自动扶梯的节能改造设计

自动扶梯节能改造设计

张德全

（河北康达有限公司，保定）

摘要：该文系统设计采用MM440变频器的控制组合，构成的调速系统对传统扶梯进行改造后，红外传感器、PLC可编程序控制器与西门使扶梯具备平稳启动、节能运行和检修运行功能。扶梯启动时，避免产生很大的启动电流；无人乘梯时，扶梯由额定运行速度转为低速运行，即节约了能源，减小了机械损，也为乘客明确了扶梯运行方向；扶梯检修时，检修运行功能保证了扶梯检修精度。

关键词：扶梯系统； PLC；MM440变频器

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Abstract：The speed control system is a combination of infrared sensors, PLC and Siemens MM440 Inverter. After the transformation ,the traditional escalator provided with the functions ,such as a smooth start , energy-efficient operation and maintenance operation . When escalator starts, it avoids a lot of starting current; when there is no one taking an escalator, escalator slow from the rated speed to the low speed operation, that is to save energy, to reduces the mechanical wear, to instruct the direction of the escalator to passengers; when escalator is maintened, the maintenance operation ensure of the maintenance accuracy.

Key words: Escalator ；PLC ;MM440

引言

消费者是当今和会的主流群体，目前他们对购物环境、购物气氛、购物功能的要求越来越高，且普遍期望“大型”、“规模化”的商业场所出现。在带动经济不断发展的百货公司，机场、地铁、火车站等场所自动扶梯应运而生。

在过去扶梯拖动的控制普遍采用传统继电器控制方式，至今很多扶梯仍然使用这种控制方式，这种电器控制原理比较简单、直观。但继电器控制回路触点较多，造成接线比较复杂，运行故障比较多，排除故障比较困难；还受到线路控制的局限性，继电器控制方式难以实现许多附加的先进功能；扶梯工作时，无论有无乘客都处于额定的运行状态，具有能耗大、机械磨损严重、使用寿命低等缺点。随着扶梯的自动化及按全能的逐渐提高，而自动扶梯控制系统还采用传统的继电器控制已不能满足高性能的要求。因此，采用PLC与变频器相合的稳定、方便、节能控制系统，已成为自动扶梯控制技术的发展方向。

1设计要求

在扶梯上下两端各装一对立杆，此杆用来安装固定红外感应开关和扶梯上下行指示标识。

另外在扶梯上端对杆上还要安装一对钥匙开关，一个是节电和市电模式切换开关，另一个是上行、停止、下行模式选择开关(曳引机安装在扶梯上端电井内，故开关就近选择安装)。

当节电/市电切换开关选择市电时，自动扶梯开、停、上下行方式与未改造前一致。当节电/市电开关选择节电时，扶梯自带启动开关、上下行开关无效，此时扶梯运行方向由安装在立杆上的上行/停止/下行开关来选择控制。扶梯由红处感应开关启动。当有人走上扶梯时，首先会触发红外传感器开关。当系统检测到红外传感器开关信号时，电梯就会被启动，并开始计时。在计时期间，如果有第二个人走上扶梯，系统会重新计时，直到设定时间结束，电梯便会自动进入低速运行

1.1 外观改造和工作流程

自动扶梯外观改造如图1：

扶梯工作流程如图2：

1.1.2如何实现：

该系统主要由以下几部分组成：电源、PLC、变频器等。PLC是控制系统的核心，PLC根据输入的光电信号是否有效确定高速运行指令的输出，变频器根据PLC的高速运行指令控制扶梯的运行速度，完成扶梯的快慢及快慢停循环运行。

自动扶梯主控制流程图如下图3 所示：

2 硬件和软件设计

2.1硬件配置

硬件主要采用西门子s7-200 CPU226 可编程控制器和西门子MM440变频器、LHI878型号的人体热释电红外传感器，电机选用常用的4极Y225S-4型的三相交流感应电动机等控制组合，具有功能强、改造工作量小等优点。硬件配置如图四：

图4

2.2软件配置

PLC是工业自动化应用技术的三大支柱之一，自从它诞生以来得到了广泛的使用。在工业自动化应用技术领域，速度调节和控制是经常用到的环节。变频器具有高效的驱动性能和良好的控制特性，在提高控制质量、减少维护费用和节能方面都取得了明显的经济效益。在这些场合，变频器所发挥的作用是其他任何控制设备和装置都不能取代的。

作为主控制器的PLC和作为执行及检测器件（设备或装置）的变频器之间须相互配合，共同完成控制任务。PLC可以控制变频器的频率给定信号，以使变频器输出相应的速度控制曲线，控制工艺指标；变频器上的检测信号和其他智能控制信号也可以接入PLC，完成系统的报警和速度控制，比如通过变频器控制电机的启动、停止及正、反转。

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的控制程序中，需要进行处理的逻辑信号首先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。其次还要检测扶梯的停止、上行、下行、检修、润滑等信号。然后通过对这些输入信号的处理，给出相应的运行状态显示和报警等信号，所有这些控制信号的给出，都是PLC根据各种输入信号通过控制程序处理实现的。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控制。