【文章內容簡介】 庫設備較多，相互連鎖繁雜 統(tǒng)。 江蘇科技大學南徐學院本科畢業(yè)論文 11 ? 控制過程具有很強的時序性 。 ? 現(xiàn)場環(huán)境惡劣，粉塵、潮濕、振動、噪聲、電磁干擾都比較嚴重，給電設備運行及檢修都帶來不便 。 ? 整個系統(tǒng)控制分散，覆蓋距離遠 。 立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能 為了保證一次設備運行的可靠與安全，需要有許多輔助電氣設備為之服務，能夠實現(xiàn)某項控制功能的若干個電器組件的組合，稱為控制回路或二次回路。這些設備要有以下功能： 1．自動控制功能 高壓和大電流開關設備的體積是很大的，一般都采用操作系統(tǒng)來控制分、合閘，特別是當設備出了故障時，需要開關自動切斷電路，要有一套自動控制的電氣操作設備，對供電設備進行自動控制。 2．保護功能 電氣設備與線路在運行過程中會發(fā)生故障，電流（或電壓）會超過設備與線路允許工作的范圍與限度，這就需要一套檢測這些故障信號并對設備和線路進行自動調整（斷開、切換等）的保護設備。 3．監(jiān)視功能 電是眼睛看不見的，一臺設備 是否帶電或斷電，從外表看無法分辨，這就需要設置各種視聽信號，如燈光和音響等，對一次設備進行電氣監(jiān)視。 4．測量功能 燈光和音響信號只能定性地表明設備的工作狀態(tài)（有電或斷電），如果想定量地知道電氣設備的工作情況，還需要有各種儀表測量設備，測量線路的各種參數(shù)，如電壓、電流、頻率和功率的大小等。 立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)組成 常用的控制線路的基本回路由以下幾部分組成。 1．電源供電回路。供電回路的供電電源有 AC380V 和 220V 等多種。 2．保護回路。保護（輔助）回路的工作電源有單相 2 36V 或直流 224V 等多種，對電氣設備和線路進行短路、過載和失壓等各種保護，由熔斷器、熱繼電器、失壓線圈、整流組件和穩(wěn)壓組件等保護組件組成。 江蘇科技大學南徐學院本科畢業(yè)論文 12 3．信號回路。能及時反映或顯示設備和線路正常與非正常工作狀態(tài)信息的回路，如不同顏色的信號燈，不同聲響的音響設備等。 4．自動與手動問路。電氣設備為了提高工作效率，一般都設有自動環(huán)節(jié)，但在安裝、調試及緊急事故的處理中，控制線路中還需要設置手動環(huán)節(jié)，通過組合開關或轉換開關等實現(xiàn)自動與手動方式的轉換。 5．制動停車回路。切斷電路的供電電源，并采取某些制動措施，使電動機迅速停車的控 制環(huán)節(jié)，如能耗制動、電源反接制動，倒拉反接制動和再生發(fā)電制動等。 6．自鎖及閉鎖同路。啟動按鈕松開后，線路保持通電，電氣設備能繼續(xù)工作的電氣環(huán)節(jié)叫自鎖環(huán)節(jié)，如接觸器的動合觸點串聯(lián)在線圈電路中。兩臺或兩臺以上的電氣裝置和組件，為了保證設備運行的安全與可靠，只能一臺通電啟動，另一臺不能通電啟動的保護環(huán)節(jié)，叫閉鎖環(huán)節(jié)。如兩個接觸器的動斷觸點分別串聯(lián)在對方線圈電路中。 圖 電氣控制原理圖 江蘇科技大學南徐學院本科畢業(yè)論文 13 PLC 控制系統(tǒng) PLC 的概念 PLC 是 Programmable logic Controller的 縮寫 ， 即 可編程邏輯控制器， 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術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械或生產過程。 PLC 的特點 可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的 F 系列 PLC 平均無故障時間高達 30 萬小時。 一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。從 PLC 的機外電路來說，使用 PLC 構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 配套齊全，功能完善，適用性強 PLC 發(fā)展到今天，已經形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產 品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 易學易用，深受工程技術人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用 PLC 的少量開關量 邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電江蘇科技大學南徐學院本科畢業(yè)論文 14 器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由 于體積小很容易裝入機械內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。 PLC 的內部工作方式 圖 小型可編程控制器結構框圖 PLC 采用循環(huán)掃描的工 作方式，包括內部處理、通訊操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個階段。 全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。當處于 RUN 狀態(tài)時，上述掃描周期不斷循環(huán)，掃描過程。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 內部并非實體上具有這些硬件，而是以內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。 江蘇科技大學南徐學院本科畢業(yè)論文 15 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： 圖 掃描過程 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，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(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)據發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據也不會改變。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。 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成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應位的狀態(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 的狀態(tài)和數(shù)據不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，江蘇科技大學南徐學院本科畢業(yè)論文 16 其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 輸出刷新階段 當掃描用戶程序結束后， PLC就進入輸出刷新階段。在此期間， CPU 按照 I/O 映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是 PLC 的真正輸出。 此三步驟 稱為 PLC 之掃描周期，而完成所需的時間稱為 PLC 之反應時間， PLC 輸入訊號之時間若小于此反應時間，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 “ 程式結束再生 ” 。 PLC 的應用 目前， PLC 在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 開關量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控 制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。 模擬量控制 在工業(yè)生產過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（ Analog）和數(shù)字量（ Digital）之間的 A/D 轉換及 D/A 轉換。 PLC 廠家都生產配套的 A/D和 D/A 轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 運動控制 PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于 開關量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC 廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 江蘇科技大學南徐學院本科畢業(yè)論文 17 過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機， PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。 PID 調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)方法。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC也具有此功能模塊。 PID 處理一般是運行專用的 PID 子程序。過 程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 數(shù)據處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據傳送、數(shù)據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據的采集、分析及處理。這些數(shù)據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數(shù)據處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 通信及聯(lián)網 PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智 能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網絡發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統(tǒng)。新近生產的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 江蘇科技大學南徐學院本科畢業(yè)論文 18 2 基于三菱 PLC和組態(tài)王的監(jiān)控系統(tǒng) 日本三菱公司的 FX2N 系列是三菱 PLC 是 FX家族中最先進的系列。具有高速處理及可擴展大量滿足單個需要的特殊功能模塊等特點，為工廠自動化應用提供最大的靈活性和控制能力。 三菱 FXPLC 是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當 FX系列中最高檔次的超 小程序裝置，除輸入出 16～ 25 點的獨立用途外，還可以 適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的 PLC。 組態(tài)王（ Kingview） 是亞控公司推出的第一款針對中小型項目推出的用于監(jiān)視與控制自動化設備和過程的 SCADA 產品，也是亞控公司的第一款產品。 組態(tài)王軟件是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，他融過程控制設計、現(xiàn)場操作以及工廠資源管理于一體，將一個企業(yè)內部的各種生產系統(tǒng)和應用以及信息交流匯集在一起，實現(xiàn)最優(yōu)化管理。他基于 Microsoft Windows XP/NT/2020 操作系統(tǒng)，用戶可以在企業(yè)網絡的所有層次的各個位置 上都可以及時獲得系統(tǒng)的實時信息。采用組態(tài)王軟件開發(fā)工業(yè)監(jiān)控工程，可以極大地增強用戶生產控制能力、提高工廠的生產力和效率、提高產品的質量、減少成本及原材料的消耗。他適用于從單一設備的生產運營管理和故障診斷，到網絡結構分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)