立体车库毕业设计论文 - 图文(4)

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第3章 PLC的研究及在车库控制系统中的应用

3.1可编程控制器

可编程控制器（英文为Programmable Controller,简称PC），它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC几个不同时期。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，顾人命仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。

1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。” 3.1.1可编程控制器的简介

在可编程序控制器问世之前，继电器接触器控制在工业控制领域中占有主导地位。继电器接触器控制系统是采用固定接线的硬件实现控制逻辑。如果生产任务或工艺发生变化，就必须重新设计，改变硬件结构，这样造成时间和资金的浪费。另外，大型控制系统用继电器接触器控制，使用的继电器数量多，控制系统的体积大，耗电多，且继电器触点为机械触点，工作频率较低，在频繁动作情况下寿命较短，造成系统故障，系统的可靠性差。为了解决这一问题，早在1968年，没过最大的汽车制造商通用汽车公司（GM公司），为了适应汽车型号不断翻新，以求在激烈竞争的汽车工业中占有优势，提出用一种新型的控制装置取代继电器接触器控制装置，并且对未来的新型控制装置做出了具体设想，要把计算机的完备功能以及灵活性、通用性好等优点和继电器接触器控制的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点溶入新的控制装置中，且要求新的控制装置编程简单，使得不熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使用技术。为此，特定以下10项公开招标的技术要求，即：

编程简单方便，可在现场修改程序； 硬件维护方便，采用插件式结构； 可靠性高于继电器接触器控制装置； 体积小于继电气控制装置；

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可将数据直接送入计算机；

用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB； 输入可以是交流115V；

输出为交流115V，能直接驱动电磁阀、交流接触器等； 通用性强，扩展方便；

成本上可与继电器接触器控制系统竞争。

美国数字设备公司（DEC）根据GM公司招标的技术要求，于1969年研制出世界上第一台可编程控制器，并在GM公司汽车自动装配线上试用，获得成功。其后，日本、德国等相继引入这项新技术，可编程控制器由此而迅速发展起来。

80年代来，随着大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器为核心的可编程序控制器得到迅速发展。这时的PLC具有了高速计数、中断技术、PID调节和数据通信等功能，从而使PLC的应用范围和应用领域不断扩大。 3.1.2 可编程控制器的组成及工作原理

（1）PLC的组成

可编程控制器PLC一般由主机、扩展单元及外设组成。主机是必不可少的。 主机由输入、输出和CPU三部分组成。

扩展单元主要是I/O、电源模块、与主机的连接电缆、接口模块。

外设：最基本的外设是编程器，有的还配有可编程终端、条码读入器，打印机等。

（2）PLC的基本工作原理

PLC运行程序的方式与卫星计算机相比有较大的不同，微型计算机运行程序时，一旦执行到END指令，程序运行结束。而PLC从0000号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址号递增的方向顺序逐条执行用户程序，直到END指令结束。然后再从头开始执行，并周而复始地重复，直到停机或从运行（RUN）切换到停止（STOP）工作状态。我们把PLC这种执行程序的方式称为扫描工作方式。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期。PLC对输入、输出信号是集中批处理。PLC扫描工作方式主要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。 3.1.3 PLC的编程语言

（1）梯形图语言：梯形图程序按行从上至下，每一行从左到右顺序编写。梯形图左边垂直线称做母线，右边垂直线称为右母线。梯形图的最右侧必须放置输出器

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件。梯形图程序中的触点可以任意串、并联，而输出线圈只能并联不能串联。输出线圈只对相应输出刷新阶段进行输出。梯形图中每个变成元件应按已定的规则加标字母数字串。

（2）助记符语言：用户可以直观地根据梯形图，写出助记符语言程序，并通过编程器（或计算机）送到PLC中去。

（3）功能图语言：是一种类似于数字逻辑电路图的编程语言，熟悉数字电路的人比较容易掌握。

（4）顺序功能图语言：常用来编制顺序控制类程序。它包括工步、动作、转换驱动条件三个元素。顺序功能编程法可将一个复杂的控制过程分解为一些具体的工作状态，把这些具体的功能分别处理后，再把这具体的状态依一定的顺序控制要求，组合成整体的控制程序。顺序功能图体现了一种编程思想，在程序的编制中有很重要的意义。

（5）高级语言：这种语言类似于BASIC语言、C语言等高级编程语言。利用这种语言变成的PLC如的国产的Jetter PLC等。 3.2可编程控制器的选择

目前市场可选用的可编程控制器的种类很多，三菱公司近年来退出的FX系列PLC有FX0S、FX0N、FX2N等系列型号。FX系列PLC吸收了整体式和模块式可编程序控制器的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和宽度相同。它们的相互连接不用基板，仅用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体。体积小。FX0S、FX0N和FX2N外观相似，其性能和价格上还是有某些差别（见表3-2）

表3-2 FX0S、FX0N和FX2N的性能比较 型号 I/O点数 FX0S 10～30 用户程序步数 800步EPROM FX0N 24～128 2000步RPPROM FX2N 16～256 内附8k步RAM FX0S的功能简单实用，价格便宜，可以用于小型开关量控制系统；FX0N可以用于要求较高的中小型控制系统；FX2N的功能最强，可以用于要求很高的系统。本系

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功能指令（条） 50 55 298 通信基本指令执模拟块 基本指令（条） 20 20 27 步进指令（条） 2 2 2 功能 行时间（μs） 量模无 较强 强 1.6～3.6 1.6～3.6 0.08 无 有 有 扬州大学本科生毕业设计（论文）

统选用日本三菱公司的FX2N系列可编程控制器作为控制系统的主控机。

FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器，用户存储器容量可扩展到16K步，I/O点最大可扩展到256点，它有27条基本指令，其基本指令的执行速度超过了很多大型PLC，有多重特殊功能模块，有多重RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模块或功能扩展板。FX2N有3000多点辅助继电器、1000点状态继电器、200多点定时器、200点16位加计数器、35点32为加/减计数器、8000多点16位数据寄存器、128点跳步指针、15点中断指针。这为应用程序的设计提供了丰富的资源。

3.3 PLC的I/O分配

为了明确每个器件和线圈所控制的量，附上输入/输出地址编排表，见附录一。 3.4 本章小结

本章简单介绍了PLC可编程控制器，通过比较选择了合适的PLC，明确了车库的I/O资源配置，为以后的软件部分设计创造了条件。

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第四章 立体车库电气控制系统设计

4.1 电气控制系统整体设计

整个车库设计由一台PLC对车库进行统一的管理和监控，通过PLC控制载车板纵横传动装置以完成对车辆的存取操作。各车位内车辆的调入调出由PLC根据当前各车位的车辆存放情况，按照相应的调度策略调度车辆进出。

立体车库的自动存取车控制系统包括弱电与强电两套系统。弱电系统主要包括各种信号的采集、报警与控制输出。PLC输出信号给接触器线圈，控制接触器的接通与关断。强电系统包括载车板电机控制线路、控制电机正反转接触器、到位限位及载车板的上下行程限位。车库采用车位检测装置代替人工找位，用升降装置输送汽车到位。系统在面板处设有急停开关，当发生意外时，按下急停开关。

车库系统控制原理框图

升降横移式立体车库的系统控制原理：操作者(人)要通过控制系统信息交流的平台(界面)把操作信息传送给控制系统，经系统处理后，系统把可识别的控制信息通过辅助设备驱动执行结构，来完成车库现场的运作。其系统控制原理框图。

由于PLC的可靠性、抗干扰能力强。国内外现有的升降横移式立体车库，它们的系统控制形式大都采用可编程控制器控制，特别是应用在智能化要求程度高、多

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