【導讀】自動扶梯是現代商場、超市不可缺少的運輸工具，用于傾斜輸送乘客、貨物。傳統的自動扶梯控制系統主要采用繼電器--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，并給出了系統組成框圖和程序流程圖。并進行了程序的調試，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） 扶梯正轉按鈕（二上） 扶梯狀態(tài)正常（三下） 扶梯反轉按鈕（二上） 照明接觸器（三下） 扶梯正轉點動按鈕（二上） 潤滑接觸器（三下） 扶梯反轉點動按鈕（二上） 液位檢測開關（二上） 梳齒板開關（二上） 扶手帶入口開關（二上） 梯級塌陷開關（二上） 第四章 系統硬件設計 22 裙板開關（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 ） 扶梯正轉按鈕（三下） 扶梯反轉按鈕（三下） 扶梯正轉點動按鈕（三下） 扶梯反轉點動按鈕（三下） 液位檢測開關（三下） 梳齒板開關（三下） 扶手帶入口開關（三下） 梯級塌陷開關（三下） 裙板開關（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 確立了系統實現的主體目標后，因為不同型號的產品之間差別很大，需要對主要的硬件部分進行選型。 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 23 三相異步電機選型 本次設計的電機是用于商場中自動扶梯的驅動電機。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備上，如金屬切削機床、泵、風機、運輸機械、攪拌機、農業(yè)機械和食品機械等。 滿足了作為商場自動扶梯驅動電機的基本要求。 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，是全國統一設計的基本系列，它同時是符合 JB/T96161999和 IEC341標準的有關規(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 根據以上的 I／ O分析，同時考慮經濟因素和可擴展性，該自動扶梯電氣控制系統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個數字量 I/O 點?？蛇B接 7個擴展模塊，最大擴展至 168 路數字量 I/O點或 35 路模擬量 I/O點。 16K 字節(jié)程序和數據存儲空間。 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數字量混合模塊和 2個 EM221數字量輸入模塊進行擴展，最終得到 54個數字輸入點和 34個數字量輸出點。 經如此 選型，使得硬件既能保證滿足本次設計的需求，也能夠有一定的裕量能夠進行相關功能的擴展。 確定了 PLC及相關擴展模塊的型號后，可以進行硬件系統的總體設計。其硬件連接圖見附錄 2 第五章 PLC 控制程序設計 24 第五章 PLC 控制程序設計 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)、網絡組態(tài)等。 STEP7 編程軟件可以對硬件和網絡實現組態(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、數據庫技術、控制技術、網絡與通信技術、人機界面技術，使控制系統開發(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、維護等設計，降低了控制系統的開發(fā)難度。組態(tài)軟件擁有豐富的工具箱、圖庫和操作向導，使開發(fā)人員避免了在程序設計中許多重復的開發(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據類型方面的錯去。 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)大學本科生 畢業(yè)設計（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、編譯和調試程序、系統組態(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?？梢栽陧椖糠种Ю飳λ写蜷_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。 數據塊用于顯示和編輯數據塊內容。 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)。可以建立多個狀態(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的程序部分。 第五章 PLC 控制程序設計 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。可以拖動分割條以擴充程序試圖，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 異步電動機結構簡單、價格便宜、可靠性高 ， 被廣泛應用 .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。 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)大學本科生 畢業(yè)設計（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、結構簡單、價格低。缺點是啟動轉矩也相應下降為原來三角形 直接啟動時的 1/3，轉矩特性差。 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，其結構最簡單，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象的發(fā)生 ③ 對 可能長期處于輕載的電動機，控制電路應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對突發(fā)情況下客流量的突然變化，自動扶梯應具有雙向運行的功能。 自動扶梯上下行是由其三相驅動電機的轉動方向決定的。而三相電機的轉動方向則與三相電源的相序有關，三相電源進線中的任意兩相對調電機的轉動方向將會發(fā)生改變。因此可借助接觸器改變定子繞組相序來實現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自動扶梯上下行的切換工作，其軟件編程。 若當出現誤操作，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鎖關系。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。這種聯鎖通常稱為互鎖，即兩者存在相互制約的關系。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)大學本科生 畢業(yè)設計（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束后，為確保投入后能夠正常運行，應先進行點動檢修，此時就需要點動控制。 圖 54所示 能夠實現點動控制的線路。如圖 43 所示當需要點動控 制時， 按下 時，電動機正轉，自動扶梯上行，松下按鈕，扶梯停止運轉。同理，按下 時，點動機反轉，扶梯下行，松下按鈕，扶梯停止運轉。 圖 54 點動控制 第五章 PLC 控制程序設計 30 自動潤滑系統控制 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，對相關設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 和計數器 C1 來實現按順序工作的聯鎖要求。 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。除以上介紹中的聯鎖裝置，還應該有相應的安全檢測回路。其安全檢測回路中包括潤滑油液位開關、梳齒板開關、扶手帶入口開關、梯級塌陷開關、裙板開關、及兩側扶手帶斷帶開關。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。實現出現故障時，八段顯示碼能夠及時顯示相應