市场供不需求的东风而迅速崛起的，其产品已经走出国门。江南电梯公司曾开发出我国第一台变频多坡度自动扶梯，在中国电梯界激起一阵波澜。其 JHD 型自动扶梯现运行于厦门市政工程中，外观落落大方。1.21.2 自动扶梯的概述自动扶梯的概述1.2.1 自动扶梯的定义自动扶梯，亦称电动扶梯，是一种以运输带方式运送行人的运输工具。一般是斜置。行人在扶梯的一端站上自动行走的梯级，便会自动被带到扶梯的另一端，途中梯级会一路保持水平。枎梯在两旁设有跟梯级同步移动的扶手，供使用者扶握。自动扶梯可以是永远向一个方向行走，但多数都可以根据时间、人
16、流等需要，由管理人员控制行走方向。 自动扶梯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。1.2.2 自动扶梯的基本结构自动扶梯的主要由桁架、驱动装置、运载系统、扶手装置、安全装置、润滑系统及室外自动扶梯防盗防水防尘设施等组成。1）桁架自动扶梯的金属骨架，一般由上水平段、下水平段和直线段组成，也是承载部件，具有连接两个不同层高的地面、承受各种载荷及安装支撑所有零部件的作用。因此它必须具有足够大的强度和刚度，一般由角钢、型钢焊接而成。2）驱动装置通常由电动机、减速器、中间传动件、主驱动轴、制动器、传动链轮及链条等组成 ，安装在桁架的端部，主要功能和作用是驱动扶梯运行，同时限制超速
