自動(dòng)扶梯的PLC單片機(jī)化控制探討

霍海波

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，自動(dòng)扶梯隨處可見。目前，我國的自動(dòng)扶梯核心控制系統(tǒng)分為PLC和單片機(jī)兩種。這兩種類型的自動(dòng)扶梯各有所長，本文就自動(dòng)扶梯的PLC采用單片機(jī)控制進(jìn)行探討，實(shí)現(xiàn)二者優(yōu)勢的有機(jī)結(jié)合，降低電梯生產(chǎn)成本和故障率，推動(dòng)電梯生產(chǎn)行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)扶梯;PLC;單片機(jī)化控制;探討

中圖分類號(hào)：TH236;TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-9052（2020）01-0189-02

本文重點(diǎn)介紹了PLC和單片機(jī)兩種內(nèi)核的優(yōu)缺點(diǎn)，對PLC進(jìn)行單片機(jī)化控制進(jìn)行詳細(xì)論述。通過二者的融合，將二者的優(yōu)點(diǎn)集中起來，降低電梯生產(chǎn)和維護(hù)的成本。電梯制造業(yè)的發(fā)展需要靠技術(shù)創(chuàng)新來推動(dòng)，在現(xiàn)存的產(chǎn)品上進(jìn)行改革創(chuàng)新，是一個(gè)可行的方法。

一、自動(dòng)扶梯

20世紀(jì)上半葉，自動(dòng)扶梯開始陸續(xù)進(jìn)入我國市場，最早運(yùn)用于商業(yè)街。近年來，自動(dòng)扶梯在我國大量投入使用。其中以商場等人流量大的地方運(yùn)用的最為普遍。自動(dòng)扶梯在人們的日常生活中隨處可見，這其中大有學(xué)問。自動(dòng)扶梯主要有發(fā)電機(jī)、鏈圈、傳統(tǒng)齒輪、玻璃護(hù)板、扶手等部分組成。然而，這只是其機(jī)械傳導(dǎo)部分。本文探討的是其運(yùn)轉(zhuǎn)核心即CPU。自動(dòng)扶梯的中控系統(tǒng)又分為兩種類型，單片機(jī)控制和PLC控制。中控系統(tǒng)的存在在于控制電梯的運(yùn)行，在節(jié)能、安全保護(hù)方面發(fā)揮著重大作用。PLC和單片機(jī)只是系統(tǒng)的存儲(chǔ)模式，前者更加科技化、高端化，相應(yīng)的設(shè)計(jì)成本和維修成本也就更高。后者是通過單片機(jī)控制的，成本更低，便于維修，但故障率較高。單片機(jī)的生產(chǎn)廠家眾多，產(chǎn)品型號(hào)多種多樣，由于其對技術(shù)的要求不高，其價(jià)格也更加便宜。中控系統(tǒng)是整個(gè)自動(dòng)扶梯的靈魂，因此在中控模塊的研發(fā)設(shè)計(jì)上應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)重視，加快技術(shù)改革和創(chuàng)新。

1.單片機(jī)

單片機(jī)在各行各業(yè)的運(yùn)用是普遍，例如最早的計(jì)算機(jī)CPU，電梯的CPU，各種電器大多是依靠單片機(jī)控制的。單片機(jī)的發(fā)展給人們的生產(chǎn)生活帶來了很多的便利?？此埔粋€(gè)小小的電子元件蘊(yùn)藏著控制整個(gè)自動(dòng)扶梯運(yùn)行的指令。與PLC不同的是其隨機(jī)存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器均較小，其運(yùn)行模式更加簡單，只適用于簡單的指令處理。對于復(fù)雜的指令而言，單片機(jī)就難以處理。在自動(dòng)扶梯中應(yīng)用最廣泛的是8031單片機(jī)，其所有的接口電路均采用廣電隔離電路，由8和輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)組成。該控制器具有電機(jī)熱保護(hù);錯(cuò)相與斷相保護(hù);故障顯示;抱閘監(jiān)視;扶手帶速度監(jiān)視等主要功能。

2. PLC

PLC是真正意義上的CPU，其功能更加強(qiáng)大。ROM與ROM的內(nèi)存容量也更大。其工作原理是采用編程，通過對運(yùn)行程序的編寫和設(shè)定，實(shí)現(xiàn)對程序的模擬運(yùn)行。運(yùn)用PLC其功能更加全面，智能化程度更高。PLC更像是一部小型計(jì)算機(jī)。然而在程序的編寫上，存在程序太難、過于復(fù)雜等問題。通過繼電器控制扶梯的運(yùn)行。這樣扶梯的運(yùn)行、傳動(dòng)更加穩(wěn)定。在扶梯的檢修過程中也很方便，能夠設(shè)置維修模式，便于工作人員的操控。例如電梯常見的幾個(gè)問題，電路故障、異物阻滯、突發(fā)安全事故等，PLC能夠做到自動(dòng)切換模式，自動(dòng)斷電。使用梯形圖的編程方式運(yùn)行流暢，速度快。

二、自動(dòng)扶梯的PLC單片機(jī)化

PLC更偏向于電氣工程，而單片機(jī)對的運(yùn)用則需要掌握專業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)。二者的有機(jī)結(jié)合能夠提高單片機(jī)的工作效率和工作的穩(wěn)定性。在本質(zhì)上二者有顯著的區(qū)別，就單片機(jī)而言，它是以位為運(yùn)行單位，而PLC是以梯形圖語言運(yùn)行的。將梯形圖語言輸入單片機(jī)中，實(shí)現(xiàn)二者的優(yōu)勢結(jié)合。

1.從程序上轉(zhuǎn)變

將PLC中的梯形圖語言轉(zhuǎn)錄到單片機(jī)中，通過單片機(jī)進(jìn)行自動(dòng)扶梯的控制。完善單片機(jī)的功能，對于傳統(tǒng)單片機(jī)自動(dòng)扶梯而言，能夠有效實(shí)現(xiàn)更換核心，提高質(zhì)量的作用。計(jì)算機(jī)語言的轉(zhuǎn)錄意味著單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)更多的功能，具備與PLC同樣的作用。單片機(jī)的型號(hào)多種多樣，而PLC型號(hào)則比較單一。二者之間的轉(zhuǎn)換重在計(jì)算機(jī)語言的轉(zhuǎn)變。通過儲(chǔ)存系統(tǒng)將PMW文件輸入單片機(jī)中，計(jì)算機(jī)語言的轉(zhuǎn)化在于代碼形式的轉(zhuǎn)變，從運(yùn)行方式著手，改變計(jì)算機(jī)語言的運(yùn)行方式，將梯形圖運(yùn)用到單片機(jī)上，將計(jì)算機(jī)語言轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可以識(shí)別、運(yùn)行的語言，通過燒制，制成新一代的單片機(jī)。單片機(jī)具有很強(qiáng)的包容性和接納性。在數(shù)據(jù)的處理運(yùn)算上條理清晰，簡明扼要。在二者的轉(zhuǎn)化過程中，最重要的就是PLC語言的轉(zhuǎn)換，將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為單片機(jī)適用的程序。在單片機(jī)的開發(fā)過程中，離不開PLC的技術(shù)支持。將PLC嵌入單片機(jī)中其關(guān)系見表1，表2。

2.針腳的改變

單片機(jī)功能的改變就意味著整體電路、操控系統(tǒng)和針腳的改變。在針腳的選擇運(yùn)用上，也應(yīng)當(dāng)做出相應(yīng)的調(diào)整。由于單片機(jī)的針腳比較靈活，其程序更為簡單，而PLC完全與之相反，針腳固定而程序更為復(fù)雜。PLC程序的輸入意味著單片機(jī)功能的增加，在針腳的分配上也應(yīng)當(dāng)引起重視，某一特定的針腳應(yīng)當(dāng)具備具體的功能，在程序執(zhí)行上必須做到互不影響。在增加單片機(jī)功能的同時(shí)，保證單片機(jī)運(yùn)行的安全性，防止出現(xiàn)針腳短褲、斷路等情況。在對電動(dòng)機(jī)、手扶帶進(jìn)行監(jiān)測的過程中，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的正確性，從而促進(jìn)設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行。針腳的分配決定了單片機(jī)的功能型號(hào)。

3.對開發(fā)人員的綜合素質(zhì)有很高的要求

在PLC語言向單片機(jī)轉(zhuǎn)化的過程中，對工作人員的綜合業(yè)務(wù)水平有很高的要求。需要開發(fā)人員具備專業(yè)的電氣知識(shí)和計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。開發(fā)人員需要通過梯形圖編程平臺(tái)學(xué)習(xí)專業(yè)的信息技術(shù)，單片機(jī)控制技術(shù)。PLC和單片機(jī)是兩個(gè)互不干擾的相對獨(dú)立的開發(fā)體系，從運(yùn)營模式上而言，單片機(jī)的發(fā)展歷史更為悠久，其產(chǎn)品的型號(hào)、品牌眾多，在業(yè)務(wù)研究上也更加成熟。嵌入型PLC對要求開發(fā)人員具備專業(yè)的知識(shí)儲(chǔ)備，在開發(fā)的過程中，重在梯形圖程向單片機(jī)的轉(zhuǎn)換。

三、具體操作方法

1.單片機(jī)電路

在自動(dòng)扶梯運(yùn)行過程中，電路是連接各個(gè)部分的橋梁和紐帶。電路故障也是扶梯運(yùn)行過程中的常見問題。在具體工作過程中，保證嵌入式PLC的電路安全。單片機(jī)的功能改變，針腳發(fā)生改變，其電路也會(huì)變得更為復(fù)雜。理清不同電路之間的關(guān)系，防止在接入的過程中，出現(xiàn)電路斷路、短路，燒壞主板等情況。嵌入式PLC的基本組成部分不光包括電氣元件，還包括光電隔離開關(guān)量的輸入與輸出。由于單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)空間過小，而在梯形圖的轉(zhuǎn)化過程中，必然導(dǎo)致存儲(chǔ)空間的增大，因此轉(zhuǎn)化過程中，需要加入增大儲(chǔ)存的裝置。在電路的控制上，單片機(jī)電路系統(tǒng)和PLC電路也有明顯的區(qū)別。做好電路的改造工作至關(guān)重要。單片機(jī)的型號(hào)不同，其電路分布也不同，在改造的過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的實(shí)際情況而定。

2.使用嵌入式PLC進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)

在系統(tǒng)開發(fā)的過程中，圍繞嵌入式PLC的特點(diǎn)開展，在嵌入式PLC的開發(fā)過程中，需要用到三種軟件，PLC編輯通用軟件、梯形圖轉(zhuǎn)換軟件，單片機(jī)燒錄軟件。

3.嵌入式PLC通用編輯軟件

PLC編程軟件主要以三菱制造的FXGPwin3.3為主。該文件用于文件格式的轉(zhuǎn)換，使用該軟件能夠?qū)崿F(xiàn)不同文件格式之間的相互轉(zhuǎn)化，使使用與PLC的計(jì)算機(jī)語言轉(zhuǎn)化為單片機(jī)運(yùn)行的pmw語言格式。該編程軟件的運(yùn)用能夠有效降低開發(fā)人員的工作負(fù)擔(dān)，使用專業(yè)的技術(shù)手段，幫助工作效率的提升。

4.梯形圖轉(zhuǎn)換軟件

在上文中提到，PLC轉(zhuǎn)換為單片機(jī)的重點(diǎn)在于將梯形圖轉(zhuǎn)化為適合于單片機(jī)的程序。通過程序轉(zhuǎn)化生成器實(shí)行代碼的轉(zhuǎn)化和重組。最后將新生成的程序進(jìn)行匯總，使用擴(kuò)展硬盤收錄程序。在轉(zhuǎn)化過程中的正確率，確定了單片機(jī)制作的成功率。

5.單片機(jī)燒錄軟件

單片機(jī)燒錄程序是嵌入型PLC完成制造的第一步。是將pmw格式的文件輸入單片機(jī)中，由單片機(jī)運(yùn)行，從而完成整個(gè)程序的轉(zhuǎn)換工作。根據(jù)燒錄完成的單片機(jī)進(jìn)行最后的檢測工作。單片機(jī)的燒錄意味著文件輸入成功和文件格式轉(zhuǎn)換的正確。通過特定的程序?qū)mw文件進(jìn)行檢測，對將單片機(jī)進(jìn)行試運(yùn)行。

開發(fā)者通過對以上軟件的利用能夠有效提高程序轉(zhuǎn)錄的正確率，壓縮工作時(shí)間。在較短的時(shí)間內(nèi)，通過計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)算代替人為的程序轉(zhuǎn)化。

四、結(jié)語

自動(dòng)扶梯的安全運(yùn)行離不開核心處理器的作用，加快嵌入型PLC的研發(fā)與利用，保障自動(dòng)扶梯的平穩(wěn)運(yùn)行。在檢修過程中，優(yōu)化的核心程序能夠節(jié)省工作人員的檢修時(shí)間。同時(shí)，對于人流量大的地區(qū)而言，自動(dòng)扶梯的運(yùn)輸量也就更大。實(shí)現(xiàn)低故障率能夠有效保障人們的生命安全。急停、自檢都是自動(dòng)扶梯必須具備的重要功能。通過PLC的單片機(jī)化，加強(qiáng)控制中樞對電梯整體運(yùn)行情況的把控。對突發(fā)問題做到早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)防。在開發(fā)過程中加強(qiáng)開發(fā)人員的技能培訓(xùn)，提高開發(fā)人員的綜合素質(zhì)。嵌入式PLC的運(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)對自動(dòng)扶梯的精準(zhǔn)性控制，更為安全高效。

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（責(zé)任編輯：林麗華）