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PLC的容量划分为I/O点数和用户存储容量两个方面。

（一）I/O点数的选择

PLC平均的/O点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的I/O点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I/O点较少，但必须留有一定的裕量。

通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10%～15%的裕量来确定。

（二） 存储容量的选择

用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25%之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。

PLC的I/O点数的多少，在很大程序上反映了PLC系统的功能要求，因此可在I/O点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加20%～30%的裕量。

存储容量（字节）＝开关量I/O点数×10+模拟量I/O通道数×100

另外，在存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。

一、前言

在城市集中供热系统中，热力站作为热网系统面对系统热用户最后一级调节单元，热力站的控制效果直接决定热用户的采暖效果。太原市热力公司所辖城市热网包含400余座热力站，供热面积覆盖太原市总采暖面积的60%，所有热力站均采用间连型热力换热站。

在间连热网热力站中，二次网供回水压力、温度及流量均是影响供热效果的重要因素，而二次网各供参数的调节主要是依靠对二次网循环泵及泵的控制。传统的热力站控制中，循环泵与泵一般都采用工频泵，系统在设计选型时已经决定了系统二次网的主要参数，但是相对的，系统的适应性、扩展性及各参数的精确调整均受到较大限制。

太原热力公司自99年起，开始逐步对太原集中供的各个热力站进行自动控制化改造。对于原有的热力站，统一增加自控仪表、PLC及变频设备；对于新建的热力站，在设计时即在工艺系统基础上引入自控设备。自控系统辅助将热力站的控制精确化，结合热网中控室全网平衡系统及通讯网络系统，进行全网均匀调节，达到较好的控制效果。本文着重介绍自控系统及变频器在热力站控制中的应用。

二、热力站自控系统构成

间连型热力站自控系统按设备类型分，可分为：温度、压力变送器，流量计，电动调节阀，循环泵及泵；按控制回路分，则可分为：一次网流量控制回路、二次网循环控制回路、二次网定压回路。

在热力站自控系统中，一次网流量控制回路主要通过调节一次回水调节阀来实现。二次网的调节回路则是通过调节二次网循环泵及泵转速来实现。一次网的控制指令主要由热网调度中心根据全网平衡算法下发，而二次网循环泵及泵变频器转速则由站内PLC系统依据各热力站所带热网的实际情况计算得出。

三、系统控制思想

在集中供热工程中由于各用户的建筑面积、暖气片能及房屋保温质量各不相同，很难确定一组典型的室内温度作为直接被控量，而供、回水的平均温度从整体上反映了各用户暖气片的平均温度，因此一般的供热系统都是根据室外环境温度及不同的供热时段来控制供、回水平均温度的方法来间接控制用户室温。

在太原各热网控制中，由于在进行热力站自控改造的同时，对热网调度系统也进行了调整。目前太原各个热力分公司热网调度中心都加设了全网平衡系统，调度中心通过与个热力站进行通讯，获取热网数据，并根据室外温度情况对全网热力站的供热效果进行均匀调整。

各热力站从控制中心获取对应的二次网供回水平均温度，站内系统将独立控制回路分为二次网供回水平均温度控制回路和一次网流量控制回路，根据平均温度的偏差确定一次网流量的设定值，然后调节阀门开度使流量达到设定值。

站内的控制系统还根据热力站的实际情况对二次网循环泵及泵进行调速，

系统根据二次网供、回水平均温度的温差，通过变频器自动调节循环泵的转速，实现对系统总流量和温度的调节。使循环水泵按照实际负荷输出功率，减少不必要的电能损失，实现小流量大温差的运行模式。通过此举，可以及时地把流量、扬程调整到需要的数值上，多余的电能消耗，从而达到良好的节能效果。通常热力系统会设计两台变频泵，这不仅是为了系统备用，也是为了防止系统**调。如果负荷不够，则泵的转速加大，达到100％时还不满足要求，则启动*二台泵。同时系统还可以根据运行时间自动切换各循环泵，也提供低水压保护和连锁功能。

控制系统的二网供、回水压力是热网安全运行的重要参数。供水压力过高可能造成热水管道及用户暖气片的破裂；供、回水压力过低，使得部分热用户无法的到足够热量。恒压控制的较佳方案是对泵进行变频调速控制，但考虑此处对压力的稳定性要求并不高，只要压力不**出某一范围即可，所以也可以采用开关控制方案。

四、热力站控制系统的实现

1、一网回路控制：

热力站的一次网回路控制，主要是热负荷控制。通过控制调节一次网回路上的电动调节阀，来调节流过热力站的一次热水的流量。在全网控制系统中，全网控制中心根据目前室外温度情况，参考热源的运行情况及各热力站反馈的二次网运行数据，计算出各热力站一次网控制阀门的开度指令或二次网目标控制温度。热力站系统根据全网控制中心下发的指令，调节一次网流量调节阀，从而实现全热网的热资源均匀分配。

一次网回路控制中主要的参考对象为热力站一、二次网供回水温度；一网控制的对象为一次网调节阀；控制目的为提供热力站必须的供暖热量。

2、二次网循环泵控制：

热力站系统二次网循环泵是通过变频器来调速。

传统热力站系统循环泵通常采用工频泵，循环泵选定后，热力站二次网的流量无法进行调整，从而造成热力站系统无法根据室外温度及实际供热需求来调整，造成热力及电力资源的浪费。而且大功率的工频泵在起停时会对电网造成冲击。

目前，热力系统自控改造中，对15KW以上的循环泵普遍使用变频控制。一般的循环泵均采用压差控制方式，即循环泵的转速受二次网供回水压差调整。压差控制的方式可以通过调节循环泵转速，调节二网流量以满足供热需求，从而减少浪费。

在热力站循环泵控制中，我们采用供回水温差结合供回水压差控制的方式。

热力站控制系统根据各系统的实际情况，设定一个供回水压差目标值。设定此供回水压差值以满足二次管网的供暖水循环。在此基础上，热力站PLC系统通过测量二次网供回水温差来对循环泵进行修正。当二网供回水温差偏大时，则需提高循环泵转速，加大二网流量，提高二网回水温度，改善供热效果；当二网供回水温差过小时，需适当降低循环泵转速，减小二次网的流量，实现小流量大温差的运行模式。这种调整可以起到节约电能及热能的效果，在大型热网中，这种节能手段就能取得可观的效果。

3、二网定压控制：

二次网的控制采用的是定压控制，传统热力站中往往采用压力表电节点控制。随着城市集中供热的发展，系统的热负荷越来越大，热力站系统所带的供暖面积都比较大，并且供热网条件不一，二网系统的水力损失较大。严重的水力损失使得二次网的系统压力加大，频繁。而传统的工频泵的频繁起停，容易造成二次管网压力的波动。

在热负荷较大的系统中，我们采用泵变频控制，对系统进行精确的微调。当系统失水时，二网压力下降，系统会通过变频器控制泵以一定的转速进行，泵的转速根据当前压力与目标压力的差值均匀调整，从而避免泵在启动和停止时对二次网系统的冲击。

4.现场人机界面

在现场人机界面上，可以通过操作面板任意调节系统所需的各种运行状态，例如：一、二次网供回水温度及温差，变频器较大较小运行频率等，并可随时查阅以往运行记录。根据用户要求可将当前参数以画面、曲线、报表的形式在屏幕上显示。

五、热力站自控系统的优点

在热力站中使用变频器及可编程控制器，充分发挥变频器的调速和节能的优点及可编程控制器配置灵活、控制可靠、编程方便的优点，使整个系统的稳定性有了可靠**。

通过热力站自动控制系统的投运，过去主要依靠人工调节的控制手段得到了彻底改善，热网的运行得到合理控制，失调现象得到了有效地解决，了热网中各站冷热不均的现象。按需供热、节能降耗，改变了不合理的小温差大流量运行方式，既保证了远端客户的供热需要又避免了近端用户的过热现象直接提高了热网的供热效果。

1引言

自动扶梯广泛应用于大型商场、超市、机场、地铁、宾馆等场合。大多数扶梯在客流量大的时候，工作于额定的运行状态，在没有乘客时仍以额定速度运行，具有耗能大、机械磨损严重、使用寿命低等缺点。采用PLC与变频控制相结合的节能控制系统，已成为自动扶梯控制技术的发展方向。

带有节能效果的自动扶梯具有以下特点：

（1）无人乘梯时，扶梯自动平稳过渡到节能运行，以1/5额定速度运行（可以选择当无人乘梯时，扶梯自动停止的功能）;

（2）有人乘梯时，扶梯立即自动平稳过渡到额定速度运行;

（3）由于节能运行时速度很低，机械部分的磨损大大降低，相对延长了扶梯的使用寿命;

（4）变频技术的采用大大降低了扶梯启动时对电网的冲击。

目前节能扶梯大多形式和功能单一，仅能实现简单的慢循环或快停循环。本系统设计的亮点是慢循环和快慢停循环是可以通过程序进行自由选择的，系统同时集成了上下梯级遗失、防驱动链断链、防逆转及故障保护输出等功能，并可通过程序内部辅助继电器的状态监控扶梯运行状态，现场调试十分方便。

2自动扶梯变频节能控制方式

2.1变频非自启动（快慢循环）

2.1.1功能描述

通过增加变频器来控制扶梯运行的速度，当梯上有乘客时，扶梯以高速运行（例如额定速度），提高客流量，当乘客检测装置在一段时间内没有检测到乘客通过时，扶梯开始减速转为低速运行（例如0.2m/s，参数可设置），此时一直处于待机运行中，即为非自启动节能。

2.1.2运行状态描述

变频控制，无人时低速，有人时高速。高速运行时间记为TQ，可通过PLC程序进行设置，具体时间根据梯的提升高度和速度而定。

2.1.3运行步骤

（1）当扶梯上电停止等待，有方向（比如上行）开始运行时，此时扶梯以低速开始节能运行进入待机等待。

（2）下机房乘客检测装置检测是否有人通过，当有人通过时，控制器内部的高速运行时间计数器（记为TC）清零，此时扶梯开始缓慢加速**速运行。

（3）高速运行时间计数器（记为TC）开始计数，当TC

（4）当有一段时间没人乘梯即TC≥TQ时，扶梯又开始减速进入低速运行待机等待状态，如此循环往复运行。

2.1.4功能实现

安装在扶梯入口处的乘客检测装置检测是否有人乘梯。

2.2变频自启动（快慢停循环）

2.2.1功能描述

通过增加变频器来控制扶梯运行的速度，当梯上有乘客时，扶梯以高速运行（例如额定速度），提高客流量，当乘客检测装置在一段时间内没有检测到乘客通过时，扶梯开始减速转为低速运行（例如0.2m/s，参数可设置），当乘客检测装置在一段时间内又没检测到乘客乘梯时，扶梯开始进入停止运行等待状态，即为自启动节能。

2.2.2运行状态描述

变频控制，长时间无人乘梯时停止，有人乘梯时高速运行。高速运行时间记为TQ，低速运行时间TS，两个参数可通过PLC程序进行设置，具体时间根据梯的提升高度和速度而定。

2.2.3运行步骤

（1）当扶梯上电停止等待，有方向（比如上行）开始运行时，此时扶梯进入上行停止等待运行中。

（2）下机房光电检测装置检测是否有人通过，当有人通过时，控制器内部的高速运行时间计数器（记为TC）清零，此时扶梯开始缓慢加速**速运行。

（3）高速运行时间计数器（记为TC）开始计时，当TC

（4）当有一段时间没人乘梯即TC≥TQ时，扶梯开始减速进入低速运行状态中。

（5）低速运行时间计数器（记为TSC）开始计时，当TSC<TS时，若此时有人进入，TC清零重新开始计时，扶梯加速**速运行状态，又进入高速运行状态中。

（6）当一段时间内没人乘梯即TSC≥TS时，扶梯停止运行进入等待中，如此循环往复运行。

2.2.4功能实现

安装在扶梯入口处的乘客检测装置检测是否有人乘梯。但是为了确保乘客的安全，按照GB16899-1997《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》的要求：自启动的扶梯，应在该使用者走到梳齿相交线之前启动运行，故乘客检测装置应满足以下要求：

（1）检测装置应满足的要求

光束，应设置在梳齿相交线之前至少1.3m外;

触点踏垫，其外缘应设置在梳齿相交线之前至少1.8m处，沿运行方向的触点踏垫长度至少为0.85m。施加在其表面为25mm2的任何点上的载荷达到150N之前就应作出响应。

  （1）在实际设计时可选择

    安装在扶手进出口处的光电漫发射装置;

安装在盖板进口处的光柱;

安装在盖板下的踏垫自启动装置来实现。

本系统设计时选择光电漫反射装置，能够确保每一个从不同方向走过来的乘客都能被有效的探测到，从而实现自启动的功能。

3系统设计

3.1控制系统组成

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，完成扶梯的慢及快慢停循环运行。

3.2硬件选型

以自动扶梯变频非自启动（快慢循环）为例，其扶梯控制系统实际需要输入11点，输出7点，PLC主控制器采用欧姆龙CPM1A-20CDR-A-V1型PLC。这种机型的PLC配有相应的编程软件CX-Programmer进行编程及监视，不仅可以通过手持编程器对PLC编程，也可在个人PC机上进行编程。在扶梯运行过程中，可通过程序内部辅助继电器的状态监控电梯运行状态，现场调试十分方便。[1]

变频器采用汇川公司的MD320变频器。MD系列变频器具备完善的输入输出接口，全系列独立风道和散热器柜内柜外安装可选，可以提供接近IP54防护要求的解决方案，其系统设计尤其适合恒转矩负载使用。[2]

4系统设计

4.1变频控制主电路

主回路主要由主空开ZK、相序保护继电器JXW、安全接触器JAQ、运行接触器JYX、主电机MT等组成。

4.2PLC输入输出口分配

扶梯的运行控制由PLC与变频器一起完成。下面以变频非自启动（快慢循环）为例介绍扶梯节能运行工作原理。

变频器实时监测PLC的输出信号，从而决定扶梯的下一步运行。例如（1）扶梯的方向控制：当变频器的端子DI1接收到PLC的信号时，输出正转，扶梯实现上行运行;反之，端子DI2有效时，输出反转，扶梯实现下行运行。（2）高速运行的控制：变频器内预先设定好多段速控制的速度频率，扶梯以节能低速待机运行时，只有运行接触器（JYX）吸合，当PLC检测到光电信号时，输出高速运行指令信号，此时高速运行接触器（VN）吸合，变频器端子DI3有效，扶梯立即平稳的加速到设定频速运行。

4.4典型控制程序设计

下面针对程序中的运行方式、节能时间控制两个子程序作重点介绍。

4.4.1变频非自启动（快慢循环）和自启动（快慢停循环）方式的选择

只需修改程序中的SET和RSET的组合，即可实现两种不同运行方式的切换。

快慢循环，设置为SET212.00和RSET212.01。

快慢停循环，设置为SET212.00和SET212.01。

4.4.2节能时间的控制

快车运行保持时间，可由上述计数器设定，从而能够满足不同提升高度和速度的扶梯使用（见图7）。

4.5试验数据

为了验证本系统的节能效果，我们选择某现场进行测试。现场曳引电机功率为7.5kW，对比变频节能控制与普通Y-△控制的扶梯电量消耗。扶梯有乘客使用与空载运行时，各测试4个小时。实际测试下来采用节能的扶梯，满载运行时，耗电25.3kWh，而使用普通Y-△控制扶梯耗电26kWh;空载运行时，耗电1.8kWh，而使用普通Y-△控制扶梯耗电8.4kWh。从这个实例可以看出，变频节能控制的扶梯比普通Y-△控制的扶梯节能22%。

而如果采用无人乘梯时让扶梯停下来，与改造之前相比可节能约30%。实际使用中，如果扶梯慢下来或者停下来的时间越长，节能效果越明显。

5结束语

该设计已经广泛应用于扶梯的节能改造，目前已在武汉、上海等大城市有三百多台被安装使用。实践证明，采用基于PLC及变频器控制的扶梯节能系统可靠、运行稳定，很有效的节约了用户的使用成本。

1 引言

随着机械化水平的提高，很多矿井采用了架空乘人装置运送人员，以缩短矿工上下井的路途时间，减轻矿工体能消耗。但井下多数架空乘人装置的电控系统采用继电－接触器控制方式，不能满足《煤矿安全规程》规定的在下人地点的前方，必须设有能自动停车的安全装置的要求。为做到架空乘人装置运送人员安全、，城郊煤矿应用计算机控制新技术，我们在架空乘人装置上装配了基于plc的自动控制系统，实现了架空乘人装置安全自动运行，达到了无人值守的目的。

2 系统构成

2.1 系统组成

架空乘人装置自动控制系统主要有plc控制站、操作控制箱、检测传感器、语音报置、mp3播放装置及电气开关等组成。plc控制站、操作控制箱和电气开关安装在架空乘人装置的机头硐室内。启动、停止按钮及方式选择开关、显示器布置在操作控制箱面板上。检测传感器按功能类型分别装设在机头、机尾及沿线托轮架适当的位置处，以满足控制系统的安全保护检测和全自动运行控制要求。控制系统的组成如图1所示。

2.2 保护类型

控制系统除了设置机头、机尾越位保护，沿线拉停车保护等常规保护外，还在架空乘人装置的尾轮及沿线钢丝绳易脱落点装设托绳保护开关，距plc控制站较近的托轮处装设欠速打滑保护装置，一旦上述保护动作，架空乘人装置将会自动停车。另外，系统还采取特殊措施，设置了钢丝绳断绳保护、重锤下限位保护和吊椅防过摆保护，使控制系统的保护功能更加完善。各保护单元采用霍尔传感器，通过检测安装处的托轮或钢丝绳的状态，向plc控制站发送一个检测信号，由plc进行判断是否执行保护动作。

2.3 plc控制系统

自动控制系统采用日本三菱电机fx2－48型可编程控制器为主控站，该plc内设中间继电器，可扩展性广，通信功能强。为确保架空乘人装置的运行安全，自动控制系统设置有检修、手动、自动3种功能。架空乘人装置自动方式下，通过采集乘人入口处的上人信号和下人处的下人信号，实现有人上车时自动开车，无人乘坐时自动停车。各保护装置实时向plc控制站发送采集的状态信号，经过plc控制站判断处理，实时进行控制和系统保护。架空乘人装置工作期间，其工作方式及工况参数实时在操作控制箱上显示。

2.4 控制流程

启动前，架空乘人装置工作方式选择为“自动”，plc的控制开关置于运行位置，系统即进入自动控制运行状态。当控制系统采集到机头或机尾有人乘座信号时，系统将按照架空乘人装置的工艺流程自动运行，无人乘坐时自动停车。架空乘人装置自动运行期间，若**过规定时间，plc发出停车信号停车；若保护装置动作，控制系统先延时报警，plc接到保护信号后，发出停车信号停车。另外，系统还增设了“检修”方式，当系统需要调试或检修时，方式选择开关打到“检修”方式，人工进行架空乘人装置的操作。

3 系统功能

3.1 无人值守

不需要设专人操作，控制系统通过远红外检测装置实现架空乘人装置自动开车。当架空乘人装置机头或机尾有人上车时，远红外检测装置向plc发出上人信号，plc控制磁力开关吸合，启动架空乘人装置电机，实现有人上车时自动开车，无人乘坐时自动停车。同时，plc启动延时程序，实现系统延时停车，延时时间以架空乘人装置单程运行的时间为基准。架空乘人装置运行期间，机头、机尾有多人乘车时，远红外检测装置不断向plc发送上人信号，控制系统将自动延时运行，延时停车以检测机头或机尾的最后上车人为准。乘坐人员下车后，系统通过下人检测装置自动核减人数。当延时时间**过规定而无人乘车时，系统会自动停车。

为保证人员安全乘车，系统配有自动安全语言提示。人员上车时，提示“准备开车，请注意安全”；为防止乘坐人员越位乘车，提前进行“前方到站，请下车”的语音提示。

3.2 保护功能实现

（1）越位保护、拉停车保护：架空乘人装置机头、机尾下车处装设越位保护开关，将越位开关的常闭触点串入plc控制回路中，当无人越位时，开关不动作；当乘人越位乘车时，乘人碰撞越位开关的横杆使其动作，断开plc控制回路，系统自动停车。plc接到检测信号后进行延时语言报警。架空乘人装置沿线设拉停开关，乘坐人员遇到紧急情况时，可拉急停开关使架空乘人装置停车。沿线急停开关的常闭触点也是串入plc控制回路中。

（2）脱绳保护、欠速打滑保护：在架空乘人装置沿线钢丝绳易脱落点与机尾大轮后侧，设置脱绳保护开关。当钢丝绳脱落时，plc会接收到脱绳保护发送的脱绳信号，控制系统实现停车保护。欠速打滑保护传感器安装在距plc控制站较近的托轮架上，磁铁块安装在对面的托轮上，当架空乘人装置出现打滑或其它情况时，装有磁铁块的托轮不转动，延时5秒打滑保护接点断开，无信号输出，plc控制回路断开，架空乘人装置自动停车。

3.3 远程监控功能

自动控制系统为实现远程监控提供网络通讯接口，通过网络连接与调度指挥中心进行通讯，实现远方集中控制，可以在调度指挥中心监控到架空乘人装置的运行状态，运行数据。

另外，控制系统还能实现沿线mp3背景音乐、安全宣传用语等内容的播放。

4 结束语

在实际应用中，架空乘人装置装配自动化控制系统，不仅能够实现无人值守，减人增效，提高架空乘人装置的性，而且还能够节能运行，减少机械磨损、延长轮衬和钢丝绳的使用寿命。该自动控制系统在煤矿井下架空乘人装置中，具有很好的推广应用价值和经济效益。此外，电控系统再装配变频调速新技术，可实现架空乘人装置运行速度调节，提高运行效率，更好节约电能。