【基于PLC的自動扶梯控制系統(tǒng)設(shè)計9900字（論文）】

基于PLC的自動扶梯控制系統(tǒng)設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u31687第1章緒論 432331.1課題的社會背景和價值 499911.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài) 592591.3研究的基本內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問題 628201第2章自動扶梯的節(jié)能控制設(shè)計 663022.1PLC與機械觸點繼電器控制的特點與工作方式比較 6230122.1.1在兩者的工作原理之間進(jìn)行比較 616132.1.2在兩者的工作方式之間進(jìn)行比較 7229922.1.3在兩者的控制速度之間進(jìn)行比較 763362.1.4從兩者的可靠性和可維護性進(jìn)行比較 793342.2采用變頻調(diào)速的優(yōu)勢 722902.3方案確定 724855第3章元器件的選型 8129383.1PLC的選型 8124193.1.1PLC的運行過程 88144PLC完整的工作流程要經(jīng)歷三個不同的階段，分別是輸入采樣階段、用戶執(zhí)行階段和輸出刷新階段。一個掃描周期中要完整的經(jīng)歷這三個階段，在PLC工作時，PLC的CPU重復(fù)著這樣的掃描周期。 855503.1.2關(guān)于PLC選型的要求 9108703.1.3選定西門子PLC 109993.2變頻器的選型 10326153.2.1變頻器的工作原理 10184023.2.2應(yīng)用變頻器的優(yōu)勢 1015853.2.3變頻器的選型方法 11271213.3傳感器的選型 11288883.3.1紅外傳感器 11233263.3.2熱釋電紅外傳感器 117943第4章參數(shù)設(shè)定和硬件端子圖 1330824.1電動機參數(shù)設(shè)定 1361384.2PLC參數(shù)設(shè)定 1317330圖4-1CPU226輸入輸出端子圖 13144924.2.2I/O分配表 14321514.3變頻器參數(shù)設(shè)定 14244914.3.1BOP板的操作 1445644.3.2變頻器電路圖 15286384.3.3MM440的參數(shù)設(shè)定 15161614.4熱釋電紅外傳感器參數(shù) 16100表4-3紅外傳感器參數(shù)設(shè)定表 1611748第5章硬件系統(tǒng)連線 1756875.1控制流程圖 1729485.2硬件連接圖 189500第6章PLC控制程序設(shè)計 213686.1STEP7軟件 2191506.2設(shè)計梯形圖（見附錄） 21214756.3程序的狀態(tài)監(jiān)控與調(diào)試 2121818第7章總結(jié) 23摘要歷史的車輪不斷滾滾向前，祖國在各個領(lǐng)域都有令國人驕傲的成績，還有位列世界前沿的科技技術(shù)水平，與不斷提升的經(jīng)濟實力。我國人民的生活水平蒸蒸向上，日新月異的生活環(huán)境——地下鐵路系統(tǒng)逐漸完善，高星級賓館林立，高檔次飯店隨處可見，一座座高樓大廈寫字樓平地而起。這些場景都有一個特點，就是都需配備自動扶梯來提升人們的體驗。本文致力于研究解決自動扶梯的節(jié)能問題，來解決伴隨著自動扶梯應(yīng)用場景越來越多帶來的能源浪費問題。現(xiàn)存的大量自動扶梯產(chǎn)品多基于舊式繼電器設(shè)計的，這種扶梯的缺點隨著人們的需求越來越高而被不斷的放大，因為其中的觸點不是軟觸點，導(dǎo)致連接起來異常的復(fù)雜，需要大量錯藏復(fù)雜的線路，而且能耗不低，十分的不綠色節(jié)能。取而代之的是越發(fā)流行的基于PLC(ProgrammableLogicController，可編程邏輯控制器)技術(shù)設(shè)計的自動扶梯。當(dāng)今先進(jìn)的自動扶梯大多以采用PLC為主體，輔助以變頻器的控制方式，這樣即解決了繼電器硬觸點數(shù)量多不牢靠的問題，也與我國節(jié)能環(huán)保的大方向志同道合。本文研究應(yīng)用在西門子變頻器、PLC平臺的變頻節(jié)能自動扶梯系統(tǒng)，致力于解決自動扶梯能耗大的缺點。關(guān)鍵詞：自動扶梯；PLC；變頻器第1章緒論1.1課題的社會背景和價值得益于我國飛速增長的經(jīng)濟力量，人們百姓的生活水平蒸蒸向上，精神文化生活現(xiàn)如今極易實現(xiàn)滿足，大規(guī)模的購物商業(yè)中心、娛樂綜合體不斷林立。然而購物中心和娛樂綜合體不像寫字樓大廈，這些建筑的樓層數(shù)不多，建筑高度不高，廂轎式垂直電梯無法完全滿足這些場景的實際需求；這些地段的人流量不比一般場景，是遠(yuǎn)超平常的，廂轎式電梯一般一次只能承載10個人，運輸效率不高，故各類大型購物中心綜合體中樓層間會選擇安裝自動扶梯來彌補廂轎式垂直電梯效率無法滿足要求的問題。我對款式較舊的自動扶梯進(jìn)行了一些調(diào)查，其存在著許多的實際問題：之前的自動扶梯基于舊式繼電器，機械觸點十分的多，并且需要用錯綜復(fù)雜的線路對其連接，難以維護。此外需要使用自動扶梯的乘客數(shù)量和時間是不確定的，這種不確定性讓自動扶梯不可能一直都在運輸乘客，在沒有乘客時如果照常工作，造成了電能浪費；而如果完全停止，則會給乘客一種扶梯很可能發(fā)生了故障的感覺。當(dāng)下我國經(jīng)濟的發(fā)展的同時，人們對電力資源的需求也與日俱增，雖然電力能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的速度很快，但能源供應(yīng)問題還是很緊張。我國人口眾多，平均到每個人的資源很少，從長遠(yuǎn)的眼光來看，在不斷開發(fā)新能源的同時也要求我們在日常生活中節(jié)約能源。因此，研究怎樣提高自動扶梯的節(jié)能效果這個問題是很有必要的。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)從100年前第一臺自動扶梯的出現(xiàn)，制造自動扶梯的技術(shù)不斷改進(jìn)發(fā)展，直到現(xiàn)在，趨于成熟。各大自動扶梯公司改進(jìn)產(chǎn)品的腳步從未停歇，現(xiàn)在的工作重心是解決節(jié)能問題。目前，國內(nèi)外針對自動扶梯應(yīng)用的不同場景，往往采取四種節(jié)能模式。自行重啟調(diào)節(jié)模式，在一定的時間間隔內(nèi)，裝在自動扶梯入口踏板處的傳感器沒有感受到乘客信號，自動扶梯進(jìn)入低速待機模式，當(dāng)傳感器檢測到有乘客進(jìn)入自動扶梯，將電機恢復(fù)至額定運行狀態(tài)。（2)自行電壓調(diào)節(jié)模式。電動機的負(fù)載大小會影響損耗功率的大小，通過加裝電壓調(diào)節(jié)器讓電動機的工作電壓可以隨著電動機實際工作情況下的負(fù)載自行調(diào)整，讓電動機始終處輸入功率等于實際工作功率，即處于耗損功率極低的狀態(tài)。(3)變頻驅(qū)動模式，利用變頻調(diào)速裝置，使自動扶梯在沒有乘客時在很低的電源平旅下進(jìn)入節(jié)能運動模式。這里的變頻調(diào)速裝置是指性能很高的變頻器，例如“交—直—交”PWM型變頻器驅(qū)動電動機。(4)Δ——Y轉(zhuǎn)換模式，扶梯上有乘客乘坐時，自動扶梯的電機處于Y形狀態(tài)，扶梯進(jìn)出口踏板處安裝有光電計數(shù)傳感器，如果扶梯上的實際乘客數(shù)達(dá)到一個預(yù)設(shè)的人數(shù)最大值，扶梯隨即轉(zhuǎn)換成△形狀態(tài)運行。這種模式的一個特點是在兩種接線法轉(zhuǎn)換的時候，扶梯的運行速度沒有發(fā)生改變，然而Y接法線電流比△接法時要少大概三分之二，各相電壓僅僅是△形接法時四十三分之一，使得電機的輸出功率大大減少，這種方法能減少扶梯的電損耗，但不節(jié)能機械損耗。不同的場景下自動扶梯的運行要求不同。如果允許自動扶梯完全停止，可以同時采用自動重新啟動節(jié)能方法以及Δ——Y轉(zhuǎn)換法，在空載或輕度負(fù)載的情況下節(jié)能。而有些場景為了方便與安全，自動扶梯不允許完全停止運行，這時最好的措施是采用變頻方式節(jié)能法。1.3研究的基本內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問題根據(jù)實際觀察，自動扶梯在當(dāng)沒有乘客使用扶梯時不完全停止的情況比較多，所以本文研究基于PLC的變頻驅(qū)動法下自動扶梯的節(jié)能效果。關(guān)鍵問題是在保證自動扶梯能穩(wěn)定安全運行的前提下，在兩分鐘的間隔內(nèi)無乘客時，扶梯以降至原額定運行速度的五分之一的運行速度蠕動爬行；當(dāng)踏板入口的傳感器接受到乘客踏板的信號，就會在第一名乘客登上電梯前提速至額定運行速度運行。第2章自動扶梯的節(jié)能控制設(shè)計2.1PLC與機械觸點繼電器控制的特點與工作方式比較2.1.1在兩者的工作原理之間進(jìn)行比較機械觸點繼電器的原理是各個機械觸點之間用線路連接，這將導(dǎo)致無法避免的一個難題，一旦繼電器使用時間到達(dá)一定的時間，隨之而來的是電路線路老化，我們知道繼電器的整個結(jié)構(gòu)由機械觸點連結(jié)，機械觸點使用時間久會總會發(fā)生磨損，影響閉合精密度。除此之外，其連接的硬件線路盤根錯節(jié)，需要占用的空間旁大，耗費的電能也多。假設(shè)當(dāng)所有線路都確定下來之后，如果生產(chǎn)制造技術(shù)有改進(jìn)，想要對控制系統(tǒng)進(jìn)行升級轉(zhuǎn)型，提高繼電器的工作效率就很低。最后一方面，繼電器的機械觸點，由于加工技術(shù)以及體積等的實際原因，其實不是無窮無盡的，觸點的數(shù)量會受到本身容量的限制，就是說如果控制方式采用舊式機械觸點繼電器技術(shù)，系統(tǒng)的升級和改進(jìn)空間是微乎其微的。與傳統(tǒng)繼電器大不相同，PLC依靠的是科學(xué)先進(jìn)的計算機軟件技術(shù)，通過它控制系統(tǒng)的技術(shù)原理是事先讀入電腦上的程序員先前編輯好的PLC代碼的文件，PLC技術(shù)在保證安全的同時體積也很小，假如系統(tǒng)要進(jìn)行進(jìn)一步升級改造，那就只需要簡單修改PLC代碼文件即可。PLC使用極少的線路連接部件，在節(jié)省能源這方面表現(xiàn)出來的能力也令人驚喜，它小巧的機身無需占用多少空間，有很好的環(huán)境適應(yīng)性，隨處都可以輕易安裝。除此之外，PLC不使用機械觸點，所以在實際應(yīng)用時下我們毋需考慮接點數(shù)量不足的問題，不管應(yīng)用PLC的控制系統(tǒng)是多么龐大。甚至可以說軟繼電器的觸點數(shù)量是無窮無盡的，由此可見PLC的可升級改造性很高。2.1.2在兩者的工作方式之間進(jìn)行比較PLC控制系統(tǒng)采用的是非并行工作方式，即順序執(zhí)行預(yù)先編輯好的PLC代碼文件，無論其內(nèi)容有多長，執(zhí)行順序都遵循從上到下從左到右的原則。而繼電器控制系統(tǒng)采用并行工作模式，這種模式指的是當(dāng)系統(tǒng)電源接通后，繼電器開始工作，預(yù)先設(shè)置好必須合上的機械觸點都會閉合，其余機械觸點不會閉合。2.1.3在兩者的控制速度之間進(jìn)行比較PLC的軟繼電器按照PLC代碼文件中對其的設(shè)置來進(jìn)行開合，計算機運行PLC代碼文件通常只需短短幾十微妙甚至幾微秒，所以PLC的控制速度極快。繼電器的控制需要其硬件結(jié)構(gòu)，即機械觸點的開合，機械觸點的開合需要時間，這個時間比幾十微秒要長的多，而且機械觸點在磨損后會出現(xiàn)接合處松動的問題，不能完全閉合。2.1.4從兩者的可靠性和可維護性進(jìn)行比較如今的電路系統(tǒng)，內(nèi)容都十分的復(fù)雜龐大，假設(shè)還是使用機械觸點繼電器來控制整個電路系統(tǒng)，那么需要用到的機械觸點數(shù)量是難以想象的，還有復(fù)雜的線路以及長期使用導(dǎo)致的機械觸點接合處發(fā)生的機械磨損，都需要花費大量的人力定期對其維護，這將會大大提高成本。PLC的軟繼電器不會發(fā)生機械磨損的問題，所以PLC的設(shè)備壽命很長，可靠性非常的高。除了這些優(yōu)點外，PLC還有自動故障排查模塊，定期進(jìn)行自動檢查，對于疑似為故障的地方會快速反饋給技術(shù)人員，方便技術(shù)人員對其進(jìn)行維護。所以對比兩者來說，PLC比機械觸點繼電器擁有更出眾的可靠性，所需的維護成本也低的多。2.2采用變頻調(diào)速的優(yōu)勢(1)變頻調(diào)速是一種高速的調(diào)節(jié)方式，調(diào)節(jié)所需時間非常的短暫，因為當(dāng)電動機在一定范圍內(nèi)是處于轉(zhuǎn)速同步的運行狀態(tài)時，就算它的頻率發(fā)生了變化，但轉(zhuǎn)速差是可以保持不變的。變頻調(diào)速也當(dāng)然有它的缺點，比如高頻率的諧波會對它產(chǎn)生影響，其在運行時，有時內(nèi)部會有變流損失的問題產(chǎn)生，這個問題會加劇電動機的損耗，間接影響電動機的工作性能。（2)變頻調(diào)速的可調(diào)范圍很大，大概是20:1的比例,在這個區(qū)間里，它所表現(xiàn)的調(diào)速性能著實令人滿意，所以最好是在合適的可調(diào)區(qū)間里使用變頻調(diào)速，以發(fā)揮它的性能。2.3方案確定本設(shè)計采用使用PLC的變頻控制系統(tǒng)的方案，完整的變頻控制系統(tǒng)包括現(xiàn)代化調(diào)速變頻技術(shù)、PLC技術(shù)和計算機科學(xué)技術(shù)等子系統(tǒng)，本系統(tǒng)用到了變頻器、PLC等現(xiàn)代化的控制技術(shù)，搭配如今較為前沿的技術(shù)，有節(jié)省電力資源，節(jié)約空間資源的特點。PLC搭配變頻器來進(jìn)行控制，使得自動扶梯可以在設(shè)定的一定區(qū)間范圍內(nèi)連續(xù)的進(jìn)行調(diào)節(jié)速度。當(dāng)每次自動扶梯啟動時，啟動模塊檢查確定各部分運行正常后，便會以設(shè)定的的0.5m/s的初始速度值運行。在正常工作時，扶梯運行速度不發(fā)生改變。自動扶梯上沒有乘客的時候，在扶梯入口處的實時傳感器沒有感知到乘客乘梯的信號，同時PLC也沒有收到新的輸入指令，這種情況自動扶梯的控制系統(tǒng)對應(yīng)進(jìn)入自動調(diào)節(jié)模式，通過改變變頻器的頻率，將電動機的速度變?yōu)?.1m/s，這個過程中值得注意的是，變頻器起到的作用只是改變電動機速度，沒有改變其連接電路，電動機自身依舊能恢復(fù)到原50赫茲正常工作的頻率。第3章元器件的選型3.1PLC的選型3.1.1PLC的運行過程PLC完整的工作流程要經(jīng)歷三個不同的階段，分別是輸入采樣階段、用戶執(zhí)行階段和輸出刷新階段。一個掃描周期中要完整的經(jīng)歷這三個階段，在PLC工作時，PLC的CPU重復(fù)著這樣的掃描周期。（1）輸入采樣階段PLC在這個階段會在有輸入信號的輸入端口進(jìn)行有次序的掃描，在掃描完成以后把結(jié)果存在儲存器內(nèi)，與此同時更新儲存在儲存器里的內(nèi)部數(shù)據(jù)，隨后開始運行程序，假如在這段時間里有新的輸入端口連接情況，但儲存器的數(shù)據(jù)不發(fā)生改變的話，就不會對運行中的程序產(chǎn)生影響，而是等到下次掃描周期后再進(jìn)行處理。（2）程序執(zhí)行階段PLC在該階段的作用是舉足輕重的，程序執(zhí)行階段是最重要的過程，主要任務(wù)是順序運行已編寫好的程序。運行規(guī)則是從左至右，從上到下，有時如果遇到特殊的跳轉(zhuǎn)代碼行則會跳行執(zhí)行。（3）輸出刷新階段在這個階段，PLC能自行識別數(shù)據(jù)，意思是指把在輸出儲存器中跟輸出繼電器有關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)芥i存儲存器進(jìn)行保存，當(dāng)工作時按照預(yù)先的規(guī)定輸出，給外部設(shè)備提供指令。PLC有兩種最基本的狀態(tài)，即停止和運行。在運行狀態(tài)，PLC通過運行事先編寫好的代碼文件來對外部設(shè)備進(jìn)行控制。PLC具有兩大特點，一個是循環(huán)的周期掃描，另一個是集中式的批處理功能。PLC在整個運行流程中，首先排查各個硬件模塊是否正常運行，接著中央處理器讀取輸入接口的信息把信號儲存到輸入儲存器，接著中央處理器運行控制代碼文件，將結(jié)果寫入到輸出儲存器，接著是將輸出繼電器的狀態(tài)傳輸?shù)捷敵鰞Υ嫫髦?，最后一步是根?jù)輸出儲存器中的信號控制外部設(shè)備的運行。PLC的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-1所示。圖3-1PLC的結(jié)構(gòu)示意圖3.1.2關(guān)于PLC選型的要求我們需針對控制系統(tǒng)的特性進(jìn)行分析，挑選符合要求的PLC型號，包括所需接口的數(shù)量，PLC的存儲空間大小，PLC必備哪些功能，提供給PLC的安裝空間大小。要選擇最經(jīng)濟，同時能確保系統(tǒng)正常運行各個功能的PLC機型。(1)對輸入輸出點數(shù)的估算在前期估算輸入輸出點數(shù)時，要預(yù)留一定量的空間，往往是要提高百分之十五至百分之二十五的數(shù)量來作為真正的估計數(shù)據(jù)，在選擇PLC時要注意參數(shù)。(2)對存儲器容量的估算PLC本身磁盤的大小就是儲存器的容量大小，在準(zhǔn)備工作階段，控制代碼還沒有編寫，無法確定所需多大的磁盤空間，但我們往往可以通過以往已經(jīng)編寫好的程序推斷出大概所需的最小儲存容量。(3)控制功能的選擇①運算功能最簡單的PLC機型只可以運行邏輯關(guān)系，還有計時功能以及計數(shù)功能；普通PLC則有數(shù)據(jù)比對功能和經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)移位的功能；不斷發(fā)展的新技術(shù)讓系統(tǒng)的開放性也越來越強，高級PLC不止具備前述所有功能，甚至可以用C++來進(jìn)行更為困難的數(shù)學(xué)計算。最新的機型中，還配備了外部互聯(lián)通信模塊，我們只需選擇具備自己所需功能的PLC即可。②控制功能因為PLC工作原理十分特殊，為了達(dá)到高處理速度的目的以及確保儲存器容量足夠使用，輸入以及輸出端口必須是符合控制要求的。③通信功能PLC要有符合標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議。3.1.3選定西門子PLC市場上有種類繁多的PLC品牌，其中西門子公司是PLC制造行業(yè)里的領(lǐng)軍者，特別是SIMATICS7系列受到消費者的歡迎。SIMATICS7受到市場好評的一個原因是它帶有可以更換的電池，這個電池能供PLC穩(wěn)定儲存半年的數(shù)據(jù)。3.2變頻器的選型3.2.1變頻器的工作原理變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。通常使用場景下，不能夠直接改變交流電的頻率和電壓，首先要把交流電變換為直流電，再轉(zhuǎn)化成可以調(diào)節(jié)的交流電，其中重要的步驟包括逆變和整流。變頻器整個結(jié)構(gòu)由五個部分組成，如圖3-2所示。圖3-2變頻器結(jié)構(gòu)圖3.2.2應(yīng)用變頻器的優(yōu)勢（1）節(jié)約能源在大型風(fēng)機以及水泵類耗能設(shè)備上使用變頻器節(jié)能的效果比較明顯，大概能節(jié)省百分之十五到百分之六十的能源。這種明顯的節(jié)能效率是以因為此類設(shè)備的功率與轉(zhuǎn)速有關(guān)聯(lián)，當(dāng)設(shè)備的使用量比均值小，即只有較小負(fù)載時，轉(zhuǎn)速也很低，那么這樣的環(huán)保節(jié)能作用十分的突出。（2）在控制電動機方面有優(yōu)勢應(yīng)用變頻器來進(jìn)行變頻調(diào)速，毋需改變外設(shè)，而只用改變內(nèi)部的電子設(shè)備。只需逆變管的開關(guān)順序就達(dá)到了改變了正反轉(zhuǎn)。不會發(fā)生機械轉(zhuǎn)換的故障而損壞電動機，輕易的解決了電動機的換向問題。變頻調(diào)速還具有較小的啟動電流，安靜的工作聲音，輕松設(shè)置減速以及加速的時間區(qū)段。變頻器在控制電動機方面的突出優(yōu)勢就是不需要改動外部設(shè)備的設(shè)置，而只需改變內(nèi)部設(shè)備，改變逆變管的開關(guān)順序，就可以切換電機的轉(zhuǎn)向，不會出現(xiàn)像機械轉(zhuǎn)向一樣的故障。變頻器還有較小的啟動電流，安靜的工作聲音，輕松設(shè)置減速和加速的時間區(qū)段。3.2.3變頻器的選型方法在實際情況中我們要牢記，合適的變頻器要根據(jù)電動機的實際工作電流來選擇，而不是參照銘牌上的電動機參數(shù)在實際工作中我們挑選變頻器型號特別需要注意到的參數(shù)是電動機的實際工作電流，一般來說，假如電動機長時間工作，把變頻器的輸出電流稱為A，電動機的實際工作電流稱為B，那么最好的情況是A>B，即變頻器的輸出電流要大于電動機的實際工作電流。3.3傳感器的選型3.3.1紅外傳感器自然光譜以外的光線，我們是無法看到的，但這種光線依舊有光的特性如反射折射等。利用紅外線的性質(zhì)進(jìn)行測量的傳感器稱為紅外傳感器。這種傳感器在工作器件不需要觸碰被測對象，所以不會有摩擦產(chǎn)生的誤差。3.3.2熱釋電紅外傳感器探測元件的物質(zhì)材料有高熱電系數(shù)，導(dǎo)致檢測的結(jié)果不準(zhǔn)確，主要是因為其會受到內(nèi)部器件在工作時產(chǎn)生熱量的影響，所以需要反極性串聯(lián)內(nèi)部的兩個探測元件來排除干擾。探測元件在工作的時候會把吸收的紅外線輻射,為了把不易被接收的輻射信號傳遞到外部，需要把輻射轉(zhuǎn)換成比較穩(wěn)定的電壓信號,再將電壓信號通過場效應(yīng)管，是為了將信號放大后輸出。但只是能檢測到信號并不能保障傳感器高效運行,還需要提高傳感器的靈敏度。為了到達(dá)這個目的，需要在傳感器的前面加裝菲涅爾透鏡，在加裝了菲涅爾透鏡之后可以將探測的距離擴大為20米,一旦有人經(jīng)過菲涅爾透鏡，紅外傳感器就能接收到身高不平均的人體紅外線，作為反饋，發(fā)出對應(yīng)身高的同頻率強度的脈沖信號。與其他物體的紅外線輻射波長不同，人體發(fā)出的紅外線波長往往是9～10um的，根據(jù)這個原理,傳感器需要做出一點調(diào)整，比如留一個窗口，這個這個打開的窗口是為了能讓負(fù)責(zé)濾光的鏡片完全的貼合到傳感器上，使進(jìn)入傳感器的光線充分的過濾，滿足波長的光線才能進(jìn)入傳感器，確保進(jìn)入傳感器的紅外線是人體發(fā)出的。第4章參數(shù)設(shè)定和硬件端子圖4.1電動機參數(shù)設(shè)定本設(shè)計選用的是4極KFT160M-VFCP型三相交流異步電動機，額定電壓380V，額定功率15KW，額定電流33.1A，額定轉(zhuǎn)速960r/min，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，功率因數(shù)0.80，效率86％。4.2PLC參數(shù)設(shè)定4.2.1CPU226輸入/輸出端子圖圖4-1CPU226輸入輸出端子圖4.2.2I/O分配表表4-1I/O分配表輸入量PLC端子輸出量PLC端子驅(qū)動鏈斷I0.0驅(qū)動鏈斷指示Q0.0牽引鏈斷I0.1牽引鏈斷指示Q0.1扶手帶斷I0.2扶手帶斷指示Q0.2梯級異常I0.3梯級異常指示Q0.3梯級下沉I0.4梯級下沉指示Q0.4上行按鈕I0.5松閘Q0.5下行按鈕I0.6松閘指示Q0.6松閘開關(guān)I0.7報警鈴Q0.7變頻器故障I1.0KM3Q1.0上檢按鈕I1.1KM2Q1.1下檢按鈕I1.2KM1Q1.2安全回路I1.350hz運行Q1.3自動檔I1.410hz運行Q1.4檢修檔I1.525hz運行Q1.5紅外傳感器1I1.6上行Q1.6紅外傳感器2I1.7下行Q1.7通電按鈕I2.0急停按鈕I2.14.3變頻器參數(shù)設(shè)定4.3.1BOP板的操作變頻器的配有高清顯示屏和實體按鍵，能夠輕松設(shè)定參數(shù)。圖4-3變頻器外型4.3.2變頻器電路圖圖4-2MM440變頻器結(jié)構(gòu)圖4.3.3MM440的參數(shù)設(shè)定表4-2變頻器參數(shù)設(shè)定表MM440參數(shù)含義P0010=0啟動值P0003=3啟動值P0300=1異步電動機P0307=15額定功率（KW）P0304=380額定電壓（V）P0305=33.1額定電壓（V）P0310=50額定頻率（Hz）P0309=86表示效率（%）P0311=960表示額定轉(zhuǎn)速（min/s）P1300=20表示變頻器為無速度反饋的矢量控制P0700=2"2"表示端子控制，把DINn作為輸入P0701=16表示規(guī)定[5]號端子為"16"，設(shè)定為固定頻率P0702=16表示規(guī)定[6]號端子為"16"，設(shè)定為固定頻率P0703=16表示規(guī)定[7]號端子為"16"，設(shè)定為固定頻率P0704=1表示規(guī)定[8]號端子為"1",ON定為正轉(zhuǎn);OFF定為無效P0705=2表示規(guī)定[16]號端子為"2",ON定為反轉(zhuǎn);OFF定為無效P0731=52.3表示變頻器的故障指示P1000=3表示"3"表示選擇固定頻率設(shè)定值P1001=50表示DIN1對應(yīng)的通道1頻率為fl=50Hz，額定轉(zhuǎn)速P1002=10表示DIN2對應(yīng)的通道2頻率為f2=10Hz，1/5額定轉(zhuǎn)速P1003=25表示DIN3對應(yīng)的通道3頻率為f=25Hz，1/2額定速度P1080=10表示最低頻率為10HzP1082=50表示最高頻率為50HzP1120=6表示上升時間6.0秒P1121=6表示下降時間6.0秒4.4熱釋電紅外傳感器參數(shù)圖4-4熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)表4-3紅外傳感器參數(shù)設(shè)定表參數(shù)名稱參數(shù)工作波長7.5～14um源極電壓0.4～1.0V，R=47kΩ輸出信號電壓大于2.1V工作電壓3～15V檢測距離7～10m水平角度120°工作溫度范圍7～10m第5章硬件系統(tǒng)連線當(dāng)自動扶梯上沒有乘客時，自動扶梯降速至原來的五分之一，這樣的運行速度在保證自動扶梯能及時恢復(fù)正常工作的同時，又能夠節(jié)能，降低損耗，保護扶梯硬件，延長使用壽命。當(dāng)自動扶梯的傳感器檢測到有乘客登入時，自動扶梯會慢慢平滑的提速至額定工作速度。在自動扶梯需要檢修時，自動扶梯速度降至額定運行速度的一半，既能夠維護扶梯，又能夠觀察動態(tài)運行情況。當(dāng)發(fā)生危險突發(fā)事件時，自動扶梯內(nèi)部的故障處理模塊可以立即暫停運行，并發(fā)出警報告知工作人員。變頻器只負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)速度，所以即便變頻器發(fā)生了故障，電動機會把頻率變成50赫茲，依舊正常工作。5.1控制流程圖圖5-1自動扶梯主控制流程圖圖5-2檢修控制流程圖圖5-3故障控制流程圖5.2硬件連接圖5.2.1系統(tǒng)連接圖圖5-4系統(tǒng)連接圖5.2.2硬件連線圖圖5-5控制系統(tǒng)接線圖5.2.3電氣元件明細(xì)表表5-1電氣元件明細(xì)表代號名稱型號及規(guī)格數(shù)量用途M三相異步電動機KFT160M-VFCP,15KW,960r/min1主驅(qū)動力VVVF變頻器MM440,輸出頻率0HZ至200HZ1變頻調(diào)速PLC可編程控制器S7-200CPU226,AC/DC/繼電器1自動控制PIR紅外傳感器LHI958,垂直水平角度110度4檢測信號KM交流接觸器CJ20-60,主觸頭額定電流60A,線圈額定電壓220V3控制電動機QF1斷路器DZ15-60,額定電流60A以下1通斷電源QF2斷路器DZ5-10,額定電流10A以下通斷PLCFU熔斷器RL1-80/60, 80A,熔體額定電流60A短路保護FR熱繼電器JR20-40,熱元件額定電流40A過載保護SB按鈕LA2-22D,帶指示燈式控制電路SQ轉(zhuǎn)換開關(guān)LW5檔位轉(zhuǎn)換第6章PLC控制程序設(shè)計6.1STEP7軟件西門子公司針對SIMATIC型號研發(fā)出的S7-200PLC的編程軟件STEP7指令很豐富，能夠開發(fā)模擬、數(shù)字、算法，其還擁有搭建網(wǎng)絡(luò)的功能。還有一個很重要的功能是不需要真的有具體的硬件設(shè)備，可以直接進(jìn)行PLC程序的模擬測試。6.2設(shè)計梯形圖（見附錄）6.3程序的狀態(tài)監(jiān)控與調(diào)試在STEP7上運行PLC程序，用數(shù)據(jù)線將編寫程序傳到PLC主板中，將選用的元器件按照I/O接口以及硬件電路圖進(jìn)行連接，對變頻器的預(yù)設(shè)值進(jìn)行檢查，確認(rèn)參數(shù)無誤，開始調(diào)試運行。6.3.1過程分析正常運行時:QF、QS是總開關(guān)，按下SB1，隨即線圈KM接通，線圈KM通電會使得主觸點閉合，變頻器投入運行。為了達(dá)到能讓自動扶梯正常工作的目的需要撥下自動檔位，上行按鈕10.5按下后啟動PLC，PLC進(jìn)行處理運算，Q1.3輸出運算處理的結(jié)果，接收端口則是在DIN1，電動機以50赫茲的頻率運行，Q1.3的輸出信息在DIN4處理，然后電動機收到控制信號啟動。在一定時間周期后，假使傳感器沒有檢測到人體紅外線信號并且也沒有接收到電壓信號，則認(rèn)定為無乘客，斷開DIN1，不傳輸固定的赫茲，與此同時，DIN2端子連接，輸入電動機新的工作頻率10HZ，如果傳感器接收到了人體發(fā)出的紅外線信號，電動機又可以恢復(fù)原來DIN1接通的情況。檢修扶梯時：將檔位移動到維修檔，按下按鈕SB3或者SB4中的一個，變頻器的DIN3、4、5中的某個端子會導(dǎo)通，運行速度降五分之四。發(fā)生故障時;如果自動扶梯的任一元件發(fā)生故障，電動機就停止工作。6.3.2性能分析交流電動機的轉(zhuǎn)速公式是n=(1-s)60f/p(1）轉(zhuǎn)距公式為：M=CΦoΦI（2）在上面的式子中：Cm為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，Φ為電機氣隙磁通量，I為在轉(zhuǎn)子上的電流大小；oΦ為轉(zhuǎn)子功率因數(shù)，Φ保持不變。由定子每相電動勢公式：U4.44fNk（3)在上面的式子中：U表示定子電壓，f表示定子電壓頻率，NU/f為常數(shù)。從電機原理中我們可以知道，電動機的轉(zhuǎn)速頻率電壓之比都是相等的。由此看見本系統(tǒng)能夠改變電壓，也可以改變頻率。（4）由此看見本系統(tǒng)能夠改變電壓，也可以改變頻率。（4）第7章總結(jié)自動扶梯在現(xiàn)代生活中扮演者舉足輕重的角色，在運輸環(huán)節(jié)中有著無法代替的職能。自動扶梯作為大型電器，消耗電能十分的大，如果不重視，一年下來浪費的能源難以估計，時間一長就變成了無法忽視的耗能大難題。隨著生活水平的提高，百姓對自動扶梯提出了更快捷