【正文】 Application WorldNikkei Electronics China] [14] 戴士杰 , 李斌 , 師占群 , 岳宏，基于 PLC控制的液壓立體車庫的設(shè)計 [機床與液壓 Machine Tool amp。還有周圍同學們給我的幫助，正是他們的熱心幫助讓我順利的完成了論文。 基于三菱 PLC 的立體車庫控制 —————————————————— —————————————————————————————— 20 致 謝 值此論文完成之際，首先要感謝 趙劍鄂 老師我的關(guān)心和指導，從論文開題到研究方法的確立，以及研究過程中遇到的各種問題，無不得到老師的悉心指導，在整個論文完成過程中，老師嚴謹?shù)膶W術(shù)態(tài)度，認真負責的學術(shù)精神以及系統(tǒng)精湛的專業(yè)知識都給我留下了深刻的印象，使學生受益匪淺。此外 ,軟件設(shè)計還采用了“并行分支與匯合”的技巧 ,從而大大縮短了進出車時間 ,提高了工作效率。系統(tǒng)還在硬件設(shè)計上采用了手動、半自動和全自動多級冗余控制方式 ,配合軟件 /硬件連鎖保護 ,大大提高了系統(tǒng)的可靠性 。 同時， 本文 還 介紹了基于可編程控制器 (PLC)和 Profibus 總線的車庫控制系統(tǒng) ,基于三菱 PLC 的立體車庫控制 —————————————————— —————————————————————————————— 19 簡述了多層升降橫移立體停車庫工作原理 和 結(jié)構(gòu)特點 ， 通過 PLC 軟件設(shè)計及其優(yōu)化 ,實現(xiàn)了立體車庫的自動控制。同時 ,由于 PLC 軟件設(shè)計上的優(yōu)化處理 ,使得本系統(tǒng)對于車位的擴展實現(xiàn)較為簡便 。 升降橫移類立體車庫的控制系統(tǒng)通過采用 PLC和 Profibus現(xiàn)場總線控制 ,使整個控制系統(tǒng)的可靠性大大提高 ,滿足了車庫的控制功能與使用性能的要求 ,完全實現(xiàn)了進出車的智能控制。目前市面上常見的機械式立體停車庫有：升降橫移類、垂直循環(huán)類、多層循環(huán)類 、水平循環(huán)類、平面移動類、巷道堆垛類、垂直升降類和簡易升降類等 8 種 ,其中升降橫移類以其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全可靠、造價低等優(yōu)點 ,在國內(nèi)車庫市場占有絕對優(yōu)勢的市場份額 。 因此， “ 車庫 ” 是大中城市的熱門話題，國家經(jīng)貿(mào)委將 “ 城市立體車庫 ”列為 “ 近 期行業(yè)技術(shù)發(fā)展重點 ” ，隨著家用汽車的不斷增加，公共場所及社區(qū)內(nèi)存車矛盾、車擠綠地的問題將會越來越突出，在人們對生活質(zhì)量和環(huán)境意識不斷增強之時“ 車庫 ” 日漸成為熱門話題，機械自動化立體車庫將會在新開發(fā)的樓盤及商業(yè)里大顯身手。可是，如果你住在一些較老的小區(qū)，會發(fā)現(xiàn)，買車容易，停車可就難了；更有甚者，有些人為了能在市中心上班地找到一個泊車位，不得不比擠公車起得還早。下面主要以 Siemens 的 PLC 為例，介紹如何設(shè)計標準化的監(jiān)控界面的一些技巧，這對于使用當前的組態(tài)軟件的人也有一定的借鑒意義。 目前有許多組態(tài)軟件可用于設(shè)計 PLC 的監(jiān)控畫面，他們使用起來都非常簡單；一些公司也提供了一套編程 接口，可使用高級編程語言實現(xiàn) PC 機與 PLC 的通訊。其中前兩種語言用得較多，順序功能圖語言也在許多場合被采用。 考慮到組態(tài)控制可能出現(xiàn)上述問題，系統(tǒng)也設(shè)計了最基本的手控控制，設(shè)計了車庫上層三個車位的選擇按鈕、呼叫車位按鈕和復位按鈕，并且考慮到如果車位動作出現(xiàn)錯誤，設(shè)計了急停按鈕，這樣能使車庫系統(tǒng)無論處于何種運行狀態(tài)都能立即停止運行，避免事故的發(fā)生。當發(fā)生意外情況時 ,按下急停按鈕中止系統(tǒng)的運行并保存現(xiàn)場斷點信息 。立體車庫共有 6 個上下到位檢測光電對管和 3 個左右到位檢測光電對管，總驅(qū)動電流為 9*30mA=270mA，小于可編程控制器 24V 直流電源的最大輸出電流，滿足設(shè)計要求。 基于三菱 PLC 的立體車庫控制 —————————————————— —————————————————————————————— 15 表 41 輸入端子分配表 1 號車位上限開關(guān) X10 3 號車位下限開關(guān) X20 2 號車位上限開關(guān) X11 1 號車位呼叫開關(guān) X0 3 號車位上 限開關(guān) X12 2 號車位呼叫開關(guān) X1 4 號車位上限開關(guān) X13 3 號車位呼叫開關(guān) X2 5 號車位上限開關(guān) X14 復位開關(guān) X3 6 號車位上限開關(guān) X15 叫車開關(guān) X4 1 號車位下限開關(guān) X16 停止開關(guān) X6 2 號車位下限開關(guān) X17 關(guān)于輸出點的定義，它們兩兩成對，構(gòu)成控制交流接觸器吸合條件。 I/O 口分配 針對本課題要求，我們規(guī)定了 PLC 輸入點分配。 4 立體車庫系統(tǒng)設(shè)計 PLC 選擇 本系統(tǒng)采用三菱公司的型號為 FX2N48MR 的 PLC,是一種 具有結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾能力強、使用方便、同類產(chǎn)品價格便宜等優(yōu)點。系統(tǒng)通過計算機以圖形、圖像、數(shù)據(jù)、文字等方式，直觀、形象、實時地 反映系統(tǒng)工作狀態(tài)以及車位位置等 參數(shù)，并通過 PLC 通訊模塊與監(jiān)測監(jiān)控主機實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，該系統(tǒng)具有運行可靠、操作方便 、自動化程度高等特點。并且輸入端內(nèi)部自帶 24V 直流電源，還可為負載提供直流電源。它功能強大實用，價格便宜，工作穩(wěn)定可靠， 24 點輸入， 16 點輸出，采用繼電器輸出形式，可驅(qū)動交直流負載， 負載電流在 2A 左右。 圖 31 模型系統(tǒng)圖 PLC 核心控制部分 系統(tǒng)核心部分采用三菱 FX2N48MR 為控制元件，它是 FX 系列中功能最強、速度最高的微型可編程控制器。它基于三菱 PLC 的立體車庫控制 —————————————————— —————————————————————————————— 13 采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算 ,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)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(chǎn)過程 。他們之間可以相互組合，或者和其他有源器件相互組合，能構(gòu)成各種不同功能的高端器件 。根據(jù)不同應用場合的需求 (如響應時間、環(huán)境溫度等 )，這些器件可以選擇不同的材料體系以及加工工藝制作而成。因此， PLC 是一種技術(shù)，它不是泛指某類產(chǎn)品， 更不是分路器！ 我們最常見的 PLC 分路器是用二氧化硅 (SiO2)做的，其實 PLC 技術(shù)所涉及的材料非常廣泛，如玻璃 /二氧化硅(Quartz/Silica/SiO2)、鈮酸鋰 (LiNbO3)、 IIIV 族半導體化合物 (如 InP,GaAs 等 )、絕緣體上的硅 (SilicononInsulator, SOI/SIMOX)、氮氧化硅 (SiON)、高分子聚合物 (Polymer)等 。所謂平面光波導，也就是說光波導位于一個平面內(nèi)。這個時期發(fā)展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。在這時期， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高， PLC 逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系 統(tǒng) 。這標志著可編程控制器基于三菱 PLC 的立體車庫控制 —————————————————— —————————————————————————————— 12 已步入成熟階段 。 20 世紀 80 年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。 20 世紀 70 年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。此時的 PLC 為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。 1969 年，美國研制出世界第一臺 PDP14 1971 年，日本研制出第一臺 DCS8 1973 年，德國研制出第一臺 PLC 1974 年， 中國研制出第一臺 PLC 發(fā)展： 20 世紀 70 年代初出現(xiàn)了微處理器。 PLC 發(fā)展歷史 起源： 1968 年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。 5：編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標準化 有各種簡單或復雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的 PLC 指令系統(tǒng) 6：發(fā)展容錯技術(shù) 采 用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 ?。河烧w結(jié)基于三菱 PLC 的立體車庫控制 —————————————————— —————————————————————————————— 11 11 構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 PLC 已經(jīng)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) ，它具有高可靠性、抗干擾能力強、功能強大、靈活，易學易用、 體積小，重量輕，價格便宜的特點 。 PLC 發(fā)展新動向 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計的數(shù)字運 算操作的 電子 裝置。 （ 4）智能設(shè)備經(jīng)串口轉(zhuǎn)換上網(wǎng)方式和智能設(shè)備直接上網(wǎng)方式是很有應用前景的兩種方式。 上表給出了六種方式接入智能設(shè) 備的方法，本文作者認為： （ 1） PLC 直接上網(wǎng)的 LCU 結(jié)構(gòu)優(yōu)于經(jīng)過工控機上網(wǎng) LCU 結(jié)構(gòu)；因為 LCU 整體可靠性得到提高； （ 2）智能設(shè)備以直接接入 PLC 現(xiàn)地總線方式從比較好，因為應用簡單、速率快等，在可以選擇直接接入現(xiàn)場總線的設(shè)備時，盡量采用這種方式。與 PLC 相獨立，不受 PLC 種類影響，應用范圍廣 ,接入設(shè)備多 ,通訊速度快。與 PLC 相獨立，不受 PLC 種類影響，應用范圍廣 ,接入設(shè)備多。 KBPS 通訊方式 需編程 可以進行工程化研究，很有潛力。另一種可以支持不同的通訊協(xié)議，需要編程。 接入現(xiàn)場總線 KBPS 通訊方式