基于PLC的自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

廣州市花都區(qū)理工職業(yè)技術(shù)學(xué)校 胡淑坤

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基于PLC的自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

廣州市花都區(qū)理工職業(yè)技術(shù)學(xué)校 胡淑坤

【摘要】當(dāng)前，自動(dòng)扶梯已在酒店、商場(chǎng)、寫字樓、地鐵站、機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所中得到廣泛的應(yīng)用，成為了人們生活中不可缺少的重要工具。本文對(duì)基于PLC的自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)展開了探討，從單片機(jī)的控制板電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)開發(fā)的軟件、自動(dòng)扶梯的控制電路設(shè)計(jì)及PLC梯形圖的轉(zhuǎn)換和下載介紹了基于PLC的自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PLC單片機(jī)化。

【關(guān)鍵詞】PLC；扶梯系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)的進(jìn)步及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)扶梯被廣泛應(yīng)用于各種公共場(chǎng)合中，給人們的生活帶來了極大的便利。同時(shí)，自動(dòng)扶梯的控制系統(tǒng)也取得了極大的進(jìn)步，過去的自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)在安全、編程以及使用、維修等方面的性能已無法滿足人們的需求?；诖耍疚慕榻B了基于PLC的自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)扶梯電腦化控制,使自動(dòng)扶梯更趨于智能化，安全性能高，電梯維護(hù)簡(jiǎn)單。

1　單片機(jī)控制板電路

嵌入式PLC由單片機(jī)基本系統(tǒng)、光電隔離開關(guān)量輸入、光電隔離開關(guān)量輸出、外擴(kuò)存儲(chǔ)器等組成，其組成框圖如圖1所示。

圖1　嵌入式PLC的組成框圖

單片機(jī)基本系統(tǒng)由宏晶公司生產(chǎn)的STC單片機(jī)和外擴(kuò)存儲(chǔ)器組成，其電路原理圖如圖2所示。本嵌入式PLC共有30個(gè)點(diǎn)，可選用44腳LQFP封裝的STC11F60XE。當(dāng)然，也可選STC其他型號(hào)的單片機(jī)。時(shí)鐘晶振的頻率選11.0592MHz。

光電隔離開關(guān)量輸入共有18路，每一路的電路都相同，如圖3所示。圖3中，“COM”端為18路輸入的公共端，需接外部直流電源24V的正極；“Xn”為定義的某路輸入端，嵌入式PLC的18路輸入端分別為X000～X007、X010～X017、X020、X021。光電耦合器的輸出接至單片機(jī)的I/O口上，如引腳P0.0～P0.7、P2.0～P2.7、P4.4和P4.5。

嵌入式PLC的輸出為光電隔離的開關(guān)量，有2路晶體管和10路繼電器輸出，共有12路。單片機(jī)的I/O口通過光電耦合器驅(qū)動(dòng)晶體管電路或繼電器，其電路如圖4所示。單片機(jī)的I/O口分別為P10～P17、P32～P35，通過光耦或繼電器對(duì)應(yīng)的輸出端分別定義為Y000、Y001、Y002、 Y003、Y004～Y007、Y010～Y013。

圖2　單片機(jī)基本系統(tǒng)的電路原理圖

圖3　光電隔離開關(guān)量輸入電路

圖4　光電隔離開關(guān)量輸出電路

通信電路采用標(biāo)準(zhǔn)的RS232C接口，如圖5所示。

圖5　通信電路

嵌入式PLC的供電直接由外部+DC24V電源提供。該電源一方面給輸入輸出信號(hào)回路提供電源，另一方面通過DC/DC轉(zhuǎn)換為+5V電源供給單片機(jī)，其轉(zhuǎn)換電路如圖6所示。

圖6　DC/DC轉(zhuǎn)換電路

由單片機(jī)組成的嵌入式PLC控制板，端子的排列如圖7所示，板上輸入、輸出點(diǎn)與單片機(jī)I/O引腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系分別如表1、表2所示。

圖7　端子的排列

表1　嵌入式PLC控制板輸入端子與單片機(jī)引腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系

表2　嵌入式PLC控制板輸出端子與單片機(jī)引腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系

2　使用嵌入式PLC進(jìn)行控制系統(tǒng)開發(fā)的軟件

使用嵌入式PLC進(jìn)行控制系統(tǒng)開發(fā)需要三種軟件的支持。第一種是三菱PLC的編程軟件FXGPWIN3.3，它為通用軟件，使用三菱PLC時(shí)都會(huì)用到。第二種是梯形圖轉(zhuǎn)換HEX代碼軟件，為專用軟件。梯形圖轉(zhuǎn)換HEX代碼軟件筆者見到有兩種，屬PLC愛好者開發(fā)的軟件。隨著版本的升高，軟件支持的指令也增多，功能也有了較大的提高。這里使用的是一款PMW－HEX－V3.0.exe梯形圖轉(zhuǎn)換HEX代碼軟件，它可在網(wǎng)上免費(fèi)下載到。第三種是單片機(jī)燒錄軟件，也是一款單片機(jī)開發(fā)較常用的軟件，這里使用的“STC_ISP_V486.exe”同樣可在網(wǎng)上免費(fèi)下載到。

三菱PLC編程軟件FXGPWIN3.3的介紹較多，這里不再贅述。需注意的是，在設(shè)計(jì)扶梯控制梯形圖時(shí)，PLC類型選“FX1N”即可。下面對(duì)后兩款軟件作一簡(jiǎn)單介紹。

2.1PMW轉(zhuǎn)HEX代碼軟件

PMW文件轉(zhuǎn)換成HEX代碼軟件V3.0版的界面,該軟件可由使用者根據(jù)單片機(jī)組成的嵌入式PLC電路設(shè)置PLC的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)，以及與單片機(jī)對(duì)應(yīng)的引腳、時(shí)鐘晶振的頻率、外擴(kuò)存儲(chǔ)器的大小、內(nèi)部RAM等。軟件所支持的三菱PLC指令可點(diǎn)擊“支持指令”按鈕察看。

2.2燒錄軟件

STC－ISP軟件可以從宏晶公司網(wǎng)站下載。下載得到的軟件是個(gè)自解壓軟件，雙擊后便可以解壓到指定的目錄。筆者為其新建名為“STC_MCU”的目錄，存放解壓后的下載軟件。目錄中有好多個(gè)文件，其中，“STC_ISP_V486.exe”為啟動(dòng)軟件的可執(zhí)行文件。

雙擊“STC_ISP_V486.exe”圖標(biāo)即可啟動(dòng)下載軟件，界面很直觀清楚，分左邊、右上、右下三個(gè)部分，它們分別是程序下載時(shí)的5個(gè)操作步驟、輔助功能頁和選項(xiàng)參數(shù)設(shè)置。

目標(biāo)代碼燒錄的步驟為：選用單片機(jī)型號(hào)，打開目標(biāo)代碼文件，選擇串行口及其速率，選擇功能，點(diǎn)擊下載。

3　自動(dòng)扶梯控制電路

由單片機(jī)組成的18個(gè)輸入點(diǎn)和12個(gè)輸出點(diǎn)的嵌入式PLC自動(dòng)扶梯控制電路如圖8所示。PLC輸入輸出的功能說明如表3所示。

表3　PLC輸入輸出的功能說明

圖8　PLC梯形圖

4　梯形圖的轉(zhuǎn)換和下載

按控制電路的PLC梯形圖如圖8所示。

編制時(shí)，按“FX1N”類型進(jìn)行錄入，錄入完畢進(jìn)行轉(zhuǎn)換和保存。打開轉(zhuǎn)換軟件后，在圖8界面上點(diǎn)擊“打開PMW文件”按鈕，導(dǎo)入控制梯形圖文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換?！按蜷_PMW文件”按鈕下方顯示“FX1N.HEXDONE”，表示轉(zhuǎn)換成功。該目標(biāo)代碼文件默認(rèn)名為“fx1n.hex”。

將PMW文件轉(zhuǎn)換成HEX目標(biāo)代碼后，便可其下載到嵌入式PLC中。將USB－RS232電纜和轉(zhuǎn)接口分別接計(jì)算機(jī)和嵌入式PLC板上的CN201插座。打開STC－ISP軟件，在圖11所示的界面上選擇“MCU”(單片機(jī))類型，再選下載的目標(biāo)代碼文件，確定通信口，其他采用默認(rèn)設(shè)置。點(diǎn)擊“Download”(下載)按鈕后給嵌入式PLC通電，完成下載。

5　結(jié)語

綜上所述，自動(dòng)扶梯已在公共場(chǎng)合中得到廣泛的應(yīng)用，是人們生活中重要的代步工具之一，因此，對(duì)自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)進(jìn)行研究具有重要的意義。本控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)自動(dòng)扶梯的安全、精準(zhǔn)、高效的控制，提高了自動(dòng)扶梯運(yùn)行的安全可靠性，使其具備更高的經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PLC單片機(jī)化，使得定制更加簡(jiǎn)單，適合在廣大自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]陳慶峰.基于PLC的自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].蘇州大學(xué),2014.

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