【導(dǎo)讀】自從1994年國家制定了汽車產(chǎn)業(yè)政策，將汽車產(chǎn)業(yè)作為國家的支柱產(chǎn)業(yè)以來，為一個獨(dú)具特色的陽光產(chǎn)業(yè)。有83％的市場份額?？删幊炭刂破骷C(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、通訊技術(shù)為。系統(tǒng)中通常作為電控核心。對于規(guī)模較大的系統(tǒng)，還可使用工業(yè)現(xiàn)場總線構(gòu)成。PLC網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)自動控制。

　　

【正文】 編制。 結(jié)構(gòu)化文本編程語言采用計算機(jī)的描述方式來描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運(yùn)算關(guān)系，完成所需的功能或操作。大多數(shù) PLC 制造商采用的結(jié)構(gòu)化文本編程語言與 BASIC 語言、 PASCAL 語言或 C 語言等高級語言相類似，但為了應(yīng)用方便，在語句的表達(dá)方法及語句的種類等方面都進(jìn)行了簡化。 結(jié)構(gòu)化文本編程語言的特點(diǎn)：采用高級語言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算；需要有一定的計算機(jī)高級語言的知識和編程技巧，對工程設(shè)計人員要求較高。直觀性和操作性較差。 不同型號的 PLC 編程軟件對以上五種編程語言的支持種類是不同的，早期的 PLC僅僅支持梯形圖編程語言和指令表編程語言。目前的 PLC對梯形圖（ LD）、指令表（ STL）、功能模塊圖（ FBD）編程語言都以支持。比如， SIMATIC STEP7 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 MicroWIN 。 在 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計中，要求設(shè)計人員不但對 PLC 的硬件性能了解外，也要了解 PLC 對編程語言支持的種類 [18]。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 第 3 章 立體車庫硬件設(shè)計 硬件器件簡介 松下 FP1型 PLC FP1 是一種功能強(qiáng)大的小型機(jī)，在設(shè)計過程中采用先進(jìn)的方法及組件，使其具有通常大型 PLC 中才具備的功能。雖然是小型機(jī)，但其功能較完善，性能價格比高，適用于工業(yè)現(xiàn)場的單機(jī)控制，特別適合在輕工業(yè)中、小型企業(yè)中使用。 FP1 主機(jī)控制單元內(nèi)有高速計數(shù)器，可輸入頻率高達(dá) 10kHz的脈沖，并可同時輸入兩路脈沖。另外還可輸出頻率可調(diào)的脈沖信號，具有 8 個中斷源的中斷優(yōu)先權(quán)管理。通過主機(jī)上配有的 RS422 或 RS232 接口，可實(shí)現(xiàn) PLC 與 PC 之間的通信，將 PC 上的梯形圖程序直接傳送到可編程控制器中去。 FP 系列可編程控制器無論采用的是手持編程器還是編程工具軟件，其編程及監(jiān)控功能都很強(qiáng)，從而為用戶提供了方便的軟件開發(fā)環(huán)境。 FP1 系列的硬件配置較全，主機(jī)可通過外接 I/O 擴(kuò)展單元（擴(kuò)展單元位一些擴(kuò)展 I/O 點(diǎn)數(shù)的模塊，由 E8～ E40 系列組成）擴(kuò)展 I/O 點(diǎn)。 FP1 的智能單元主要有 A/D、 D/A 模塊。當(dāng)需要對模擬量進(jìn)行測量和控制時，可以連接智能單元。 FP1 的指令功能也較強(qiáng)，有近 200 條指令，除能進(jìn)行基本邏輯運(yùn)算外，還可以進(jìn)行加、減、乘、除四則運(yùn)算；數(shù)據(jù)處理功能也比一般小型機(jī)強(qiáng)，除處理 8位、 16 位數(shù)據(jù)外，還可以處理 32 位數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行多種碼制變換。除一般 PLC常用的指令外，還有中斷和子程序調(diào)用、凸輪控制、高速計數(shù)、字符打印以及步進(jìn)指令等特殊功能指令。由于指令非常豐富，功能較強(qiáng)，故給用戶提供了極大方便。此外， FP1 的監(jiān)控和邏輯功能也很強(qiáng)，有幾十條監(jiān)控命令、多種監(jiān)控方式 [19]。 傳感器（ BEN5MMDT） 它是一種測距的光電傳感器，具有測距遠(yuǎn)（最遠(yuǎn)可達(dá)到 5 米），采用 反射鏡反射的檢測方式， DC12－ 24V供電， NPN/PNP 同時輸出，遮光 ON/入光 ON選擇。 行程開關(guān)（ YKXX1111（ T） ） 又稱限位開關(guān) ,可以安裝在相對靜止的物體 (如固定架、門框等，簡稱靜物 )西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 上或者運(yùn)動的物體（如行車、門等，簡稱動物）上。當(dāng)動物接近靜物時，開關(guān)的連桿驅(qū)動開關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_的接點(diǎn)閉合。由開關(guān)接點(diǎn)開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)構(gòu)的動作。 適用于操動機(jī)構(gòu)交流電壓 380V、直流220V，發(fā)熱電流為 5A 的控制電路中。 轉(zhuǎn)換開關(guān)（ YKXH28） 具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全、操作靈活可靠、外形美觀等優(yōu)點(diǎn)，該開關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，材料選用于傳統(tǒng)開關(guān)有著較大差別，具有很高的技術(shù)含量，可與國外最先進(jìn)的 藍(lán)系列開關(guān)相媲美，對于提高成套設(shè)備的可靠性及產(chǎn)品檔次有著重要的意義。主要用于交流 50Hz，額定電壓至 380V及以下， 直流額定電壓至220V 及以下的電路中作接通、分段和轉(zhuǎn)換電路之用，也可直接控制小容量電動機(jī)和作主令控制之用。 按鈕（ YKXY6） 主要用于交流 50Hz60Hz工作電壓至 380V 和直流工作電壓至 220V的控制電路中，作控制、信號、 連鎖 之用。 指示燈（ AD1616DS） AD16 系列指示燈均采用 LED 發(fā)光芯片為光源，燈罩采用高強(qiáng)度聚碳酸脂制成具有良好的抗沖擊性，壽命 可達(dá)到 5 萬 ~10 萬小時，能耗低、體積小、重量輕。 升降電機(jī) 載車板升降所需功率較大，故選用交流大電機(jī)。載車板的升降由電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。 橫移電機(jī) 載車板的橫移所需功率較小，使用小型交流電機(jī)，通過橫移電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制載車板的橫移運(yùn)動。 硬件設(shè)計 升降橫移立體車庫簡介 升降橫移立體停車庫車位結(jié)構(gòu)為 2 維矩陣形式，可設(shè)計為多層、多列。由于受收鏈裝置及進(jìn)出車時間的限制，一般為 2～ 4 層 (國家規(guī)定最高為 4 層 )，以 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 3 層者居多，可根據(jù)泊車的多少決定停車庫的規(guī)模。車庫可設(shè)在地上，也可設(shè)在地下，或一半設(shè)在地下一半設(shè)在地上。其鋼結(jié)構(gòu)框架按一定規(guī)格的分格單元進(jìn)行組合，可縱向延伸、分段集中控制，也可橫向并列，分排單獨(dú)控制。車庫組合布置的不同形式可適應(yīng)不同場地條件的需要，配置非常靈活。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：底層只能平移，頂層只能升降，中間層既可平移又可升降。除頂層外，中間層和底層都必須預(yù)留一個空車位，供進(jìn)出車升降之用。當(dāng)?shù)讓榆囄贿M(jìn)出車時，無需移動其他托盤就可直接進(jìn)出車；中間層、頂層進(jìn)出車時，先要判斷其對應(yīng)的下方位置是否為空，不為空時要進(jìn)行相 應(yīng)的平移處理，直到下方為空才可進(jìn)行下降和進(jìn)出車動作，進(jìn)出車后再上升回到原位置。 升降橫移停車庫利用載車板移位產(chǎn)生垂直通道，實(shí)現(xiàn)高層車位升降存取車輛，全部邏輯過程均由 PLC進(jìn)行控制。地面以上布置的升降橫移立體車庫結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：底層只能平移，頂層只能升降，中間層既可平移又可升降。除頂層外，中間層和底層必須預(yù)留一個空車位，供進(jìn)出車升降之用。當(dāng)?shù)讓榆囄贿M(jìn)出車時，無需移動其他托盤就可直接進(jìn)出車；中間層、頂層進(jìn)出車時，先要判斷其對應(yīng)的下方位置是否為空，不為空時要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理，直到下方為空才可進(jìn)行下降和進(jìn)出車動作，進(jìn)出 車后再上升回到原位置。運(yùn)動總原則是：升降復(fù)位，平移不復(fù)位 [20]。 車庫外觀圖設(shè)計 本次設(shè)計要求設(shè)計一個雙層 8 車位升降橫移式立體車庫，根據(jù)車庫的特點(diǎn)，設(shè)計車庫的車位如圖 31 所示： 圖 31 車庫外觀圖 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 其中 0 號車位僅做一層車位橫移用，不用來存放車輛。車庫運(yùn)行規(guī)則： 1～ 4號車位只能左右移動，不能上下移動； 5～ 8 號車位只能上下移動，不能左右移動。下排車位上的汽車可以直接開出；上排車位的汽車需要先降到下排車位才能開出，若下排車位有車，需要先讓出車位給上排車位。 PLC原理圖設(shè)計 PLC 是車庫控制系統(tǒng)的核心，根據(jù)設(shè)計要求，其輸入大致有：電源按鈕、傳感器、行程開關(guān)、光電開關(guān)、操作面板按鈕；輸出大致有：指示燈、數(shù)碼管、閘門、升降電機(jī)、橫移電機(jī)。根據(jù)輸入、輸出要求， PLC 的控制原理圖如圖 32 所示： 該系統(tǒng)中 PLC 主要完成對載車板、車輛位置及運(yùn)行狀態(tài)的檢測和存取車的操作。用各種光電開關(guān)、行程開關(guān)檢測位置狀態(tài)，用接觸器、繼電器控制拖動電機(jī)的起停。 對車位的操作即控制橫移小電機(jī)和升降大電機(jī)，使它們在不同時間實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。而且上層升降動作和以下各層的橫移動作必須是互鎖的，即當(dāng)上層泊位在升降時，下面各層泊位不能移動，反之亦然。并且上層泊位每次只能有一個泊位進(jìn)行上下升降運(yùn)動。 圖 32 PLC控制原理圖 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 為了保證存取車可靠安全，系統(tǒng)要精確定位。行程開關(guān)的設(shè)置保證了載車板能平移到預(yù)定位置以及載車板能上升或下降到準(zhǔn)確位置，但行程開關(guān)邏輯要嚴(yán)格互鎖。例如 2 號車位水平限位開關(guān)在靜態(tài)情況下只能有一個是斷開的，如果2 個以上開關(guān)閉合即表示載車板不到位。 安裝在進(jìn) 口處的光電開關(guān)可以檢測車輛的到來，如果車位已滿，閘門將拒絕打開；安裝在出口的光電開關(guān)可以檢測車輛的到來，并自動打開閘門，讓車輛出去。安裝在各個車位的光電開關(guān)，可以檢測車位上車輛的有無 [21]。 控制面板設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求，對控制面板的設(shè)計如圖 33 所示： 圖 33 控制面板圖 控制面板上的數(shù)碼管，可以準(zhǔn)確顯示車庫車輛的存放情況，顯示出車輛將要存放的車位號，若車庫已經(jīng)存滿車輛，數(shù)碼管將不顯示任何數(shù)字。紅、綠、黃、粉四個指示等能顯示出車庫的運(yùn)行情況：紅燈閃爍代表進(jìn)車模式，綠燈閃爍代表西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 取車模式，黃燈代表手動控制模式，粉紅色燈閃爍代表系統(tǒng)處于等待選擇狀態(tài)，紅色燈在系統(tǒng)處于等待選擇狀態(tài)時能代表車位已經(jīng)滿，綠色燈則代表車位還有剩余。手 /自動切換開關(guān)可以切換車庫的運(yùn)行狀態(tài) [22]。 控制面板上各按鈕功能如下表 31 所示： 表 31 控制面板按鈕功能表 按鍵號 功能選擇 定義 1 自動 選擇 1 號車位 手動 無意義 2 自動 選擇 2 號車位 手動 載車板向下移動 3 自動 選擇 3 號車位 手動 無意義 4 自動 選擇 4 號車位 手動 載車板向左移動 5 自動 選擇 5 號車位 手動 載車板向上移動 6 自動 選擇 6 號車位 手動 載車板向左移動 7 自動 選擇 7 號車位 手動 無意義 8 自動 選擇 8 號車位 手動 無意義 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 第 4 章 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 PLC型號的選擇 I/O點(diǎn)數(shù)的確定 根據(jù)設(shè)計要求，其輸入大致有：傳感器、行程開關(guān)、光電開關(guān)、操作面板按鈕；輸出有：指示燈、數(shù)碼管、閘門、升降電機(jī)、橫移電機(jī)。經(jīng)過計算，輸入點(diǎn)大致需要 30 個左右，輸出點(diǎn)需要 30 個左右。 選定 PLC FP1 系列 PLC 的 I/O 地址分配表如下所示： 表 41 FP1系列 PLC的 I/O地址分配表 型 號 輸入端編號 輸出端編號 C14 X0～ X7 Y0～ Y4， Y7 C16 X0～ X7 Y0～ Y7 C24 X0～ XF Y0～ Y7 C40 X0～ XF， X10～ X17 Y0～ YF C56 X0～ XF， X10～ X1F Y0～ YF， Y10～ Y17 C72 X0～ XF， X10～ X1F X20～ X27 Y0～ YF， Y10～ Y17 根據(jù)控制系統(tǒng)的需求，選定 PLC 型號為 FP1—C72[23]。 控制系統(tǒng) I/O地址分配 根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計的要求及選定的 PLC 型號，確定系統(tǒng)的 I/O 地址分配如下表 32 所示： 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 表 42 輸入 I/O地址分配 信號名稱 I/O 地址 自動 /手動切換 X0 存車 X1 取車 X2 選擇 1 號車位 X3 選擇 2 號車位（自動） X4 載車板下移（手動） 選擇 3 號車位 X5 選擇 4 號車位（自動） X6 載車板左移（手動） 選擇 5 號車位（自動） X7 載車板上移（手動） 選擇 6 號車位 （自動） X8 載車板右移（手動） 選擇 7 號車位 X9 選擇 8 號車位 XA 0 號車位限位開關(guān) XB 1 號車位限位開關(guān) XC 2 號車位限位開關(guān) XD 3 號車位限位開關(guān) XE 4 號車位限位開關(guān) XF 5 號車位上限開關(guān) X10 5 號車位下限開關(guān) X11 6 號車位上限開關(guān) X12 6 號車位下限開關(guān) X13 7 號車位上限開關(guān) X14 7 號車位下限開關(guān) X15 8 號車位上限開關(guān) X16 8 號車位下限開關(guān) X17 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 信號名稱 I/O 地址 1 號車位光電傳感器 X18 2 號車位光電傳感器 X19 3 號車位光電傳感器 X1A 4 號車位光電傳感器 X1B 5 號車位光電傳感器 X1C 6 號車位光電傳感器 X1D 7 號車位光電傳感器 X1E 8 號車位光電傳感器 X1F 進(jìn)口處光電傳感器 X20 數(shù)碼管 Y0～ Y6 紅色指示燈 Y7 綠色指示燈 Y8 黃色指示燈 Y9 粉色指示燈 YA 進(jìn)口閘門開 YB 進(jìn)口閘門關(guān) YC 出口閘門開 YD 出口閘門關(guān) YE 5 車位升降電機(jī)正轉(zhuǎn)（上升） YF