【摘要】文章介绍了PLC在自动扶梯上作为控制系统的中心构成，阐述了系统软件设计及其控制原则以及PLC应用于扶梯上的优点和发展趋势。
【关键词】PLC；自动扶梯；控制系统
【中图分类号】 TM571【文献标识码】A
【文章编号】1671-5969（2007）14-0155-03
目前电梯和自动扶梯正向高技术含量、高可靠性、高品质、更安全、更舒适的方向发展。客户对自动扶梯控制方式的要求也越来越高。以继电器为控制系统的自动扶梯已逐渐受到高技术要求的冲击。总之，技术含量高，物超所值的产品将越来越被中国的消费者所青睐。为了跟上市场，引导市场，各电梯厂商纷纷推出新技术新产品以吸引购买者的注意。以求在日趋白热化的电梯市场竞争中有所收获。
自动扶梯控制系统有三种：继电器控制系统、PLC控制系统和微单片机控制系统。目前市场上所使用的自动扶梯还有继电器控制的，由于继电器控制系统噪声大、维修不便、控制方式落后等，已不适应现代人的需求，正逐渐被人们所淘汰。微单片机控制系统虽然在智能化方面有很大的发展，但由于微单片机控制系统的开发时间长，程序改动困难，抗干扰等问题而限制了其应用。而PLC控制系统以其可靠性高、稳定性好、编程简单、使用方便、维护检修方便等显著优点,加上现今逐渐时兴电脑化控制的电气设备，PLC控制的自动扶梯正好迎合了人们的心态，与市场需求紧密相连，其开发前景已被大大看好。
一、PLC的简介
（一）PLC的特点及工作原理
PLC用于自动扶梯的控制系统具有下列优点：
1．可靠性高，稳定性好。一般PLC允许输入信号阀值比通常的微机大得多。它与外部电路均经过光电隔离，具有很强的抗干扰能力。如一般的PLC能承受峰值1000V，脉宽1μs的矩形脉冲的尖峰干扰。并有多种保护功能，一旦出现故障，能使自动扶梯迅速停止。
2．编程简单，使用方便。PLC常用的编程语言有：梯形图语言、助记符语言、逻辑功能图语言和某些高级语言，目前PLC普遍采用继电器控制形式的“梯形图”编程方式，极易为电气、自动控制的技术人员所接受。
3．维护检修方便。PLC 产品具有完善的监视诊断功能，如有醒目的内工作状态、通讯状态、I/O状态和异常状态等显示。扶梯的各个控制环节可以用故障代码表示。这样可以大大降低故障的平均修复时间，有的PLC 采用智能型I/O模块后，还可以把外部故障判断和检测功能从CPU中分开，从而提高了外部故障检测功能。
4．扩充方便，组合灵活。PLC产品一般都具有各种扩展单元，可以方便地组合成不同输入／输出点数及不同输入／输出方式的系统。
5．与继电器比较：PLC控制系统结构紧凑，体积小；PLC内部全为“软接点”，动作快；PLC 控制功能改变，一般仅修程序即可，极其方便；PLC控制系统的设计、施工与调试比继电接触控制系统周期短；PLC控制的自检和监控功能比继电接触控制的强；PLC的适用范围比继电接触控制的广泛；PLC可靠性比继电接触控制的高。
图1是普通PLC的原理图。可编程控制器实质上是一种专用计算机，它的结构型式基本上与微机相同。使用者可以采用联机或脱机编程，然后将指令或数据固化在ROM 或EPROM存贮器中。运行的微处理器对用户程序作周期性地循环扫描，逐条解释用户程序并加以执行。
图1：PLC工作原理
二、自动扶梯的控制原理
首先，让我们了解一下什么是自动扶梯，自动扶梯是带有循环运行梯路向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备。自动扶梯多用在现代化的大商场、车站、码头等人员流动较多的地方，自动扶梯与电梯相比，具有更多的优点：⑴运送能力大；⑵能连续输送人员；⑶可以逆转，也就是可上可下；⑷当停电或零件损坏而停车时，它可以当普通的楼梯使用。当然，它也有不足之处。那就是：因其结构有水平区段，所以有附加的能量损失；如果提升的高度大的话，人员在上面停留的时间比电梯要长得多；还有一点就是造价高。
我国第一批自动扶梯是1959年由上海电梯厂制造，用于北京火车站，随着科技的进步和经济的发展，自动扶梯也不断地更新换代，更新颖、更先进、更美观的产品将向我们走来，现在已有众多的厂家，能生产多种型号、多种规格的自动扶梯。自动扶梯主要由机械和电气两部分构成，机械方面主要包括：金属结构、梯级、导轨、扶手装置和张紧装置等；电气方面主要包括：启动电锁、安全电路、方向继电器（接触器）、断错相保护继电器、电机过载过热保护继电器、速度监控装置、自动润滑装置等。下面我们讲一下自动扶梯的控制原理，自动扶梯有正常和检修两种运行状态，当处在正常运行状态时，先用钥匙开起（方向随意），如果安全电路正常时，方向继电器吸合→主接触器吸合→电机启动→速度检测→正常运行；如果安全电路（梳齿开关、裙板开关、梯级下沉开关等）不正常，自动扶梯不能开启；如果速度检测不正常，运行10秒钟后，扶梯自动停止。当扶梯处在检修运行状态时，将检修手柄插入检修插口，由检修人员进行手动运转。
三、PLC的应用
（一）PLC的选型
PLC有三种输出形式，这三种输出形式的输出特性如表1所示。根据表1所示PLC的输出特性，结合自动扶梯的实际情况，本文选用继电器输出形式的PLC示例进行阐述。
表1：PLC的输出特性
（二）PLC的I/O端口设置
PLC的 I/O地址的分配如表2所示。
（三）PLC的控制原则
在自动扶梯控制中，有大量的逻辑信号需要处理，这部分工作是由PLC完成的。只有对众多的逻辑信号进行正确处理，并对各相关元件进行正确指挥，才能完成自动扶梯的整体控制。根据PLC控制扶梯实际的运行需要，PLC主要实现了运行、停止、润滑、检修、安全回路故障判断、速度偏差判断、故障记录、状态显示等功能。
所谓故障处理功能指扶梯出现安全电路、超速等故障时，能自动停梯并进行报警，提示由专门维修人员检修，在故障未修复之前扶梯无法再启动。例如当扶梯上行时，上部扶手带出入口安全开关动作，PLC对信号进行处理后，断开相关的输出信号，主接触器、上行接触器、下行接触器的线圈断电，扶梯停止，蜂鸣器同时鸣响一定时间，运行指示器显示相应故障代码，提示维修人员停梯的原因是上部扶手带出入口安全开关动作，同时把故障码传送到监控系统。从而使维修人员能在最短的时间内到达现场并准确排除故障，令扶梯尽快恢复到工作状态。
（四）PLC 的控制程序
电气系统组成以后，为了实现最优控制，还需精心编制PLC的控制程序。在PLC 控制程序中，需要PLC 进行处理的逻辑信号最主要是安全回路检测信号，该信号用来判断扶梯安全回路是否存在故障，以及故障存在的位置，它是自动扶梯安全运行的重要保证 。其次还有停止、上行、下行、报警、运行显示、检修、润滑等信号。所有这些控制信号的给出，都是PLC 根据各种输入信号通过复杂的控制程序来实现的。这些程序之间必须协调一致、判断合理才能完成自动扶梯的整体制控。
1．控制系统流程图
图2
PLC 开始运行后，首先检测自动扶梯的工作状态，并依图2所示的流程顺序扫描整个程序，然后根据程序内容对扶梯进行相应的控制。
2．程序分析。由于梯形图程序是采用顺序信号与软元件地址号在图形图像上作出顺序电路图的方法。这种方法用触点符号与线圈符号表示顺序电路，因而容易理解程序的内容。同时还可用电路显示的状态来进行顺序的运作监视。故此我们采用梯形图来分析PLC对自动扶梯的逻辑控制。
图3 自动扶梯PLC主要梯形图
目前我国能源紧缺，节约能源将是利国利民的举措，自动扶梯在日常运行时，空转的时候较多，这样即浪费了电能又加速了机件的磨损，所以有必要对自动扶梯的运转加以智能化控制，下面以自动扶梯感应运行为例加以说明。扶梯入口侧人体感应信号经PLC处理后，通过PLC输出端使主接触器和上行或下行接触器接通，使自动扶梯运行并进行延时，当延时即将结束，而又有人准备乘梯时，扶梯运行延时继电器将被置停止工作，直到运送完最后一个人时，扶梯停止运行进入待机，再有人准备乘梯时，扶梯自动启动，从而实现了对自动扶梯的智能和节能控制。
图3为PLC控制自动扶梯主程序中感应运行部分的梯形图，其中：X9为感应元件；M0为安全继电器；M1为定向继电器；M5为方向辅助继电器；T0为方向运行延时继电器；Y1为方向主接触器。
图3
当有人准备乘梯时，X1常开点闭合，置位M5为NO，其辅助继电器常开点闭合，方向运行延时继电器T0接通延时30秒，方向主接触器接通，扶梯运行，如果连续有人准备乘梯时，X1常开点闭合，置位T0为OFF，保证扶梯连续运行，直到运行30秒，送完最后一个人停止。
3．程序调试。程序的调试是一个十分重要的步骤，程序中一个小小的错误就能使自动扶梯无法正常运行，只有通过整机调试，才能最直接地查找到程序中的错误或需要改进的地方，而其中最重要的当属安全回路部分的程序。由于PLC 采取的是顺序循环扫描方式，因此PLC语句的放置顺序将会影响输出结果，编程的过程中应当注意到这种特殊的程序执行方式。
五、结语
实际情况证明，将PLC应用于自动扶梯上，可以大大提高自动扶梯的控制水平，使自动扶梯达到了更为理想的控制效果。跟继电器控制自动扶梯相比，无论从自动扶梯运行的可靠性、稳定性，或者维护检修的方便性，都有了一个质的飞跃。它实现了自动扶梯的电脑化控制，使自动扶梯更趋智能化。
通过本次设计自己感到在PLC应用方面有了很大的提高，例如，梯形图的设计、步骤编排等方面，同时也能为企业电梯设备的合理改造尽一份力，让每台电梯设备能够发挥更好的效能。
参考文献
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作者简介：刘建军（1977—），男，河北秦皇岛人，秦皇岛市高级技工学校实习教师，研究方向：电器教学。