1、前言隨著微處理器，計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)廣泛地應(yīng)用幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)要求做出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量，多品種，多規(guī)格，低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程控制器正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置?？删幊炭刂破鳎╬rogrammable logic controller）簡(jiǎn)稱為plc,它的應(yīng)用面廣，功能強(qiáng)大，使用方便，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一，在工業(yè)生產(chǎn)的所以領(lǐng)域得到了廣泛的使用。plc已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制系

2、統(tǒng)中，plc在其他領(lǐng)域，例如在自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。第一章 s7-200型plc理論及應(yīng)用1.1 s7-200型plc系統(tǒng)構(gòu)成輸 入 模 塊cpu 模塊通信接口輸 出 模 塊接 口 模 塊電 源 模 塊機(jī) 架接觸器電磁閥指示燈電源按鈕選擇開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)電源plc控制系統(tǒng)示意圖plc是一種用程序來(lái)改變控制功能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，除了能完成各種各樣的控制功能外，還能與其他計(jì)算機(jī)通信聯(lián)網(wǎng)的功能；主要由cpu，輸入模塊，輸出模塊和編程器組成。l cpu模塊：主要由處理器（cpu芯片）和存儲(chǔ)器組成；不斷地采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸入。l i/o模塊：輸入(input)模塊和

3、輸出(output)模塊的簡(jiǎn)稱，主要是傳遞信號(hào)，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。l 編程器：是用來(lái)生成用戶程序，并用它來(lái)編輯，檢查，修改用戶程序，監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行情況。l 電源：plc使用ac 220v電源和dv 24v電源。1.2 plc的指令系統(tǒng)（一） 位邏輯指令(1)觸電與線圈指令l 在語(yǔ)句表中，用a(and,與)指令來(lái)表示常開(kāi)觸點(diǎn)或電路的串聯(lián)。用o(or,或)指令來(lái)表示常開(kāi)觸點(diǎn)或電路的并聯(lián)。l 在語(yǔ)句表中，用an(and not,與非)來(lái)表示串聯(lián)的常閉觸點(diǎn)，用on(or not,或非)來(lái)表示并聯(lián)的常閉觸點(diǎn)。l 賦值指令用“=”將邏輯運(yùn)算結(jié)果rlo寫入地址位，賦值指令是與輸出線圈相應(yīng)的。（2

4、）取反指令與異或和同或指令l 取反指令換句話說(shuō)，能流到達(dá)該觸點(diǎn)時(shí)即停止流動(dòng)；若能流未到達(dá)該觸點(diǎn)，該觸點(diǎn)給右側(cè)供給能流。l 異或指令的助記符為x，同或指令的助記符為xn。（二）定時(shí)器與計(jì)數(shù)器指令l 接通延時(shí)定時(shí)器定時(shí)器計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值設(shè)定值均為16位有符號(hào)整數(shù)（int）,允許的最大值為32767。接通延時(shí)定時(shí)器（）的使能輸入端（）的輸入電路接通時(shí)開(kāi)始定時(shí)。接通定時(shí)器定時(shí)器有，和三種分辨率。l 斷開(kāi)延時(shí)定時(shí)器指令接在斷開(kāi)延時(shí)定時(shí)器（）輸入端的輸入電路接通時(shí)，定時(shí)器位為，當(dāng)前值被清零，輸入電路斷開(kāi)后，開(kāi)始定時(shí)，當(dāng)前值從開(kāi)始增大。l 保持型接通延時(shí)定時(shí)器保持型接通延時(shí)定時(shí)器（）的輸入電路接通時(shí)，開(kāi)始定時(shí)

5、。當(dāng)前值大于等于端指定的設(shè)定值時(shí)，定時(shí)器位變?yōu)?。達(dá)到設(shè)定值后，當(dāng)前值仍然繼續(xù)計(jì)數(shù)，直到最大值。l 計(jì)數(shù)器指令（） 加計(jì)數(shù)器（）：當(dāng)接在輸入端的復(fù)位輸入電路斷開(kāi)時(shí)接在輸入端的加計(jì)數(shù)脈沖輸入電路由斷開(kāi)變?yōu)榻油ǎ丛谛盘?hào)的上升沿），計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加，直至計(jì)數(shù)器最大值.（） 減計(jì)數(shù)器（）：在減計(jì)數(shù)（）脈沖輸入信號(hào)的上升沿（從到），從設(shè)定值開(kāi)始，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值減，減至?xí)r，停止計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器置.（） 加減計(jì)數(shù)器（）：在加減計(jì)數(shù)輸入脈沖的上升沿，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加，在減計(jì)數(shù)器輸入脈沖的上升沿，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值減，當(dāng)前值大于等于設(shè)定值（）時(shí)計(jì)數(shù)器為被置位。.編程方式順序功能圖梯形圖功能塊圖結(jié)構(gòu)文本指令表的編輯語(yǔ)言l

6、 順序功能圖（）：是一種提供了組織程序的梯形方法，以步，轉(zhuǎn)換和動(dòng)作三種主要元件為主。l 梯形圖（）：由觸點(diǎn)，線圈和用方框表示的功能塊組成。l 功能塊圖（）：時(shí)是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語(yǔ)言。l 語(yǔ)句表：是一種與微機(jī)的匯編語(yǔ)言中的指令相似的助記符表達(dá)式，由指令組成指令表程序或語(yǔ)句表程序。l 結(jié)構(gòu)文本（）：是一種專用的高級(jí)編程語(yǔ)言。.的應(yīng)用l 數(shù)字量邏輯控制l 運(yùn)動(dòng)控制l 閉環(huán)過(guò)程控制l 數(shù)據(jù)處理l 通信聯(lián)網(wǎng)第二章 自動(dòng)扶梯的概述.自動(dòng)扶梯的結(jié)構(gòu)l 梯級(jí)包括梯級(jí)踏板，梯級(jí)踢板，梯級(jí)主輪，梯級(jí)支架，梯級(jí)支承板，梯級(jí)主軸。l 曳引鏈：自動(dòng)扶梯的曳引鏈?zhǔn)絺鬟f牽引力的主要結(jié)構(gòu)，一般采用套筒滾子鏈的結(jié)構(gòu)

7、，也有采用齒條式結(jié)構(gòu)的。l 驅(qū)動(dòng)裝置：是整個(gè)扶梯的動(dòng)力源，也是主要振動(dòng)的噪聲源，它的性能直接影響扶梯的性能。它包括電動(dòng)機(jī)，減速器，中間傳動(dòng)件，制動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)鏈輪及驅(qū)動(dòng)鏈條幾個(gè)部分。l 梯路導(dǎo)軌系統(tǒng)；包括主輔輪的全部導(dǎo)軌，反軌以及相應(yīng)的支撐物等。l 扶手裝置由護(hù)壁板，圍裙板，內(nèi)，外蓋板，斜角蓋板，扶手帶及傳動(dòng)系統(tǒng)等組成自動(dòng)扶梯的發(fā)展與特點(diǎn)（）自動(dòng)扶梯是由繼電器自動(dòng)扶梯系統(tǒng)開(kāi)始的，繼電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單采用接觸器，繼電器和行程開(kāi)關(guān)組成。經(jīng)過(guò)一定的發(fā)展年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司首先研制成功第一臺(tái)，自動(dòng)扶梯也開(kāi)始了控制階段，到了世紀(jì)微電子的發(fā)展，單片機(jī)的產(chǎn)生，人們開(kāi)始了單片機(jī)控制自動(dòng)扶梯的時(shí)代。（）自動(dòng)扶梯的分類

8、l 按曳引鏈的型號(hào)分：鏈條式和齒條式。l 按梯級(jí)寬度分：雙人梯，單人梯和單人梯。l 按扶手護(hù)壁型分：全透明，半透明，不透明。l 按扶手照明分：有照明和無(wú)照明。l 按提升高度分：小高度，中高度，大高度以上。l 按傾斜角度分：度，度，度。l 按運(yùn)行速度分：當(dāng)傾斜角度而度時(shí)，不超過(guò)/。l 按設(shè)置方法分：?jiǎn)闻_(tái)型，單列型，單列重疊型，并列型，交叉型。第三章 自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)及分析自動(dòng)扶梯繼電器控制系統(tǒng)（）主電路主電路圖l 由空氣斷路器，相序繼電器，熱繼電器，上，下接觸器的主接觸點(diǎn)，及“星三角”變換接觸器主接觸點(diǎn)，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，制動(dòng)電動(dòng)機(jī)（或失電制動(dòng)器），潤(rùn)滑電動(dòng)機(jī)組成。l 該電路在控制電路的作用下完成起動(dòng)

9、，自動(dòng)，停止，及“星三角”變換，上行，下行，潤(rùn)滑等功能。同時(shí)具有短路，漏電，錯(cuò)相，斷路，過(guò)電流保護(hù)功能。（2）控制電路繼電器式自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)的控制電路圖控制電路在工作狀態(tài)時(shí)，它由分別設(shè)置自動(dòng)扶梯上部和下部的起動(dòng)，停止按鈕sa3,sa4和三位置開(kāi)關(guān)stp1,和stp2控制自動(dòng)扶梯的上，下行運(yùn)動(dòng)和停止。當(dāng)三位置開(kāi)關(guān)sa3旋向上行位置時(shí)，ka3導(dǎo)通并且自鎖，同時(shí)切斷ka4電源。上行接觸器km1導(dǎo)通，扶梯作上行運(yùn)動(dòng)，同時(shí)切斷km2電源，實(shí)現(xiàn)上行，下行電氣聯(lián)鎖。當(dāng)三位置開(kāi)關(guān)sa3旋向下行位置時(shí)，ka4導(dǎo)通并且自鎖，同時(shí)切斷ka3電源。下行接觸器km2導(dǎo)通，扶梯作下行運(yùn)動(dòng)，同時(shí)切斷km1電源，實(shí)現(xiàn)上行，

10、下行電氣聯(lián)鎖。3.2電子式自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)（1）電子式控制系統(tǒng)的概述電子式自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)式根據(jù)自動(dòng)扶梯的性能要開(kāi)關(guān)整流濾波變壓m2潤(rùn)滑拖動(dòng)接觸器保護(hù)穩(wěn)壓抱閘檢測(cè)故障檢測(cè)光藕邏輯輸出告警輔出故障顯示繼電器控制求進(jìn)行設(shè)計(jì)的，它的結(jié)構(gòu)如圖該控制系統(tǒng)，能對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，停止，正傳，反轉(zhuǎn)，及“星三角”變換進(jìn)行全面的控制和管理，對(duì)運(yùn)行中發(fā)生短路，欠電壓，過(guò)載，梯級(jí)異常，梯級(jí)下沉，驅(qū)動(dòng)鏈斷，曳引鏈斷等多種故障實(shí)施高速并行處理。（2）控制原理l 組成a， 主電路b， 工作原理：起動(dòng)上行起動(dòng)下行起動(dòng)運(yùn)行上行運(yùn)行下行運(yùn)行停機(jī)正常停機(jī)故障停機(jī)。c， 保護(hù)電路工作原理3.3 單片機(jī)式自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)（1）電路原理單

11、片機(jī)式自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)部分由曳引電動(dòng)機(jī)，失電自制器，制動(dòng)電磁鐵，上，下行接觸器，星三角接觸器，熱保護(hù)開(kāi)關(guān)，相序繼電器，濾電保護(hù)開(kāi)關(guān)和斷路器構(gòu)成。微機(jī)控制系統(tǒng)由控制電路板，驅(qū)動(dòng)電路板，輸入電路板，顯示電路板，操縱盒，檢修盒保護(hù)開(kāi)關(guān)和電源等組成。自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)（）電控原理用可編程控制器（）設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)與選用微機(jī)控制系統(tǒng)是不完全相同，需要根據(jù)可編程控制器的特點(diǎn)進(jìn)行相同設(shè)計(jì)。它與繼電器控制系統(tǒng)也有本質(zhì)的區(qū)別，硬件與軟件的分開(kāi)進(jìn)行設(shè)計(jì)這是可編程控制器的一大特點(diǎn)。 不同自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)分析l 繼電器式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易掌握，但采集故障信號(hào)的速度較慢，故障檢測(cè)難，控制電路電路圖繁瑣，不可靠，

12、維修起來(lái)困難，并且用了大量的繼電器耗電多。l 電子式：選用了可靠，靈敏度高的霍爾接近開(kāi)關(guān)作為故障檢測(cè)元件，但接觸器，熱繼電器，熔斷器，延時(shí)繼電器，輔助觸點(diǎn)的要求高，所以成本高且不能克服繼電器式的缺點(diǎn)。l 單片機(jī)式：具有簡(jiǎn)單可靠的特點(diǎn)，但集成度高控制電路壞了不容易維修。且成本很高。l 式：具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；功能完善；編程簡(jiǎn)單，使用方便；控制程序可變，具有很好的柔性。第四章 式自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng) 電氣控制原理輔助電源過(guò)電壓保護(hù)主電路故障檢測(cè)功能操作（）輸入模塊（q）輸出模塊（q2）輸出模塊顯示功能接觸器 自動(dòng)扶梯plc電控原理框圖(一） 自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)的輸入與輸出的分析（） 輸出l 控制

13、上，下行接觸器的線圈電壓通，斷。l 控制“星三角”降壓或頻繁變阻降壓?jiǎn)?dòng)。l 控制制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的接觸器線圈電壓通，斷或電磁離合器的電壓通，斷，實(shí)現(xiàn)抱閘。l 控制上，下行指示燈發(fā)光二極管，指示運(yùn)行方向。l 控制4位或多位數(shù)碼管顯示器，顯示運(yùn)行時(shí)間。l 控制發(fā)光二極管或數(shù)碼管的分段組合，顯示故障位置。（） 輸入l 上，下行信號(hào)。l 熱保護(hù)信號(hào)。l 相序保護(hù)信號(hào)。l 運(yùn)行方式選擇信號(hào)。l 故障信號(hào)。l 停機(jī)信號(hào)。（二） plc的選擇選擇機(jī)型是使用plc的第一步。所謂系統(tǒng)i/o點(diǎn)數(shù)，就是plc在完成系統(tǒng)控制功能中，所需要的全部輸入信號(hào)和控制對(duì)象的個(gè)數(shù)。l 輸出點(diǎn)數(shù)a 主回路點(diǎn)數(shù)是由plc的交流220v輸

14、出模塊控制上，下行接觸器的線圈電壓通，斷，來(lái)控制電動(dòng)機(jī)正，反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)扶梯的上，下行運(yùn)轉(zhuǎn)，制動(dòng)和降壓?jiǎn)?dòng)接觸器各一個(gè)，工作方式也使用接觸器的通斷來(lái)控制，主電路與輸出點(diǎn)數(shù)b 運(yùn)行時(shí)間顯示和故障顯示點(diǎn)數(shù)：通常用數(shù)字上下運(yùn)行時(shí)間所用氣短數(shù)碼顯示器。l 輸入點(diǎn)數(shù)a 控制點(diǎn)數(shù) 主要是指按鈕開(kāi)關(guān)的通斷和相應(yīng)繼電器的動(dòng)作以及傳感器信號(hào)的有關(guān)。自動(dòng)扶梯的控制信號(hào)包括上，下行運(yùn)行方式轉(zhuǎn)換；檢修的上，空，下行；告警；停機(jī)；復(fù)位；抱閘打開(kāi)信號(hào)等，共占用10個(gè)點(diǎn)。控制輸入點(diǎn)數(shù)圖l 檢測(cè)點(diǎn)數(shù)a 梯級(jí)下沉（上，下）b 曳引鏈斷(左，右)c 扶手帶異速(左，右)d 驅(qū)動(dòng)鏈斷e 梯級(jí)異常f 扶手帶有異物等4.2梯形圖設(shè)計(jì)plc

15、的特點(diǎn)之一就是編程簡(jiǎn)單。l plc的相應(yīng)輸入，輸出端子的定義l 故障信號(hào)輸入的設(shè)計(jì)l 自動(dòng)和檢測(cè)控制設(shè)計(jì)l 同步檢測(cè)的設(shè)計(jì)l 及其維修的一些設(shè)計(jì)梯形圖的設(shè)計(jì)4.3 plc的特點(diǎn)及工作原理 plc用于自動(dòng)扶梯的控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)。 1可靠性高、穩(wěn)定性好。一般plc允許的輸入信號(hào)閾值比通常的微機(jī)大得多，它與外部電路經(jīng)過(guò)光電隔離，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，對(duì)環(huán)境條件要求也較低。一般的plc均能承受峰值1 000v，脈沖寬度1m的矩形脈沖尖峰干擾，并有多種保護(hù)和檢測(cè)功能，一旦出現(xiàn)故障，能使自動(dòng)扶梯馬上停止運(yùn)行。 2編程簡(jiǎn)單、使用方便。目前plc普遍采用繼電器控制形式的梯形圖編程方式，簡(jiǎn)單易學(xué)，極易被電氣

16、、自動(dòng)控制專業(yè)的人員所接受。 3維護(hù)檢修方便。plc具有完善的監(jiān)視診斷功能，如內(nèi)工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、i/o狀態(tài)和異常狀態(tài)等顯示。扶梯的各個(gè)控制環(huán)節(jié)可以用故障代碼表示，大大降低了故障修復(fù)時(shí)間。 plc實(shí)質(zhì)上是一種專用計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)形式基本與微機(jī)相同，只是為了提高其抗干擾能力和穩(wěn)定性而將輸入、輸出部分與外界進(jìn)行了隔離。使用者可以聯(lián)機(jī)或脫機(jī)編程，然后將指令固化在rom或eprom存儲(chǔ)器中。運(yùn)行的微處理器對(duì)用戶的程序作周期性循環(huán)掃描，逐條解釋用戶程序并加以執(zhí)行。第五章 plc在自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 5.1 plc的控制原則 自動(dòng)扶梯控制中有大量的邏輯信號(hào)需要處理，這部分工作是由plc完成的。只有對(duì)

17、眾多的邏輯信號(hào)進(jìn)行處理，并對(duì)各相關(guān)元件進(jìn)行正確指揮，才能完成自動(dòng)扶梯的整體控制。 根據(jù)扶梯運(yùn)行的需要，plc主要實(shí)現(xiàn)運(yùn)行、停止、潤(rùn)滑、檢修、逆轉(zhuǎn)判斷、安全回路故障判斷、速度偏差判斷、故障記錄、狀態(tài)顯示等功能。所謂故障處理功能指扶梯出現(xiàn)安全電路、扶梯逆轉(zhuǎn)、超速等故障時(shí)，能自動(dòng)停梯并報(bào)警，提示專業(yè)維修人員檢修，在故障未恢復(fù)之前扶梯無(wú)法再啟動(dòng)。例如當(dāng)扶梯上行時(shí)，上部扶手帶出入口開(kāi)關(guān)動(dòng)作，plc對(duì)信號(hào)處理后，斷開(kāi)相關(guān)的輸出信號(hào)，主接觸器、l行接觸器和下行接觸器的線圈斷電，扶梯停止，蜂鳴器同時(shí)鳴響一段時(shí)間，運(yùn)行指示器顯示相應(yīng)故障代碼，提示維修人員停梯的原因是上部扶手帶出入口開(kāi)關(guān)動(dòng)作，同時(shí)把故障代碼傳送到

18、監(jiān)控系統(tǒng)，從而使維修人員能夠在最短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)并準(zhǔn)確排除故障，使扶梯盡快恢復(fù)運(yùn)行。 5.2 plc的工作程序電氣系統(tǒng)組成以后，為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，還需精心編制plc的控制程序。在plc的控制程序中，需要進(jìn)行處理的邏輯信號(hào)首先是安全回路檢測(cè)信號(hào)，該信號(hào)用來(lái)判斷扶梯安全回路是否存在故障，以及故障存在的位置，它是自動(dòng)扶梯安全運(yùn)行的重要保證。其次還要檢測(cè)扶梯的停止、上行、下行、檢修、潤(rùn)滑等信號(hào)。然后通過(guò)對(duì)這些輸入信號(hào)的處理，給出相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)顯示和報(bào)警等信號(hào)，所有這些控制信號(hào)的給出，都是plc根據(jù)各種輸入信號(hào)通過(guò)控制程序處理實(shí)現(xiàn)的。這些程序之間必須協(xié)調(diào)一致、判斷合理，才能完成自動(dòng)扶梯的整體控制。 (

19、1)控制系統(tǒng)流程圖根據(jù)自動(dòng)扶梯所要實(shí)現(xiàn)的功能以及plc順序執(zhí)行程序的特點(diǎn)，編寫plc程序主要是采用模塊化編程思想，即根據(jù)各功能實(shí)現(xiàn)的條件和原則編寫各個(gè)功能模塊，其流程圖如圖所示。plc開(kāi)始運(yùn)行后，首先檢測(cè)自動(dòng)扶梯的工作狀態(tài)，并按圖所示的流程順序掃描整個(gè)程序，然后根據(jù)程序內(nèi)容對(duì)扶梯進(jìn)行相應(yīng)的控制。 (2)程序分析由于梯形圖程序是采用順序信號(hào)與軟件地址號(hào)在圖形圖像上做出順序電路圖的方法，這種方法用觸點(diǎn)符號(hào)與線圈符號(hào)表示順序電路，因而容易理解程序的內(nèi)容，同時(shí)還可用電路顯示的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行順序的運(yùn)作監(jiān)視，因此采用梯形圖來(lái)分析plc對(duì)自動(dòng)扶梯的邏輯控制。下面以自動(dòng)扶梯逆轉(zhuǎn)故障為例加以說(shuō)明。自動(dòng)扶梯逆轉(zhuǎn)故障信號(hào)經(jīng)plc處理后，通過(guò)plc輸出端使主接觸器和上行