【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 C 指 令比較匯編語(yǔ)言或 C 語(yǔ)言要容易掌握得多。因此，本課題選擇用 PLC 控制系統(tǒng)。 PLC 來(lái)源可編程序控制器的英文為 Programmable Controller,在二十世紀(jì)7080 年代一直簡(jiǎn)稱為 PC。由于到 90 年代 ,個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái) ,也簡(jiǎn)稱為 PC。加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大 ,所以美國(guó) AB 公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器 (PLCProgrammable Logic Controller),為了方便 ,簡(jiǎn)稱 PLC 為可編程序控制器。有人把可編程序控制器組成的系統(tǒng)稱為 PCS 可編程序控制系統(tǒng) ,強(qiáng) 調(diào)可編程序控制器生產(chǎn)廠商向人們提供的已是完整的系統(tǒng)了。 PLC 是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，它具有體積小，功能強(qiáng)，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，靈活通用，維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)。目前， PLC 以被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程的 自動(dòng)控制中，成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制裝置，被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（機(jī)器人、 PLC、 CAD/CAM）之一。特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，使它成為大規(guī)?？刂乒こ痰睦硐胂挛粰C(jī)。 PLC 不但可以很容易 地完成順序邏輯、運(yùn)動(dòng)控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過(guò)輸入輸出接口建立各類生產(chǎn)機(jī)械的數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。 順序控制：所謂的順序控制，就是按照工藝流程的順序，在控制信號(hào)的作用下，使得生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地按照順序動(dòng)作。由于還具有編程設(shè)計(jì)靈活、速度快、可靠性高、成本低、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，所以在實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)流程控制中可以完全取代傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)。它主河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 8 要是根據(jù)操作按扭、限位開(kāi)關(guān)及其它現(xiàn)場(chǎng)給來(lái)的指令信號(hào)和傳感器信號(hào)，控 制機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行相應(yīng)的操作，從而達(dá)到了自動(dòng)化生產(chǎn)線控制。 閉環(huán)過(guò)程控制：以往對(duì)于過(guò)程控制的模擬量均采用硬件電路構(gòu)成 PID 模擬調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)、閉環(huán)控制。而現(xiàn)在完全可采用 PLC 控制系統(tǒng)，選用模擬量控制模塊，其功能由軟件完成，系統(tǒng)的精度由位數(shù)決定，不受元件影響，因而可靠性更高，容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制和先進(jìn)的控制方法，可以同時(shí)控制多個(gè)控制回路和多個(gè)控制參數(shù)。 運(yùn)動(dòng)位置控制： PLC 可以支持?jǐn)?shù)控機(jī)床的控制和管理，在機(jī)械加工行業(yè)可編程控制器與計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)集成在一起，用以完成機(jī)床的運(yùn)動(dòng)位置控制。它的功能 是接受輸入裝置輸入的加工信息，經(jīng)處理與計(jì)算，發(fā)出相應(yīng)的脈沖給驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，使機(jī)床按預(yù)定的軌道運(yùn)動(dòng)，以完成多軸伺服電機(jī)的自控。目前已用于控制無(wú)心磨削、復(fù)雜零件分段沖裁、滾削摸削等應(yīng)用中。 生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控和管理： PLC 可以通過(guò)通迅接口與顯示終端和打印機(jī)等外設(shè)相連。顯示器作為人機(jī)界面 (HMI )是一種內(nèi)含微處理芯片的智能化設(shè)備，它與 PLC 相結(jié)合可取代電控柜上眾多的控制按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、信號(hào)指示燈，及生產(chǎn)流程模擬屏和電控柜內(nèi)大量的中間繼電器和端子排。所有操作都可以在顯示屏上的操作元件上進(jìn)行。 PLC 可以方便、快捷地對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理，并可對(duì)要顯示的參數(shù)以二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制、 ASCII 字符等方式進(jìn)行顯示。在顯示畫面上，通過(guò)圖標(biāo)的顏色變化反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如閥門的開(kāi)與關(guān)，電機(jī)的啟動(dòng)與停止，位置開(kāi)關(guān)的狀態(tài)等。 PID 回路控制用數(shù)據(jù)、棒圖等綜合方法反映生產(chǎn)過(guò)程中量的變化，操作人員通過(guò)參數(shù)設(shè)定可進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，通過(guò)數(shù)據(jù)查詢可查找任一時(shí)刻的數(shù)據(jù)記錄，通過(guò)打印可保存相關(guān)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為今后的生產(chǎn)管理和工藝參數(shù)的分析帶來(lái)便利。 網(wǎng)絡(luò)特性： PLC 可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái) PLC 之間或多臺(tái) PLC 與一臺(tái)計(jì)算機(jī) 之間的通訊。聯(lián)網(wǎng)要求從而組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，構(gòu)成工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)通訊模塊、上位機(jī)以及相應(yīng)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離監(jiān)控。通過(guò)調(diào)制解調(diào)器和公用電話網(wǎng)與遠(yuǎn)程客戶端計(jì)算機(jī)相連，從而使管理者可通過(guò)電話線對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)控。 升降橫移式立體車庫(kù)的存取車原理及操作流程 立體停車庫(kù)的運(yùn)行原理 升降橫移式立體車庫(kù)每個(gè)車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過(guò)升降、橫移運(yùn)動(dòng)到達(dá)地面層，駕駛員進(jìn)入車庫(kù)，存取車輛，完成存取過(guò)程。停泊在第二章 升降橫移式立體車庫(kù)設(shè)計(jì)要求及工作原理 9 車庫(kù)內(nèi)地面的車只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位 需通過(guò)中間層橫移出空位，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可以進(jìn)入車庫(kù)內(nèi)將汽車開(kāi)進(jìn)或開(kāi)出車庫(kù)，升降由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)鋼絲繩拖動(dòng)載車板，利用一臺(tái)電機(jī)便可實(shí)現(xiàn)車位的移動(dòng)。車庫(kù)底層只能平移，頂層只能升降，中間兩層可以進(jìn)行上下左右移動(dòng)。除頂層外，底層都必須預(yù)留一個(gè)空車位，供進(jìn)出車升降之用。當(dāng)?shù)讓榆囄贿M(jìn)出車時(shí)，無(wú)需移動(dòng)其他托盤就可直接進(jìn)出車；頂層進(jìn)出車時(shí)，先要判斷其對(duì)應(yīng)的下方位置是否為空，不為空時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理，直到下方為空才可進(jìn)行下降動(dòng)作，進(jìn)出車完成后再上升回到原位置。其運(yùn)動(dòng)的總原則是：升降復(fù)位，平移復(fù)位。 立體 車庫(kù)車位結(jié)構(gòu)一般為 2 維矩陣形式，可設(shè)計(jì)為多層和多列。由于受收鏈裝置及進(jìn)出車時(shí)間的限制，一般為 2~4 層， 2 層、 3 層者居多，現(xiàn)以較為典型的地上 4 3 升降橫移式為例，說(shuō)明停車庫(kù)的運(yùn)行原理。首先規(guī)定從左至右第一層依次為 10 103 車位和 10 103 車盤；第二層依次為 20 203 車位和 20203 車盤；第三層依次為 30 303 車位和 30 303 車盤；第一、二、三層中間為預(yù)留空位，第四層依次為 40 40 403。車位與車盤要區(qū)別開(kāi)來(lái)。如圖 ：10 103 車位可直接存取車輛； 201 車位，需將 101 右移再存放車輛； 301 車位，需先將 20 101 右移再存放車輛； 401 車位，需先將 30 20 10都右移再存放車輛； 402 車輛直接下降即可完成存放；對(duì)于 10 20 30 403 同理可完成存取。 圖 4 層 3 列升降橫移立體停車庫(kù)運(yùn)行原理圖 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 10 存車操作 司機(jī)駕駛車輛從車庫(kù)入口處進(jìn)入，通過(guò)入口的車輛檢測(cè)儀器，欄桿自動(dòng)升起，司機(jī)開(kāi)車進(jìn)入車庫(kù)。車輛進(jìn)入后，柵欄自動(dòng)關(guān)閉。通過(guò)面板按鈕點(diǎn)擊“存車”，控制器讀取車位號(hào)，司機(jī)停車到位后， PLC 控制車庫(kù)托盤進(jìn)行升降橫移 操作自動(dòng)完成存車過(guò)程。 取車操作 司機(jī)在入口處的面板按鈕上點(diǎn)擊“取車”，點(diǎn)擊所要取的車位，控制器自動(dòng)讀取車位號(hào)， PLC 進(jìn)行相關(guān)操作，待車輛降至地面一層，司機(jī)便可將車開(kāi)出，完成取車操作。 升降橫移式立體車庫(kù)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 升降橫移式立體停車庫(kù)的 硬件系統(tǒng)主要由升降橫移電機(jī)、停車庫(kù)主體鋼結(jié)構(gòu)、控制車進(jìn)出的操作面板以及可編程序控制器（ PLC）、各種指示燈等組成。橫移輸送包括橫移輸送小車（升降固定架）及車盤，車盤是承載車的裝置， 第一層 共有 2 臺(tái) 車盤 可以進(jìn)行橫移， 需預(yù)一個(gè)空位，且只能左右橫向移 動(dòng)。 橫移輸送小車及車盤左右橫移的動(dòng)力源是橫移輸送電機(jī)。左右橫移終點(diǎn)有限位開(kāi)關(guān)進(jìn)行定位保護(hù)，極點(diǎn)有機(jī)械擋塊保護(hù)。升降輸送機(jī)構(gòu)包括升降固定架及車盤，車盤是承載車的裝置，共有 7 臺(tái)車盤可以進(jìn)行升降 ， 車盤升降的動(dòng)力源是升降電機(jī) ， 升降到位有限位開(kāi)關(guān)進(jìn)行定位保護(hù)。 控制車進(jìn)出的操作面板以及可編程序控制器對(duì)車庫(kù)運(yùn)行進(jìn)行控制，以及各種信號(hào)燈的指示。 硬件電源 輸入輸出模塊和電源的選擇 ： PLC 輸入模塊的功能主要是檢測(cè)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸入信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成 PLC 內(nèi)部可處理的電平信號(hào)。輸入模塊的類型選用直 流形式的，由于信號(hào) 的傳送距離比較近，信號(hào)選用低電壓形式，低壓又分為5V、 12V、 24V、 60V 和 68V，從可靠性角度考慮， 本課題 選用 24V 作為電平信號(hào)電壓。 車庫(kù) 系統(tǒng)的 升降橫移 電機(jī)的工作電壓選用交流 220V,指示燈工作電壓都第二章 升降橫移式立體車庫(kù)設(shè)計(jì)要求及工作原理 11 選用 24V。 電動(dòng)機(jī)種類繁多，可按各種方法分類：如按外殼保護(hù)、安裝方式、絕緣等級(jí)、功率大小、電源電壓、電源頻率、運(yùn)行特性結(jié)構(gòu)、用途等各種分類方法。但不同分類之間都有復(fù)雜的內(nèi)在聯(lián)系。我國(guó)目前是以功率大小作為大類來(lái)總劃分，而以主要性能、用途和結(jié)構(gòu)特征、形式等作為補(bǔ)充來(lái)適當(dāng)細(xì)分。 電動(dòng)機(jī)由 變頻器驅(qū)動(dòng)控制，參數(shù)均由變頻器數(shù)據(jù)設(shè)定完成，從而控制了停車板的“啟動(dòng)、加速、正常運(yùn)行、減速、停車、檢修運(yùn)行”的速度曲線。變頻器輸入信號(hào)端口也由變頻器參數(shù)設(shè)定， PLC 控制變頻器完成相應(yīng)的動(dòng)作。對(duì)于四層三列立體車庫(kù)的電機(jī)安裝原則是：底層兩個(gè)車板各自裝有一個(gè)電動(dòng)機(jī)，以控制車板導(dǎo)軌上的左右水平移動(dòng)和垂直方向上的升降移動(dòng)；頂層的三個(gè)車板不需要做左右水平移動(dòng)，只需要在相應(yīng)列的下兩層空出車位時(shí)做升降移動(dòng)。所以，這三個(gè)車板分別只裝有控制升降運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。 在升降橫移式智能立體車庫(kù)中采用三相異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)接線如圖 所示。選擇水平橫移控制電機(jī)的額定功率為 ，滿載轉(zhuǎn)速為 1390r/min，升降控制電機(jī)額定功率為 ，滿載轉(zhuǎn)速為 1470r/min，型號(hào) Y100L14。 圖 水平控制電機(jī)原理 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 12 PLC 的選用原則及本設(shè)計(jì)中用到的 PLC 隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展， PLC 產(chǎn)品種類也越來(lái)越多，而且功能也日趨完善。不同種類之間的功能設(shè)置有著很大的差異，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、價(jià)格也不盡相同，適合的場(chǎng)合也個(gè)有側(cè)重。這既給 PLC 機(jī)型的選擇提供了十分廣闊的空間，同時(shí)也帶來(lái)了一定的合理選用難度。 PLC 型號(hào)選擇的基本原則應(yīng)是在功能滿足要求的前提下，追求好的性價(jià)比。因此，合理選擇 PLC，對(duì)于提高PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。 一、可編程控制器分類 通常按 I/O 點(diǎn)數(shù)、結(jié)構(gòu)形式對(duì) PLC 進(jìn)行分類。 根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)的多少可將 PLC 分為小型、中型、大型三類。 （ 1）、小型 PLC I/O 點(diǎn)數(shù) 256 點(diǎn)，單 CPU、 8 位或 16 位處理器、用戶存儲(chǔ)器容量 4kb 以下。 如 GEI 型 美國(guó)通用電氣公司； TI100 美國(guó)德州儀器公司； F、 F F2 日本三菱電氣公司； S7200 德國(guó)西門子公司。 （ 2）、中型 PLC I/0 點(diǎn)數(shù) 2562048 點(diǎn)，雙 CPU，用戶存儲(chǔ)器容量 28KB。 如 S7300 德國(guó)西門子公司； SU SU7 C500 日本立石公司。 （ 3）、大型 CPU I/O 點(diǎn)數(shù) 2048 點(diǎn)，多 CPU， 16 位、 32 位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量 816KB。如 :S7400 德國(guó)西門子公司； C20xx 立日公司； K3 三菱公司等。 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分類 （ 1）、 整體式 整體式又稱為單元式或箱體式，它的特點(diǎn)是將 CPU 的幾本部件，如 CPU 模塊、 I/O 模塊和電源等緊湊地安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)殼內(nèi)，組成 PLC 的一個(gè)基本單元或擴(kuò)展單元。 整體式 PLC 是將電源、 CPU、 I/O 接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型 PLC 一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。 （ 2）、模塊式 模塊式結(jié)構(gòu)又稱為積木式。模塊式 PLC 是將 PLC 各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如 CPU 模塊、 I/O 模塊、電源模塊以及各種功能模塊。模塊式PLC 由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基 板的插座上。這種模塊式PLC 的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，且裝配方便，便于擴(kuò)第二章 升降橫移式立體車庫(kù)設(shè)計(jì)要求及工作原理 13 展和維修。大中型 PLC 一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。 還有一些 PLC 將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂的疊裝式 PLC。疊裝式 PLC 其 CPU、電源、 I/O 接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但他們之間是靠電纜連接，并且各模塊可以一層層疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可以做的體積小巧。 二、 PLC 的性能指標(biāo) PLC 的種類很多，用戶可以根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求，選擇不同技術(shù)性能的PLC。 PLC 的技術(shù)性能指標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面。 輸入 /輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù) PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)是指外部輸入和輸出端子數(shù)量的總和，它是描述 PLC 控制規(guī)模大小的一個(gè)重要指標(biāo)。通常小型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)只有幾十點(diǎn)，中型 PLC 的I/O 點(diǎn)數(shù)有幾百點(diǎn)，大型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)會(huì)超過(guò)幾千點(diǎn)。 存儲(chǔ)容量 PLC 的存儲(chǔ)器由系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成。 PLC 存儲(chǔ)容量通常指用戶程序存儲(chǔ)器，它表示系統(tǒng)提供給用戶的可用資源，是系統(tǒng)性能的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。 掃描速度 PLC 采用循環(huán)掃描方式工作，完成一次掃描所用的時(shí)間叫掃描周期。這里指掃描一步指令的時(shí)間。有時(shí)也可用掃描 1K 步用戶程序使用 的時(shí)間，如以 ms/千步為單位。影響掃描速度的主要因素有用戶