【正文】 的生存空間卻越來(lái)越小，于是出現(xiàn)了要利用空間的理念，城市中開(kāi)始建設(shè)立體建筑、立體交通和立體停車(chē)。作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，城市中心商住區(qū)高樓大廈林立，社區(qū)道路、高架交通干道、立交橋和地下鐵路，編織出城市立體交通網(wǎng)，汽車(chē)的住宅停車(chē)場(chǎng)也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，由平面停車(chē)向立體停車(chē)，由簡(jiǎn)單的機(jī)械車(chē)庫(kù)向計(jì)算機(jī)管理高度自動(dòng)化的現(xiàn)代立體停車(chē)演變，成為具有較強(qiáng)的實(shí)用性、觀賞性和適合城市環(huán)境的建筑。伴隨著汽車(chē)進(jìn)入家庭，城市動(dòng)態(tài)、靜態(tài)交通管理制度的不斷完善和人們對(duì)居住環(huán)境要求的提高，給停車(chē)產(chǎn)業(yè)提供了前所未有發(fā)展機(jī)遇，停車(chē)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前景廣闊。 作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車(chē)滿為患已成為當(dāng)今快節(jié)奏社會(huì)中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車(chē)已成為人們的河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論2共識(shí)。目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時(shí)期，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車(chē)進(jìn)入家庭的步伐正在加快，停車(chē)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前景廣闊。機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)既可以大面積使用，也可以見(jiàn)縫插針設(shè)置，還能與地面停車(chē)場(chǎng)、地下車(chē)庫(kù)和停車(chē)樓組合實(shí)施，是解決城市停車(chē)難最有效的手段，也是停車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。機(jī)械車(chē)庫(kù)與地下車(chē)庫(kù)相比可更加有效地保證人身和車(chē)輛的安全，人在車(chē)庫(kù)內(nèi)或車(chē)不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說(shuō)，機(jī)械車(chē)庫(kù)從管理上可以做到徹底的人車(chē)分流。 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。 研究現(xiàn)狀早在 50 多年前，立體停車(chē)就在國(guó)外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對(duì)家庭使用的雙層停車(chē)設(shè)備；利用住宅空地建起 2～4 層升降橫移停車(chē)設(shè)備；適合城市中心商住區(qū)使用的停車(chē)樓和停車(chē)塔；利用廣場(chǎng)、建筑物下面的空間建設(shè)地下車(chē)庫(kù)。以日本、美國(guó)、德國(guó)等為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家在停車(chē)技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平，韓國(guó)和我國(guó)的港、澳、臺(tái)地區(qū)的停車(chē)業(yè)也通過(guò)引進(jìn)移植制造，得到了蓬勃發(fā)展，較好地解決了本地區(qū)的停車(chē)難，并開(kāi)始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品。我國(guó)機(jī)械式車(chē)庫(kù)的早期研究開(kāi)發(fā)工作是從 80 年代中期開(kāi)始，90 年代開(kāi)始引進(jìn)和生產(chǎn)停車(chē)設(shè)備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用。我國(guó)的立體車(chē)庫(kù)類(lèi)型包括升降橫移式，垂直循環(huán)式，垂直提升式，巷道堆垛式等，其中升降橫移式采用模塊化設(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。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)需要較多的客戶使用。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。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論3 設(shè)計(jì)任務(wù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是基于 PLC 技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)停車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。隨著汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，停車(chē)難的問(wèn)題越來(lái)越突出，為其設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用功能齊全且便于控制的立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)。選擇和設(shè)計(jì)出使用升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的具體結(jié)構(gòu)和材料。包括橫移式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，載車(chē)板的設(shè)計(jì)，安全防護(hù)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在分析目前立體車(chē)庫(kù)常用的傳動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，確定本車(chē)庫(kù)的機(jī)械系統(tǒng)傳統(tǒng)方案。針對(duì)立體車(chē)庫(kù)的功能要求，要做出控制系統(tǒng)的詳細(xì)方案。本次設(shè)計(jì)包括軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)，熟悉停車(chē)控制系統(tǒng)的基本控制原則，完善停車(chē)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)硬件連接電路設(shè)計(jì)并編寫(xiě)出程序，初步達(dá)到現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的目的。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） PLC 概述42 PLC 概述 PLC 的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1968 年美國(guó) GM（通用汽車(chē)）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱(chēng) Programmable Controller（PC） 。1969 年美國(guó)的 DEC 公司研制成功了世界第一臺(tái) PLC。1971 年日本從美國(guó)引進(jìn)了 PLC 技術(shù)加以消化，由日本公司研制成功了日本的第一臺(tái) PLC。從 70 年代初開(kāi)始，不到三十年時(shí)間里，PLC 生產(chǎn)發(fā)展成了一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在世界上生產(chǎn) PLC 及其網(wǎng)絡(luò)的廠家有二百多家，生產(chǎn)大約有 400 多個(gè)品種的PLC 產(chǎn)品。其中在美國(guó)注冊(cè)的廠超過(guò) 100 家，生產(chǎn)大約二百個(gè)品種；日本有60～70 家 PLC 廠商，也生產(chǎn) 200 多個(gè)品種的 PLC 產(chǎn)品；在歐洲注冊(cè)的也有幾十家，生產(chǎn)幾十個(gè)品種的 PLC 產(chǎn)品 PLC 產(chǎn)品的產(chǎn)量、銷(xiāo)量及用量在所有工業(yè)控制裝置中居首位，市場(chǎng)對(duì)其需求仍在穩(wěn)步上升。進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代以來(lái)，全世界 PLC年銷(xiāo)售額以達(dá)百億美元而且一直保持 15%的年增長(zhǎng)的勢(shì)頭。上世紀(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 30～40%。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)。PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC 在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，可以預(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC 控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流。PLC 是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來(lái)取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）頒布了對(duì) PLC 的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） PLC 概述5設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。PLC 程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序，又有用戶自己開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序，系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)，還為 PLC 程序可靠運(yùn)行及信息與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計(jì)。 PLC 的結(jié)構(gòu)PLC 的硬件主要由中央處理器（CPU） 、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。其中，CPU 是 PLC 的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備與 CPU 之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。對(duì)于整體式 PLC，所有部件都裝在同一機(jī)殼內(nèi)，其組成框圖如圖 所示；對(duì)于模塊式 PLC，各部件獨(dú)立封裝成模塊，各模塊通過(guò)總線連接，安裝在機(jī)架或?qū)к壣希浣M成框圖如圖 所示。無(wú)論是哪種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的 PLC，都可根據(jù)用戶需要進(jìn)行配置與組合。圖 整體式 PLC 組成框圖河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） PLC 概述6圖 模塊式 PLC 組成框圖1．中央處理單元（CPU）同一般的微機(jī)一樣，CPU 是 PLC 的核心。PLC 中所配置的 CPU 隨機(jī)型不同而不同，常用有三類(lèi)：通用微處理器（如 Z80、80880286 等） 、單片微處理器（如 8038096 等）和位片式微處理器(如 AMD29W 等) 。小型 PLC 大多采用 8位通用微處理器和單片微處理器；中型 PLC 大多采用 16 位通用微處理器或單片微處理器；大型 PLC 大多采用高速位片式微處理器。目前，小型 PLC 為單 CPU 系統(tǒng)，而中、大型 PLC 則大多為雙 CPU 系統(tǒng)，甚至有些 PLC 中多達(dá) 8 個(gè) CPU。對(duì)于雙 CPU 系統(tǒng)，一般一個(gè)為字處理器，一般采用 8位或 16 位處理器；另一個(gè)為位處理器，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的專(zhuān)用芯片。字處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程器接口功能，監(jiān)視內(nèi)部定時(shí)器，監(jiān)視掃描時(shí)間，處理字節(jié)指令以及對(duì)系統(tǒng)總線和位處理器進(jìn)行控制等。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實(shí)現(xiàn) PLC 編程語(yǔ)言向機(jī)器語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換。位處理器的采用,提高了 PLC 的速度，使 PLC 更好地滿足實(shí)時(shí)控制要求。在 PLC 中 CPU 按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮 PLC 有條不紊地進(jìn)行工作，歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面：(1)接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。(2)診斷電源、PLC 內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。(3)通過(guò)輸入接口接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄有器或數(shù)據(jù)寄存器中。(4)從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)解釋后執(zhí)行。(5)根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過(guò)輸出單元實(shí)現(xiàn)輸出控制。有些 PLC 還具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。2．存儲(chǔ)器河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） PLC 概述7存儲(chǔ)器主要有兩種：一種是可讀/寫(xiě)操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM，另一種是只讀存儲(chǔ)器 ROM、PROM 、EPROM 和 EEPROM。在 PLC 中，存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。系統(tǒng)程序是由 PLC 的制造廠家編寫(xiě)的，和 PLC 的硬件組成有關(guān)，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能，提供 PLC 運(yùn)行的平臺(tái)。系統(tǒng)程序關(guān)系到 PLC 的性能，而且在 PLC 使用過(guò)程中不會(huì)變動(dòng)，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲(chǔ)器 ROM、PROM 或 EPROM 中，用戶不能訪問(wèn)和修改。用戶程序是隨 PLC 的控制對(duì)象而定的，由用戶根據(jù)對(duì)象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于 CMOS 靜態(tài)RAM 中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會(huì)丟失信息。為了防止干擾對(duì)RAM 中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過(guò)運(yùn)行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲(chǔ)器 EPROM 中?，F(xiàn)在有許多 PLC 直接采用 EEPROM 作為用戶存儲(chǔ)器。工作數(shù)據(jù)是 PLC 運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。存放在 RAM 中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。在 PLC 的工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，設(shè)有存放輸入輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等邏輯器件的存儲(chǔ)區(qū)，這些器件的狀態(tài)都是由用戶程序的初始設(shè)置和運(yùn)行情況而確定的。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在掉電時(shí)用后備電池維持其現(xiàn)有的狀態(tài)，這部分在掉電時(shí)可保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域稱(chēng)為保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。由于系統(tǒng)程序及工作數(shù)據(jù)與用戶無(wú)直接聯(lián)系，所以在 PLC 產(chǎn)品樣本或使用手冊(cè)中所列存儲(chǔ)器的形式及容量是指用戶程序存儲(chǔ)器。當(dāng) PLC 提供的用戶存儲(chǔ)器容量不夠用，許多 PLC 還提供有存儲(chǔ)器擴(kuò)展功能。3．輸入/輸出單元輸入/輸出單元通常也稱(chēng) I/O 單元或 I/O 模塊，是 PLC 與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件。PLC 通過(guò)輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC 對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí) PLC 又通過(guò)輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的，而 PLC 內(nèi)部CPU 的處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以 I/O 接口要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。I/O 接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高 PLC 的抗干擾能力。另外，I/O 接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù)。PLC 提供了多種操作電平和驅(qū)動(dòng)能力的 I/O 接口，有各種各樣功能的 I/O 接口供用戶選用。I/O 接口的主要類(lèi)型有：數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。常用的開(kāi)關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類(lèi)型：直流輸入接口、交河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） PLC 概述8流輸入接口和交/直流輸入接口，其基本原理電路如圖 所示。圖 開(kāi)關(guān)量輸入接口a）直流輸入 b）交流輸入 c）交/直流輸入常用的開(kāi)關(guān)量輸出接口按輸出開(kāi)關(guān)器件不同有三種類(lèi)型：是繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出，其基本原理電路如圖 所示。繼電器輸出接口可驅(qū)動(dòng)交流或直流負(fù)載，但其響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，動(dòng)作頻率低；而晶體管輸出和雙向晶閘管輸出接口的響應(yīng)速度快，動(dòng)作頻率高，但前者只能用于驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載，后者只能用于交流負(fù)載。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） PLC 概述