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(lái)越顯現(xiàn)出他的優(yōu)越性能。

Abstract: 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

Key words: 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(duì)扶梯的安全要求不僅對(duì)人非常嚴(yán)格，而且對(duì)機(jī)器本身的安全檢測(cè)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(cè)范圍更廣，檢測(cè)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(guò)了長(zhǎng)年的時(shí)間檢驗(yàn)、各種嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境的測(cè)試，已經(jīng)發(fā)展成為最可靠的工業(yè)控制器。國(guó)內(nèi)外PLC的生產(chǎn)廠家很多，競(jìng)爭(zhēng)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(méi)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(duì)控制設(shè)備的可靠性要求：

　?、倨骄收祥g隔時(shí)間長(zhǎng)

　?、诠收闲迯?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：

　?、倥及l(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(guò)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(duì)PLC而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲(chǔ)的信息可能被破壞。

　?、谟谰眯怨收稀Ｓ捎谠骷豢苫謴?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(wú)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(hào)調(diào)理電路。

　?、?屏蔽：對(duì)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(duì)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。

　?、?電源調(diào)整與保護(hù)：對(duì)微處理器這個(gè)核心部件所需的+5V電源，采用多級(jí)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(guò)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。

　?、?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。

　?、俟收蠙z測(cè)：軟件定期地檢測(cè)外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過(guò)低及強(qiáng)干擾信號(hào)等。以便及時(shí)進(jìn)行處理。

　?、谛畔⒈Ｗo(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(lái)的程序工作。所以，PLC在檢測(cè)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(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行封閉，禁止對(duì)存儲(chǔ)器的任何操作，以防存儲(chǔ)信息被沖掉。

　?、墼O(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(guò)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。

　?、芗訌?qiáng)對(duì)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。

　?、輰?duì)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(wàn)～上千萬(wàn)小時(shí);制成系統(tǒng)亦可達(dá)4～5萬(wàn)小時(shí)甚至更長(zhǎng)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(duì)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(guò)程。

　　4.編程簡(jiǎn)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(yǔ)言的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過(guò)閱讀PLC的用戶手冊(cè)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(yǔ)句表等編程語(yǔ)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(lái)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(chǎng)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(cè)速，另一個(gè)是扶手帶測(cè)速。主機(jī)測(cè)速有專門的測(cè)速器，扶手帶測(cè)速則可以通過(guò)2個(gè)高速計(jì)數(shù)器測(cè)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(duì)高速計(jì)數(shù)器形成了2路扶手帶的測(cè)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(cè)。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(lái)足夠細(xì)致的對(duì)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(cè)。

　　在扶梯的控制中，開機(jī)前的安全檢測(cè)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(cè)。外圍安全回路的檢測(cè)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(duì)PLC自身檢測(cè)，在這段時(shí)間中，PLC給每個(gè)輸出點(diǎn)0.5s時(shí)間檢測(cè)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(cè)后進(jìn)入下一組。最終到達(dá)設(shè)定的時(shí)間。

　　3）檢測(cè)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(lái)越廣泛，自動(dòng)化水平的提高，客戶對(duì)扶梯的監(jiān)控系統(tǒng)有著越來(lái)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(jiǎn)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(guò)這種使用機(jī)會(huì)非常少，因?yàn)镽S232接口傳輸距離相對(duì)較近，而且是1對(duì)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(guò)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(cè)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(duì)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(duì)各個(gè)功能塊分別檢測(cè)，例如制動(dòng)檢測(cè)、閘瓦厚度的檢測(cè)、梯級(jí)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(cè)，降低了由于單一控制帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。安全回路輸出繼電器檢測(cè)一旦檢測(cè)發(fā)生故障，不僅軟件上使扶梯停下來(lái)，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(jí)，提高了控制的可靠性。

參考書目：

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