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1、 编号 XXXXX 学院学院 毕毕业业论论文文 题 目 基于 S7-200 系列 PLC 的自动扶梯的设计 学生姓名 学 号 院 系电气工程系 专 业电气自动化 班 级 指导教师 顾问教师 二一四年十一月 摘 要 I 摘摘 要要 自动扶梯广泛用于商场、超市、地铁、机场等客流量较大的场所。常规的 自动扶梯有无乘客时均以额定速度运行，具有能耗大、机械磨损严重、使用寿 命低等缺点。本文采用 PLC 与变频控制技术对自动扶梯进行节能改造，对其电 气控制系统硬件电路和软件进行设计。改造后的自动扶梯无人乘梯时低速运行， 有效地节约了用户的使用成本，具有显著的经济效益和社会效益。 关键词关键词：自动扶梯 P
2、LC 变频器 节能 Abstract II A Abstractbstract Abstract: Escalators are widely used in shopping malls, supermarkets, subways, airports and other large traffic sites. When the presence of a conventional escalator passengers are rated speed operation, with energy consumption, mechanical wear serious, life an
3、d low defects. In this paper, Energy Saving Transformation is used in escalators with PLC and frequency conversion technology. The hardware circuit and the software of the electrical control system are designed. The escalators after transformation run at low speed when there are no passengers， which
4、 effectively saves the cost of the users and has significant economic and social benefit. Keywords: Escalators PLC Inverter Energy-saving 目 录 III 目目 录录 摘摘 要要I ABSTRACTII 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 自动扶梯的现状与发展趋势1 1.2 发展历史2 1.3 扶梯分类2 1.4 控制要求2 第二章第二章 自动扶梯的控制原理自动扶梯的控制原理.4 2.1 自动扶梯的驱动4 2.2 梯级和踏板的驱动4 2.3 胶带的驱动5 2.
5、4 电气安全系统5 2.4.1 安全回路.5 2.4.2 监测装置5 第三章第三章 硬件系统设计硬件系统设计.6 3.1 三相异步电动机的选型6 3.2 变频器的选型.7 3.2.1 简介.7 3.2.2MM440 变频器的优点7 3.3PLC 的选型8 第四章第四章 自动扶梯的软件设计自动扶梯的软件设计.9 4.1 软件设计要求9 4.2 PLC 输入输出点分配 .10 4.3 自动扶梯控制程序10 4.3.1 任务初始化10 4.3.2 起动/停止控制任务11 4.3.3 扶手带速度监测控制任务.13 第五章第五章 系统调试系统调试.15 5.1 软件调试15 5.2 硬件调试16 总结与
6、展望总结与展望.17 6.1 总结17 目 录 IV 6.2 展望17 致致 谢谢.19 参考文献参考文献.20 附录附录 1 三相异步电动机三相异步电动机 Y 系列技术数据表系列技术数据表.21 附录附录 2 自动扶梯控制程序自动扶梯控制程序22 第一章 绪论 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 自自动动扶梯的扶梯的现现状与状与发发展展趋势趋势 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。早先国内城市轨道交通发展较慢，对公共交通型自动扶 梯需求量不大，因此这些合资企业都没有重点引进该技术。后来随着我国城市 轨道交通的发展，以及为了适应设备国产化的改革
7、要求，迅达、奥的斯等合资 企业于是引进这方面的技术，生产公共交通型自动扶梯。 国有自动扶梯企业经 历几十年的发展，实力明显增强，基础设施也比较完善。但是面对当今激烈的 自动扶梯市场竞争，如何避免低水平、低效益、重复建设的现象，避免产品“周 期年“的出现，应从战略上做出正确抉择。企业应不断吸引高技术，开发新产品， 靠技术占领市场。 自动扶梯是公共场所运送乘客的典型设备如图 1-1 所示，已经广泛应用于大 型商场、机场、地铁、宾馆等公共场所，在方便顾客和提高服务质量等方面起 到了相当重要的作用。但目前国内安装的自动扶梯大多是采用直接启动的工作 方式，从其启动运转至关闭为止，不管有无乘客均以额定速度
8、运行，这就导致 自动扶梯能耗大、机械磨损严重、使用寿命低等问题。 在世界能源和电力资源日益匾乏的形势下，采用 PLC 与变频技术相结合的 控制方式对自动扶梯进行节能改造，可以实现有人乘梯时，扶梯以原有速度运 行;无人乘梯时，扶梯自动减速到低速运行，从而减少自动扶梯不必要的浪费， 有利于延长扶梯的使用寿命。 图 1-1 电扶梯外观图 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 1.2 发发展展历历史史 两名美国人分别在十九世纪末研究电动扶梯。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，类似电动扶梯的机 动游戏。而查理斯西伯格(Charles Se
9、eberger)则在 1898 年购下一项关于电动扶 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，成为今天电动扶梯的基本设计。 电动扶梯最先进入中国是 1935 年。当时上海的大新百货公司安装了两台奥 的斯单人电动扶梯，连接地面至二楼，和二楼到三楼。 1.3 扶梯分扶梯分类类 自动扶梯无严格分类方法，一般是分轻
10、型和重型两类，也有按自动扶梯的 装饰分为透明无支撑、全透明有支撑、半透明或不透明有支撑，室外用自动扶 梯等种类。 按输送能力分为不同的梯级宽度、抬升高度和倾斜角度。输送能力以每小 时运送乘客的数量划分。 按驱动办法分为端部驱动的自动扶梯（或称链条式自动扶梯）和中间驱动 的自动扶梯（或称齿条式自动扶梯） 。 按形态分为有载人的梯阶式和大超市内适用于手推车的斜坡式。 按运行频率分为有等速运转和变频式(无人时几乎停顿） 。 1.4 控制要求控制要求 自动扶梯是带有循环运行梯级，用于向上或向下倾斜运输乘客的固定驱动 设备。由一台特种结构形式的链式输送机和两台特殊结构形式的胶带输送机所 组合而成，带有循
11、环运动梯级，用以在建筑物的不同层高间向上或向下倾斜输 送乘客的固定电力驱动设备。运载人员上下的一种连续输送机械。自动扶梯外 形如图 1-1 所示，其由梯路（变型的板式输送机）和两旁的扶手（变形的带式输 送机）组成。其主要部件有梯级、牵引链条及链轮、导轨系统、主传动系统 （包括电动机、减速装置、制动器及中间传动环节等） 、驱动主轴、梯路张紧装 置、扶手系统。梳板、扶梯桁架和电气系统等。梯级在乘客入口处作水平运动 （方便乘客登梯） ，以后逐渐形成阶梯；在接近出口处阶梯逐渐消失，梯级再度 作水平运动。这些运动都是由梯级主轮、辅轮分别沿不同的阶梯导轨行走来实 现。自动扶梯广泛用于商场、超市、地铁、机场
12、等客流量较大的场所。 自动扶梯的主要参数有提升高度、倾斜角度、名义速度、梯级宽度、输送 能力、梯级节距和牵引链接距等。自动扶梯出入口两楼层板之间的垂直距离就 第一章 绪论 3 是提升高度，通常不超过 6m。梯级、踏板或胶带运行方向与水平而成的最大角 度为倾斜角，通常不超过 30。自动扶梯的名义速度是由制造商设计确定的， 自动扶梯的梯级、踏板或胶带在空载情况下的运行速度。在额定频率和额定电 压下，梯级、踏板或胶带沿运行方向空载时所测得的速度与名义速度之间的最 大允许偏差为5%。倾角不大于 30时，名义速度不应大于 0.75m/s；倾角大 于 30但不大于 35时，名义速度不应大于 0.50m/s
13、。自动扶梯的名义宽度不 应小于 0.58m，也不应大于 1.10m。自动扶梯的最大输送能力与梯级或踏板宽度、 名义速度有关，一般在 36008200 人/h 之间。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 第二章第二章 自动扶梯的控制原理自动扶梯的控制原理 2.1 自自动动扶梯的扶梯的驱动驱动 自动扶梯是由一台特种结构形式的链式输送机和两台特殊结构形式的胶带输 送机所组合而成，带有循环运动梯级，用以在建筑物的不同层高间向上或向下 倾斜输送乘客的固定电力驱动设备。因此自动扶梯的运行需要同时驱动一台链 式输送机和两台胶带输送机。驱动装置一般由电动机、减速器、制动器、传动 链条、驱动主轴等组成如图 2
14、-1 所示。按驱动装置在自动扶梯的位置可分为端部 驱动和中间驱动两种。端部驱动装置以链条为牵引件，其结构形式工艺成熟、 维修方便、应用广泛。不管何种驱动方式，一台驱动主机不应驱动一台以上的 自动扶梯。 2.2 梯梯级级和踏板的和踏板的驱动驱动 梯级是供乘客站立的特殊结构形式的四轮小车，它主要由踏板、主轴、主 轮、支架、辅轮和踢板组成，梯级有整体式和组装式两种。整体式由铝合金整 体压铸而成，其精度高、自重轻、加工速度快等特点。组装式梯级由踏板、踢 板、撑架等部分拼装而成。 自动扶梯梯级和踏板的驱动应至少用两根链条驱动，梯级的每侧应不少于 一根。故传动主轴上就有两个梯级传动链轮、曳引机传动链轮和扶
15、手带传动链 轮各一个。曳引主机由电动机、制动器、减速器组成，主机通过传动链条拖动 驱动主轴旋转，主轴上的两个牵引链轮随之一起转动，拖动装有梯级和踏板的 链条向上或向下移动，从而使扶梯上的梯级按设定的方向移动。 第二章 自动扶梯的控制原理 5 图 2-1 自动扶梯部件分布图 2.3 胶胶带带的的驱动驱动 自动扶梯每一扶手装置的顶部应装有运行的扶手带（即胶带） ，胶到的运行 方向应与梯级、踏板方向相同，并保持同步。在正常条件下，扶手带的运行速 度相对于梯级、踏板的实际速度的允差为0%2%。扶手带与梯级、踏板为同一 驱动装置驱动，通过驱动主轴中间的链轮将动力传动给扶手带驱动轴上。扶手 带驱动轴的两端
16、装有传送胶带的摩擦轮，通过直线压带或圆弧压带来传动胶带。 扶手带应由滚筒驱动并能连续和自动的张紧，不允许采用拉伸弹簧作为张紧装 置。 2.4 电电气安全系气安全系统统 自动扶梯是用于输送乘客的固定电力驱动设备，由于乘坐人员的身体和感官 差异性较大，甚至会有一些残障人员使用，因此对自动扶梯的安全性有了进一 步的要求。每一台自动扶梯必须具有一个电气安全系统，该系统由安全回路和 监测装置构成，是电气控制中与安全相关的部分。当自动扶梯发生可能造成事 故的不安全状态时，就要依靠安全系统使自动扶梯停止运行。 2.4.1 安全回路安全回路 安全回路是由电气安全装置组成的部分电气安全系统。安全回路通常由若干 个安全开关串联而成。安全开关的动作应使其触点强制地机械断开，甚至两触 点熔接在一起也应强制地机械断开。当所有触点断开元件处于断开位置时，且 在有效行程内，动触点和驱动机构之间无弹性元件施加作用力，即为触点获得 强制地断开。 自动扶梯的安全开关有驱动链断链安全开关、上右出入口安全开关、上右围 裙板安全开
