基于三菱PLC的立體車庫控制畢業(yè)設(shè)計(jì)

鄭州科技學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于三菱PLC立體車庫控制學(xué)生姓名許明威專業(yè)班級08電氣二班學(xué)號200626098所在系電氣工程系指導(dǎo)教師趙劍鍔完成時間2011年3月20日

基于三菱PLC的立體車庫控制摘要立體停車庫生產(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(jì)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。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，造價低等特點(diǎn)。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(jì)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(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团?提高經(jīng)濟(jì)。它可以實(shí)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(jì)成多用途的商業(yè)廣告效益和實(shí)用性,塔式立體車庫對于解決現(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(diǎn)。關(guān)鍵詞立體車庫/可編程控制器/組態(tài)監(jiān)控PLCcontrolthree-dimensionalgaragesystemdesignABSTRACTThree-dimensionalstopsthegarageproductioninChinaisanemergingprofession,three-dimensionalstopsthegaragetobepossibletoalleviatetheurbantendency,thestatictransportationquestion,theimprovementenvironment,usesthelandvalueeffectively.ThissystemusesPLC,thecomputerunionconfigurationpicturemonitoring,pressesthebuttonorthecontrolconfigurationpicturethencompletestheautomobileaccessprocedure,thesimplicityofoperator,thedepositisconvenient.Thecontrolcircuitpartselectstheexchangecontactdevicetraditionmethod,causesthemovementsafereliable.Thedesignusestheseparablecombination,themoduletypeinstallment,facilitatesnimbly,hasthemaintenanceeasytooperate,theconstructioncostlowstatuscharacteristic.Aimingaturbanresidential,commercial,officebuildingsandbusydistrictshorttimeparkingproblem,thepaperintroducesthemitsubishiQ00J-PLCasthemasteriscontrolledbythethree-dimensionalgaragescheme,designanddevelopatowerthree-dimensionalgarageautomaticcontrolsystemandconstructingexperimentalmodelwasdeveloped.Itcancarryuseofspace,notonlysavecoversanareaofmultilayerparkingspace,andtowersappearancecanbedesignedintoamulti-purposecommercialbillboards,toimprovetheeconomicbenefitandpracticability,towerthree-dimensionalgarageforsolvingthemodernintensivecityparkedhiscarisessentialdevelopmentvalueandbroadapplicationprospect.Thissystemhassimpleoperation,highautomation,fastoperation,highreliabilitycharacteristicKeywordsParkingProgrammableLogicControllerConfigurationMonitoring

目錄摘要 2ABSTRACT 3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) 22.1PLC工作原理 22.2PLC內(nèi)部運(yùn)作方式 32.3PLC接入方式 42.4PLC發(fā)展新動向 52.5PLC平面光波導(dǎo)技術(shù)（通信） 73雙層立體車庫功能介紹 73.1立體車庫系統(tǒng)組成 73.2PLC核心控制部分 83.3立體車庫控制要求 84立體車庫系統(tǒng)設(shè)計(jì) 94.1PLC選擇 94.2I/O口分配 94.3PLC外部接線端口圖 104.4車位檢測部分 114.5手動控制部分 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:立體車庫原理圖 16附錄2.立體車庫總程序 171引言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(yàn)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(dú)特特性，已被廣大用戶接受。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。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。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。1.1升降橫移式升降橫移式立體車庫采用模塊化設(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。1.2巷道堆垛式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，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。1.3垂直循環(huán)式產(chǎn)品特點(diǎn)：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)可采用自動控制，運(yùn)行安全可靠。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(jì)出二層五車位PLC 控制系統(tǒng)。2三菱PLC工作狀態(tài)2.1PLC工作原理一掃描技術(shù)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。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)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。二用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(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，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)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(diǎn)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。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，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。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(diǎn)。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。2.2PLC內(nèi)部運(yùn)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)時器與計(jì)數(shù)器等名稱，但PLC內(nèi)部并非實(shí)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(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)更新”說明如下：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(diǎn)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輸出部接點(diǎn)，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。圖2-1PLC內(nèi)部運(yùn)作架構(gòu)圖2.3PLC接入方式電力線通信技術(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(jì)算機(jī)或上，以實(shí)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音和視頻等多業(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。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，局端將信號解調(diào)出來，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)后智能設(shè)備的接入問題。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(shí)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?yàn)橹悄茉O(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。2通過現(xiàn)場總線直接接入PLC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?yàn)楝F(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(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。5經(jīng)轉(zhuǎn)換接入現(xiàn)場總線進(jìn)入PLC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。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。7智能設(shè)備直接接入以太網(wǎng)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。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，并給出總體評價，見下表：特性方式典型速率方式編程總體評價1.直接接入PLC9.6KBPS通訊方式需編程接入較多串口設(shè)備時，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)場總線153KBPS,1.0MBPS.現(xiàn)場總線無需編程速率較快。是一種綜合性能比較好的方式。不足的是一般PLC現(xiàn)場總線開放的較少，支持各PLC現(xiàn)場總線的產(chǎn)品較少。3.經(jīng)串口轉(zhuǎn)換接入PLC9.6KBPS通訊方式需編程每一種PLC需要專門外購或開發(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)場總線9.6KBPS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)9.6KBPS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)10MBPS,100MBPS.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)過工控機(jī)上網(wǎng)LCU結(jié)構(gòu)；因?yàn)長CU整體可靠性得到提高；（2）智能設(shè)備以直接接入PLC現(xiàn)地總線方式從比較好，因?yàn)閼?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。（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)品無關(guān)，是一種具有普遍意義的方法，值得引起注意。2.4PLC發(fā)展新動向PLC是一種專門為在工業(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器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時、計(jì)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(diǎn)。1：產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(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(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用化模塊。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。PLC發(fā)展歷史起源：1968年美國通用汽車公司提出取代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。1969年，美國研制出世界第一臺PDP-141971年，日本研制出第一臺DCS-81973年，德國研制出第一臺PLC1974年，中國研制出第一臺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(jì)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(jì)算機(jī)發(fā)展起來后，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ProgrammableLogicController（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功能及極高的性價比奠定了它在現(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。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。2.5PLC平面光波導(dǎo)技術(shù)（通信）PLC是英文PlanarLightwaveCircuit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(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?；谄矫婀獠▽?dǎo)技術(shù)解決方案的器件包括：分路器(Splitter)、星形耦合器(Starcoupler)、可調(diào)光衰減器(VariableOpticalAttenuator,VOA)、光開關(guān)(Opticalswitch)、光梳(Interleaver)和陣列波導(dǎo)光柵(ArrayWaveguideGrating,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(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ProgrammableLogicController,中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(jì)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(jì)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。3雙層立體車庫功能介紹3.1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)圖如圖3-1所示。圖3-1模型系統(tǒng)圖3.2PLC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(qiáng)大實(shí)用，價格便宜，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)動交直流負(fù)載，負(fù)載電流在2A左右。220VAC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立體車庫控制要求本系統(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(jì)算機(jī)以圖形、圖像、數(shù)據(jù)、文字等方式，直觀、形象、實(shí)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，該系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、操作方便、自動化程度高等特點(diǎn)。如圖3-2所示圖3-2車位檢測圖①１號車位、2號車位、3號車位只能上下移動，不能左右移動；②4號車位、5號車位只能左右移動，不能上下移動；③下排車位上的汽車可以直接開出；④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。4立體車庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1PLC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(qiáng)、使用方便、同類產(chǎn)品價格便宜等優(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。4.2I/O口分配針對本課題要求，我們規(guī)定了PLC輸入點(diǎn)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)。表4-1輸入端子分配表1號車位上限開關(guān)X103號車位下限開關(guān)X202號車位上限開關(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(diǎn)的定義，它們兩兩成對，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Y114.3PLC外部接線端口圖根據(jù)I/O分配,及電路原理圖如圖4-1所示圖4-1PLC連接示意圖4.4車位檢測部分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30mA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(jì)要求。4．5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(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(diǎn)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(bào)警,同時系統(tǒng)轉(zhuǎn)入手動方式進(jìn)行故障處理。考慮到組態(tài)控制可能出現(xiàn)上述問題，系統(tǒng)也設(shè)計(jì)了最基本的手控控制，設(shè)計(jì)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，并且考慮到如果車位動作出現(xiàn)錯誤，設(shè)計(jì)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。4.6軟件設(shè)計(jì)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(jì)所采用的編程語言為梯形圖語言。目前有許多組態(tài)軟件可用于設(shè)計(jì)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(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(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，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(diǎn),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：升降橫移類、垂直循環(huán)類、多層循環(huán)類、水平循環(huán)類、平面移動類、巷道堆垛類、垂直升降類和簡易升降類等8種,其中升降橫移類以其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全可靠、造價低等優(yōu)點(diǎn),在國內(nèi)車庫市場占有絕對優(yōu)勢的市場份額。本文介紹了立體車庫發(fā)展?fàn)顩r以及立體車庫的主要功能與優(yōu)越性，并進(jìn)一步結(jié)合給出了一個物業(yè)小區(qū)內(nèi)地下三層升降橫移式立體車庫的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案的實(shí)踐操作來闡述PLC的應(yīng)用。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(shí)現(xiàn)了進(jìn)出車的智能控制。系統(tǒng)還在硬件設(shè)計(jì)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(jì)上的優(yōu)化處理,使得本系統(tǒng)對于車位的擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)較為簡便;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)出車時間,提高了工作效率。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(diǎn)，通過PLC軟件設(shè)計(jì)及其優(yōu)化,實(shí)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(shí)現(xiàn)了進(jìn)出車的智能控制。系統(tǒng)還在硬件設(shè)計(jì)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(jì)上的優(yōu)化處理,使得本系統(tǒng)對于車位的擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)較為簡便;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)出車時間,提高了工作效率。本文的一些觀點(diǎn)和實(shí)際操作是根據(jù)具體的實(shí)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。

致謝值此論文完成之際，首先要感謝趙劍鄂同時，還要感謝趙劍鍔老師，在論文進(jìn)行過程中，參考文獻(xiàn)[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[2]郭建江,于有生.PLC在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)[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[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[5]SIMATICS7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊[6]西門子SIMATICS7-200可編程序控制器選型手冊[7]西門子MicroMaster440通用型變頻器使用大全[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[9]任伯淼.機(jī)械式立體停車庫M.北京:海洋出版社,2001[10]皮壯行,宮振鳴,李雪華.可編程序控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000[11]王新生,張華強(qiáng)，基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[工業(yè)控制計(jì)算機(jī)IndustrialControlComputer][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ElectricDrive][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(jì)[電子設(shè)計(jì)應(yīng)用ElectronicDesign&ApplicationWorld-NikkeiElectronicsChina][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(jì)[機(jī)床與液壓MachineTool&Hydraulics][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(bào)（自然科學(xué)版）JournalofTaiyuanTeachersCollege(NaturalScienceEdition)]附錄附錄1:立體車庫原理圖附錄2.立體車庫總程序09/2011:46102機(jī)體齒飛面孔雙臥多軸組合機(jī)床及CAD設(shè)計(jì)09/0820:023kN微型裝載機(jī)設(shè)計(jì)09/2015:0945T旋挖鉆機(jī)變幅機(jī)構(gòu)液壓缸設(shè)計(jì)08/3015:325噸卷揚(yáng)機(jī)設(shè)計(jì)10/3017:12C620軸撥桿的工藝規(guī)程及鉆2-Φ16孔的鉆床夾具設(shè)計(jì)09/2113:39CA6140車床撥叉零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)83100308/3015:37CPU風(fēng)扇后蓋的注塑模具設(shè)計(jì)09/2016:19GDC956160工業(yè)對輥成型機(jī)設(shè)計(jì)08/3015:45LS型螺旋輸送機(jī)的設(shè)計(jì)10/0723:43LS型螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)09/2016:23P-90B型耙斗式裝載機(jī)設(shè)計(jì)09/0820:17PE10自行車無級變速器設(shè)計(jì)10/0709:23話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造09/0820:20T108噸自卸車拐軸的斷裂原因分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)09/2113:39X-Y型數(shù)控銑床工作臺的設(shè)計(jì)09/0820:25YD5141SYZ后壓縮式垃圾車的上裝箱體設(shè)計(jì)10/0709:20ZH1115W柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì)09/2115:34ZXT-06型多臂機(jī)凸輪軸加工工藝及工裝設(shè)計(jì)10/3016:04三孔連桿零件的工藝規(guī)程及鉆Φ35H6孔的夾具設(shè)計(jì)08/3017:57三層貨運(yùn)電梯曳引機(jī)及傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)10/2914:08上蓋的工工藝規(guī)程及鉆6-Ф4.5孔的夾具設(shè)計(jì)10/0413:45五噸單頭液壓放料機(jī)的設(shè)計(jì)10/0413:44五噸單頭液壓放料機(jī)設(shè)計(jì)09/0923:40儀表外殼塑料模設(shè)計(jì)09/0820:57傳動蓋沖壓工藝制定及沖孔模具設(shè)計(jì)09/0821:00傳動系統(tǒng)測繪與分析設(shè)計(jì)10/0723:46保護(hù)罩模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)09/2015:30保鮮膜機(jī)設(shè)計(jì)10/0414:35減速箱體數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)10/0413:20