【導(dǎo)讀】自動扶梯是現(xiàn)代商場、超市不可缺少的運輸工具，用于傾斜輸送乘客、貨物。傳統(tǒng)的自動扶梯控制系統(tǒng)主要采用繼電器--接觸器進行控制，其缺點是觸點多，地解決上述問題。路、電梯的控制梯形圖，并給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖。并進行了程序的調(diào)試，最終使用MCGS軟件將整個控制界面用動。畫的方式展示了出來。

　　

【正文】 角形運行（三下） 扶手帶斷帶右（二下） 扶梯上行（三下） 扶梯停止按鈕（二上 ） 扶梯下行（三下） 扶梯正轉(zhuǎn)按鈕（二上） 扶梯狀態(tài)正常（三下） 扶梯反轉(zhuǎn)按鈕（二上） 照明接觸器（三下） 扶梯正轉(zhuǎn)點動按鈕（二上） 潤滑接觸器（三下） 扶梯反轉(zhuǎn)點動按鈕（二上） 液位檢測開關(guān)（二上） 梳齒板開關(guān)（二上） 扶手帶入口開關(guān)（二上） 梯級塌陷開關(guān)（二上） 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 22 裙板開關(guān)（二上） 扶手帶斷帶左（二上） 扶手帶斷帶右（二上） 扶梯停止按鈕（三下 ） 扶梯正轉(zhuǎn)按鈕（三下） 扶梯反轉(zhuǎn)按鈕（三下） 扶梯正轉(zhuǎn)點動按鈕（三下） 扶梯反轉(zhuǎn)點動按鈕（三下） 液位檢測開關(guān)（三下） 梳齒板開關(guān)（三下） 扶手帶入口開關(guān)（三下） 梯級塌陷開關(guān)（三下） 裙板開關(guān)（三下） 扶手帶斷帶左（三下） 扶手帶斷帶右（三下） 共計 48 個輸入點， 28 個輸出點 確立了系統(tǒng)實現(xiàn)的主體目標后，因為不同型號的產(chǎn)品之間差別很大，需要對主要的硬件部分進行選型。 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 三相異步電機選型 本次設(shè)計的電機是用于商場中自動扶梯的驅(qū)動電機。工作環(huán)境相對比較安全，故可選用 Y280S2型三相異步電動機 動機 該電機 功率： 75KW 電壓： 380V 電流： 140A 絕緣： B 噪音： 99 dB(A) 轉(zhuǎn)速 2970 r/min。廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場合和無特殊要求的機械設(shè)備上，如金屬切削機床、泵、風(fēng)機、運輸機械、攪拌機、農(nóng)業(yè)機械和食品機械等。 滿足了作為商場自動扶梯驅(qū)動電機的基本要求。 Y280S2型三相異步電動機 是全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機，是全國統(tǒng)一設(shè)計的基本系列，它同時是符合 JB/T96161999和 IEC341標準的有關(guān)規(guī)定，具有國際互換的特點。 Y280S2型三相異步電動機 具有高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、震動小、可靠性高、使用維護方便等特 點。 選型 根據(jù)以上的 I／ O分析，同時考慮經(jīng)濟因素和可擴展性，該自動扶梯電氣控制系統(tǒng)可以選用德國西門子 S7200系列的 CPU 224。該機 集成 14輸入 /10 輸出共 24個數(shù)字量 I/O 點?？蛇B接 7個擴展模塊，最大擴展至 168 路數(shù)字量 I/O點或 35 路模擬量 I/O點。 16K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 I/O 端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強控制能力的控制器 .同時采用 3個 EM223數(shù)字量混合模塊和 2個 EM221數(shù)字量輸入模塊進行擴展，最終得到 54個數(shù)字輸入點和 34個數(shù)字量輸出點。 經(jīng)如此 選型，使得硬件既能保證滿足本次設(shè)計的需求，也能夠有一定的裕量能夠進行相關(guān)功能的擴展。 確定了 PLC及相關(guān)擴展模塊的型號后，可以進行硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計。其硬件連接圖見附錄 2 第五章 PLC 控制程序設(shè)計 24 第五章 PLC 控制程序設(shè)計 STEP7 軟件 STEP7 軟件概述 STEP7 編程軟件是一個用于 SIMATIC 可編程邏輯控制器的組態(tài)和編程的標準軟件包。 STEP7 標準軟件包中提供一系列的應(yīng)用工具，如： SIMATIC 管理器、符號編輯器、硬件診斷、編程語言、硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)等。 STEP7 編程軟件可以對硬件和網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)組態(tài)，具有簡單、直觀、便于修改等特點。該軟件提供了在線和離線編程的功能，可以對 PLC 在線上載或下載。利用 STEP7 可以方便地創(chuàng)建一個自動化解決方案。 用于 S7200的編程語言有：梯形圖 (LAD)，語句表 (STL)和功能塊圖 (FBD)。LAD 是 STEP7 編程語言的圖形表達方式。它的指令語法與一個繼電器梯形邏輯圖相似：當電信號通過各個觸點復(fù)合元件以及輸出線圈時，梯形圖可以讓你追蹤電信號在電源示意線之間的流動。 STL 是 STEP7 編程語言的文本表達方式，與機器碼相似， CPU 執(zhí)行程序時按每一條指令一步一步地執(zhí)行。 FBD 是 STEP7 編程語言的圖形表達方式，使用與布爾代數(shù)相類似的邏輯框來表達邏輯。 STEP7的組態(tài)軟件集成了圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、人機界面技術(shù)，使控制系統(tǒng)開發(fā)人員不必要依靠某種具體的計算機語言，只要通過可視化的組態(tài)方式，就可完成編程、監(jiān)控、測試、維護等設(shè)計，降低了控制系統(tǒng)的開發(fā)難度。組態(tài)軟件擁有豐富的工具箱、圖庫和操作向?qū)?，使開發(fā)人員避免了在程序設(shè)計中許多重復(fù)的開發(fā)工作，提高了開發(fā)效率，減少了開發(fā)人員的工作量，縮短了開發(fā)周期。 STEP7 軟件基本功能 使用程序編輯中的語法檢查功能可以避免一些語法和數(shù)據(jù)類型方面的錯去。 在連機工作方式（在線方式）下可以進行軟件的各項操作，部分功能也可以在離線工作方式下進行。 連機方式是指裝有編程軟件的計算機或編程器與 PLC連接，此時允許兩者之南京工業(yè)大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 間直接進行通信。 離線方式是指裝有編程軟件的計算機或編程器與 PLC斷開連接，此時也能進行部分基本操作，如編程、編譯和調(diào)試程序、系統(tǒng)組態(tài)等。 界面及主要部分功能 啟動 STEP 7— Micro/WIN322編程軟件，編程軟件的主界面外觀如圖 51所 示。界面一般可以分為一下幾個區(qū)：菜單區(qū)、工具條、導(dǎo)引條、指令樹、輸出窗口和用戶窗口。 也成為瀏覽條，用來顯示常用的編程按鈕群組。導(dǎo)引條包括：試圖、工具。 指令樹提供所有項目對象和當前程序編輯器的所有指令的樹形視圖。可以在項目分支里對所有打開項目的所有包含對象進行操作；利用指令分支輸入編程指令。 交叉索引也稱為交叉參考，用于查看程序的交叉引用和元件使用信息。 數(shù)據(jù)塊用于顯示和編輯數(shù)據(jù)塊內(nèi)容。 狀態(tài)圖表的作用是允許將程序輸入、輸出或變量置入圖表中，監(jiān)視其狀態(tài)?？梢越⒍鄠€狀態(tài)表，以便分組查看不同的變量。 符號表也稱為全局變量，作用是允許分配和編輯全局符號?？梢詾橐粋€項目建立多個符號表。 輸出窗口用于在編輯程序或指令庫時提供消息。當輸出窗口列出程序出錯時，雙擊錯誤信息，會自動在程序編輯器窗口中顯示相應(yīng)的程序部分。 第五章 PLC 控制程序設(shè)計 26 狀態(tài)條用于提供在 STEP7Micro/WIN32中操作時的操作狀態(tài)信息。 編程器包含用于該項目的編輯器和局部變量表和程序視圖?？梢酝蟿臃指顥l以擴充程序試圖，并覆蓋局部變量表。單擊編輯器窗口底部 的標簽，可以在主程序、子程序和中斷程序之間移動。 局部變量表包含對局部變量所作的定義賦值。 控制程序開發(fā) 自動扶梯在 S7— 200 PLC 中的控制程序流程圖 如圖 51 所示 圖 51 控制流程圖 自動扶梯控制的 PLC 控制程序的指令表詳見附錄一 星三角形切換電路 異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、可靠性高 ， 被廣泛應(yīng)用 .但在啟動過程中起動電流較大 ,所以容量大的電動機必須采取一定的方式啟動 , 星形 — 三角形起動 是最常見的啟動方式。 星形 — 三角形起動可 通過手動和自動操作控制方式實現(xiàn)。 星形 — 三角形起動也稱為 Y— △ 起 動 ，簡稱星三角起動。 即 在啟動時將南京工業(yè)大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 定子繞組接成星形，相繞組承受的電壓為電源的相電壓（ 220V），減小起動電流對電網(wǎng)的影響 ， 待啟動完畢后再接成三角形，每相繞組承受的電壓為電源的線電壓（ 380V） ，電動機進入正常運行狀態(tài) 。這一線路的設(shè)計思想是按時間原則控制起動過程。 星三角啟動 的優(yōu)點是星形 啟動電流 降為原來三角形接法直接啟動時的 1/3，啟動電流約為電動機額定電流的 2 倍左右，啟動電流特性好、結(jié)構(gòu)簡單、價格低。缺點是啟動轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)下降為原來三角形 直接啟動時的 1/3，轉(zhuǎn)矩特性差。 所以客觀存在只適用于無載或者輕載起動的場合。換句話說，由于起動轉(zhuǎn)矩小，星三角起動的優(yōu)點還是很顯著的，因為基于這個起動原理的星三角起動器，同任何別的減壓起動器相比較，其結(jié)構(gòu)最簡單，價格也最便宜。除此之外，星三角起動方式還有一個優(yōu)點，即當負載較輕時，可以讓電動機在星形接法下運行。此時，額定轉(zhuǎn)矩與負載可以匹配，這樣能使電動機的效率有所提高，并因 此 節(jié)約了電力消耗。 星三角啟動控制電路有其基本要求： ① 不得存在全電壓啟動的可能。 ② 星形與三角形接法接觸器之間必須有互鎖以防短路現(xiàn)象的發(fā)生 ③ 對 可能長期處于輕載的電動機，控制電路應(yīng)考慮電動機能長期在星形接法下工作的可能。 定時器延時自動切換的星三角啟動控制電路如圖 52 所示。按下上行按鈕 或下行按鈕 ，電動機 M 定子三相繞組接成星形，即 為 1,同時定時器 T39 開始計時， 5s后 T39 為 1， 為 0， 為 1電動機 M接成三角形接法運行。 第五章 PLC 控制程序設(shè)計 28 圖 52 星 — 三角啟動 自動扶梯的上下行切換 本次畢業(yè)設(shè)計的研究對象為某三層商場的四臺自動扶梯。正?？土髁康那闆r下，扶梯的運行方向應(yīng)是保持不變的，但為了保護電機， 以期達到最大使用年限及應(yīng)對突發(fā)情況下客流量的突然變化，自動扶梯應(yīng)具有雙向運行的功能。 自動扶梯上下行是由其三相驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動方向決定的。而三相電機的轉(zhuǎn)動方向則與三相電源的相序有關(guān)，三相電源進線中的任意兩相對調(diào)電機的轉(zhuǎn)動方向?qū)l(fā)生改變。因此可借助接觸器改變定子繞組相序來實現(xiàn)自動扶梯上下行的切換。 利用接觸器改變定子繞組相序來實現(xiàn)自動扶梯上下行的切換工作，其軟件編程。 若當出現(xiàn)誤操作，即同時按下正反方向啟動按鈕 和 時，若采用如圖 53所示電路及編程方式，將不會造成短路故障。因 為在此正反向間有一種聯(lián)鎖關(guān)系。將其中一個接觸器的常閉觸電串入另一個接觸器線圈線路中，則任一接觸器線圈先帶電后，即使按下相反方向的按鈕，另一接觸器也無法得電。這種聯(lián)鎖通常稱為互鎖，即兩者存在相互制約的關(guān)系。工程上通常還使用帶有機械互鎖的可逆接觸器，進一步保證兩者不能同時通電，提高可靠性。 南京工業(yè)大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 圖 53自動扶梯上下行切換 自動扶梯檢修點動運行 自動扶梯在故障檢修結(jié)束后，為確保投入后能夠正常運行，應(yīng)先進行點動檢修，此時就需要點動控制。 圖 54所示 能夠?qū)崿F(xiàn)點動控制的線路。如圖 43 所示當需要點動控 制時， 按下 時，電動機正轉(zhuǎn)，自動扶梯上行，松下按鈕，扶梯停止運轉(zhuǎn)。同理，按下 時，點動機反轉(zhuǎn)，扶梯下行，松下按鈕，扶梯停止運轉(zhuǎn)。 圖 54 點動控制 第五章 PLC 控制程序設(shè)計 30 自動潤滑系統(tǒng)控制 圖 55自動扶梯自動潤滑裝置控制 自動扶梯正常工作時，需要定期對其進行潤滑。本設(shè)計中要求電機正常運行48 小時后自動潤換裝置啟動，對相關(guān)設(shè)備進行一分鐘的潤滑處理。也就是控制對象對控制線路提出了按順序工作的聯(lián)鎖要求。 圖 55 所示是采用定時器按時間順序啟動的 程序。按總體方案要求，扶梯狀態(tài)正常時每 48 小時需要潤滑一次，以 來判斷扶梯狀態(tài)是否正常，利用定時器 T40,T41 和計數(shù)器 C1 來實現(xiàn)按順序工作的聯(lián)鎖要求。 故障顯示模塊 為使自動扶梯正常安全的運行，自動扶梯必須有一定的電氣安全保護裝置。除以上介紹中的聯(lián)鎖裝置，還應(yīng)該有相應(yīng)的安全檢測回路。其安全檢測回路中包括潤滑油液位開關(guān)、梳齒板開關(guān)、扶手帶入口開關(guān)、梯級塌陷開關(guān)、裙板開關(guān)、及兩側(cè)扶手帶斷帶開關(guān)。這些都正常，安全回路才能顯示正常，扶梯才能進入正常運行狀態(tài)。 為達到檢修方便的目的，采用故障 顯示電路。實現(xiàn)出現(xiàn)故障時，八段顯示碼能夠及時顯示相應(yīng)