[畢業(yè)設(shè)計精品]基于三菱PLC的立體車庫控制畢業(yè)設(shè)計

1、基于三菱plc的立體車庫控制基于三菱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。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)

2、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,運行速度快、可靠性高等特點。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)部運作方式32.3 plc接入方式42.4 plc發(fā)展新動向52.5 plc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73.2 plc核心控制部分

3、83.3 立體車庫控制要求84 立體車庫系統(tǒng)設(shè)計94.1 plc選擇94.2 i/o口分配94.3 plc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17 38381 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(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

4、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8090，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

5、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，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。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

6、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： 1)占地少，兩個泊位面積可停610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)計出二層五

7、車位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

8、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)行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(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。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。2.2 plc內(nèi)部運

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

11、取入cpu 中運算，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，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)部運作架構(gòu)圖2.3 plc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

12、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。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4.5m45m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，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

14、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

15、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

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，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。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。 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p

18、lc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

19、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plc9.6 kbps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153 kbps,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

20、，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plc 9.6 kbps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9.6 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)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)；因為lcu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。（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。2.4 plc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)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，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。1：產(chǎn)

23、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。 小：由整體結(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)

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 pdp14 ，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pl

25、c增加了運算、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程控制器的功能特點，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

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)展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。在這時期，plc在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、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。2.5 plc平面光波導(dǎo)技術(shù)（通信）plc是英文planar light

27、wave circuit的縮寫，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)、絕緣體上的硅(silicon-on-insulator, soi/simox)、氮氧化硅(sion)、高分子聚合物(polymer)等。基于平

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。plc英文全稱programmabl

29、e logic controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(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。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3.2 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。3.3 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(jī)輪流工作，合理調(diào)度電機(jī)運行。系統(tǒng)通過計算機(jī)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(jī)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3-2所示圖3-2 車位檢測

31、圖 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(jìn)出車輛。 4 立體車庫系統(tǒng)設(shè)計4.1 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(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。4.2 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x

32、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)。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

33、臺右移y75號車平臺左移y105號車平臺右移y114.3 plc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4-1 plc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

34、24v直流電源的最大輸出電流，滿足設(shè)計要求。45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。考慮到組態(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，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)無論處于何種運行狀態(tài)都能立即停止運行

35、，避免事故的發(fā)生。4.6 軟件設(shè)計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)

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

37、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)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：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

38、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,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)計與實現(xiàn)方案的實踐操作來闡述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。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