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　　摘要：為了提高扶梯在各個領域的安全使用，提高扶梯的安全性及可靠性，增強各個功能的判斷，使用PLC作為其中的核心控制器越來越顯現出他的優越性能。

　　關鍵字：PLC、扶梯、ES

　　前言

　　扶梯電氣控制已經發展到很高的階段，特別是EN115-2008標準出版并施行后，對扶梯的安全要求不僅對人非常嚴格，而且對機器本身的安全檢測也非常重視。扶梯的電氣控制中，各種微處理器已經廣泛應用，單片機、PLC、FPGA等等，這些微處理器的應用使扶梯的電氣控制功能更強大，檢測范圍更廣，檢測時間更短。

　　PLC作為最可靠的一種微處理器，在工業控制中占有很重要的腳色。經過了長年的時間檢驗、各種嚴酷的工業環境的測試，已經發展成為最可靠的工業控制器。國內外PLC的生產廠家很多，競爭也非常的激烈，特別是小型PLC。

　　臺達PLC作為其中的一員，以可靠的質量及合適的價格占有一席之地，而且不斷的發展壯大。臺達小型PLC中，DVP-ES系列有著近30年的工業使用歷史，雖然他的運行速度沒有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

　　為適應工業環境使用，與一般控制裝置相比較，PLC機有以下特點：

　　1. 可靠性高，抗干擾能力強

　　工業生產對控制設備的可靠性要求：

　　①平均故障間隔時間長

　　②故障修復時間（平均修復時間）短

　　任何電子設備產生的故障，通常為兩種：

　　①偶發性故障。由于外界惡劣環境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓、振動等引起的故障。這類故障，只要不引起系統部件的損壞，一旦環境條件恢復正常，系統也隨之恢復正常。但對PLC而言，受外界影響后，內部存儲的信息可能被破壞。

　　②永久性故障。由于元器件不可恢復的破壞而引起的故障。

　　如果能限制偶發性故障的發生條件，如果能使PLC在惡劣環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恢復正常，這樣就能提高平均故障間隔時間；如果能在PLC上增加一些診斷措施和適當的保護手段，在永久性故障出現時，能很快查出故障發生點，并將故障限制在局部，就能降低PLC的平均修復時間。為此，各PLC的生產廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC除了本身具有較強的自診斷能力，能及時給出出錯信息，停止運行等待修復外，還使PLC具有了很強的抗干擾能力。

　　·硬件措施：主要模塊均采用大規模或超大規模集成電路，大量開關動作由無觸點的電子存儲器完成，I/O系統設計有完善的通道保護和信號調理電路。

　　① 屏蔽：對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導電、導磁良好的材料進行屏蔽，以防外界干擾。

　　② 濾波：對供電系統及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或π型濾波網絡，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 電源調整與保護：對微處理器這個核心部件所需的+5V電源，采用多級濾波，并用集成電壓調整器進行調整，以適應交流電網的波動和過電壓、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之間電的聯系，減少故障和誤動作；各I/O口之間亦彼此隔離。

　　⑤ 采用模塊式結構：這種結構有助于在故障情況下短時修復。一旦查出某一模塊出現故障，能迅速更換，使系統恢復正常工作；同時也有助于加快查找故障原因。

　　·軟件措施：有極強的自檢及保護功能。

　　①故障檢測：軟件定期地檢測外界環境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強干擾信號等。以便及時進行處理。

　　②信息保護與恢復：當偶發性故障條件出現時，不破壞PLC內部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復正常，繼續原來的程序工作。所以，PLC在檢測到故障條件時，立即把現狀態存入存儲器，軟件配合對存儲器進行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。

　　③設置警戒時鐘WDT（看門狗）：如果程序每循環執行時間超過了WDT規定的時間，預示了程序進入死循環，立即報警。

　　④加強對程序的檢查和校驗：一旦程序有錯，立即報警，并停止執行。

　　⑤對程序及動態數據進行電池后備：停電后，利用后備電池供電，有關狀態及信息就不會丟失。

　　PLC的出廠試驗項目中，有一項就是抗干擾試驗。它要求能承受幅值為1000V，上升時間1nS，脈沖寬度為1μS的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時間可達幾十萬～上千萬小時；制成系統亦可達4～5萬小時甚至更長時間。

　　2 .通用性強，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，用戶不必自己再設計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產工藝流程改變或生產設備更新的情況下，不必改變PLC的硬設備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。

　　3.功能強，適應面廣

　　現代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數、順序控制等功能，還具有數字和模擬量的輸入輸出、功率驅動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產機械、一條生產線，又可控制一個生產過程。

　　4.編程簡單，容易掌握

　　目前，大多數PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數工廠企業電氣技術人員的讀圖習慣及編程水平，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方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓，電氣技術人員和技術工很快就能學會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。　　

    5.減少了控制系統的設計及施工的工作量

　　由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，控制柜的設計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調試，更減少了現場的調試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強的監視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。

　　6.體積小、重量輕、功耗低、維護方便

　　PLC是將微電子技術應用于工業設備的產品，其結構緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強抗干擾能力，易于裝入設備內部，是實現機電一體化的理想控制設備。

　　第二、臺達PLC概述

　　臺達PLC，是臺達Programmable Logic Controller的縮寫，又名臺達可編程、臺達可編程控制器、臺達可編程序控制等，是臺達為工業自動化領域專門設計的、實現數字運算操作的電子裝置。

　　臺達ES系列PLC具有如下特點：

　　1、最大I/O點數：256點

　　2、程序容量：4K Steps

　　3、通訊端口：內置RS-232與RS-485，兼容MODBUS ASCII / RTU通訊協議。

　　4、內置四點高速計數器：

　　第三、臺達PLC在扶梯中的使用

　　臺達ES系列PLC的性能穩定，本身含有的功能完全滿足在扶梯控制系統中的應用。

　　1、高速計數器的應用。

　　臺達PLC  DVP-60ES有4個單獨的32位高速計數器，這為扶梯的高速計數控制做好了準備。扶梯的高速計數主要有2個方面，一個是主機測速，另一個是扶手帶測速。主機測速有專門的測速器，扶手帶測速則可以通過2個高速計數器測量扶手帶的速度，用2個高速計數器撲捉扶梯梯路運行的速度。這2對高速計數器形成了2路扶手帶的測量，彼此獨立，互不干涉，資源充足。見如下控制流程圖：

　　2、 順序控制的應用

　　扶梯的控制主要包含5個方面：開機前安全檢查、正常運行、運行中安全檢查、停機、停機的安全檢測。見如下控制流程圖：

     此PLC有著非常豐富的控制資源，744點一般輔助繼電器，256點停電保持繼電器、64點100ms定時器、63點10ms定時器、112點一般計數器等。這些資源組合起來足夠細致的對扶梯控制內部的每個繼電器進行安全檢查，包括PLC自身的繼電器的安全檢測。

　　在扶梯的控制中，開機前的安全檢測最重要，臺達PLC能夠很好的完成這一任務。主要有：

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

　　2）給定一定的時間對PLC自身檢測，在這段時間中，PLC給每個輸出點0.5s時間檢測各個外圍繼電器是否動作完好、是否粘連、每個輸出繼電器是否工作完好。將PLC各個輸出點分組擊活，檢測后進入下一組。最終到達設定的時間。

　　3）檢測完畢，進入扶梯運轉階段。

　　3、通信的應用

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

　　RS232串口用于下載并監視程序，如果簡單的、扶梯數量較少，可以直接使用此端口與上位機連接，監控扶梯的運行狀態。不過這種使用機會非常少，因為RS232接口傳輸距離相對較近，而且是1對1的接口，而扶梯的數量一般都是幾個甚至幾十個。所以使用成本較高。

　　RS485接口。臺達PLC的ES系列非常方便的是每個PLC都有RS485接口。RS485可以方便的多機通信，而且傳輸距離較遠，理論能夠達到1.2km。ES系列PLC通過RS指令，能夠方便的實現自由協議的通信，而且可以使用MODWR、MODRD等指令實現MODBUS通信。

　　在扶梯中，此RS485接口的主要作用是將PLC的運行狀態及檢測報警等實時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行狀態，在最短的時間內找到停梯原因，及時檢修并排除故障，能夠更快的恢復扶梯的運行。

　　4、安全設計

　　PLC使用于扶梯系統要求安全是第一位的。這點不僅在外圍安全電路的設計上，對PLC自身內部的軟件安全同樣有嚴格的要求。在軟件設計中，對各個功能塊分別檢測，例如制動檢測、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險。安全回路輸出繼電器檢測一旦檢測發生故障，不僅軟件上使扶梯停下來，切斷主機的電源，而且從外圍安全回路切斷主機的電源。軟硬件結合的雙重控制，增強了安全等級，提高了控制的可靠性。

　　參考書目：

　　《DVP-PLC應用技術手冊-軟件篇》     中達電通股份有限公司

　　作者簡介：

　　魏晉福，1981年4月生于甘肅景泰。

　　2004年7月畢業于蘭州大學。

　　2004年7月進入機械自動化的電氣設計領域，所完成的主要項目有激光軟包裝切割機、港（澳）通行證自動存儲發放機、ATM包裝機等。

　　2007年4月進入蒂森克虜伯扶梯（中國）有限公司，從事扶梯行業的電氣設計。