【導讀】自從1994年國家制定了汽車產業(yè)政策，將汽車產業(yè)作為國家的支柱產業(yè)以來，為一個獨具特色的陽光產業(yè)。有83％的市場份額?？删幊炭刂破骷C技術、自動化技術、通訊技術為。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)現場總線構成。PLC網絡，實現自動控制。

　　

【正文】 編制。 結構化文本編程語言采用計算機的描述方式來描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運算關系，完成所需的功能或操作。大多數 PLC 制造商采用的結構化文本編程語言與 BASIC 語言、 PASCAL 語言或 C 語言等高級語言相類似，但為了應用方便，在語句的表達方法及語句的種類等方面都進行了簡化。 結構化文本編程語言的特點：采用高級語言進行編程，可以完成較復雜的控制運算；需要有一定的計算機高級語言的知識和編程技巧，對工程設計人員要求較高。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 西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 21 MicroWIN 。 在 PLC 控制系統(tǒng)設計中，要求設計人員不但對 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]。 西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 22 第 3 章 立體車庫硬件設計 硬件器件簡介 松下 FP1型 PLC FP1 是一種功能強大的小型機，在設計過程中采用先進的方法及組件，使其具有通常大型 PLC 中才具備的功能。雖然是小型機，但其功能較完善，性能價格比高，適用于工業(yè)現場的單機控制，特別適合在輕工業(yè)中、小型企業(yè)中使用。 FP1 主機控制單元內有高速計數器，可輸入頻率高達 10kHz的脈沖，并可同時輸入兩路脈沖。另外還可輸出頻率可調的脈沖信號，具有 8 個中斷源的中斷優(yōu)先權管理。通過主機上配有的 RS422 或 RS232 接口，可實現 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，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，主機可通過外接 I/O 擴展單元（擴展單元位一些擴展 I/O 點數的模塊，由 E8～ E40 系列組成）擴展 I/O 點。 FP1 的智能單元主要有 A/D、 D/A 模塊。當需要對模擬量進行測量和控制時，可以連接智能單元。 FP1 的指令功能也較強，有近 200 條指令，除能進行基本邏輯運算外，還可以進行加、減、乘、除四則運算；數據處理功能也比一般小型機強，除處理 8位、 16 位數據外，還可以處理 32 位數據，并能進行多種碼制變換。除一般 PLC常用的指令外，還有中斷和子程序調用、凸輪控制、高速計數、字符打印以及步進指令等特殊功能指令。由于指令非常豐富，功能較強，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，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（最遠可達到 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（ YKXX1111（ T） ） 又稱限位開關 ,可以安裝在相對靜止的物體 (如固定架、門框等，簡稱靜物 )西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 23 上或者運動的物體（如行車、門等，簡稱動物）上。當動物接近靜物時，開關的連桿驅動開關的接點引起閉合的接點分斷或者斷開的接點閉合。由開關接點開、合狀態(tài)的改變去控制電路和機構的動作。 適用于操動機構交流電壓 380V、直流220V，發(fā)熱電流為 5A 的控制電路中。 轉換開關（ YKXH28） 具有體積小、結構緊湊、功能齊全、操作靈活可靠、外形美觀等優(yōu)點，該開關產品結構設計，材料選用于傳統(tǒng)開關有著較大差別，具有很高的技術含量，可與國外最先進的 藍系列開關相媲美，對于提高成套設備的可靠性及產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、分段和轉換電路之用，也可直接控制小容量電動機和作主令控制之用。 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，燈罩采用高強度聚碳酸脂制成具有良好的抗沖擊性，壽命 可達到 5 萬 ~10 萬小時，能耗低、體積小、重量輕。 升降電機 載車板升降所需功率較大，故選用交流大電機。載車板的升降由電機的正反轉控制。 橫移電機 載車板的橫移所需功率較小，使用小型交流電機，通過橫移電機的正反轉控制載車板的橫移運動。 硬件設計 升降橫移立體車庫簡介 升降橫移立體停車庫車位結構為 2 維矩陣形式，可設計為多層、多列。由于受收鏈裝置及進出車時間的限制，一般為 2～ 4 層 (國家規(guī)定最高為 4 層 )，以 西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 24 3 層者居多，可根據泊車的多少決定停車庫的規(guī)模。車庫可設在地上，也可設在地下，或一半設在地下一半設在地上。其鋼結構框架按一定規(guī)格的分格單元進行組合，可縱向延伸、分段集中控制，也可橫向并列，分排單獨控制。車庫組合布置的不同形式可適應不同場地條件的需要，配置非常靈活。 結構特點是：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留一個空車位，供進出車升降之用。當底層車位進出車時，無需移動其他托盤就可直接進出車；中間層、頂層進出車時，先要判斷其對應的下方位置是否為空，不為空時要進行相 應的平移處理，直到下方為空才可進行下降和進出車動作，進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生垂直通道，實現高層車位升降存取車輛，全部邏輯過程均由 PLC進行控制。地面以上布置的升降橫移立體車庫結構特點：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留一個空車位，供進出車升降之用。當底層車位進出車時，無需移動其他托盤就可直接進出車；中間層、頂層進出車時，先要判斷其對應的下方位置是否為空，不為空時要進行相應的平移處理，直到下方為空才可進行下降和進出車動作，進出 車后再上升回到原位置。運動總原則是：升降復位，平移不復位 [20]。 車庫外觀圖設計 本次設計要求設計一個雙層 8 車位升降橫移式立體車庫，根據車庫的特點，設計車庫的車位如圖 31 所示： 圖 31 車庫外觀圖 西安工程大學本科畢業(yè)設計（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原理圖設計 PLC 是車庫控制系統(tǒng)的核心，根據設計要求，其輸入大致有：電源按鈕、傳感器、行程開關、光電開關、操作面板按鈕；輸出大致有：指示燈、數碼管、閘門、升降電機、橫移電機。根據輸入、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、車輛位置及運行狀態(tài)的檢測和存取車的操作。用各種光電開關、行程開關檢測位置狀態(tài)，用接觸器、繼電器控制拖動電機的起停。 對車位的操作即控制橫移小電機和升降大電機，使它們在不同時間實現正反轉。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行上下升降運動。 圖 32 PLC控制原理圖 西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 26 為了保證存取車可靠安全，系統(tǒng)要精確定位。行程開關的設置保證了載車板能平移到預定位置以及載車板能上升或下降到準確位置，但行程開關邏輯要嚴格互鎖。例如 2 號車位水平限位開關在靜態(tài)情況下只能有一個是斷開的，如果2 個以上開關閉合即表示載車板不到位。 安裝在進 口處的光電開關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，可以檢測車位上車輛的有無 [21]。 控制面板設計 根據設計要求，對控制面板的設計如圖 33 所示： 圖 33 控制面板圖 控制面板上的數碼管，可以準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，若車庫已經存滿車輛，數碼管將不顯示任何數字。紅、綠、黃、粉四個指示等能顯示出車庫的運行情況：紅燈閃爍代表進車模式，綠燈閃爍代表西安工程大學本科畢業(yè)設計（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)時能代表車位已經滿，綠色燈則代表車位還有剩余。手 /自動切換開關可以切換車庫的運行狀態(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 西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 28 第 4 章 PLC控制系統(tǒng)軟件設計 PLC型號的選擇 I/O點數的確定 根據設計要求，其輸入大致有：傳感器、行程開關、光電開關、操作面板按鈕；輸出有：指示燈、數碼管、閘門、升降電機、橫移電機。經過計算，輸入點大致需要 30 個左右，輸出點需要 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 根據控制系統(tǒng)設計的要求及選定的 PLC 型號，確定系統(tǒng)的 I/O 地址分配如下表 32 所示： 西安工程大學本科畢業(yè)設計（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 XB 1 號車位限位開關 XC 2 號車位限位開關 XD 3 號車位限位開關 XE 4 號車位限位開關 XF 5 號車位上限開關 X10 5 號車位下限開關 X11 6 號車位上限開關 X12 6 號車位下限開關 X13 7 號車位上限開關 X14 7 號車位下限開關 X15 8 號車位上限開關 X16 8 號車位下限開關 X17 西安工程大學本科畢業(yè)設計（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 進口處光電傳感器 X20 數碼管 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 進口閘門開 YB 進口閘門關 YC 出口閘門開 YD 出口閘門關 YE 5 車位升降電機正轉（上升） YF