基于PLC的自動扶梯控制系統設計

廣州市花都區理工職業技術學校 胡淑坤

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基于PLC的自動扶梯控制系統設計

廣州市花都區理工職業技術學校 胡淑坤

【摘要】當前，自動扶梯已在酒店、商場、寫字樓、地鐵站、機場等公共場所中得到廣泛的應用，成為了人們生活中不可缺少的重要工具。本文對基于PLC的自動扶梯控制系統的設計展開了探討，從單片機的控制板電路設計、系統開發的軟件、自動扶梯的控制電路設計及PLC梯形圖的轉換和下載介紹了基于PLC的自動扶梯控制系統的設計，該設計實現了PLC單片機化。

【關鍵詞】PLC；扶梯系統；設計

隨著社會的進步及科學技術的發展，自動扶梯被廣泛應用于各種公共場合中，給人們的生活帶來了極大的便利。同時，自動扶梯的控制系統也取得了極大的進步，過去的自動扶梯控制系統在安全、編程以及使用、維修等方面的性能已無法滿足人們的需求。基于此，本文介紹了基于PLC的自動扶梯控制系統設計，該控制系統能夠實現自動扶梯電腦化控制,使自動扶梯更趨于智能化，安全性能高，電梯維護簡單。

1　單片機控制板電路

嵌入式PLC由單片機基本系統、光電隔離開關量輸入、光電隔離開關量輸出、外擴存儲器等組成，其組成框圖如圖1所示。

圖1　嵌入式PLC的組成框圖

單片機基本系統由宏晶公司生產的STC單片機和外擴存儲器組成，其電路原理圖如圖2所示。本嵌入式PLC共有30個點，可選用44腳LQFP封裝的STC11F60XE。當然，也可選STC其他型號的單片機。時鐘晶振的頻率選11.0592MHz。

光電隔離開關量輸入共有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量，有2路晶體管和10路繼電器輸出，共有12路。單片機的I/O口通過光電耦合器驅動晶體管電路或繼電器，其電路如圖4所示。單片機的I/O口分別為P10～P17、P32～P35，通過光耦或繼電器對應的輸出端分別定義為Y000、Y001、Y002、 Y003、Y004～Y007、Y010～Y013。

圖2　單片機基本系統的電路原理圖

圖3　光電隔離開關量輸入電路

圖4　光電隔離開關量輸出電路

通信電路采用標準的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回路提供電源，另一方面通過DC/DC轉換為+5V電源供給單片機，其轉換電路如圖6所示。

圖6　DC/DC轉換電路

由單片機組成的嵌入式PLC控制板，端子的排列如圖7所示，板上輸入、輸出點與單片機I/O引腳的對應關系分別如表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引腳的對應關系

表2　嵌入式PLC控制板輸出端子與單片機引腳的對應關系

2　使用嵌入式PLC進行控制系統開發的軟件

使用嵌入式PLC進行控制系統開發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時都會用到。第二種是梯形圖轉換HEX代碼軟件，為專用軟件。梯形圖轉換HEX代碼軟件筆者見到有兩種，屬PLC愛好者開發的軟件。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梯形圖轉換HEX代碼軟件，它可在網上免費下載到。第三種是單片機燒錄軟件，也是一款單片機開發較常用的軟件，這里使用的“STC_ISP_V486.exe”同樣可在網上免費下載到。

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，在設計扶梯控制梯形圖時，PLC類型選“FX1N”即可。下面對后兩款軟件作一簡單介紹。

2.1PMW轉HEX代碼軟件

PMW文件轉換成HEX代碼軟件V3.0版的界面,該軟件可由使用者根據單片機組成的嵌入式PLC電路設置PLC的輸入點和輸出點，以及與單片機對應的引腳、時鐘晶振的頻率、外擴存儲器的大小、內部RAM等。軟件所支持的三菱PLC指令可點擊“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站下載。下載得到的軟件是個自解壓軟件，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。目錄中有好多個文件，其中，“STC_ISP_V486.exe”為啟動軟件的可執行文件。

雙擊“STC_ISP_V486.exe”圖標即可啟動下載軟件，界面很直觀清楚，分左邊、右上、右下三個部分，它們分別是程序下載時的5個操作步驟、輔助功能頁和選項參數設置。

目標代碼燒錄的步驟為：選用單片機型號，打開目標代碼文件，選擇串行口及其速率，選擇功能，點擊下載。

3　自動扶梯控制電路

由單片機組成的18個輸入點和12個輸出點的嵌入式PLC自動扶梯控制電路如圖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　梯形圖的轉換和下載

按控制電路的PLC梯形圖如圖8所示。

編制時，按“FX1N”類型進行錄入，錄入完畢進行轉換和保存。打開轉換軟件后，在圖8界面上點擊“打開PMW文件”按鈕，導入控制梯形圖文件進行轉換。“打開PMW文件”按鈕下方顯示“FX1N.HEXDONE”，表示轉換成功。該目標代碼文件默認名為“fx1n.hex”。

將PMW文件轉換成HEX目標代碼后，便可其下載到嵌入式PLC中。將USB－RS232電纜和轉接口分別接計算機和嵌入式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)類型，再選下載的目標代碼文件，確定通信口，其他采用默認設置。點擊“Download”(下載)按鈕后給嵌入式PLC通電，完成下載。

5　結語

綜上所述，自動扶梯已在公共場合中得到廣泛的應用，是人們生活中重要的代步工具之一，因此，對自動扶梯控制系統進行研究具有重要的意義。本控制系統的設計實現了對自動扶梯的安全、精準、高效的控制，提高了自動扶梯運行的安全可靠性，使其具備更高的經濟效益；同時該設計實現了PLC單片機化，使得定制更加簡單，適合在廣大自動扶梯控制系統設計中推廣應用。

參考文獻

[1]陳慶峰.基于PLC的自動扶梯控制系統設計[D].蘇州大學,2014.

[2]鄭敏,劉明.基于PLC控制的自動扶梯變頻調速設計[J].硅谷,2014(09).