基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目：基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計所屬系部：電氣與汽車工程學(xué)院專業(yè)班級： 機電一體化114班學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2013年 月 日中文摘要隨著汽車的日益增多，尤其是在人口密集的大都市，解決停車難的問題顯得尤為迫切。全自動立體車庫作為智能建筑的一部分以其高效、快速、安全等特點成為解決都市停車難問題最有效的途徑。立體車庫控制系統(tǒng)是實現(xiàn)車庫安全、高效率運行的關(guān)鍵。設(shè)計了立體車庫分布式控制系統(tǒng)，開發(fā)了車庫控制軟件，并就其可靠性和控制策略、方法進行了研究，主要內(nèi)容如下： 1在分析立體車庫運行特點的基礎(chǔ)上，得出了立體車庫的分級分布式控制的控制思路，設(shè)計了立體車庫分布式控制系統(tǒng)。

2、2結(jié)合車庫系統(tǒng)的功能及運行特點，設(shè)計了各層的子控制器，設(shè)計了收費管理模式，確定了主機與子機之間的通訊過程和通訊協(xié)議。 3對車庫控制系統(tǒng)進行了邏輯分析，提出了確定車庫系統(tǒng)可靠性的系統(tǒng)模型及計算方法并對整個系統(tǒng)進行了可靠性分析，確保了系統(tǒng)運行的可靠性。 4根據(jù)車庫車流的特點，對車庫在不同控制策略下能耗及存取總時間進行了計算機數(shù)學(xué)仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果對控制策略進行了優(yōu)化。 5設(shè)計實驗仿真方案和控制策略仿真軟件，離線及在線邏輯調(diào)試，并對存車過程進行了實驗室。本文設(shè)計了一種垂直提升平移式立體車庫的自動控制系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、軟件實現(xiàn)和四角平層控制方案，分析了系統(tǒng)的控制流程和PLC控制的梯

3、形圖。本系統(tǒng)采用PLC、計算機結(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，具備維護使用方便，造價低等特點。關(guān)鍵詞：立體車庫 可編程控制器 組態(tài)監(jiān)控目 錄 中文摘要21 引言32.概述521可編程控制器概述5211 PLC的產(chǎn)生52.1.2 PLC的用途62.2.2 PLC的特點62.2.3 PLC的分類62.3.4 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理73PLC系統(tǒng)設(shè)計83.1 可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則93.1.1 控制系統(tǒng)設(shè)計原則93.1.2控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟93.1

4、.3 程序設(shè)計的步驟94三菱plc簡介114.1 三菱FX2N 系列PLC的性能指標(biāo)和分類114.2可編程序控制器的工作方式及編程語言125觸摸屏介紹135.1觸摸屏的功能145.2觸摸屏的特點145.3系統(tǒng)設(shè)置146.雙層立體車庫功能介紹146.1立體車庫系統(tǒng)組成146.2 PLC核心控制部分156.3 立體車庫控制要求157 .立體車庫系統(tǒng)設(shè)計167.1 PLC選擇167.2 I/O口分配167.3 PLC外部接線端口圖177.4車位檢測部分1875手動控制部分187.6 軟件設(shè)計188. 小結(jié)36參考文獻(xiàn)381 引言 車輛無處停放的問題是城市的社會、經(jīng)濟、交通發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的結(jié)果，立

5、體停車設(shè)備的發(fā)展在國外，尤其在日本已有近3040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面積的矛盾，立體機械停車設(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。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。立體車庫自動控制系統(tǒng)現(xiàn)代大型建筑的主流是智能化大廈和小區(qū)，因此自動化立體停車設(shè)備或車庫的自動控制系統(tǒng)將成為智能化大廈和小區(qū)的一個重要組成部分。操作簡單、迅速，使

6、用方便，安全可靠，維護量小，為用戶提供一個安全、簡易的使用環(huán)境，這是自動化立體停車設(shè)備的基本特點。停車設(shè)備的一切運行狀況，車輛停放的時間，車輛存放交費情況，車庫庫容量，車輛存放高、低峰情況，等信息均可通過網(wǎng)絡(luò)傳送到智能化控制中心，通過智能化控制中心運算處理，與廣播系統(tǒng)和各分部管理辦公室相連，達(dá)到提前發(fā)布相關(guān)控制、管理信息，從而全部實現(xiàn)智能化管理。通過大廈和小區(qū)的智能化控制中心還可與社會相關(guān)職能部門聯(lián)網(wǎng)，將有關(guān)信息發(fā)布出去或收集進來，擴大車庫的社會利用率和經(jīng)濟效益。這將是自動化車庫的方向。立體車庫自動化控制系統(tǒng)主要包含以下五個子系統(tǒng)：自動收費管理系統(tǒng)，自動存取車系統(tǒng)，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，自動道閘， 監(jiān)

7、控安保系統(tǒng)。以上子系統(tǒng)均由中央控制室統(tǒng)一控制，可為客戶規(guī)劃停車庫管理形式，發(fā)布車庫庫存容量，控制車流方案。（一）自動收費管理系統(tǒng)自動收費采用非接觸式IC卡。IC卡分長期卡與儲值卡兩種。對固定用戶，發(fā)行長期卡，費用可在固定用戶交納管理費用時一并交納；對臨時用戶，發(fā)行儲值卡，即：用戶交納的費用存在卡內(nèi)，每次停車讀卡自動從卡中扣除費用。（二） 自動存取車系統(tǒng)自動存取車系統(tǒng)一般由小型可編程控制器PLC控制，包括卡號識別與移動載車盤兩個過程。用戶進入車庫時，在門口刷卡進入，讀卡機自動把數(shù)據(jù)傳送到PLC控制系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)通過判斷卡號，自動把對應(yīng)的載車盤移動到人車交接的位置，開啟車庫門，縮短存取車的時間。

8、存車時，司機按照指示燈信號指引入庫，只有當(dāng)車輛停放在安全位置后，停車正常指示燈才會亮啟。存取車完成后，車庫門自動關(guān)閉。移動載車盤時，系統(tǒng)嚴(yán)格按照各種檢測信號的狀態(tài)進行移動，檢測信號包括超長檢測、到位檢測、極限位置檢測、人員誤入檢測、急停信號檢測等。若有載車盤運行不到位或車輛長度超出車庫允許的長度，所有載車盤將不進行動作，若檢測到急停信號，將停止一切動作，直至急停信號消失。以上信號均為硬件信號，除此之外，還可從控制軟件中設(shè)置保護信號，比如時間保護，以保證因硬件損壞而導(dǎo)致信號失靈時保證主體設(shè)備及車輛的安全。（三）遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)現(xiàn)場控制器可以通過網(wǎng)卡、Hub等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與控制中心的局域網(wǎng)相連接，可以通過

9、MODEN實現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，監(jiān)測現(xiàn)場運行情況，當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)故障時，在控制中心即可進行解決，方便管理人員、安保人員異地辦公。（四）自動道閘在車庫出入口處各設(shè)非接觸式讀卡器、感應(yīng)線圈及道閘，用戶在車庫出入口處刷卡后，系統(tǒng)自動判別該卡是否有效，若有效，則道閘自動開啟，通過感應(yīng)線圈后，自動?xùn)艡谧詣雨P(guān)閉；若無效，則道閘不開啟，同時聲光報警。2.概述21可編程控制器概述可編程控制器的英文縮寫使PC，容易同個人計算機混淆，因此通常都稱其為PLC。PLC是在繼電器控制基礎(chǔ)上以微處理器為核心，將自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置。特別是由于PLC采用了依據(jù)繼電器控制原理而開發(fā)的

10、梯形圖形作為程序設(shè)計語言，使得不熟悉計算機的機電設(shè)計人員和工人中的技師均能較快的掌握梯形圖的編程方法，極大地促進了PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用。目前PLC基本替代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱（可編程控制器、機器人、計算機輔助設(shè)計與制造）的首位。211 PLC的產(chǎn)生 在PLC出現(xiàn)之前，工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的電氣自動控制系統(tǒng)是繼電器控制系統(tǒng)。雖然繼電器控制系統(tǒng)具有價格低廉、維護技術(shù)要求低的優(yōu)點，但該系統(tǒng)的缺點也是很明顯的：繼電器控制系統(tǒng)設(shè)備體積大，觸點壽命低，可靠性差；對于比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)來講，維護不便，排除故障困難。這種用硬件實

11、現(xiàn)的控制程序，智能化程度很低，當(dāng)產(chǎn)品更新、生產(chǎn)工藝和流程變化時，必須改變相應(yīng)的器件和接線。這種變動的工作量大，工期長，因而使得生產(chǎn)成本提高。繼電器控制系統(tǒng)只適用于工作模式固定、控制要求簡單的場合。現(xiàn)代社會制造工業(yè)競爭激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代頻繁，迫切需要一種新的更先進的“柔性”的控制系統(tǒng)來取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。 20世紀(jì)60年代，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了晶體管和中小規(guī)模集成電路。利用它們的開關(guān)特性來替代繼電器等構(gòu)成的邏輯控制系統(tǒng)，體積將更小，改變器件和接線的工作量也隨之減少；更重要的特點是，由這些數(shù)字器件構(gòu)成的開關(guān)是無觸點的，因而可靠性就更高。但是這種由中小規(guī)模集成電路控制的電氣控制柜，其控制

12、規(guī)模較小，輸入/輸出點數(shù)只有幾十點，編程也不夠靈活。隨著計算機技術(shù)開始用于工業(yè)控制領(lǐng)域，人們嘗試用小型計算機取代繼電器控制系統(tǒng)。但是，由于小型計算機價格高昂，對惡劣的工業(yè)環(huán)境難以適應(yīng)，其輸入輸出信號與被控電路不匹配，再加上控制編程的程序編制困難，不像現(xiàn)時的梯形圖易于被操作人員掌握，這一“瓶頸”阻礙了其進一步發(fā)展和推廣應(yīng)用。2.1.2 PLC的用途PLC的初期由于其價格高于繼電器控制裝置,使其應(yīng)用受到限制。但近年來由于微處理器芯片及有關(guān)元件價格大大下降,使PLC的成本下降,同時又由于PLC的功能大大增強,使PLC 的應(yīng)用越來越廣泛,廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、石油、化工、采礦、電力、機械制造、汽車、造

13、紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)。PLC的應(yīng)用通?？煞譃槲宸N類型：（1）順序控制 這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，用以取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。PLC可應(yīng)用于單機控制、多機群控、生產(chǎn)自動線控制等。如注塑機、印刷機械、訂書機械、切紙機械、組合機床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等。（2）運動控制 PLC制造商目前已提供了拖動步進電動機或伺服電動機的單軸或多軸位置控制模版。在多數(shù)情況下，PLC把掃描目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模版塊，其輸出移動一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。每個軸移動時，（3）閉環(huán)過程控制 PLC能控制大量的物理參數(shù)，如溫度、壓力、速度和流量等。PID（Proportional Intergral Deri

14、vative）模塊的提供使PLC具有閉環(huán)控制功能,即一個具有PID控制能力的PLC可用于過程控制。當(dāng)過程控制中某一個變量出現(xiàn)偏差時,PID控制算法會計算出正確的輸出,把變量保持在設(shè)定值上。（4）數(shù)據(jù)處理 在機械加工中，出現(xiàn)了把支持順序控制的PLC和計算機數(shù)值控制（CNC）設(shè)備緊密結(jié)合的趨向。著名的日本FANUC公司推出的Systen10、11、12系列，已將CNC控制功能作為PLC的一部分。為了實現(xiàn)PLC和CNC設(shè)備之間內(nèi)部數(shù)據(jù)自由傳遞，該公司采用了窗口軟件。通過窗口軟件，用戶可以獨自編程，由PLC送至CNC設(shè)備使用。美國GE公司的CNC設(shè)備新機種也同樣使用了具有數(shù)據(jù)處理的PLC。預(yù)計今后幾年

15、CNC系統(tǒng)將變成以PLC為主體的控制和管理系統(tǒng)。（5）通信和聯(lián)網(wǎng) 為了適應(yīng)國外近幾年來興起的工廠自動化（FA）系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）及集散控制系統(tǒng)（DCS）等發(fā)展的需要，必須發(fā)展PLC之間，PLC和上級計算機之間的通信功能。作為實時控制系統(tǒng)，不僅PLC數(shù)據(jù)通信速率要求高，而且要考慮出現(xiàn)停電故障時的對策。2.2.2 PLC的特點（1）抗干擾能力強，可靠性高 （2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、通用性強、應(yīng)用靈活（3）編程方便，易于使用 （4）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便 （6）結(jié)構(gòu)緊湊 體積小、重量輕，易于實現(xiàn)機電一體化。由于以上特點，使得PLC獲得極為廣泛的應(yīng)用。2.2.3 PLC的分類1.按

16、I/O點數(shù)容量分類一般來說，PLC處理的I/O點數(shù)比較多，反映控制關(guān)系比較復(fù)雜，用戶要求的程序存儲器容量比較大，要求PLC的指令及其他功能比較多，指令執(zhí)行的過程比較快等。按PLC的輸入輸出點數(shù)可將PLC分為三類。公司的SLC500系列等整式PLC等產(chǎn)品。（2）中型機 中型機PLC的輸入、輸出總點數(shù)在256-2048點之間，用戶程序存儲器容量達(dá)到2-8K字。中型機PLC不僅具有開關(guān)量和模擬量的控制功能，還具有更強的數(shù)字計算能力，他的通信功能和模擬量處理能力更強大。中型機的指令比小型機更豐富，適用于更復(fù)雜的邏輯控制系統(tǒng)以及連續(xù)生產(chǎn)過程控制場合。典型的中型機有SIEMENS公司的S-300系列、OM

17、RON公司的C200H系列、AB公司的SLC500系列模塊式PLC等產(chǎn)品。（3）大型機 大型機PLC的輸入、輸出總點數(shù)在2048點以上，用戶程序存儲器容量達(dá)到8-6K字。大型PLC的性能已經(jīng)與工業(yè)控制計算機相當(dāng)，他具有計算、控制和調(diào)節(jié)的功能，還具有很強的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信聯(lián)網(wǎng)能力。他的監(jiān)視采用CRT顯示，能夠表示過程動態(tài)流程，紀(jì)錄各種曲線，PID調(diào)節(jié)參數(shù)選擇圖；他配備多種智能板，構(gòu)成一個多功能系統(tǒng)。這種系統(tǒng)還可以和其他型號的PLC互聯(lián)，和上位機相連，組成一個集中分散的生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量控制系統(tǒng)。大型機適用于設(shè)備自動化控制、過程自動化控制和過程監(jiān)控系統(tǒng)。典型的大型PLC有SIEMENS公司的S7-4

18、00系列、OMRON公司的CVM1和CS1系列、SB公司的SLC5/05系列等產(chǎn)品。上述劃分沒有嚴(yán)格的界限，隨著PLC技術(shù)的飛速發(fā)展，某些小型PLC也具備中型機和大型機的功能，這也是PLC的發(fā)展趨勢。2按結(jié)構(gòu)形式分類 按PLC物理結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為整體式（也稱單元式）和組合式（也稱模塊式）兩類。（1）整體式結(jié)構(gòu) 整體式結(jié)構(gòu)的PLC是將中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入單元、電源、通信端口、I/O擴展端口等組裝在一個箱體內(nèi)構(gòu)成主機。內(nèi)外還有獨立的I/O擴展單元等通過擴展電纜與主機上的擴展端口相連，以構(gòu)成PLC不同配置與主機配合使用。整體式結(jié)構(gòu)的PLC結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低、安裝方便。小型

19、機常用這種結(jié)構(gòu)。（2）組合式結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)的PLC是將CPU、輸入單元、輸出單元、電源單元、智能I/O單元，通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板和擴展模塊。組合式的特點是配置靈活，輸入接點、輸出接點的數(shù)量可以自由選擇，各種功能模塊可以依需要靈活配置。大、中型PLC常用組合式結(jié)構(gòu)。2.3.4 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理1. PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目前PLC種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計算機，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機相似。主要包括中央處理單元CPU、存儲器RAM和ROM、輸入輸出接口電路、電源、I/O擴展接口、外部設(shè)備接口等。其內(nèi)部也是采用總

20、線結(jié)構(gòu)來進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。如圖2所示，PLC控制系統(tǒng)由輸入量PLC輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為PLC的輸入量，它們經(jīng)PLC外部輸入端子，作為PLC的輸出量對外圍設(shè)備進行各種控制。由此可見，PLC的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。2. PLC的選型原則當(dāng)某一個控制任務(wù)決定由PLC來完成后，選擇PLC就成為最重要的事情。一方面要選擇多大容量的PLC ,另一方面是選擇什么公司的PLC及外設(shè)。對第一個問題，首先要對控制任務(wù)進行詳細(xì)的分析，把所有的I/O點找出來，包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O以及輸出是用繼電器還是晶體管或是可控硅型?？刂葡到y(tǒng)輸出點的類型非常

21、關(guān)鍵，如果他們之中既有交流220V的接觸器、電磁閥，又有24V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出點數(shù)有可能大于實際電數(shù)。因為PLC的輸出點一般是幾個一組共用一個公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級。所以一旦它們是交流220V的負(fù)載負(fù)載使用。則直流24V的負(fù)載只能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點浪費，增加成本。所以要盡可能選擇相同等級和種類的負(fù)載，比如使用交流220V的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的PLC使用最多，但對于要求高速輸出的情況，就要使用無觸點的晶體管輸出的PLC了。對第二個問題，則有以下幾個方面要考慮： （1）功能方面 所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對某些特殊要

22、求，就要知道所選用的PLC是否有能力控制任務(wù)。如對PLC與PLC、PLC與智能儀表及上位機之間有靈活方便的通信要求；或?qū)LC的計算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)LC的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對市場上流行的PLC品種有一個詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。（2）價格方面 不同廠家的PLC產(chǎn)品價格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、I/O點數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的價格能相差40%以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價當(dāng)然是必須考慮的因數(shù)。 PLC主機選定后，如果控制系統(tǒng)需要，則相應(yīng)的配套模塊也就選定了。3PLC系統(tǒng)設(shè)計3.1 可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則3.1.1 控制系統(tǒng)設(shè)計原則

23、任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則：(1) 最大限度地滿足被控對象的控制對象。設(shè)計前，應(yīng)深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集資料，并于機械部分的設(shè)計人員和實際操作人員密切配合，共同擬訂電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。(2) 在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，使用及維修方便。（3）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。（4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝和改進，在選擇PLC容量時，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。3.1.2控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟（1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。（2）根據(jù)控制要

24、求確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定PLC的I/O點數(shù)。（3）選擇PLC系統(tǒng)。（4）分配PLC餓I/O點，設(shè)計I/O連接圖。（5）進行PLC程序設(shè)計，同時可進行控制太的設(shè)計和現(xiàn)場施工。3.1.3 程序設(shè)計的步驟（1）對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程土，用以清楚地表明動作的順序和條件。（2）設(shè)計梯形圖。這程序設(shè)計的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。（3）根據(jù)梯形圖編制程序清單。（4）用編程器將程序輸入到PLC的用戶存儲器中，并檢查輸入的程序是否正確。（5）對程序進行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。（6）待控制臺及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行聯(lián)機調(diào)試。若未滿足要求，再從新修改程序或檢查接線，直

25、到滿足為止。（7）編寫技術(shù)文件。（8）交付使用。 控制系統(tǒng)設(shè)計步驟流程圖如圖4所示。圖4 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟4三菱plc簡介4.1 三菱FX2N 系列PLC的性能指標(biāo)和分類1) PLC的主要性能指標(biāo)l 輸入輸出點數(shù)（IO點數(shù)）IO點數(shù)是指可編程序控制器外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它標(biāo)志著可以接多少個開關(guān)、按鈕和可以控制多少個負(fù)載。l 存儲容量存儲容量是指可編程序控制器內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲器容量，一般以步為單位，二進制16位即一個字為一步。l 掃描速度一般以執(zhí)行1000步指令所需時間來衡量，單位為ms/k步，也有以執(zhí)行一步指令所需時間來計算的，單位用s/步。l 功能擴展能力可編程序控制

26、器除了主模塊之外，通常都可配備一些可擴展模塊，以適應(yīng)各種特殊應(yīng)用的需要，如AD模塊、DA模塊、位置控制模塊等。l 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指一臺可編程序控制器指令的總和，它是衡量可編程序控制器功能強弱的主要指標(biāo)。2) PLC的分類通常，PLC產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模等進行分類。按結(jié)構(gòu)形式不同, 可以分為整體式和模塊式兩類。按控制規(guī)模大小、則可以分為小型、中型和大型PLC三種類型。1. PLC系統(tǒng)的組成PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計算機控制系統(tǒng)相似。PLC也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。1) PLC的硬件結(jié)構(gòu)一套PLC系統(tǒng)在硬件上由基本單元（包含中央處

27、理單元、存儲器、輸入輸出接口、內(nèi)部電源）、IO擴展單元及外部設(shè)備組成。圖2-1為PLC的硬件結(jié)構(gòu)圖。輸入電路CPUEPROMRAM輸出電路基本單元內(nèi)部電源擴展I/O接口各種外設(shè)接口輸出信號現(xiàn)場輸入信號主機編程器打印機PC機輸入電路輸出電路擴展單元輸出信號擴展連接電纜至其他擴展單元現(xiàn)場輸入信號圖2-1 PLC的硬件結(jié)構(gòu)圖圖2-2為三菱FX2N小型PLC產(chǎn)品主機示意圖。本課題中FX2N48MR為基本單元，(24入、16出)，M表示主機、R表示該單元為繼電器輸出型。4.2可編程序控制器的工作方式及編程語言1. PLC的工作方式開始內(nèi)部處理通信處理RUN方式？輸入掃描程序執(zhí)行輸出處理NY1) PLC的

28、掃描工作方式 圖2-3 PLC的掃描過程可編程序控制器在進入RUN狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲的地址號遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始地重要進行?？删幊绦蚩刂破鞴ぷ鲿r的掃描過程如圖2-3所示，包括五個階段：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC完成一次掃描過程所需的時間稱為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關(guān)。2) PLC的程序執(zhí)行過程輸入端子輸入映象寄存器輸出映像寄存器輸出鎖存器輸出端子輸入 .輸出程序執(zhí)行階段輸入采樣階段輸出刷新階段X00

29、1Y001Y001M1讀讀PLC的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個主要階段，如圖2-4所示。圖2-4 PLC的程序執(zhí)行過程3) PLC的掃描周期在PLC的實際工作過程中，每個掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段外，還要進行自診斷、與外設(shè)（如編程器、上位計算機）通信等處理。即一個掃描周期還應(yīng)包含自診斷及與外設(shè)通信等時間。4) PLC的IO響應(yīng)時間PLC采用集中IO刷新方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號發(fā)生變化，輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容也不會改變，還會影響本次循環(huán)的掃描結(jié)果。輸出信號的變化滯后于輸入信號的變化，這產(chǎn)生了PLC的輸入輸出響應(yīng)滯

30、后現(xiàn)象，最大滯后時間為2-3個掃描周期。5觸摸屏介紹GOT圖形操作終端設(shè)備，即以前用操作面板進行的開關(guān)操作，燈顯示，數(shù)據(jù)顯示，信息顯示全部用監(jiān)控畫面替代。5.1觸摸屏的功能監(jiān)控PLC系統(tǒng)的運行過程：1） 將制作的畫面?zhèn)鬏數(shù)紾OT中；2） GOT與PLC連接進行監(jiān)控：傳輸裝置-變行-透明傳輸功能（電腦與PLC直接連接，無需直線）三菱GOT系列GT10超小型機；GT11、GT12基本功能；GT15、GT16 定位高性能機5.2觸摸屏的特點1）色彩鮮明的畫面2）標(biāo)配USB接口3）支持各種連接形式4）豐富的畫面顯示5）透明傳輸系統(tǒng)6）多國語言7）一對多連接功能（可最多同時連接4個通道，最多可以監(jiān)控4個

31、FA設(shè)備，即PLC、伺服放大器、變頻器）5.3系統(tǒng)設(shè)置1）通信設(shè)置2）GOT寫入（寫入數(shù)據(jù)，初次使用GOT時，先寫入boots寫入模式：選擇寫入數(shù)據(jù)，TureType數(shù)字字體：黑體）3）GOT的讀取6.雙層立體車庫功能介紹6.1立體車庫系統(tǒng)組成系統(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)圖見(2.1-1)：圖2.1-16.2 PLC核心控制部分系統(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、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)超過了很多大型可編程控制器。它功能強大實用，價格便宜，工作穩(wěn)定可靠，2

32、4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。6.3 立體車庫控制要求 本系統(tǒng)通過檢測車位運行狀態(tài)和其它參數(shù)，控制電機輪流工作，合理調(diào)度電機運行。系統(tǒng)通過計算機以圖形、圖像、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)控主機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，該系統(tǒng)具有運行可靠、操作方便 、自動化程度高等特點。如圖2.3-1圖3.1-1 號車位、2號車位、3號車位只能上下移動，不能左右移動； 4號車位、5號車位只能左右移動，不能上下移動； 下排車

33、位上的汽車可以直接開出； 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，再進出車輛。 7 .立體車庫系統(tǒng)設(shè)計7.1 PLC選擇本系統(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、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的功能也日益強大，例如位置控制及網(wǎng)絡(luò)功能等。7.2 I/O口分配針對本課題要求，我們規(guī)定了PLC輸入點分配。其中，X0到X2為呼叫開關(guān)；X3到X6為功能開關(guān)；X10至X20為限位開關(guān)。1號車位上限開關(guān)X103號車位下限開關(guān)X202號車

34、位上限開關(guān)X111號車位呼叫開關(guān)X03號車位上限開關(guān)X122號車位呼叫開關(guān)X14號車位上限開關(guān)X133號車位呼叫開關(guān)X25號車位上限開關(guān)X14 復(fù)位開關(guān)X36號車位上限開關(guān)X15叫車開關(guān)X41號車位下限開關(guān)X16停止開關(guān)X62號車位下限開關(guān)X17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。1號車平臺上升Y01號車平臺下降Y12號車平臺上升Y22號車平臺下降Y33號車平臺上升Y43號車平臺下降Y54號車平臺左移Y64號車平臺右移Y75號車平臺左移Y105號車平臺右移Y117.3 PLC外部接線端口圖系統(tǒng)外部接線如圖：:圖4.3-1根據(jù)I/O分配,及電路原理圖：7.4車位檢測部分F

35、X2N-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30mA左右，內(nèi)阻為600，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200/1W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。光電對管，也叫光電開關(guān)，其實內(nèi)部結(jié)構(gòu)就是一個發(fā)光二極管和一個光敏三極管，分為反射式和直射的，都是通過集聚光線來控制光敏三極管的導(dǎo)通與截止。 無論如何，原理都是光電的轉(zhuǎn)化光電開關(guān)一般都具有良好的回差特性，因而即使被檢測物在小范圍內(nèi)晃動也不會影響驅(qū)動器的輸出狀態(tài)，從而可使其保持在穩(wěn)定工作區(qū)。同時，自診斷系統(tǒng)還可以顯示受光狀態(tài)和穩(wěn)定工作區(qū)，以隨時監(jiān)視光電開關(guān)的工作。75手動控制部分程序所用狀態(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)的運行并保存現(xiàn)場斷點信息;當(dāng)出現(xiàn)如電機過載、過熱電氣或機械故障時,自動中止系統(tǒng)的運