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　　摘要：為了提高扶梯在各個(gè)領(lǐng)域的安全使用，提高扶梯的安全性及可靠性，增強(qiáng)各個(gè)功能的判斷，使用PLC作為其中的核心控制器越來越顯現(xiàn)出他的優(yōu)越性能。

　　The PLC is one of the best Controller in escalator, it can help the escalator more secure, to get the function judge more faster.

　　關(guān)鍵字：

　　PLC、扶梯、ES

　　PLC, escalator, ES

　　前言

　　扶梯電氣控制已經(jīng)發(fā)展到很高的階段，特別是EN115-2008標(biāo)準(zhǔn)出版并施行后，對扶梯的安全要求不僅對人非常嚴(yán)格，而且對機(jī)器本身的安全檢測也非常重視。扶梯的電氣控制中，各種微處理器已經(jīng)廣泛應(yīng)用，單片機(jī)、PLC、FPGA等等，這些微處理器的應(yīng)用使扶梯的電氣控制功能更強(qiáng)大，檢測范圍更廣，檢測時(shí)間更短。

　　PLC作為最可靠的一種微處理器，在工業(yè)控制中占有很重要的腳色。經(jīng)過了長年的時(shí)間檢驗(yàn)、各種嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境的測試，已經(jīng)發(fā)展成為最可靠的工業(yè)控制器。國內(nèi)外PLC的生產(chǎn)廠家很多，競爭也非常的激烈，特別是小型PLC。

　　臺(tái)達(dá)PLC作為其中的一員，以可靠的質(zhì)量及合適的價(jià)格占有一席之地，而且不斷的發(fā)展壯大。臺(tái)達(dá)小型PLC中，DVP-ES系列有著近30年的工業(yè)使用歷史，雖然他的運(yùn)行速度沒有EH系列那么高，但是他的可靠性是DVP系列PLC中最高的。

　　第一、PLC概述

　　為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，PLC機(jī)有以下特點(diǎn)：

　　1. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

　　工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備的可靠性要求：

　　①平均故障間隔時(shí)間長

　　②故障修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間）短

　　任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種：

　　①偶發(fā)性故障。由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓、振動(dòng)等引起的故障。這類故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。但對PLC而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲(chǔ)的信息可能被破壞。

　　②永久性故障。由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。

　　如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使PLC在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍，使PLC在惡劣條件消失后自動(dòng)恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時(shí)間；如果能在PLC上增加一些診斷措施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段，在永久性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出故障發(fā)生點(diǎn)，并將故障限制在局部，就能降低PLC的平均修復(fù)時(shí)間。為此，各PLC的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使PLC具有了很強(qiáng)的抗干擾能力。

　　•硬件措施：主要模塊均采用大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路，大量開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器完成，I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)和信號調(diào)理電路。

　　① 屏蔽：對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。

　　② 濾波：對供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或π型濾波網(wǎng)絡(luò)，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。

　　③ 電源調(diào)整與保護(hù)：對微處理器這個(gè)核心部件所需的+5V電源，采用多級濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過電壓、欠電壓的影響。

　　④ 隔離：在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O接口與CPU之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動(dòng)作；各I/O口之間亦彼此隔離。

　　⑤ 采用模塊式結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時(shí)修復(fù)。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作；同時(shí)也有助于加快查找故障原因。

　　軟件措施：有極強(qiáng)的自檢及保護(hù)功能。

　　①故障檢測：軟件定期地檢測外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強(qiáng)干擾信號等。以便及時(shí)進(jìn)行處理。

　　②信息保護(hù)與恢復(fù)：當(dāng)偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時(shí)，不破壞PLC內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來的程序工作。所以，PLC在檢測到故障條件時(shí)，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲(chǔ)器，軟件配合對存儲(chǔ)器進(jìn)行封閉，禁止對存儲(chǔ)器的任何操作，以防存儲(chǔ)信息被沖掉。

　　③設(shè)置警戒時(shí)鐘WDT（看門狗）：如果程序每循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過了WDT規(guī)定的時(shí)間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。

　　④加強(qiáng)對程序的檢查和校驗(yàn)：一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行。

　　⑤對程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備：停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會(huì)丟失。

　　PLC的出廠試驗(yàn)項(xiàng)目中，有一項(xiàng)就是抗干擾試驗(yàn)。它要求能承受幅值為1000V，上升時(shí)間1nS，脈沖寬度為1μS的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時(shí)間可達(dá)幾十萬～上千萬小時(shí)；制成系統(tǒng)亦可達(dá)4～5萬小時(shí)甚至更長時(shí)間。

　　2 .通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便

　　PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動(dòng)化中也被大量采用。

　　3.功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣

　　現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過程。

　　4.編程簡單，容易掌握

　　目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語句表等編程語言。    5.減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量

　　由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)，PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。

　　6.體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便

　　PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。

　　第二、臺(tái)達(dá)PLC概述

　　臺(tái)達(dá)PLC，是臺(tái)達(dá)Programmable Logic Controller的縮寫，又名臺(tái)達(dá)可編程、臺(tái)達(dá)可編程控制器、臺(tái)達(dá)可編程序控制等，是臺(tái)達(dá)為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)ｉT設(shè)計(jì)的、實(shí)現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。

　　臺(tái)達(dá)ES系列PLC具有如下特點(diǎn)：

　　1、最大I/O點(diǎn)數(shù)：256點(diǎn)

　　2、程序容量：4K Steps

　　 3、通訊端口：內(nèi)置RS-232與RS-485，兼容MODBUS ASCII / RTU通訊協(xié)議。

　　4、內(nèi)置四點(diǎn)高速計(jì)數(shù)器：

    第三、臺(tái)達(dá)PLC在扶梯中的使用

　　臺(tái)達(dá)ES系列PLC的性能穩(wěn)定，本身含有的功能完全滿足在扶梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

　　1、高速計(jì)數(shù)器的應(yīng)用。

　　臺(tái)達(dá)PLC  DVP-60ES有4個(gè)單獨(dú)的32位高速計(jì)數(shù)器，這為扶梯的高速計(jì)數(shù)控制做好了準(zhǔn)備。扶梯的高速計(jì)數(shù)主要有2個(gè)方面，一個(gè)是主機(jī)測速，另一個(gè)是扶手帶測速。主機(jī)測速有專門的測速器，扶手帶測速則可以通過2個(gè)高速計(jì)數(shù)器測量扶手帶的速度，用2個(gè)高速計(jì)數(shù)器撲捉扶梯梯路運(yùn)行的速度。這2對高速計(jì)數(shù)器形成了2路扶手帶的測量，彼此獨(dú)立，互不干涉，資源充足。見如下控制流程圖：

    2、 順序控制的應(yīng)用

　　扶梯的控制主要包含5個(gè)方面：開機(jī)前安全檢查、正常運(yùn)行、運(yùn)行中安全檢查、停機(jī)、停機(jī)的安全檢測。見如下控制流程圖：

    此PLC有著非常豐富的控制資源，744點(diǎn)一般輔助繼電器，256點(diǎn)停電保持繼電器、64點(diǎn)100ms定時(shí)器、63點(diǎn)10ms定時(shí)器、112點(diǎn)一般計(jì)數(shù)器等。這些資源組合起來足夠細(xì)致的對扶梯控制內(nèi)部的每個(gè)繼電器進(jìn)行安全檢查，包括PLC自身的繼電器的安全檢測。

　　在扶梯的控制中，開機(jī)前的安全檢測最重要，臺(tái)達(dá)PLC能夠很好的完成這一任務(wù)。主要有：

　　1）開機(jī)前的安全回路檢測。外圍安全回路的檢測完好是扶梯運(yùn)行的基礎(chǔ)。外圍安全回路斷開，則停止一切與主機(jī)運(yùn)行的輸出。

　　2）給定一定的時(shí)間對PLC自身檢測，在這段時(shí)間中，PLC給每個(gè)輸出點(diǎn)0.5s時(shí)間檢測各個(gè)外圍繼電器是否動(dòng)作完好、是否粘連、每個(gè)輸出繼電器是否工作完好。將PLC各個(gè)輸出點(diǎn)分組擊活，檢測后進(jìn)入下一組。最終到達(dá)設(shè)定的時(shí)間。

　　3）檢測完畢，進(jìn)入扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)階段。

　　3、通信的應(yīng)用

　　隨著扶梯應(yīng)用的范圍越來越廣泛，自動(dòng)化水平的提高，客戶對扶梯的監(jiān)控系統(tǒng)有著越來越高的要求。這些高檔的監(jiān)控系統(tǒng)可以幫助維護(hù)人員非常快的判斷出扶梯的具體故障、看到以往的故障，幫助維護(hù)人員分析原因使扶梯能夠更好的為大家服務(wù)。臺(tái)達(dá)PLC的ES在這方面有很豐富的資源。它本身帶有1個(gè)RS232串口、1個(gè)RS485接口。

　　RS232串口用于下載并監(jiān)視程序，如果簡單的、扶梯數(shù)量較少，可以直接使用此端口與上位機(jī)連接，監(jiān)控扶梯的運(yùn)行狀態(tài)。不過這種使用機(jī)會(huì)非常少，因?yàn)镽S232接口傳輸距離相對較近，而且是1對1的接口，而扶梯的數(shù)量一般都是幾個(gè)甚至幾十個(gè)。所以使用成本較高。

　　RS485接口。臺(tái)達(dá)PLC的ES系列非常方便的是每個(gè)PLC都有RS485接口。RS485可以方便的多機(jī)通信，而且傳輸距離較遠(yuǎn)，理論能夠達(dá)到1.2km。ES系列PLC通過RS指令，能夠方便的實(shí)現(xiàn)自由協(xié)議的通信，而且可以使用MODWR、MODRD等指令實(shí)現(xiàn)MODBUS通信。

　　在扶梯中，此RS485接口的主要作用是將PLC的運(yùn)行狀態(tài)及檢測報(bào)警等實(shí)時(shí)的傳輸給故障診斷板，使客戶或者維修人員能夠了解扶梯的運(yùn)行狀態(tài)，在最短的時(shí)間內(nèi)找到停梯原因，及時(shí)檢修并排除故障，能夠更快的恢復(fù)扶梯的運(yùn)行。

　　4、安全設(shè)計(jì)

　　PLC使用于扶梯系統(tǒng)要求安全是第一位的。這點(diǎn)不僅在外圍安全電路的設(shè)計(jì)上，對PLC自身內(nèi)部的軟件安全同樣有嚴(yán)格的要求。在軟件設(shè)計(jì)中，對各個(gè)功能塊分別檢測，例如制動(dòng)檢測、閘瓦厚度的檢測、梯級缺少等等。這些功能塊的輸出繼電器組成了軟件安全回路，控制外圍安全回路的通斷。各個(gè)功能塊之間也不斷的交替比較檢測，降低了由于單一控制帶來的風(fēng)險(xiǎn)。安全回路輸出繼電器檢測一旦檢測發(fā)生故障，不僅軟件上使扶梯停下來，切斷主機(jī)的電源，而且從外圍安全回路切斷主機(jī)的電源。軟硬件結(jié)合的雙重控制，增強(qiáng)了安全等級，提高了控制的可靠性。

　　參考書目：

　　《DVP-PLC應(yīng)用技術(shù)手冊-軟件篇》     中達(dá)電通股份有限公司

　　作者簡介：

　　魏晉福，1981年4月生于甘肅景泰。

　　2004年7月畢業(yè)于蘭州大學(xué)。

　　2004年7月進(jìn)入機(jī)械自動(dòng)化的電氣設(shè)計(jì)領(lǐng)域，所完成的主要項(xiàng)目有激光軟包裝切割機(jī)、港（澳）通行證自動(dòng)存儲(chǔ)發(fā)放機(jī)、ATM包裝機(jī)等。

　　2007年4月進(jìn)入蒂森克虜伯扶梯（中國）有限公司，從事扶梯行業(yè)的電氣設(shè)計(jì)。