【文章內(nèi)容簡介】 司生產(chǎn)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(gòu)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(guān)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(yīng)用軟件中，應(yīng)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(shè)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。(2)硬件配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強的帶負載能力，可直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器，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(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)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(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。(3)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)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(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)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(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。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。(4)安裝方便，擴展靈活PLC采用標準的整體式和模塊式硬件結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場安裝簡便，接線簡單，工作量相對較小；而且能根據(jù)應(yīng)用的要求擴展輸入—輸出模塊或插件，系統(tǒng)集成方便靈活。各種控制功能通過軟件編程完成，因而能適應(yīng)各種復(fù)雜情況下的控制系統(tǒng)，也便于控制系統(tǒng)的改進和修正，特別適應(yīng)各種工藝流程變更較多的場合。(5)系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量小，維護方便，容易改造PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)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(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。(6)體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，僅相當于幾個繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/2~1/10。它的重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。 PLC的組成與基本結(jié)構(gòu)PLC是微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，從廣義上講，PLC也是一種計算機系統(tǒng)，只不過它比一般計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的輸入/輸出接口，具有更適用于控制要求的編程語言，具有更適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境的抗干擾性能。因此，PLC是一種工業(yè)控制用的專用計算機，它的實際組成與一般微型計算機系統(tǒng)基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)由主機系統(tǒng)（如圖21）、輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)及外部設(shè)備組成。圖21 PLC硬件主機系統(tǒng)圖 PLC的工作原理可編程控制器是一種專用的工業(yè)控制計算機，其工作原理與計算機控制系統(tǒng)的工作原理基本相同。PLC是采用周期循環(huán)掃描的工作方式，CPU連續(xù)執(zhí)行用戶程序和任務(wù)的循環(huán)序列稱為掃描。CPU對用戶程序的執(zhí)行過程是CPU的循環(huán)掃描，并用周期性的地集中采樣、集中輸出的方式來完成。一個掃描周期（工作周期）主要成分為以下幾個階段：（1）輸入采樣掃描階段這是第一個集中批處理過程，PLC按順序逐個采集所有輸入端子上的信號，不論輸入端子上是否接線，CPU順序讀取全部輸入端，將所有采集到的一批輸入信號寫到輸入映像寄存器中，在當前的掃描周期內(nèi)，用戶程序用到的輸入信號的狀態(tài)是否變化。即使此時外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，也只能在下一個掃描周期的輸入采樣掃描階段去讀取，對于這種采集輸入信號的批處理，雖然嚴格上說每個信號被采集的時間有先有后，但由于PLC的掃描周期很短，這個差異對一般工程應(yīng)用可忽略，所以可以認為這些采集到的輸入信息是同時的。（2）執(zhí)行用戶程序掃描階段這是第二個集中批處理過程，在執(zhí)行用戶程序階段，CPU對用戶程序按順序進行掃描。如果程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、從左到右的順序進行掃描，每掃描到一條指令，所需要的輸入信息的狀態(tài)均從輸入映像寄存器中去讀取，而不是直接使用現(xiàn)場的立即輸入信號。對其他信息，則是從PLC的原件映像寄存器中去讀取，在執(zhí)行用戶程序中，每一次運算的中間結(jié)果都立即寫入元件映像寄存器中，對輸出繼電器的掃描結(jié)果，也不是馬上去驅(qū)動外部負載，而是將其結(jié)果寫入到輸出映像寄存器中。在此階段，允許對數(shù)字量I/O指令和不設(shè)置數(shù)字濾波的模擬量I/O指令進行處理，在掃描周期的各個部分，均可對中斷事件進行響應(yīng)。在這個階段，除了輸入映像寄存器外，各個元件映像寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行而變化的。（3）輸出刷新掃描階段這是第三個集中批處理過程，當CPU對全部用戶程序掃描結(jié)束后，將元件映像寄存器中各輸出繼電器的狀態(tài)同時送到輸出鎖存器中，再由輸出鎖存器經(jīng)輸出端子去驅(qū)動各輸出繼電器所帶的負載。 PLC的選型PLC目前主要的品牌有：美國AB，比利時ABB，松下，西門子，匯川，三菱，歐姆龍，臺達，富士，施耐德，信捷 創(chuàng)研等。本設(shè)計中采用三菱公司的FX型PLC,其優(yōu)越的性能表現(xiàn)為極高的可靠性極豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，實時特性，強勁的通訊能力，豐富的擴展模塊。FX的特征:1體積小, 尺寸: 1608062mm由于其緊湊的設(shè)計,FX可以適合于任何機器控制環(huán)境。2 易于使用: 通過STEP7 Micro/Dos軟件可以非常方便地為FX編程,而且該軟件能夠在任何一臺IBM兼容個人計算機上使用,哪怕是一臺286 的微機,。3 靈活多用: FX的輸入/輸出點可以支持各個領(lǐng)域的設(shè)備,如: 光電傳感器,驅(qū)動馬達按鈕開關(guān),燈,泵,攪拌器等。PLC 三菱FX的特征如圖22所示圖22 PLC三菱FX的特征1 中央處理器(CPU):是控制系統(tǒng)的大腦,它根據(jù)用戶程序進行控制,此次選擇CPU224作為本設(shè)計的主機。2 輸入和輸出(I/O):是系統(tǒng)的控制點,輸入用于監(jiān)視現(xiàn)場裝置，輸出用于控制執(zhí)行機構(gòu)。3 編程口:用于連接編程設(shè)備,例如,一臺計算機或一個手持編程器如圖22所示。表21 FX系列PLC CPU選型型號表CPU系列號產(chǎn)品圖片描述選型型號CPU221DC/DC/DC；6點輸入/4點輸出6ES7 2110AA230XB0AC/DC/繼電器；6點輸入/4點輸出6ES7 2110BA230XB0CPU222DC/DC/DC；8點輸入/6點輸出6ES7 2121AB230XB0AC/DC/繼電器；8點輸入/6點輸出6ES7 2121BB230XB0CPU224DC/DC/DC；14點輸入/10點輸出6ES7 2141AD230XB0AC/DC/繼電器；14點輸入/10點輸出6ES7 2141BD230XB0CPU224XPDC/DC/DC；14點輸入/10點輸出；2輸入/1輸出共3個模擬量I/O點6ES7 2142AD230XB0AC/DC/繼電器；14點輸入/10點輸出；2輸入/1輸出共3個模擬量I/O點6ES7 2142BD230XB0CPU226DC/DC/DC；24點輸入/16點晶體管輸出6ES7 2162AD230XB0AC/DC/繼電器；24點輸入/16點輸出6ES7 2162BD230XB0CPU226XMDC/DC/DC；24點輸入/16點晶體管輸出6ES7 2162AF220XB0AC/DC/繼電器；24點輸入/16點輸出6ES7 2162BF220XB0在本控制系統(tǒng)中，需通過繼電器來控制220V的電機，結(jié)合系統(tǒng)實際需要及系統(tǒng)的可擴展性和方便性，選擇增加EM223CN DC/RELAY晶體管拓展模塊。PLC的控制點數(shù)包括急停、開始、停止、開關(guān)控制、傳感器傳入信號、PC機控制指令、步進電機的控制和PC機提取信號等。具體見圖22所示： 圖22 S7200控制接線圖 課題任務(wù)本設(shè)計的主要研究目的：由于PLC控制自動門具有故障率低、可靠性高、維修方便等優(yōu)點，因而得到廣泛的應(yīng)用。所以在停車場智能管理領(lǐng)域，相應(yīng)的也出現(xiàn)了PLC停車場智能管理的概念，即含有高科技的智能系統(tǒng)，與普通的停車系統(tǒng)不同的是，它能以PLC技術(shù)為基礎(chǔ)來解決停車難的問題，直接為目標安全、迅速地到達目的地。停車場管理系統(tǒng)重點要做到準確指示車輛進出,車輛進入時給與司機準確的車位數(shù)量與具體位置,車輛進入車庫后,記錄車輛總量。車輛離開車庫時,減少車輛數(shù)量。車輛進出指示可完全由PLC進行中央控制處理,停