基于plc的立體車庫控制畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　基于三菱PLC的立體車庫控制</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　立體停車庫生產(chǎn)在中國是個新興行業(yè)，立體停車庫可緩解城市動、靜態(tài)交通問題，改善居住環(huán)境，有效利用土地價值。本系統(tǒng)采用PLC、計算機(jī)結(jié)合組態(tài)畫面監(jiān)控，按動按鈕或控制組態(tài)畫面即可完成汽車存取過程，操作簡單，存取方便?？刂齐娐凡糠植捎媒涣鹘佑|器傳統(tǒng)方式，使運(yùn)

2、行安全可靠。設(shè)計采用可分組合，模塊式安裝，方便靈活，具備維護(hù)使用方便，造價低等特點。</p><p>　　針對都市住宅小區(qū)、商業(yè)區(qū)、寫字樓等繁華地帶短時間停車難的問題,提出了采用三菱Q00J-PLC作為主控器控制立體車庫的方案,設(shè)計開發(fā)一種塔式立體車庫的自動控制系統(tǒng)并構(gòu)建研制了實驗?zāi)Ｐ团?提高經(jīng)濟(jì)。它可以實現(xiàn)利用空間多層停車,不但節(jié)省占地空間,而且塔樓外觀可設(shè)計成多用途的商業(yè)廣告效益和實用性,塔式立體車庫對于解決

3、現(xiàn)代化密集型城市的汽車停放問題具有重要的開發(fā)價值和廣泛的應(yīng)用前景。該系統(tǒng)具有操作簡便,自動化程度高,運(yùn)行速度快、可靠性高等特點。</p><p>　　關(guān)鍵詞 立體車庫/可編程控制器/組態(tài)監(jiān)控</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要2</b></p><p

4、>　　ABSTRACT3</p><p><b>　　目 錄4</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　1.1　升降橫移式1</p><p>　　1.2　巷道堆垛式1</p><p>　　1.3　垂直循環(huán)式2</p

5、><p>　　2 三菱PLC工作狀態(tài)2</p><p>　　2.1 PLC工作原理2</p><p>　　2.2 PLC內(nèi)部運(yùn)作方式3</p><p>　　2.3 PLC接入方式4</p><p>　　2.4 PLC發(fā)展新動向5</p><p>　　2.5 PLC平面光波導(dǎo)技術(shù)（通信）7

6、</p><p>　　3 雙層立體車庫功能介紹7</p><p>　　3.1立體車庫系統(tǒng)組成7</p><p>　　3.2 PLC核心控制部分8</p><p>　　3.3 立體車庫控制要求8</p><p>　　4 立體車庫系統(tǒng)設(shè)計9</p><p>　　4.1 PLC選擇9

7、</p><p>　　4.2 I/O口分配9</p><p>　　4.3 PLC外部接線端口圖10</p><p>　　4.4車位檢測部分11</p><p>　　4.5手動控制部分11</p><p>　　4.6 軟件設(shè)計12</p><p>　　5 結(jié)論與討論12</p

8、><p><b>　　致謝14</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>　　附錄16</b></p><p>　　附錄1: 立體車庫原理圖16</p><p>　　附錄2.立體車庫總程序17</p&g

9、t;<p><b>　　1 引言</b></p><p>　　車輛無處停放的問題是城市的社會、經(jīng)濟(jì)、交通發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的結(jié)果，立體停車設(shè)備的發(fā)展在國外，尤其在日本已有近30~40年的歷史，無論在技術(shù)上還是在經(jīng)驗上均已獲得了成功。我國也于90年代初開始研究開發(fā)機(jī)械立體停車設(shè)備，距今已將近二十年的歷程。由于很多新建小區(qū)內(nèi)住戶與車位的配比為1:1，為了解決停車位占地面積與住戶商用

10、面積的矛盾，立體機(jī)械停車設(shè)備以其平均單車占地面積小的獨特特性，已被廣大用戶接受。</p><p>　　機(jī)械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機(jī)械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù)40平方米的面積，而如果采用雙層機(jī)械車庫，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多層（21層）立體式車庫的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這

11、可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。</p><p>　　在地下車庫中采用機(jī)械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機(jī)械車庫一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每個組團(tuán)中或每棟樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車樓。這對眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件。</p><p>　　

12、目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式。</p><p><b>　　1.1　升降橫移式</b></p><p>　　升降橫移式立體車庫采用模塊化設(shè)計，每單元可設(shè)計成兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個到上百個。此立體車庫適用于地面及地下停車場，配置靈活，造價較低。</p

13、><p><b>　　1.2　巷道堆垛式</b></p><p>　　巷道堆垛式立體車庫采用堆垛機(jī)作為存取車輛的工具，所有車輛均由堆垛機(jī)進(jìn)行存取，因此對堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，單臺堆垛機(jī)成本較高，所以巷道堆垛式立體車庫適用于車位數(shù)需要較多的客戶使用。垂直提升式立體車庫</p><p>　　垂直提升式立體車庫類似于電梯的工作原理，在提升機(jī)的兩側(cè)布置車位

14、，一般地面需一個汽車旋轉(zhuǎn)臺，可省去司機(jī)調(diào)頭。垂直提升式立體車庫一般高度較高（幾十米），對設(shè)備的安全性，加工安裝精度等要求都很高，因此造價較高，但占地卻最小。</p><p>　　1.3　垂直循環(huán)式 </p><p>　　產(chǎn)品特點： 1)　占地少，兩個泊位面積可停6~10輛車。 2)　外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。 3)　價格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設(shè)周期短。 4)

15、　可采用自動控制，運(yùn)行安全可靠。</p><p>　　本課題以二層五車位為研究對象,采用三菱FX2N-48MR為控制元件,進(jìn)行模擬,結(jié)合所學(xué)專業(yè)知識,成功的設(shè)計出二層五車位PLC控制系統(tǒng)。</p><p>　　2 三菱PLC工作狀態(tài)</p><p>　　2.1 PLC工作原理</p><p><b>　　一 掃描技術(shù)</b&

16、gt;</p><p>　　當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。</p><p>　　輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)

17、行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。</p><p>　　二 用戶程序執(zhí)行階段</p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯

18、形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。</p><p>　　即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲

19、區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。</p><p>　　在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被

20、立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。</p><p><b>　　三 輸出刷新階段</b></p><p>　　當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。</p><p>　　2.2 PLC內(nèi)部運(yùn)作方式</p

21、><p>　　雖然PLC所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計時器與計數(shù)器等名稱，但PLC內(nèi)部并非實體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機(jī)械裝置做實體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實際上PLC執(zhí)行階梯圖程式的運(yùn)作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入CPU 中并最后執(zhí)行控制運(yùn)作。在整個的掃描過程包括三大步驟，“輸入狀態(tài)檢查”、“程式執(zhí)行”、“輸出狀態(tài)更

22、新”說明如下：</p><p>　　步驟一“輸入狀態(tài)檢查”：PLC首先檢查輸入端元件所連接之各點開關(guān)或傳感器狀態(tài)（1 或0 代表開或關(guān)），并將其狀態(tài)寫入內(nèi)存中對應(yīng)之位置Xn。步驟二“程式執(zhí)行”：將階梯圖程式逐行取入CPU 中運(yùn)算，若程式執(zhí)行中需要輸入接點狀態(tài)，CPU直接自內(nèi)存中查詢?nèi)〕?。輸出線圈之運(yùn)算結(jié)果則存入內(nèi)存中對應(yīng)之位置，暫不反應(yīng)至輸出端Yn。步驟三“輸出狀態(tài)更新”：將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至PLC輸出部接

23、點，并且重回步驟一。 此三步驟稱為PLC之掃描周期，而完成所需的時間稱為PLC 之反應(yīng)時間，PLC 輸入訊號之時間若小于此反應(yīng)時間，則有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會被更新一次，因此稱此種運(yùn)作方式為輸出輸入端“程式結(jié)束再生”結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 PLC內(nèi)部運(yùn)作架構(gòu)圖</p><p>　　2.3 PLC接入方式</p&

24、gt;<p>　　電力線通信技術(shù)，英文簡稱PLC，是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和話音信號的一種通信方式。該技術(shù)是把載有信息的高頻加載于電流，然后用電線傳輸，接受信息的調(diào)制解調(diào)器再把高頻從電流中分離出來，并傳送到計算機(jī)或電話上，以實現(xiàn)信息傳遞。該技術(shù)在不需要重新布線的基礎(chǔ)上，在現(xiàn)有電線上實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音和視頻等多業(yè)務(wù)的承載，也就是實現(xiàn)四網(wǎng)合一。終端用戶只要插上電源插頭，就可以實現(xiàn)因特網(wǎng)接入。</p><p>

25、　　PLC利用1.6M到30M頻帶范圍傳輸信號。在發(fā)送時，利用GMSK或OFDM調(diào)制技術(shù)將用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，然后在電力線上進(jìn)行傳輸；在接收端，先經(jīng)過濾波器將調(diào)制信號濾出，再經(jīng)過解調(diào)，就可得到原通信信號。目前可達(dá)到的通信速率依具體設(shè)備不同在4.5M～45M之間。PLC設(shè)備分為局端和調(diào)制解調(diào)器，局端負(fù)責(zé)與內(nèi)部PLC調(diào)制解調(diào)器的通信和與外部網(wǎng)絡(luò)的連接。在通信時，來自用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)入調(diào)制解調(diào)器調(diào)制后，通過用戶的配電線路傳輸?shù)骄侄嗽O(shè)備，局端將信號解

26、調(diào)出來，再轉(zhuǎn)到外部的Internet。</p><p>　　隨著計算機(jī)硬件、軟件的快速發(fā)展，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，著名工控廠家及系統(tǒng)集成商都大力開發(fā)以太網(wǎng)產(chǎn)品，關(guān)注PLC的直接上網(wǎng)問題?，F(xiàn)在國際上知名的PLC廠家產(chǎn)品均能夠?qū)崿F(xiàn)直接上網(wǎng)，如施耐德公司全線的Quantum系列、Premium系列等、通用電氣公司GE90-70系列、GE90-30系列、VersaMAX系列等、西門子公司的有關(guān)PLC、羅克韋爾PLC的

27、有關(guān)系列控制器等。</p><p>　　采用直接上網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，必須妥善解決PLC直接上網(wǎng)后智能設(shè)備的接入問題。采用直接上網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，堅持分層分布（單元）式的結(jié)構(gòu)原則，就是要達(dá)到與LCU有關(guān)的各種數(shù)據(jù)采集和控制都必須由LCU來實現(xiàn)的目標(biāo)?，F(xiàn)在，LCU一般都需要與一定數(shù)量的智能設(shè)備進(jìn)行通訊。在有工控機(jī)結(jié)構(gòu)的LCU結(jié)構(gòu)中，通訊實現(xiàn)是比較容易的，通訊的方式也比較靈活。但在采用PLC直接上網(wǎng)的結(jié)構(gòu)后，就必須考慮各種PLC產(chǎn)品特

28、性對接入LCU智能設(shè)備的影響。PLC與工控機(jī)相比，通訊接口少，方式比較少。LCU智能設(shè)備接入問題，解決的總的方法有兩種，一種是直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換接入PLC，一種是直接接入以太網(wǎng)。由于各種PLC產(chǎn)品分別產(chǎn)于不同的公司，它們的特性也各不相同，因此實現(xiàn)智能設(shè)備接入PLC的方法有多種多樣。在比較國外主要PLC產(chǎn)品特性基礎(chǔ)上，在滿足分層分布（單元）式的結(jié)構(gòu)原則前提條件下，對智能設(shè)備接入LCU的方法進(jìn)行分析對比，從它們的特性中，力圖找出共性的方法，側(cè)重于

29、通訊速率、實現(xiàn)方式、是否需要編程、接入智能設(shè)備的數(shù)量、是否易于維護(hù)等方面。</p><p><b>　　1 直接接入PLC</b></p><p>　　每種PLC  CPU上的串口或一般通訊模塊的串口所支持的普遍方式是從（Slave）方式，即使它支持主（Master）方 式，相應(yīng)通訊協(xié)議也是專有協(xié)議,不是開放的協(xié)議。對于一些PLC如GE90系列PLC，它有一

30、種模塊，該模塊通訊方式為主方式，可以使用不同通訊協(xié)議編程，與智能設(shè)備通訊，這是解決方法之一。結(jié)構(gòu)圖如圖二所示。</p><p>　　這種方法智能設(shè)備與PLC的數(shù)據(jù)交換的速率是串口的速率，智能設(shè)備采集的數(shù)據(jù)可以在PLC控制流程中使用。設(shè)備通訊協(xié)議一致且數(shù)量不多時，比較適合這種方式。因為智能設(shè)備多，總的通訊速度就會較慢，通訊協(xié)議不一致，就會占用該模塊較多內(nèi)存。</p><p>　　2通過現(xiàn)場總

31、線直接接入PLC</p><p>　　對于部分PLC，一些智能設(shè)備可以通過現(xiàn)場總線直接接入PLC。這種方式較好，因為現(xiàn)場總線的方式，其可靠性、速率與直接插入PLC機(jī)箱的模塊是相同的，而且接入的地點比較靈活，距離可以比較遠(yuǎn)。這種方式不需要編程，可以接入較多設(shè)備，非常方便，是一種很好的方法。 </p><p><b>　　3間接接入PLC</b></p>&

32、lt;p>　　直接接入PLC的方法不具有普遍性，不是每一種PLC都可以實現(xiàn)的。下面兩種方法可以在更大范圍使用。尤其是經(jīng)串口接入PLC的方法，是一種普遍的方法。</p><p>　　4經(jīng)串口轉(zhuǎn)換接入PLC</p><p>　　PLC一般具有豐富的通訊模塊可供選擇，多數(shù)PLC的CPU模塊具有一到兩個串口。由于這些串口多支持從（Slave）方式通用協(xié)議，智能設(shè)備也多為從方式，兩者通訊不能實

33、現(xiàn)。有些串口雖支持主（Master）的通訊方式，但通訊協(xié)議多為不公開的專有協(xié)議，智能串口設(shè)備很少能支持這些協(xié)議。因此，解決方法之一是采用一種裝置，它一側(cè)接入PLC串口，另一側(cè)接入智能設(shè)備。該裝置起協(xié)議轉(zhuǎn)換作用，而且它對兩側(cè)都可以是主方式。這種方式可以接入較多串口設(shè)備。這是一種很有前途的、比較經(jīng)濟(jì)的方式，可以適用每一種PLC產(chǎn)品。其結(jié)構(gòu)圖如圖三。</p><p>　　5 經(jīng)轉(zhuǎn)換接入現(xiàn)場總線進(jìn)入PLC</p&g

34、t;<p>　　為了解決PLC串口從方式不能直接接入PLC的問題，有些PLC廠家如施耐德，它開發(fā)一種網(wǎng)橋裝置，一邊接串口設(shè)備，一邊接PLC的現(xiàn)場總線MB+。它有兩種，一種支持同一種開放的協(xié)議如MODBUS，不需編程，另一種支持各個串口協(xié)議可以不同，但需要編程。參見結(jié)構(gòu)圖三。</p><p>　　6串口設(shè)備經(jīng)轉(zhuǎn)換（不經(jīng)PLC）上網(wǎng)</p><p>　　前面幾種方法都直接或間接通

35、過PLC接入智能設(shè)備?，F(xiàn)在，通過一種串口以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器裝置，它的一側(cè)接入串口設(shè)備，另一側(cè)接入局域以太網(wǎng)。串口設(shè)備側(cè)不需任何改變，上位系統(tǒng)直接采集串口設(shè)備的信號。這樣一個LCU需要有幾個IP地址。這種方式可以接入大量的智能設(shè)備。是一種很有前途的方法。其結(jié)構(gòu)圖見圖四。</p><p>　　7智能設(shè)備直接接入以太網(wǎng)</p><p>　　隨著時間的推移，越來越多的設(shè)備將可以直接上網(wǎng)，因此可以采取智能

36、設(shè)備直接上網(wǎng)的方式,速率可以達(dá)到10Mbps或100Mbps，將會很有應(yīng)用前景。但一個LCU需要有幾個IP地址。其結(jié)構(gòu)圖見圖五。</p><p><b>　　8幾種方式的比較</b></p><p>　　將PLC直接上網(wǎng)模式下，智能設(shè)備接入LCU情況按速率、方式、編程進(jìn)行比較，并給出總體評價，見下表：</p><p>　　上表給出了六種方式接入

37、智能設(shè)備的方法，本文作者認(rèn)為：</p><p>　?。?）PLC直接上網(wǎng)的LCU結(jié)構(gòu)優(yōu)于經(jīng)過工控機(jī)上網(wǎng)LCU結(jié)構(gòu)；因為LCU整體可靠性得到提高；</p><p>　?。?）智能設(shè)備以直接接入PLC現(xiàn)地總線方式從比較好，因為應(yīng)用簡單、速率快等，在可以選擇直接接入現(xiàn)場總線的設(shè)備時，盡量采用這種方式。</p><p>　?。?）智能設(shè)備經(jīng)串口轉(zhuǎn)換接入PLC方式，是一種較優(yōu)

38、的方法，它雖然與PLC產(chǎn)品有關(guān)，但可以在每種PLC產(chǎn)品上使用，接入智能設(shè)備數(shù)量也較多，經(jīng)濟(jì)性能也較好。</p><p>　?。?）智能設(shè)備經(jīng)串口轉(zhuǎn)換上網(wǎng)方式和智能設(shè)備直接上網(wǎng)方式是很有應(yīng)用前景的兩種方式。因為這兩種方法都與具體的PLC產(chǎn)品無關(guān)，是一種具有普遍意義的方法，值得引起注意。</p><p>　　2.4 PLC發(fā)展新動向</p><p>　　PLC是一種專門

39、為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，它具有高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)、功能強(qiáng)大、靈活，易學(xué)易用、體積小，重量輕，價格便宜的特點。</p>&

40、lt;p>　　1：產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展 大：I/O點數(shù)達(dá)14336點、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。 ?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 2：PLC在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛 3：不斷加強(qiáng)通訊功能 4：.新器件和模塊不斷推出 高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等

41、專用化模塊。 5：編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化 有各種簡單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng) 6：發(fā)展容錯技術(shù) 采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 7：追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p><b>　　PLC發(fā)展歷史</b></p><p>　　起源：1968年美國通用汽車公司提出取代

42、繼電器控制裝置的要求。1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺可編程控制器 PDP—14 ，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺PLC。</p><p>　　1969年，美國研制出世界第一臺PDP-14</p><p>　　1971年，日本研制出第一臺DCS-8</p&

43、gt;<p>　　1973年，德國研制出第一臺PLC</p><p>　　1974年，中國研制出第一臺PLC</p><p>　　發(fā)展：20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計算機(jī)發(fā)展起來后，為了方便和反映可編

44、程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。</p><p>　　20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實用化發(fā)展階段，計算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。</p><p>　　20世紀(jì)8

45、0年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。</p><p>　　20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DC

46、S系統(tǒng)。</p><p>　　20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個時期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。</p><p>　　2.5 PLC平面光波導(dǎo)技術(shù)（通信）</p><p>　　PLC是英文Planar Lightwave Ci

47、rcuit的縮寫，翻譯成中文為：平面光波導(dǎo)(技術(shù))。所謂平面光波導(dǎo)，也就是說光波導(dǎo)位于一個平面內(nèi)。正如大家所熟悉的單層電路板，所有電路都位于基板的一個平面內(nèi)一樣。因此，PLC是一種技術(shù)，它不是泛指某類產(chǎn)品，更不是分路器！ 我們最常見的PLC分路器是用二氧化硅(SiO2)做的，其實PLC技術(shù)所涉及的材料非常廣泛，如玻璃/二氧化硅(Quartz/Silica/SiO2)、鈮酸鋰(LiNbO3)、III-V族半導(dǎo)體化合物(如InP,GaAs等

48、)、絕緣體上的硅(Silicon-on-Insulator, SOI/SIMOX)、氮氧化硅(SiON)、高分子聚合物(Polymer)等。</p><p>　　基于平面光波導(dǎo)技術(shù)解決方案的器件包括：分路器(Splitter)、星形耦合器(Star coupler)、可調(diào)光衰減器(Variable Optical Attenuator, VOA)、光開關(guān)(Optical switch)、光梳(Interleave

49、r)和陣列波導(dǎo)光柵(Array Waveguide Grating, AWG)等。根據(jù)不同應(yīng)用場合的需求(如響應(yīng)時間、環(huán)境溫度等)，這些器件可以選擇不同的材料體系以及加工工藝制作而成。值得一提的是，這些器件都是光無源器件，并且是獨立的。他們之間可以相互組合，或者和其他有源器件相互組合，能構(gòu)成各種不同功能的高端器件。</p><p>　　PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中

50、文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。</p><p>　　3 雙層立體車庫功能介紹</p><p>　　3.1立體車庫系統(tǒng)組成</p><p>　　

51、系統(tǒng)主要由：PLC、組態(tài)監(jiān)控部分、電氣傳動部分、檢測部分、手動控制部分、支架模型系統(tǒng)圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 模型系統(tǒng)圖</p><p>　　3.2 PLC核心控制部分</p><p>　　系統(tǒng)核心部分采用三菱FX2N-48MR為控制元件，它是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程控制器。它的基本指令執(zhí)行時間高達(dá)0.08us，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了很

52、多大型可編程控制器。它功能強(qiáng)大實用，價格便宜，工作穩(wěn)定可靠，24點輸入，16點輸出，采用繼電器輸出形式，可驅(qū)動交直流負(fù)載，負(fù)載電流在2A左右。220V AC供電。并且輸入端內(nèi)部自帶24V直流電源，還可為負(fù)載提供直流電源。</p><p>　　3.3 立體車庫控制要求</p><p>　　本系統(tǒng)通過檢測車位運(yùn)行狀態(tài)和其它參數(shù)，控制電機(jī)輪流工作，合理調(diào)度電機(jī)運(yùn)行。系統(tǒng)通過計算機(jī)以圖形、圖像、

53、數(shù)據(jù)、文字等方式，直觀、形象、實時地 反映系統(tǒng)工作狀態(tài)以及車位位置等 參數(shù)，并通過PLC通訊模塊與監(jiān)測監(jiān)控主機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，該系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、操作方便 、自動化程度高等特點。如圖3-2所示</p><p>　　圖3-2 車位檢測圖</p><p>　　① １號車位、2號車位、3號車位只能上下移動，不能左右移動；</p><p>　?、?4號車位、5號車位只能左右移

54、動，不能上下移動；</p><p>　?、?下排車位上的汽車可以直接開出；</p><p>　?、?上排車位的汽車，要想開出需要先按下相應(yīng)車位標(biāo)號呼叫按鍵，再按下叫車按鍵，然后下排車位先左右移動，讓出位置，上排車位降至下層，再進(jìn)出車輛。 </p><p>　　4 立體車庫系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　4.1 PLC選擇&l

55、t;/b></p><p>　　本系統(tǒng)采用三菱公司的型號為FX2N-48MR的PLC,是一種具有結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便、同類產(chǎn)品價格便宜等優(yōu)點。隨著電子科技發(fā)展及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用之需要，PLC的功能也日益強(qiáng)大，例如位置控制及網(wǎng)絡(luò)功能等。</p><p>　　4.2 I/O口分配</p><p>　　針對本課題要求，我們規(guī)定了PLC輸入點分配。其中，X0到X

56、2為呼叫開關(guān)；X3到X6為功能開關(guān)；X10至X20為限位開關(guān)。</p><p>　　表4-1 輸入端子分配表</p><p>　　關(guān)于輸出點的定義，它們兩兩成對，構(gòu)成控制交流接觸器吸合條件。</p><p>　　表4-2 輸出端子分配表</p><p>　　4.3 PLC外部接線端口圖</p><p>　　根據(jù)I/O分

57、配,及電路原理圖如圖4-1所示</p><p>　　圖4-1 PLC連接示意圖</p><p><b>　　4.4車位檢測部分</b></p><p>　　FX2N-48MR可編程控制器采用直流輸入形式，車庫所有車位到位及限位檢測采用了光電對管，檢測電路電源使用PLC內(nèi)部提供的24V直流電源，其最大驅(qū)動電流可達(dá)400mA.光電對管的導(dǎo)通電流在3

58、0mA左右，內(nèi)阻為600Ω，為滿足光電對管的性能指標(biāo)，我們將可編程控制器的內(nèi)置24V直流電源上串聯(lián)了一個200Ω/1W的大功率電阻。立體車庫共有6個上下到位檢測光電對管和3個左右到位檢測光電對管，總驅(qū)動電流為9*30mA=270mA，小于可編程控制器24V直流電源的最大輸出電流，滿足設(shè)計要求。</p><p><b>　　4．5手動控制部分</b></p><p>　

59、　程序所用狀態(tài)元件、定時器及數(shù)據(jù)存儲器均選用具有掉電保護(hù)功能的元件,當(dāng)系統(tǒng)掉電時元件保持掉電前的狀態(tài),以保存現(xiàn)場信息,待上電后繼續(xù)完成被中斷的動作;當(dāng)發(fā)生意外情況時,按下急停按鈕中止系統(tǒng)的運(yùn)行并保存現(xiàn)場斷點信息;當(dāng)出現(xiàn)如電機(jī)過載、過熱電氣或機(jī)械故障時,自動中止系統(tǒng)的運(yùn)行,并發(fā)出聲光報警,同時系統(tǒng)轉(zhuǎn)入手動方式進(jìn)行故障處理?？紤]到組態(tài)控制可能出現(xiàn)上述問題，系統(tǒng)也設(shè)計了最基本的手控控制，設(shè)計了車庫上層三個車位的選擇按鈕、呼叫車位按鈕和復(fù)位按鈕

60、，并且考慮到如果車位動作出現(xiàn)錯誤，設(shè)計了急停按鈕，這樣能使車庫系統(tǒng)無論處于何種運(yùn)行狀態(tài)都能立即停止運(yùn)行，避免事故的發(fā)生。</p><p><b>　　4.6 軟件設(shè)計</b></p><p>　　PLC的編程語言有梯形圖語言、助記符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用得較多，順序功能圖語言也在許多場合被采用。本設(shè)計所采用的編程語言為梯形圖語言。目前有許多組態(tài)軟件可

61、用于設(shè)計PLC的監(jiān)控畫面，他們使用起來都非常簡單；一些公司也提供了一套編程接口，可使用高級編程語言實現(xiàn)PC機(jī)與PLC的通訊。顯然，目前已經(jīng)存在的組態(tài)軟件有著簡單易用的優(yōu)勢，而使用高級語言自己開發(fā)監(jiān)控界面，需要一定的編程經(jīng)驗，一般人用不了，但若掌握它，則有著更加靈活的設(shè)計思路，可以實現(xiàn)更為復(fù)雜的畫面以及功能，其前期設(shè)計工作量較大，但標(biāo)準(zhǔn)模塊做出來以后，以后開發(fā)界面的工作量甚至比使用目前的組態(tài)軟件都要小得多。下面主要以Siemens 的PL

62、C為例，介紹如何設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化的監(jiān)控界面的一些技巧，這對于使用當(dāng)前的組態(tài)軟件的人也有一定的借鑒意義。</p><p><b>　　5 結(jié)論與討論</b></p><p>　　近幾年，隨著人民生活水平的提高，及汽車價格的一降再降，有車在老百姓看來已是越來越平常的事?？墒牵绻阕≡谝恍┹^老的小區(qū)，會發(fā)現(xiàn)，買車容易，停車可就難了；更有甚者，有些人為了能在市中心上班地找到一個

63、泊車位，不得不比擠公車起得還早。為什么會這樣，這既有歷史原因，人們沒想到國人會如此快的擁有自己的家庭轎車，也有中國過于太快的城市化，使城市本就薄弱的基礎(chǔ)設(shè)施捉襟見肘，所以，國家不能承受城市無限度的外擴(kuò)，也就不允許在每個建筑外面留下大塊的空地作為停車場。因此，“車庫”是大中城市的熱門話題，國家經(jīng)貿(mào)委將“城市立體車庫”列為“近期行業(yè)技術(shù)發(fā)展重點”，隨著家用汽車的不斷增加，公共場所及社區(qū)內(nèi)存車矛盾、車擠綠地的問題將會越來越突出，在人們對生活質(zhì)

64、量和環(huán)境意識不斷增強(qiáng)之時“車庫”日漸成為熱門話題，機(jī)械自動化立體車庫將會在新開發(fā)的樓盤及商業(yè)里大顯身手。 隨著汽車的急增致使城市停車難問題不斷惡化,而作為解決城市靜態(tài)交通的有效措施——向空間、向高層發(fā)展的自動化立體停車設(shè)備,以其占地面積少、停車率高、布置靈活、高效低耗、性價比高、安全可靠等優(yōu)點,越來越受到人們的青睞。目前市面上常見的機(jī)械式立體停車庫有：</p><p>　　升降橫移類立體車庫的控制系統(tǒng)通過

65、采用PLC和Profibus現(xiàn)場總線控制,使整個控制系統(tǒng)的可靠性大大提高,滿足了車庫的控制功能與使用性能的要求,完全實現(xiàn)了進(jìn)出車的智能控制。系統(tǒng)還在硬件設(shè)計上采用了手動、半自動和全自動多級冗余控制方式,配合軟件/硬件連鎖保護(hù),大大提高了系統(tǒng)的可靠性;同時,由于PLC軟件設(shè)計上的優(yōu)化處理,使得本系統(tǒng)對于車位的擴(kuò)展實現(xiàn)較為簡便;此外,軟件設(shè)計還采用了“并行分支與匯合”的技巧,從而大大縮短了進(jìn)出車時間,提高了工作效率。</p>

66、<p>　　同時，本文還介紹了基于可編程控制器(PLC)和Profibus總線的車庫控制系統(tǒng),簡述了多層升降橫移立體停車庫工作原理和結(jié)構(gòu)特點，通過PLC軟件設(shè)計及其優(yōu)化,實現(xiàn)了立體車庫的自動控制。升降橫移類立體車庫的控制系統(tǒng)通過采用PLC和Profibus現(xiàn)場總線控制,使整個控制系統(tǒng)的可靠性大大提高,滿足了車庫的控制功能與使用性能的要求,完全實現(xiàn)了進(jìn)出車的智能控制。系統(tǒng)還在硬件設(shè)計上采用了手動、半自動和全自動多級冗余控制方式,

67、配合軟件/硬件連鎖保護(hù),大大提高了系統(tǒng)的可靠性;同時,由于PLC軟件設(shè)計上的優(yōu)化處理,使得本系統(tǒng)對于車位的擴(kuò)展實現(xiàn)較為簡便;此外,軟件設(shè)計還采用了“并行分支與匯合”的技巧,從而大大縮短了進(jìn)出車時間,提高了工作效率。本文的一些觀點和實際操作是根據(jù)具體的實際情況不同而不同，存在一定差異性，還有就是希望能多和同行業(yè)的同仁通交流探討。</p><p><b>　　致 謝</b></p>

68、<p>　　值此論文完成之際，首先要感謝xx老師我的關(guān)心和指導(dǎo)，從論文開題到研究方法的確立，以及研究過程中遇到的各種問題，無不得到老師的悉心指導(dǎo)，在整個論文完成過程中，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度，認(rèn)真負(fù)責(zé)的學(xué)術(shù)精神以及系統(tǒng)精湛的專業(yè)知識都給我留下了深刻的印象，使學(xué)生受益匪淺。</p><p>　　同時，還要感謝xx老師，在論文進(jìn)行過程中，趙劍鍔老師對我的論文提出了大量意見，進(jìn)行了細(xì)致的指導(dǎo)并提供了相關(guān)的參考

69、資料，讓我學(xué)習(xí)到很多實際的工作經(jīng)驗。還有周圍同學(xué)們給我的幫助，正是他們的熱心幫助讓我順利的完成了論文。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 　李雪雪, 柯尊忠. PLC在立體車庫自動控制中的應(yīng)用研究 J .機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新, 2003.3</p><p>　　[2] 郭建江, 于有生. PLC 在

70、塔式立體車庫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 J . 機(jī)電工程技術(shù), 2003 (5)</p><p>　　[3] 鄭晟, 鞏建平. 現(xiàn)代可編程序控制器原理與應(yīng)用 M . 北京: 科學(xué)出版社, 1999</p><p>　　[4] 趙躍華. 可編程序控制器及其應(yīng)用 M . 成都: 電子 科技大學(xué)出版社, 1998</p><p>　　[5] SIMATIC S7

71、- 200 可編程序控制器系統(tǒng)手冊</p><p>　　[6] 西門子SIMATIC S7 - 200 可編程序控制器選型手冊</p><p>　　[7] 西門子MicroMaster440 通用型變頻器使用大全</p><p>　　[8] 殷際英. 機(jī)電一體化基礎(chǔ) M . 北京: 冶金工業(yè)出版社, 1997</p><p>　　[9

72、] 任伯淼. 機(jī)械式立體停車庫 M .北京: 海洋出版社, 2001</p><p>　　[10]皮壯行, 宮振鳴, 李雪華. 可編程序控制器的系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實例 M . 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2000</p><p>　　[11] 王新生 , 張華強(qiáng)，基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計[工業(yè)控制計算機(jī) Industrial Control Computer]</p>

73、<p>　　[12] 張華強(qiáng) , 王陶 , 蘇曉良 , 王蕾，基于HMI和PLC的立體車庫自動控制系統(tǒng)[電氣傳動 Electric Drive] </p><p>　　[13] 程懷舟基于PLC的多層升降橫移立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計[電子設(shè)計應(yīng)用 Electronic Design & Application World-Nikkei Electronics China] </p>

74、<p>　　[14] 戴士杰 , 李斌 , 師占群 , 岳宏，基于PLC控制的液壓立體車庫的設(shè)計[機(jī)床與液壓 Machine Tool & Hydraulics] </p><p>　　[15] 宋勝濤 , 李瑞琴PLC在機(jī)械式立體車庫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[太原師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版） Journal of Taiyuan Teachers College(Natural Science Edi