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扶梯、步道的电气控制原理自动扶梯是一种倾斜的带有连续循环运动梯路向上或向下输送乘客的电力驱动设备它的主要特点是:
1、输送能力大输送客流均匀能连续输送乘客;
2、可以向上或向下运行;
3、当停电或故障时可作普通楼梯通道使用不影响楼层之间的交通;
4、造型美观可以美化环境;
5、结构比较紧凑占地__小使用维护方便扶梯步道扶梯和步道广泛适用于各大型商场、车站、地铁车站、码头、__港、购物中心等公共场所由于自动人行步道与扶梯除了有梯路运行和水平运行的区别外其他差别不大因此在本章中不再另行介绍在本章中都以蒂森克虏伯公司生产的FT822型扶梯为例扶梯的电气控制部分相对简单主要有驱动电路、控制电路、安全回路、显示设置面板、装饰灯光电路等下面具体介绍
1、扶梯的上下行和启动电路
1、扶梯的上__向运行从电路中来说扶梯的上下行的实现就是让电动机的正转、反转知识回顾三相交流异步电动机的工作原理在定子绕组中通入三相正弦电流就会在转子和定子之间产生旋转磁场根据安培定则或叫右手螺旋定则电生磁的原理由于旋转磁场与转子绕组之间有相对运动则转子绕组切割磁场在其中产生感生电压.因为转子绕组是闭合的所以转子导体中便有电流流过根据右手定则根据左手定则通过电流的导体在磁场中要受到力的作用这样转子就产生了转矩.在转矩的作用下定子就沿着旋转磁场的方向旋转起来了定子绕组源源不断地从电网中汲取电能经过电磁作用转化为机械能而输出,电动机就连续不断地旋转起来可见,要改变电动机的转向,就是改变旋转磁场的方向,只要把通入电动机定子绕组的三相电任意两相对调即可扶梯电路中上下行(正反转)的实现如图1-a所示k
1.1为上方向运行交流接触器,k
1.2为__向运行交流接触器,k
1.1工作时三相电源的顺序是U
1、V
1、W1进入电动机,K
1.2工作时,三相电源的顺序是W
1、V
1、U1进入电动机,这样就改变了通入定子绕组的三相电源的相序,即改变了定子绕组同转子之间的旋转磁场方向,电动机就由正转变反转或上行变下行了
2、电动机的启动知识回顾三相交流异步电动机的降压启动有四种定子回路串电阻、自耦变压器降压启动、星---三角形降压启动、延边三角型降压启动其根本目的都是为了减小启动电流因为蒂森克虏伯公司生产的FT822型扶梯用的是星→三角型降压启动,所以在此我们只讨论星→三角型降压启动这种方式如图1-a所示,k
1.1为上方向运行交流接触器k
2.1为星型连接交流接触器,k
2.2为三角型连接交流接触器我们先假设扶梯现在是上方向运行,即k
1.1主触头闭合电动机刚启动时,首先星型连接交流接触器K
2.1的主触头闭合,电动机变星型启动经过N秒的延时,星型连接交流接触器K
2.1的主触头断开,三角形连接交流接触器K
2.2的主触头闭合,电动机进入三角型正常运行我们知道,上面的k
1.1(上行)、K
1.2(下行)、K
2.1(星型连接)、K
2.2(三角形连接)交流接触器主触头的闭合与断开就是对相应交流接触器线圈得电与失电的控制那么它们是怎么来控制的呢?一般来说,是用启动按钮、停止按钮、时间继电器等来控制的,在蒂森克虏伯公司生产的FT822型扶梯中,该功能的控制是用可编程控制器(PLC)来实现的用的PLC具体型号是西门子S7-200知识引入可编程控制器(PLC)的基本介绍
一、可编程控制器概况可编程控制器(PROGRAM__BLECONTROLLER,简称PC)与个人计算机的PC相区别,用PLC表示PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置,目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能,建立柔性的程控系统国际电工委员会(IEC)颁布了对PLC的规定可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程
二、PLC的结构及基本配置一般讲,PLC分为箱体式和模块式两种但它们的组成是相同的,对箱体式PLC,有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,当然按CPU性能分成若干型号,并按I/O点数又有若干规格对模块式PLC,有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架无任哪种结构类型的PLC,都属于总线式开放型结构,其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合PLC的基本结构框图如下接受驱动现场__受控元件
三、基本指令系统特点PLC的编程语言与一般计算机语言相比,具有明显的特点,它既不同于高级语言,也不同与一般的汇编语言,它既要满足易于编写,又要满足易于调试的要求目前,还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言如三菱公司的产品有它自己的编程语言,OMRON公司的产品也有它自己的语言在逻辑运算部分,几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图,很容易接受如西门子公司还采用控制系统流程图来表示,它沿用二进制逻辑元件图形符号来表达控制关系,很直观易懂较复杂的算术运算、定时计数等,一般也参照梯形图或逻辑元件图给予表示,虽然象征性不如逻辑运算部分,也受用户欢迎一些高档的PLC还具有与计算机兼容的C语言、BASIC语言、专用的高级语言(如西门子公司的GRAPH
5、三菱公司的MELSAP),还有用布尔逻辑语言、通用计算机兼容的汇编语言等不管怎么样,各厂家的编程语言都只能适用于本厂的产品本章节采用最常用的编程语言---梯形图(LAD)来讨论电路问题,它类似于电气原理图是符号,易为电气工作人员所接受对使用者不要求具备高深的知识、不需要长时间的专门训练,只要你能看懂电路图就能看懂梯形图什么叫梯形图呢?梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图,用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序,它与电气原理图很相似它的连线有两种一为母线,另一为内部横竖线内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组,这个指令组一般总是从装载(LD)指令开始,必要时再继以若干个输入指令(含LD指令),以建立逻辑条件最后为输出类指令,实现输出控制,或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令,以进行相应的工作母线是用来连接指令组的PLC的基本逻辑指令基本逻辑指令是PLC中最基本的编程语言,掌握了它也就初步掌握了PLC的使用方法,各种型号的PLC的基本逻辑指令都大台大同小异,现在我们针对三菱公司的FX2N系列,来看看其指令的功能和使用方法,每条指令及其应用实例都以梯形图和语句表两种编程语言对照说明
一、输入输出指令(LD/LDI/OUT)下面把LD/LDI/OUT三条指令的功能、梯形图表示形式、操作元件以列表的形式加以说明符号功能梯形图表示操作元件LD(取)常开触点与母线相连X,Y,M,T,CSLDI(取反)常闭触点与母线相连X,Y,M,T,CSOUT(输出)线圈驱动Y,M,T,C,SFLD与LDI指令用于与母线相连的接点,此外还可用于分支电路的起点OUT指令是线圈的驱动指令,可用于输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态寄存器等,但不能用于输入继电器输出指令用于并行输出,能连续使用多次X000Y000地址指令数据0000LDX0000001OUTY000
二、触点串连指令(AND/ANDI)、并联指令(OR/ORI)符号(名称)功能梯形图表示操作元件AND(与)常开触点串联连接X,Y,M,T,CSANDI(与非)常闭触点串联连接X,Y,M,T,CSOR(或)常开触点并联连接X,Y,M,T,C,SORI(或非)常闭触点并联连接X,Y,M,T,C,SAND、ANDI指令用于一个触点的串联,但串联触点的数量不限,这两个指令可连续使用OR、ORI是用于一个触点的并联连接指令X001X002Y001地址指令数据0002LDX001X0030003ANDIX0020004ORX0030005OUTY001
三、电路块的并联和串联指令(ORB、ANB)符号(名称)功能梯形图表示操作元件ORB(块或)电路块并联连接无ANB(块与)电路块串联连接无含有两个以上触点串联连接的电路称为“串联连接块”,串联电路块并联连接时,支路的起点以LD或LDNOT指令开始,而支路的终点要用ORB指令ORB指令是一种__指令,其后不带操作元件号,因此,ORB指令不表示触点,可以看成电路块之间的一段连接线如需要将多个电路块并联连接,应在每个并联电路块之后使用一个ORB指令,用这种方法编程时并联电路块的个数没有限制;也可将所有要并联的电路块依次写出,然后在这些电路块的末尾集中写出ORB的指令,但这时ORB指令最多使用7次将分支电路(并联电路块)与前面的电路串联连接时使用ANB指令,各并联电路块的起点,使用LD或LDNOT指令;与ORB指令一样,ANB指令也不带操作元件,如需要将多个电路块串联连接,应在每个串联电路块之后使用一个ANB指令,用这种方法编程时串联电路块的个数没有限制,若集中使用ANB指令,最多使用7次ANBX000X002X003Y006X001X004X005ORBX006X003地址指令数据0000LDX0000001ORX0010002LDX0020003ANDX0030004LDIX0040005ANDX0050006ORX0060007ORB0008ANB0009ORX0030010OUTY006有了上面关于PLC的基础知识我们再来看扶梯需要星三角降压启动时,用PLC是怎样控制的用可编程控制器控制电机的正反转或星三角降压启动时控制电路中的接触器触点逻辑关系可用编程实现从而使线路接线大为简化用可编程控制器实现电机星三角降压启动的接线图,主电路不变,控制电路如图1-b所示请结合图1-a来看KM
1.1上行上行钥匙开关I
1.0Q
1.0下行钥匙开关I
1.1Q
1.1KM
2.1星I
1.2Q
1.2KM
2.2三角停止按钮PLCS7-200FR热继电器常闭触头COMNDC24vAC220v图1-b只画出上行的简单梯形图如下:I
1.0I
1.2M
30.0M
30.0M
30.0KM
1.1T40KM
2.1星T40T40KM
2.2三角现在我们来分析梯形图在梯形中I
1.0是扶梯上行的钥匙开关当扭动此开关时I
1.0闭合能流从母线通过 动作后其常开点变成了常闭点锁住了扶梯上行的钥匙开关I
1.0使M
30.0一直闭合再来看下一句M
30.0闭合能流分成了三路一路使上方向运行的交流接触器KM
1.1动作;第二路通过定时器T40的常闭点到达KM
2.2线圈使KM
2.1闭合;第三路到达T40定时器使T40定时器开始记时此时由于KM
1.
1、KM
2.1接触器线圈得电从电路图中可知电动机作星行启动再来看下一句经过N秒后当T40定时器时间到T40的常闭点变常开点使KM
2.1失电断开其常开点闭合使KM
2.2得电闭合于是现在电路中是KM
1.
1、KM
2.2继电器在工作电动机作三角形运行当然一个完善的程序还远远不止这些比如在程序中应考虑输入互锁电路中应考虑继电器互锁等请自行分析前面说过可编程控制器PLC能帮助用户建立柔性的程控系统其柔性的方便性就在于用户可以通过编写相应的控制程序来做不同的事情我们拓展思路想想如果我们在上下行钥匙开关点I
1.
0、I
1.1或者另外增加输入点装上感应开关来检测是否有人接近那扶梯是不是就实现自动启动了如果我们在停止按钮处写上定时器程序扶梯不就可以实现自动停止了还有现在很多PLC都配套有通讯模块直接支持或通过软件支持以太__讯协议这样就可以把分布在各个区域的PLC连接起来在计算机上用组态软件直观地看到各处设备的运行情况通过PLC传回的故障代码我们又能及时知道现场设备的故障点这就是现在大型建筑物内楼宇监控、自控实现的基本方法这里就不再作更多介绍了干兴趣的同志可以参考相关书籍下面介绍扶梯的安全回路现在扶梯的设计、制造技术已经很成熟了其安全保护措施很多相当完善下面以蒂森克虏伯公司生产的FT822型扶梯为例,介绍扶梯的安全回路及保护器件通则声明:对于扶梯来说驱动端为“上端”张紧端为“下端”其余为“直段”;人站在张紧端面向驱动端身体左边为“左”右边为“右”;
1、转速控制器主控制箱内器件编号A6器件自身控制点17-18接入A2板3-4点状态常开发生与此器件相关故障时显示面板显示的故障代码为F
022、相序继电器主控制箱内器件编号F3/F4器件自身控制点15-18接入A2板3-4点状态常开故障代码为F
043、电动机保护热继电器主控制箱内器件编号F6器件自身控制点95-96接入A2板4-5点状态常闭故障代码为F
054、主驱动链控制主控制箱内器件编号K23器件自身控制点13-14接入A2板5-6点故障代码无
5、上端梳齿板左保护开关上端梳齿板下器件编号S器件自身控制点11-12接入A2板7-8点状态常闭故障代码为F
21.
6、上端梳齿板右保护开关上端梳齿板下器件编号S器件自身控制点11-12接入A2板8-9点状态常闭故障代码为F
22.
7、上端扶手带左保护开关上端扶手带入口盒内器件编号S器件自身控制点11-12接入A2板9-10点状态常闭故障代码为F
23.
8、上端扶手带右保护开关上端扶手带入口盒内器件编号S器件自身控制点11-12接入A2板10-11点状态常闭故障代码为F
24.
9、上端急停开关上端钥匙开关下面器件编号S器件自身控制点1-2接入A2板12-13点状态常闭故障代码为F
26.
10、上端梯级检测开关上端与直段交接处梯级下面器件编号S器件自身控制点11-12接入A2板13-14点状态常闭故障代码为F
44.
11、下端梳齿板左保护开关下端梳齿板下器件编号S器件自身控制点11-12接入A2板16-17点状态常闭故障代码为F
38.
12、下端梳齿板右保护开关下端梳齿板下器件编号S器件自身控制点11-12接入A2板17-18点状态常闭故障代码为F
39.
13、下端扶手带左保护开关下端扶手带入口盒内器件编号S器件自身控制点11-12接入A2板18-19点状态常闭故障代码为F
40.
14、下端扶手带右保护开关下端扶手带入口盒内器件编号S器件自身控制点11-12接入A2板19-20点状态常闭故障代码为F
41.
15、下端坑内推压急停开关下端底坑内器件编号S器件自身控制点1-2接入A2板20-21点状态常闭故障代码为F
29.
16、下端急停开关下端钥匙开关下面器件编号S器件自身控制点1-2接入A2板21-22点状态常闭故障代码为F
28.
17、下端梯级检测开关下端与直段交接处梯级下面器件编号S
6.
14.2器件自身控制点11-12接入A2板22-23点状态常闭故障代码为F
45.
18、下端梯级链条张紧度检测开关左底坑内器件编号S器件自身控制点11-12接入A2板23-24点状态常闭故障代码为F
46.
19、下端梯级链条张紧度检测开关右底坑内器件编号S器件自身控制点11-12接入A2板24-25点状态常闭故障代码为F
47.扶梯在安全回路中的主要保护开关就是这些它们全都是串连在安全回路中的我们在检修时只要看显示面板显示的故障代码就可以知道是什么开关动作了.再用万用表在A2板的接线端子上从2点到26点分段测试进行确认就能快速、准确地处理故障部位了.对扶梯电气进行维修保养时使用的工具、仪表要求:
1、万用表内阻在200KΩ以上;
2、交流电流表量程为AC100A;
3、交流电压表量程为AC450V对于指针式,输入阻抗在300KΩ以上;
4、高压兆欧表应使用电池式500V的,内阻200KΩ以上,禁止使用手摇式兆欧表;
5、测量转速用量程为0—500r/min的转速表
6、电气检修使用的通用工具应该同机械检修使用的工具严格分开,避免破损、油污等
7、使用的手持式检修灯必须带护罩并采用36V以下的安全电压(在上下端底坑应该装设检修用的低压插座);
8、检修操作时应由主持和助手协同进行,杜绝单人检修;扶梯电气维护保养表时间间隔序号项目内容维修保养每月至少一次1各电源电压检查确认各交流、直流电源电压是否符合电气原理图的要求2各空气开关熔断器检查控制箱内的空气开关,保险丝是否符合规定要求,完好程度3控制箱的电器元件检查检查元件的接线端是否松动,动作是否可靠4扶手带保护开关检查上下四个扶手带保护开关是否灵敏可靠,复位是否正常5梳齿板保护开关检查上下四个梳齿板保护开关是否灵敏可靠,间隙是否正常6驱动链张紧度检查驱动链检测接近开关是否在扶梯上行、下行时都处在良好的检测位置,且间隙正常,灵敏可靠,可能需要结合机械调校至正常7脉冲测速检查检查驱动电机的速度、梯级运行速度是否超速,速度检测接近开关位置、间隙是否正常,灵敏可靠,可能需要结合机械调校至正常8梯级链张紧度检查调整两条梯级链的张紧力,使两个梯级链的张紧力开关处在正常位置,且灵敏可靠,复位正常可能需要结合机械调校至正常9各种安全保护开关检查除上面检查的安全开关以外的其他安全保护开关检查,使每个保护开关灵敏可靠10控制箱内各电器元件的清洁使用压缩空气、小毛刷清洁控制箱内各电器元件11装饰灯光、检修工作照明灯的检查检查、更换装饰灯、上下端坑内检修工作照明灯、开关、插座等总结,对扶梯、步道的显示控制面板上的操作在说明书上都有详细介绍,这里就不再重复了本章中所提到的术语都是本人在日常维修中常用的非专业叫法,不一定准确,请以专业资料为准本章中难免有一些不足和错误之处,希望同行多指教,共同学习、交流接口部件输出输入接口部件__处理单元CPU板电源部件。