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1、基于三菱plc的立體車(chē)庫(kù)控制基于三菱plc的立體車(chē)庫(kù)控制摘 要立體停車(chē)庫(kù)生產(chǎn)在中國(guó)是個(gè)新興行業(yè),立體停車(chē)庫(kù)可緩解城市動(dòng)、靜態(tài)交通問(wèn)題,改善居住環(huán)境,有效利用土地價(jià)值。本系統(tǒng)采用plc、計(jì)算機(jī)結(jié)合組態(tài)畫(huà)面監(jiān)控,按動(dòng)按鈕或控制組態(tài)畫(huà)面即可完成汽車(chē)存取過(guò)程,操作簡(jiǎn)單,存取方便。控制電路部分采用交流接觸器傳統(tǒng)方式,使運(yùn)行安全可靠。設(shè)計(jì)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(jià)低等特點(diǎn)。針對(duì)都市住宅小區(qū)、商業(yè)區(qū)、寫(xiě)字樓等繁華地帶短時(shí)間停車(chē)難的問(wèn)題,提出了采用三菱q00j-plc作為主控器控制立體車(chē)庫(kù)的方案,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種塔式立體車(chē)庫(kù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)并構(gòu)建研制了實(shí)驗(yàn)?zāi)P团?提高經(jīng)濟(jì)。它可以實(shí)現(xiàn)
2、利用空間多層停車(chē),不但節(jié)省占地空間,而且塔樓外觀(guān)可設(shè)計(jì)成多用途的商業(yè)廣告效益和實(shí)用性,塔式立體車(chē)庫(kù)對(duì)于解決現(xiàn)代化密集型城市的汽車(chē)停放問(wèn)題具有重要的開(kāi)發(fā)價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。該系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)便,自動(dòng)化程度高,運(yùn)行速度快、可靠性高等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞 立體車(chē)庫(kù)/可編程控制器/組態(tài)監(jiān)控目 錄摘 要2目 錄41 引言11.1升降橫移式11.2巷道堆垛式11.3垂直循環(huán)式22 三菱plc工作狀態(tài)22.1 plc工作原理22.2 plc內(nèi)部運(yùn)作方式32.3 plc接入方式42.4 plc發(fā)展新動(dòng)向52.5 plc平面光波導(dǎo)技術(shù)(通信)73 雙層立體車(chē)庫(kù)功能介紹73.1立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)組成73.2 plc核心控制部分
3、83.3 立體車(chē)庫(kù)控制要求84 立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)94.1 plc選擇94.2 i/o口分配94.3 plc外部接線(xiàn)端口圖104.4車(chē)位檢測(cè)部分114.5手動(dòng)控制部分114.6 軟件設(shè)計(jì)125 結(jié)論與討論12致謝14參考文獻(xiàn)15附錄16附錄1: 立體車(chē)庫(kù)原理圖16附錄2.立體車(chē)庫(kù)總程序17 38381 引言車(chē)輛無(wú)處停放的問(wèn)題是城市的社會(huì)、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(chē)設(shè)備的發(fā)展在國(guó)外,尤其在日本已有近3040年的歷史,無(wú)論在技術(shù)上還是在經(jīng)驗(yàn)上均已獲得了成功。我國(guó)也于90年代初開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)機(jī)械立體停車(chē)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(hù)與車(chē)位的配比為1:1,為了解決停
4、車(chē)位占地面積與住戶(hù)商用面積的矛盾,立體機(jī)械停車(chē)設(shè)備以其平均單車(chē)占地面積小的獨(dú)特特性,已被廣大用戶(hù)接受。機(jī)械車(chē)庫(kù)與傳統(tǒng)的自然地下車(chē)庫(kù)相比,在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先,機(jī)械車(chē)庫(kù)具有突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。以往的地下車(chē)庫(kù)由于要留出足夠的行車(chē)通道,平均一輛車(chē)就要占據(jù)40平方米的面積,而如果采用雙層機(jī)械車(chē)庫(kù),可使地面的使用率提高8090,如果采用地上多層(21層)立體式車(chē)庫(kù)的話(huà),50平方米的土地面積上便可存放40輛車(chē),這可以大大地節(jié)省有限的土地資源,并節(jié)省土建開(kāi)發(fā)成本。在地下車(chē)庫(kù)中采用機(jī)械存車(chē),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(chē)庫(kù)低得多。機(jī)械車(chē)庫(kù)一般不做成套系統(tǒng),而是以單臺(tái)集裝而
5、成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢(shì),在住宅區(qū)的每個(gè)組團(tuán)中或每棟樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車(chē)樓。這對(duì)眼下車(chē)庫(kù)短缺的小區(qū)解決停車(chē)難的問(wèn)題提供了方便條件。目前,立體車(chē)庫(kù)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。1.1升降橫移式升降橫移式立體車(chē)庫(kù)采用模塊化設(shè)計(jì),每單元可設(shè)計(jì)成兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式,車(chē)位數(shù)從幾個(gè)到上百個(gè)。此立體車(chē)庫(kù)適用于地面及地下停車(chē)場(chǎng),配置靈活,造價(jià)較低。1.2巷道堆垛式巷道堆垛式立體車(chē)庫(kù)采用堆垛機(jī)作為存取車(chē)輛的工具,所有車(chē)輛均由堆垛機(jī)進(jìn)行存取,因此對(duì)堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高,單臺(tái)堆垛機(jī)成本較高,所以巷
6、道堆垛式立體車(chē)庫(kù)適用于車(chē)位數(shù)需要較多的客戶(hù)使用。垂直提升式立體車(chē)庫(kù)垂直提升式立體車(chē)庫(kù)類(lèi)似于電梯的工作原理,在提升機(jī)的兩側(cè)布置車(chē)位,一般地面需一個(gè)汽車(chē)旋轉(zhuǎn)臺(tái),可省去司機(jī)調(diào)頭。垂直提升式立體車(chē)庫(kù)一般高度較高(幾十米),對(duì)設(shè)備的安全性,加工安裝精度等要求都很高,因此造價(jià)較高,但占地卻最小。1.3垂直循環(huán)式 產(chǎn)品特點(diǎn): 1)占地少,兩個(gè)泊位面積可停610輛車(chē)。 2)外裝修可只加頂棚,消防可利用消防栓。 3)價(jià)格低,地基、外裝修、消防等投資少,建設(shè)周期短。 4)可采用自動(dòng)控制,運(yùn)行安全可靠。本課題以二層五車(chē)位為研究對(duì)象,采用三菱fx2n-48mr為控制元件,進(jìn)行模擬,結(jié)合所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí),成功的設(shè)計(jì)出二層五
7、車(chē)位plc控制系統(tǒng)。2 三菱plc工作狀態(tài)2.1 plc工作原理一 掃描技術(shù)當(dāng)plc投入運(yùn)行后,其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段,即輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)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(gè)階段。輸入采樣階段 在輸入采樣階段,plc以?huà)呙璺绞揭来蔚刈x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(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)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(huì)改變。因此,如果輸入是脈沖信號(hào),則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期,才能保
8、證在任何情況下,該輸入均能被讀入。二 用戶(hù)程序執(zhí)行階段在用戶(hù)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(hù)程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí),又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線(xiàn)路,并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線(xiàn)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(xiàn)圈在系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài);或者刷新該輸出線(xiàn)圈在i/o映象區(qū)中對(duì)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。即,在用戶(hù)程序執(zhí)行過(guò)程中,只有輸入點(diǎn)在i/o映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化,而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在i/o映象區(qū)或系統(tǒng)ram存儲(chǔ)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
9、在上面的梯形圖,其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線(xiàn)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(xiàn)圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即i/o指令則可以直接存取i/o點(diǎn)。即使用i/o指令的話(huà),輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新,程序直接從i/o模塊取值,輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新,這跟立即輸入有些區(qū)別。三 輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶(hù)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(duì)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(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí),才是plc的真正輸出。2.2 plc內(nèi)部運(yùn)
10、作方式雖然plc所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計(jì)時(shí)器與計(jì)數(shù)器等名稱(chēng),但plc內(nèi)部并非實(shí)體上具有這些硬件,而是以?xún)?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(shí)體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實(shí)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?huà)呙璺绞阶x入cpu 中并最后執(zhí)行控制運(yùn)作。在整個(gè)的掃描過(guò)程包括三大步驟,“輸入狀態(tài)檢查”、“程式執(zhí)行”、“輸出狀態(tài)更新”說(shuō)明如下: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(diǎn)開(kāi)關(guān)或傳感器狀態(tài)(1 或0 代表開(kāi)或關(guān)),并將其狀態(tài)寫(xiě)入內(nèi)存中對(duì)應(yīng)之位置xn。步驟二“程式執(zhí)行”:將階梯圖程式逐行
11、取入cpu 中運(yùn)算,若程式執(zhí)行中需要輸入接點(diǎn)狀態(tài),cpu直接自?xún)?nèi)存中查詢(xún)?nèi)〕?。輸出線(xiàn)圈之運(yùn)算結(jié)果則存入內(nèi)存中對(duì)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輸出部接點(diǎn),并且重回步驟一。 此三步驟稱(chēng)為plc之掃描周期,而完成所需的時(shí)間稱(chēng)為plc 之反應(yīng)時(shí)間,plc 輸入訊號(hào)之時(shí)間若小于此反應(yīng)時(shí)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(huì)被更新一次,因此稱(chēng)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。圖2-1 plc內(nèi)部運(yùn)作架構(gòu)圖2.3 plc接入方式電力線(xiàn)通信技術(shù),英文簡(jiǎn)稱(chēng)plc,是指利用電力線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)和話(huà)音
12、信號(hào)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(xiàn)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(lái),并傳送到計(jì)算機(jī)或電話(huà)上,以實(shí)現(xiàn)信息傳遞。該技術(shù)在不需要重新布線(xiàn)的基礎(chǔ)上,在現(xiàn)有電線(xiàn)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻等多業(yè)務(wù)的承載,也就是實(shí)現(xiàn)四網(wǎng)合一。終端用戶(hù)只要插上電源插頭,就可以實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)接入。plc利用1.6m到30m頻帶范圍傳輸信號(hào)。在發(fā)送時(shí),利用gmsk或ofdm調(diào)制技術(shù)將用戶(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制,然后在電力線(xiàn)上進(jìn)行傳輸;在接收端,先經(jīng)過(guò)濾波器將調(diào)制信號(hào)濾出,再經(jīng)過(guò)解調(diào),就可得到原通信信號(hào)。目前可達(dá)到的通信速率依具體設(shè)備不同在4.5m45m之間。plc設(shè)備分為局端和調(diào)制解調(diào)器,局端負(fù)責(zé)
13、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(shí),來(lái)自用戶(hù)的數(shù)據(jù)進(jìn)入調(diào)制解調(diào)器調(diào)制后,通過(guò)用戶(hù)的配電線(xiàn)路傳輸?shù)骄侄嗽O(shè)備,局端將信號(hào)解調(diào)出來(lái),再轉(zhuǎn)到外部的internet。隨著計(jì)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(chǎng)家及系統(tǒng)集成商都大力開(kāi)發(fā)以太網(wǎng)產(chǎn)品,關(guān)注plc的直接上網(wǎng)問(wèn)題?,F(xiàn)在國(guó)際上知名的plc廠(chǎng)家產(chǎn)品均能夠?qū)崿F(xiàn)直接上網(wǎng),如施耐德公司全線(xiàn)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(mén)子公司的有關(guān)plc、羅克韋爾plc的有關(guān)系列控制器等。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
14、智能設(shè)備的接入問(wèn)題。采用直接上網(wǎng)的結(jié)構(gòu),堅(jiān)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(lái)實(shí)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(shí)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)品特性對(duì)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(wèn)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(shí)現(xiàn)智能設(shè)備接入plc的方法有多種多
15、樣。在比較國(guó)外主要plc產(chǎn)品特性基礎(chǔ)上,在滿(mǎn)足分層分布(單元)式的結(jié)構(gòu)原則前提條件下,對(duì)智能設(shè)備接入lcu的方法進(jìn)行分析對(duì)比,從它們的特性中,力圖找出共性的方法,側(cè)重于通訊速率、實(shí)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。1 直接接入plc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(zhuān)有協(xié)議,不是開(kāi)放的協(xié)議。對(duì)于一些plc如ge90系列plc,它有一種模塊,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。這種方法智能設(shè)備與plc
16、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(shí),比較適合這種方式。因?yàn)橹悄茉O(shè)備多,總的通訊速度就會(huì)較慢,通訊協(xié)議不一致,就會(huì)占用該模塊較多內(nèi)存。2通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)直接接入plc對(duì)于部分plc,一些智能設(shè)備可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)直接接入plc。這種方式較好,因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(diǎn)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。 3間接接入plc直接接入plc的方法不具有普遍性,不是每一種plc都可以實(shí)現(xiàn)的。下面兩種方法可以在更大范圍使用。尤其是
17、經(jīng)串口接入plc的方法,是一種普遍的方法。4經(jīng)串口轉(zhuǎn)換接入plcplc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(gè)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(shí)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(kāi)的專(zhuān)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(duì)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。5 經(jīng)轉(zhuǎn)換接入現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)入p
18、lc為了解決plc串口從方式不能直接接入plc的問(wèn)題,有些plc廠(chǎng)家如施耐德,它開(kāi)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(chǎng)總線(xiàn)mb+。它有兩種,一種支持同一種開(kāi)放的協(xié)議如modbus,不需編程,另一種支持各個(gè)串口協(xié)議可以不同,但需要編程。參見(jiàn)結(jié)構(gòu)圖三。6串口設(shè)備經(jīng)轉(zhuǎn)換(不經(jīng)plc)上網(wǎng)前面幾種方法都直接或間接通過(guò)plc接入智能設(shè)備?,F(xiàn)在,通過(guò)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(hào)。這樣一個(gè)lcu需要有幾個(gè)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(jiàn)圖四。7智能設(shè)備直接接
19、入以太網(wǎng)隨著時(shí)間的推移,越來(lái)越多的設(shè)備將可以直接上網(wǎng),因此可以采取智能設(shè)備直接上網(wǎng)的方式,速率可以達(dá)到10mbps或100mbps,將會(huì)很有應(yīng)用前景。但一個(gè)lcu需要有幾個(gè)ip地址。其結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖五。8幾種方式的比較將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(píng)價(jià),見(jiàn)下表:特性方式典型速率方式編程總體評(píng)價(jià)1.直接接入plc9.6 kbps通訊方式需編程接入較多串口設(shè)備時(shí),通訊速度要降低。部分plc可以使用這種方式。2.直接接入現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)153 kbps,1.0mbps.現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)無(wú)需編程速率較快。是一種綜合性能比較好的方式。不足的是一般plc現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)開(kāi)放的較少
20、,支持各plc現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的產(chǎn)品較少。3.經(jīng)串口轉(zhuǎn)換接入plc 9.6 kbps通訊方式需編程每一種plc需要專(zhuān)門(mén)外購(gòu)或開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)換裝置。是一種比較經(jīng)濟(jì)的方法,可以接入較多的智能設(shè)備。4.經(jīng)轉(zhuǎn)換接入現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)9.6 kbps通訊方式根據(jù)通訊協(xié)議而定只有在部分plc可以使用。有兩種轉(zhuǎn)換裝置,一種支持同一種開(kāi)放的通訊協(xié)議,不需編程。另一種可以支持不同的通訊協(xié)議,需要編程。該轉(zhuǎn)換裝置一般是plc配套產(chǎn)品。5.經(jīng)串口轉(zhuǎn)換上網(wǎng)9.6 kbps通訊方式需編程可以進(jìn)行工程化研究,很有潛力。值得關(guān)注與研究。與plc相獨(dú)立,不受plc種類(lèi)影響,應(yīng)用范圍廣,接入設(shè)備多。6.智能設(shè)備直接上網(wǎng)10 mbps,100 mbps.
21、以太網(wǎng)有待研究目前可以直接上網(wǎng)的智能設(shè)備較少,但很有發(fā)展?jié)摿?。與plc相獨(dú)立,不受plc種類(lèi)影響,應(yīng)用范圍廣,接入設(shè)備多,通訊速度快。值得引起注意和關(guān)注。上表給出了六種方式接入智能設(shè)備的方法,本文作者認(rèn)為:(1)plc直接上網(wǎng)的lcu結(jié)構(gòu)優(yōu)于經(jīng)過(guò)工控機(jī)上網(wǎng)lcu結(jié)構(gòu);因?yàn)閘cu整體可靠性得到提高;(2)智能設(shè)備以直接接入plc現(xiàn)地總線(xiàn)方式從比較好,因?yàn)閼?yīng)用簡(jiǎn)單、速率快等,在可以選擇直接接入現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的設(shè)備時(shí),盡量采用這種方式。(3)智能設(shè)備經(jīng)串口轉(zhuǎn)換接入plc方式,是一種較優(yōu)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。(4)智能設(shè)備經(jīng)串口
22、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?yàn)檫@兩種方法都與具體的plc產(chǎn)品無(wú)關(guān),是一種具有普遍意義的方法,值得引起注意。2.4 plc發(fā)展新動(dòng)向plc是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)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(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)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(jià)格便宜的特點(diǎn)。1:產(chǎn)
23、品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展 大:i/o點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多cpu并行工作、大容量存儲(chǔ)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(guò)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(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程i/o模塊等專(zhuān)用化模塊。 5:編程工具豐富多樣,功能不斷提高,編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化 有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件,采用梯形圖、功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言,亦有高檔的plc指令系統(tǒng) 6:發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)
24、 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。plc發(fā)展歷史起源:1968年美國(guó)通用汽車(chē)公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969 年,美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程控制器 pdp14 ,在美國(guó)通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)線(xiàn)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(chēng)programmable,是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)plc。1969年,美國(guó)研制出世界第一臺(tái)pdp-141971年,日本研制出第一臺(tái)dcs-81973年,德國(guó)研制出第一臺(tái)plc1974年,中國(guó)研制出第一臺(tái)plc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pl
25、c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(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時(shí)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(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)后,為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn),可編程序控制器定名為programmable logic controller(plc)。20世紀(jì)70年代中末期,可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段,計(jì)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(jì)、模擬量運(yùn)算、pid功能及極高的性?xún)r(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初,可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)
26、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。20世紀(jì)80年代至90年代中期,是plc發(fā)展最快的時(shí)期,年增長(zhǎng)率一直保持為3040%。在這時(shí)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(guò)程控制領(lǐng)域,在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的dcs系統(tǒng)。20世紀(jì)末期,可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個(gè)時(shí)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。2.5 plc平面光波導(dǎo)技術(shù)(通信)plc是英文planar light
27、wave circuit的縮寫(xiě),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(shuō)光波導(dǎo)位于一個(gè)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(gè)平面內(nèi)一樣。因此,plc是一種技術(shù),它不是泛指某類(lèi)產(chǎn)品,更不是分路器! 我們最常見(jiàn)的plc分路器是用二氧化硅(sio2)做的,其實(shí)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)、絕緣體上的硅(silicon-on-insulator, soi/simox)、氮氧化硅(sion)、高分子聚合物(polymer)等?;谄?/p>
28、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(kāi)關(guān)(optical switch)、光梳(interleaver)和陣列波導(dǎo)光柵(array waveguide grating, awg)等。根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合的需求(如響應(yīng)時(shí)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(wú)源器件,并且是獨(dú)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。plc英文全稱(chēng)programmabl
29、e logic controller ,中文全稱(chēng)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(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器,用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序,執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制,定時(shí),計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令,并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。3 雙層立體車(chē)庫(kù)功能介紹3.1立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)組成系統(tǒng)主要由:plc、組態(tài)監(jiān)控部分、電氣傳動(dòng)部分、檢測(cè)部分、手動(dòng)控制部分、支架模型系統(tǒng)圖如圖3-1所示。圖3-1 模型系統(tǒng)圖3.2 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(qiáng)、速度最高的微型可編程控制器。它的基
30、本指令執(zhí)行時(shí)間高達(dá)0.08us,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了很多大型可編程控制器。它功能強(qiáng)大實(shí)用,價(jià)格便宜,工作穩(wěn)定可靠,24點(diǎn)輸入,16點(diǎn)輸出,采用繼電器輸出形式,可驅(qū)動(dòng)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。3.3 立體車(chē)庫(kù)控制要求 本系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)車(chē)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(guò)計(jì)算機(jī)以圖形、圖像、數(shù)據(jù)、文字等方式,直觀(guān)、形象、實(shí)時(shí)地 反映系統(tǒng)工作狀態(tài)以及車(chē)位位置等 參數(shù),并通過(guò)plc通訊模塊與監(jiān)測(cè)監(jiān)控主機(jī)實(shí)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(dòng)化程度高等特點(diǎn)。如圖3-2所示圖3-2 車(chē)位檢測(cè)
31、圖 號(hào)車(chē)位、2號(hào)車(chē)位、3號(hào)車(chē)位只能上下移動(dòng),不能左右移動(dòng); 4號(hào)車(chē)位、5號(hào)車(chē)位只能左右移動(dòng),不能上下移動(dòng); 下排車(chē)位上的汽車(chē)可以直接開(kāi)出; 上排車(chē)位的汽車(chē),要想開(kāi)出需要先按下相應(yīng)車(chē)位標(biāo)號(hào)呼叫按鍵,再按下叫車(chē)按鍵,然后下排車(chē)位先左右移動(dòng),讓出位置,上排車(chē)位降至下層,再進(jìn)出車(chē)輛。 4 立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 plc選擇本系統(tǒng)采用三菱公司的型號(hào)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(lèi)產(chǎn)品價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。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。4.2 i/o口分配針對(duì)本課題要求,我們規(guī)定了plc輸入點(diǎn)分配。其中,x0到x
32、2為呼叫開(kāi)關(guān);x3到x6為功能開(kāi)關(guān);x10至x20為限位開(kāi)關(guān)。表4-1 輸入端子分配表1號(hào)車(chē)位上限開(kāi)關(guān)x103號(hào)車(chē)位下限開(kāi)關(guān)x202號(hào)車(chē)位上限開(kāi)關(guān)x111號(hào)車(chē)位呼叫開(kāi)關(guān)x03號(hào)車(chē)位上限開(kāi)關(guān)x122號(hào)車(chē)位呼叫開(kāi)關(guān)x14號(hào)車(chē)位上限開(kāi)關(guān)x133號(hào)車(chē)位呼叫開(kāi)關(guān)x25號(hào)車(chē)位上限開(kāi)關(guān)x14 復(fù)位開(kāi)關(guān)x36號(hào)車(chē)位上限開(kāi)關(guān)x15叫車(chē)開(kāi)關(guān)x41號(hào)車(chē)位下限開(kāi)關(guān)x16停止開(kāi)關(guān)x62號(hào)車(chē)位下限開(kāi)關(guān)x17關(guān)于輸出點(diǎn)的定義,它們兩兩成對(duì),構(gòu)成控制交流接觸器吸合條件。表4-2 輸出端子分配表1號(hào)車(chē)平臺(tái)上升y01號(hào)車(chē)平臺(tái)下降y12號(hào)車(chē)平臺(tái)上升y22號(hào)車(chē)平臺(tái)下降y33號(hào)車(chē)平臺(tái)上升y43號(hào)車(chē)平臺(tái)下降y54號(hào)車(chē)平臺(tái)左移y64號(hào)車(chē)平
33、臺(tái)右移y75號(hào)車(chē)平臺(tái)左移y105號(hào)車(chē)平臺(tái)右移y114.3 plc外部接線(xiàn)端口圖根據(jù)i/o分配,及電路原理圖如圖4-1所示圖4-1 plc連接示意圖4.4車(chē)位檢測(cè)部分fx2n-48mr可編程控制器采用直流輸入形式,車(chē)庫(kù)所有車(chē)位到位及限位檢測(cè)采用了光電對(duì)管,檢測(cè)電路電源使用plc內(nèi)部提供的24v直流電源,其最大驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)400ma.光電對(duì)管的導(dǎo)通電流在30ma左右,內(nèi)阻為600,為滿(mǎn)足光電對(duì)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(gè)200/1w的大功率電阻。立體車(chē)庫(kù)共有6個(gè)上下到位檢測(cè)光電對(duì)管和3個(gè)左右到位檢測(cè)光電對(duì)管,總驅(qū)動(dòng)電流為9*30ma=270ma,小于可編程控制器
34、24v直流電源的最大輸出電流,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。45手動(dòng)控制部分程序所用狀態(tài)元件、定時(shí)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均選用具有掉電保護(hù)功能的元件,當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)元件保持掉電前的狀態(tài),以保存現(xiàn)場(chǎng)信息,待上電后繼續(xù)完成被中斷的動(dòng)作;當(dāng)發(fā)生意外情況時(shí),按下急停按鈕中止系統(tǒng)的運(yùn)行并保存現(xiàn)場(chǎng)斷點(diǎn)信息;當(dāng)出現(xiàn)如電機(jī)過(guò)載、過(guò)熱電氣或機(jī)械故障時(shí),自動(dòng)中止系統(tǒng)的運(yùn)行,并發(fā)出聲光報(bào)警,同時(shí)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入手動(dòng)方式進(jìn)行故障處理。考慮到組態(tài)控制可能出現(xiàn)上述問(wèn)題,系統(tǒng)也設(shè)計(jì)了最基本的手控控制,設(shè)計(jì)了車(chē)庫(kù)上層三個(gè)車(chē)位的選擇按鈕、呼叫車(chē)位按鈕和復(fù)位按鈕,并且考慮到如果車(chē)位動(dòng)作出現(xiàn)錯(cuò)誤,設(shè)計(jì)了急停按鈕,這樣能使車(chē)庫(kù)系統(tǒng)無(wú)論處于何種運(yùn)行狀態(tài)都能立即停止運(yùn)行
35、,避免事故的發(fā)生。4.6 軟件設(shè)計(jì)plc的編程語(yǔ)言有梯形圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言、順序功能圖語(yǔ)言等。其中前兩種語(yǔ)言用得較多,順序功能圖語(yǔ)言也在許多場(chǎng)合被采用。本設(shè)計(jì)所采用的編程語(yǔ)言為梯形圖語(yǔ)言。目前有許多組態(tài)軟件可用于設(shè)計(jì)plc的監(jiān)控畫(huà)面,他們使用起來(lái)都非常簡(jiǎn)單;一些公司也提供了一套編程接口,可使用高級(jí)編程語(yǔ)言實(shí)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(jiǎn)單易用的優(yōu)勢(shì),而使用高級(jí)語(yǔ)言自己開(kāi)發(fā)監(jiān)控界面,需要一定的編程經(jīng)驗(yàn),一般人用不了,但若掌握它,則有著更加靈活的設(shè)計(jì)思路,可以實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的畫(huà)面以及功能,其前期設(shè)計(jì)工作量較大,但標(biāo)準(zhǔn)模塊做出來(lái)以后,以后開(kāi)發(fā)界面的工作量甚至比使用目前的組態(tài)
36、軟件都要小得多。下面主要以siemens 的plc為例,介紹如何設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的監(jiān)控界面的一些技巧,這對(duì)于使用當(dāng)前的組態(tài)軟件的人也有一定的借鑒意義。5 結(jié)論與討論近幾年,隨著人民生活水平的提高,及汽車(chē)價(jià)格的一降再降,有車(chē)在老百姓看來(lái)已是越來(lái)越平常的事??墒?,如果你住在一些較老的小區(qū),會(huì)發(fā)現(xiàn),買(mǎi)車(chē)容易,停車(chē)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(gè)泊車(chē)位,不得不比擠公車(chē)起得還早。為什么會(huì)這樣,這既有歷史原因,人們沒(méi)想到國(guó)人會(huì)如此快的擁有自己的家庭轎車(chē),也有中國(guó)過(guò)于太快的城市化,使城市本就薄弱的基礎(chǔ)設(shè)施捉襟見(jiàn)肘,所以,國(guó)家不能承受城市無(wú)限度的外擴(kuò),也就不允許在每個(gè)建筑外面留下大塊的空地作為
37、停車(chē)場(chǎng)。因此,“車(chē)庫(kù)”是大中城市的熱門(mén)話(huà)題,國(guó)家經(jīng)貿(mào)委將“城市立體車(chē)庫(kù)”列為“近期行業(yè)技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)”,隨著家用汽車(chē)的不斷增加,公共場(chǎng)所及社區(qū)內(nèi)存車(chē)矛盾、車(chē)擠綠地的問(wèn)題將會(huì)越來(lái)越突出,在人們對(duì)生活質(zhì)量和環(huán)境意識(shí)不斷增強(qiáng)之時(shí)“車(chē)庫(kù)”日漸成為熱門(mén)話(huà)題,機(jī)械自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)將會(huì)在新開(kāi)發(fā)的樓盤(pán)及商業(yè)里大顯身手。 隨著汽車(chē)的急增致使城市停車(chē)難問(wèn)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(dòng)化立體停車(chē)設(shè)備,以其占地面積少、停車(chē)率高、布置靈活、高效低耗、性?xún)r(jià)比高、安全可靠等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到人們的青睞。目前市面上常見(jiàn)的機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)有:升降橫移類(lèi)、垂直循環(huán)類(lèi)、多層循環(huán)類(lèi)、水平循環(huán)類(lèi)、平面移
38、動(dòng)類(lèi)、巷道堆垛類(lèi)、垂直升降類(lèi)和簡(jiǎn)易升降類(lèi)等8種,其中升降橫移類(lèi)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、安全可靠、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),在國(guó)內(nèi)車(chē)庫(kù)市場(chǎng)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的市場(chǎng)份額。本文介紹了立體車(chē)庫(kù)發(fā)展?fàn)顩r以及立體車(chē)庫(kù)的主要功能與優(yōu)越性,并進(jìn)一步結(jié)合給出了一個(gè)物業(yè)小區(qū)內(nèi)地下三層升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案的實(shí)踐操作來(lái)闡述plc的應(yīng)用。升降橫移類(lèi)立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)通過(guò)采用plc和profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制,使整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性大大提高,滿(mǎn)足了車(chē)庫(kù)的控制功能與使用性能的要求,完全實(shí)現(xiàn)了進(jìn)出車(chē)的智能控制。系統(tǒng)還在硬件設(shè)計(jì)上采用了手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)多級(jí)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(shí),由于plc軟件設(shè)計(jì)上的優(yōu)化處理,使得本系統(tǒng)對(duì)于車(chē)位的擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)便;此外,軟件設(shè)計(jì)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(chē)時(shí)間,提高了工作效率。同時(shí),本文還介紹了基于可編程控制器(plc)和profibus總線(xiàn)的車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng),簡(jiǎn)述了多層升降橫移立體停車(chē)庫(kù)工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),通過(guò)plc軟件設(shè)計(jì)及其優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了立體車(chē)庫(kù)的自動(dòng)控制。升降橫移類(lèi)立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)通過(guò)采用plc和profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制,使整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性大大提高,滿(mǎn)足了車(chē)庫(kù)的控制功能與使用性能的要求,完全
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