【正文】 ，于 1980 年正式將可編程序控制器命名為 PC（ Programmable Controller），但為了與個人計算機 PC（ Personal Computer）相區(qū)別，常將可編程控制器簡稱為 PLC，并給 PLC 作了定義：可編程序控制器是一種帶有指令存儲器、數(shù)字的或模擬的輸入∕輸出接口，以位運算為主，能完成邏輯、順序、定時、計數(shù)和運算等功能，用于控制器或產(chǎn)生過程的自動化控制裝置。它采用可編程序控制器的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。” 上述的定義表明， PLC 是一種能直接應用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，是以微處理器為基礎，結合計算機技術、自 動控制技術和通信技術，用面向控制過程、面向用戶的“自然語言”編程是一種簡單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。它的主要功能是完成開關邏輯運算和進行順序邏輯控制，從而可以實現(xiàn)各種控制要求。過去， PLC 長于邏輯運算控制，對于模擬量的控制主要靠儀表或分布式控制系統(tǒng)，目前大部分 PLC產(chǎn)品都具備處理這類模擬量的功能，而且編程和使用方便。對于定時器，定時間隔可以由用戶加以設定；對于計數(shù)器，如果需要對頻率較高的信號進行計數(shù)，則可以選擇高速計數(shù)器。 （ 5） 運動控制 在機械加工行業(yè)，可編程序控制器與計算機數(shù)控（ CNC）集成在一起，用以完成機床的運動控制 。 （ 7） 通信聯(lián)網(wǎng) PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC 與 PLC 之間、 PLC與計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價格低、可靠性高， 在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設計） 2 PLC 的介紹及選擇 5 種類型的機械或生產(chǎn)過程。 PLC 的特點： PLC 作為一種專用于工業(yè)環(huán)境的、具有特殊結構的計算機，有其顯著的特點。由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障。 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時間高達 30 萬小時。從 PLC 的機外電路 來說，使用 PLC 構成控制系統(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。在應用軟件中，應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 以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。 (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有較強的帶負載能力，可直接驅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。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。 (3)易學易用，深受工程技術人 員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。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的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。 (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構，現(xiàn)場安裝簡便，接線簡單，工作量相對較?。欢夷芨鶕?jù)應用的要求擴展輸入 — 輸出模塊或插件，系統(tǒng)集成方便靈活。 (5)系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量小，維護方便，容易改造 PLC 的梯形圖程序一般采用順序控制設計法。對于復雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設計時間比設計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。 (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，因此可將開關柜的體積縮小到原來的 1/2~1/10。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。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。 攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設計） 2 PLC 的介紹及選擇 7 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。 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。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用可忽略，所以可以認為這些采集到的輸入信息是同時的。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。在此階段，允許對數(shù)字量 I/O 指令和不設置數(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。 （ 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)輸出端子去驅動各輸出繼電器所帶的負載。通過對 PLC 的了解，掌握其基本功能，將其運用到 車庫 自動門控制系統(tǒng)中去。 車庫自動門電氣控制系統(tǒng)的平面圖及說明 圖 31 家用車庫自動門 說明： （ 1） 超聲波開關：紅色區(qū)域為超聲波的感應范圍，當 汽車 進入到這個范 圍，超聲波開關被觸發(fā)，常開 變常閉。 （ 2） 身份識別 繼電器 ：當汽車或其他小動物進入超聲波區(qū)域時，超聲波開關閉合，進而身份識別 繼電器工作 ，身份識別器發(fā)出身份識別密碼，當密碼遇到正確的識別卡的時候，卷閘門才開啟，防止其他小動物誤入超聲波區(qū)域，引起卷閘門的意外開啟，造成的財產(chǎn)損失。 （ 4） 門 下位開關：卷閘 門下降 時 ， 當卷閘門下降到最底端 的 時候 碰到門下位開關 ，門 下位 開關 由常開變?yōu)槌跏?狀態(tài) 常閉 。 （ 6） 門位電動機：采用直流驅動，按正負方向接入電源，電動機正轉（門攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設計 10 上升），反之，電動機反轉（門下降）。 （ 8） 下降遇阻力反彈 開關：當卷閘門正在下降的時候，若碰 到下方正在通過的汽車、人或其他小動物時，而受到輕微的阻力，這時阻力開關由初始狀態(tài)常開變?yōu)槌ｉ]，使卷閘門快速上升，防止造成 意外 的傷害 。 （ 10） 火災報警開關：在車庫內部安裝有火災煙塵感應開關，當有煙霧或者明火時，感應開關閉合，屋頂 消防雨淋閥 噴水，卷閘門開啟至最高點同時報警設施自動向消防隊聯(lián)網(wǎng)報警；在卷閘門外有煙霧或者明火時，感應開關閉合，屋檐消防雨淋閥 噴水，卷閘門始終處于 關閉狀態(tài)以隔絕火災繼續(xù)向車庫內蔓延，同時報警設施自動向消防隊聯(lián)網(wǎng)報警。 車庫自動門控制系統(tǒng)的控制要求 PLC上電 投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動。正轉接觸器 KM1 使電機開門，反轉接觸器 KM2 使電機關門。 （ 1） plc上電 ，當有人或車由外到內進入超聲波發(fā)射范圍時，超聲波開關便檢測出超聲回波，從而 觸發(fā)身份識別開關，當反饋信息正確時， 產(chǎn)生輸出電信號 ，由該信號啟動接觸器 KM1，電機 M正轉使 卷閘門 上升開門，當?shù)竭_開門限位開關位置時，電機停止運行。光電開關由兩個部件組成，一個是能連續(xù)發(fā)光的光源；另一個是能接收光束，并能將之轉換成電脈沖的接收器。 攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設計 11 （ 3）在關門過程中，當有人員 或其他小動物，正在卷閘門的下方時，卷閘門輕微觸碰到對方時，立即由下降反彈至上升狀態(tài)，防止造成的意外傷害 。 控制程序的編制及硬件接線圖 主電路圖如圖 32 所示 圖 32車庫自動門主電路電路圖 攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設計 12 PLC 硬件接線圖如 圖 33 所示 圖 33 PLC硬件接線圖 PLC 機型的選擇 為了完成設定的控制任務，主要根據(jù)硬件接線圖輸入輸出點數(shù)和占用內存的多少來選擇 PLC 的機型，由于所學 PLC 是松下，所以優(yōu)先從松下 PLC中選型。 除了由輸入 /輸出點數(shù)來選擇 PLC 機型，還應考慮 PLC 的存儲器容量。開關量輸入： 5~10 步 /點 定時器 /計數(shù)器： 3~5 步 /個 最后所估算的總步數(shù)再加 100%的備用量。所以松下 FP0 系列 PLC 可以作為該控制系統(tǒng)的 PLC。 車庫自動門控制系統(tǒng)的軟件設計 攀枝花學院專科畢業(yè)論文（設計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設計 13 I/O 口及定時器 /計數(shù)器說明 表 31 I/O地址分配表 : 類別 元件 端子號 作用 輸 入 SB1 X0 超聲波開關 SB2 X1 光電開關 SB3 X2 門下位開關 SB4 X3 門上位開關 SB5 X4 防盜開關 SB6 X5 下降遇阻力反彈開關 SB7 X6 手動開門開關 SB8 X7 手動關門開關 SB9 X8 壓力開關 SB10 X9 緊急斷電控制開關 SB11 X10 車庫內火災感應開關 SB12 X11 車庫外火災感應開關 SB13 X12 遙控開啟車庫門 SB14 X13 遙控關閉車庫門 輸 出 KM1 Y0 電機正轉 KM2 Y1 電機反轉 KM3 Y2 光控聲控照明設施 KM4 Y3 高音喇叭 KM5 Y4 自動報警設施 KM6 Y5 斷電控制設施 KM7 Y6 車庫內消防雨淋閥 KM8 Y7 車庫外消防雨淋閥 KM9 Y8 入庫溫馨提示 KM10 Y9 出庫溫馨提示 表 32 定時器說明 : 類別 型號 規(guī)格 定時器 TMY 1S 攀枝花學院?？飘厴I(yè)論文（設計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設計 14 分段 系統(tǒng)梯形圖 及說明 （ 1）緊急斷電控制程序： 圖 緊急斷電控制程序 當遇到緊急突發(fā)情況發(fā)生時，緊急停止開關閉合，所有系統(tǒng)斷電， 所有 plc動作停止運行 ，并定格當時的情況保持不變，防止卷閘門自由下落，防止意外發(fā)生。 （ 3） 入庫照明開啟 控制程序 ： 圖 入庫照明開啟控制程序 當身份繼電器反饋的信息正確時，車庫內的照明 設施開啟，當車庫門鎖閉后，照明設施斷電。 （ 5） 入庫開關門 控制程序 ： 圖 入庫開關門控制程序 當汽車進入超聲波區(qū)域時，身份識別繼電器反饋的信息正確，為本車庫汽車或主人，車庫照明設施開啟，電機正轉，卷閘門開始上升，當卷閘門升至最上位時，觸碰門上位開關，門上位開關斷開，電機停止工作；汽車駛進，當汽車完全攀枝花學院專科畢業(yè)論文（設計） 3 車庫自動門控制系統(tǒng)的設計 15 駛進車庫時，光電開關閉合，延時 10 秒后，電機反轉，卷閘門開始下降 ，當卷閘門下降至最低端時，觸碰門下位開關，門下位開關斷開，電機停止下降，車庫門完全閉合。 （ 7）防盜報警及關 門控制程序： 圖 防盜報警及關門控制程序 在 卷閘門片的最下面一片內安裝水平裝置，在車庫門正常開啟或手動開啟的時候，水平裝置內的小球始終處于中間位置擺動，當車庫門受到非法外力撬動時，由于卷閘門片的傾斜，裝置內的小球滾到一側而觸碰防盜開關，防盜開關閉合，高音喇叭響起警報聲，同時自動報警設施自動向 110 報案。 （ 8）下降遇阻力反彈再關門控制程序： 圖 下降遇阻力反彈再關門控制程序 當卷閘門正在下降的時候，若碰到下方正在通過的汽車、人或其他小動物時，而受到輕微 的阻力，這時阻力開關由初始狀態(tài)常開變?yōu)槌ｉ]，使卷閘門快速上升，防止造成意外的傷害。 （ 9） 車庫內起火控制程序： 圖 車庫內起火控制程序 當車庫內 有煙霧或者明火時，火災煙塵感應開關閉合，高音喇叭響起，報警設施自動向消防隊聯(lián)網(wǎng)報警， 車庫內 屋頂 及車庫外屋檐所有 消防雨淋閥噴水同時卷閘門始終開啟至最高點 ，以方便消防隊及外人便于滅火。 （ 11） 遠程遙控開閉車庫門 控制程序 ： 圖