毕业设计(论文--升降横移式立体车库车辆入库管理plc控制

毕业设计(论文--升降横移式立体车库车辆入库管理plc控制内容摘要：

LC 硬件构成 PLC 的组成决定了 PLC 的功能，随着技术的发展和 PLC 的应用范围的扩大，PLC 的组成不断增加和完善，它的功能叶在不断完善中。 （ 2） PLC 的工作原理及控制的实现最初研制生产 PLC 的主要目的是用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但是它们两者的运行方式有如下区别 : 1 继电器控制装置采用的运行方式是硬逻辑运行，也就是说，当继 电器的线圈通电或者断电，该继电器的所有触点 包括常开和常闭点 在继电器的控制电路上的任何位置都会同时动作。 2 PLC 的 CPU 则采取的是顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或者逻辑被接通或者断开，该线圈上的所有触点 包括常开和常闭点 不会立即动作，必须等待扫描到该触点时才一会动作。 当 PLC 投入运行后，它的工作是以循环扫描的方式来完成的，一般分为 3个阶段 :输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。 完成上述三个阶段称作一个扫描周期，在整个 PLC 的运行期间， CPU 以一定的扫描速度重复执行上述 三个阶段。 PLC 的编程语言 1993 年国际电工委员会 IEC 正式颁布了可编程控制器国际标准 IEC1311,它规范了可编程控制器的编程语言及基本元素。 IEC13113 规定了两大编程语言 :文本编程语言和图形化语言。 其中文本化语言包括清单指令和结构化文本语言，图形化语言包括梯形图语言和功能块图语言。 至于现在用到的顺序功能图，该标准并没有将它列入为编程语言中的一种，而是将它在公用元素中予以规划。 也就是说，在现在的编程语言中，不论在文本化语言，还是在图形化语言中，都可以运用 SFC 顺序功能图 的概念，句法和 语法。 IEC13113 允许在同一个 PLC 中使用多种编程语言，这样的话，就允许程序开发人员可以对每一个特定的任务选择一个适合的语言来编程，还允许在同一个控制程序中不同的软件模块用不同的编程语言编制。 IEC13113的编程语言是 IEC工作组对世界范围内的 PLC厂商的编程语言进行了借鉴、分析后，在此基础上形成的一套针对工业控制系统的编程控制语言。 它既适合于 PLC，也适合于实际的工业控制领域。 对编程语言的选择，取决于程序设计员的语言背景、所面对的控制问题及控制系统的结构等。 IEC13113 中编程语言部分 规范了 4 种编程语言，并且定义了这些编程语言的语法和句法。 这 4 种编程语言是 :文本语言两种 指令表语言 IL 和结构化文本语盲一 ST ，图形化语言两种 梯形图语言 LD 和功能模块语言 FBD。 1 结构化文本 Structured Text 语言 结构化文本语言 Structured Text 是专门为工业控制而开发的高级语言，它可以追溯到 Ada, Pascal 和 C 语言。 它的特点是格式自由，可以在关键词和标识符之间的任何地方插入制表符、换行符和注释。 因为它对编程人员的技术要求较高，普通的技术人员无法完成，同时也不 直观，所以应用并不普及。 2 指令表 Instruction List 语言 指令语言主要是流行在欧洲和日本的一种初级语言，与汇编语言类似。 IL语言由一系列指令组成。 特点是一条指令占一行，指令由操作符及紧跟其后的操作数组成，可以用来调用函数的功能块、赋值、在区段内执行有条件或无条件的转移。 但是指令结构与一般计算机不兼容、指令结构不灵活，浪费指令存储空间、无法适于一般领域。 3 梯形图 Ladder Diagram 语言 梯形图 Ladder Diagram 语言是一种源于美国的图形化语言，是基于继 电器的梯形图形表达式。 它采用图形化语言，沿用了继电器的触点、线圈的串联等术语，并且增加了继电器中没有的符号。 梯形图一般由不同的阶梯 Ruge 组成，每一阶梯又由输入和输出组成。 在一个阶梯中，输出指令出现在阶梯的最右边，输入指令出现在输出指令的左边，当输入指令所表示的阶梯条件为真时，则执行输出指令，否则就不执行输出指令。 因此，梯形图允许在一个阶梯中的输入指令―表示梯形条件永远为真。 也允许有多个输入指令串、并联，其中串联表示几个条件“与”的关系，并联则表示“或”的关系，但对于输出指令可以并联而不允许串联，并 联表示阶梯条件为真时，几个输出指令可一并执行。 4 功能块图 Function Block Diagram 语言 FBD 是一种以功能模块为单位的图形化方法，它用一系列相互连接的图形块来表达函数、功能块和程序的行为，就如同电子电路图一样。 但是因为每个功能模块占用一定的空间，对每个功能模块的执行都占有较多的时间，通常只应用在控制规模较大，较复杂的大中型控制系统中。 车库模型的分析研究 由第二章分析我们知道升降横移式立体车库的运行原理 :利用托盘的移位产生垂直通道，通过高层车位升降来实现车辆的存放，托盘的 移位由 PLC 来进行控制。 该系统中主控单元的控制对象首先是车库内的横移小电机和升降大电机，控制系统控制它们在不同时间实现正反转。 其次是车库内的各种辅助装置，如指示灯等。 为了保证托盘能横移到预定位置、托盘能上升或下降到准确位置，采用限位开关，为了判断托盘上有无车辆，采用了光电开关，在不同的位置有不同的功能 :将接收器和发射器分别安装在托盘底层左右两边的光电开关，用以检测托盘上汽车停放是否到位。 在托盘对角线上安装的光电开关用以检测托盘上有无车辆。 装在车位入口处左右两侧的光电开关用于检测外界的错误动作和车位移动时出现 的异常情况。 如有车辆未停妥、动作区域有人或物、运行过程中有车想进入等意外情况，光电开关光线被遮，会给 PLC 一个电平变化信号，从而改变 PLC 的输入，蜂鸣器发出长音并报警，设备停止运行。 选用按钮控制便于操作，但对于大型车库来说要用上位机来进行控制，同时在车库中还运用了一些传感器，如烟温传感器，以及安全预警装置，其控制原理见图 32 所示。 因控制系统只有开关量输入而无模拟量输入，凭可编程序控制器本身的抗干扰能力和隔离变压器就能满足要求，可不必再另外增加其它抗干扰措施。 本系统对开关控制量的速度要求不高，可 选用一般的可编程序控制器，其具有的自诊断功能和采用的循环扫描工作方式完全能满足要求。 本系统输入端有各种开关，工作时有总开、总停按钮和其它一些移动键、紧急停止按钮，若干个信号输入、输出端，并有故障报警控制等。 控制软件采用梯形图语言编写，二层停车位对车存取可直接在对应的位置进行，一、三层停车位对车的存取流程图如图 33 所示。 在程序设计中，采用了模块化编程形式，车位运行过程中只需调用子程序模块，这样大大降低了程序的复杂程度，方便了程序的修改，而且对于车位的拓展提供了便利的条件。 当 车位在层数或排数上增加时，只需 就其中的一个子程序和主程序进行相应的改动，而其它的子程序基本不必改动，大大减轻了以后重新编程的任务。 图 33 一、三层存取车流程图 程序可分为两大部分，第一部分为主程序，第二部分为子程序。 子程序又分为三个模块，各模块的作用为 : 1 进行新的存取车操作之前把上层托盘复位。 2 空出上层操作托盘下的车位，使操作托盘可以下降。 3 确定运动托盘的层数并赋予相应的值。 为了在试验中将车库的控制系统实现出来，我们采用了车库模型来实现车库的控制系统的模拟。 应选用 PLC 是 80 点 I/0 左右的可编程控制器，用开关、灯以及按钮来表示车库控制系统中的电机、传感器、光电开关及报警装置等，具体如下 : 1 各个车位存取车信号的输入用按钮来表示，存车按钮输入存车信号，取车按钮输入取车信号。 2 各层托盘的升降、横移分别用上升、下降、左右平移指示灯表示。 3 车位托盘检测、车辆检测、挂钩限位状态用开关的常开、常闭状态来表示。 具体来说 :托盘检测开关常闭状态表示车位有托盘，开关常开状态表示托盘没有复位。 车辆检测开关常闭状态表示车位上存有车，常开状态表示车位上没有车。 挂钩限位开关状态常闭表示 托盘移动到位，相应电机停止运转，常开表示托盘没有复位，车库对应车位没有托盘。 PLC 的主要性能指标和选型 在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，以及立体车库的自动控制等，采用可编程序控制器 PLC 来解决自动控制问题已成为最有效的方法之一。 PLC 主要性能指标有存储容量、控制容量、扫描周期、指令功能及软件支持、网络与通信等几个方面 : 1 存储容量 可编程控制器的存储容量由两部分组成 :一部分用来存放系统程序，系统程序是机器在出厂前厂家写入，用户不 能改变也无法访问的程序。 另一部分是用来存放用户程序及所需的数据。 存储容量一般是指后者，存储器包括程序存储器和数字存储器，有时候，它也用梯形图的步序来表示。 在实际的应用中，用户根据控制对象复杂程度的不同，先预估所需的容量，进而选择机型。 2 控制容量 PLC 的控制容量也就是 I/O 容量，也叫 I/O 能力，通常以离散量 数字量 个数来计算，它是表示输入输出 J 点的个数。 不同的 PLC 有不同的 I/O 容量，微型PLC 的控制容量一般在 20 点以下，而大型的 PLC 的 I/O 容量可达 lOK 以上。 3 扫描周期 PLC 的扫 描周期也称处理器的扫描时间。 机器上电后，先进行初始化工作，如复位定时器、检查 I/O 组件连接等，然后在此基础上开始进入系统的扫描周期。 扫描周期包括 :输入扫描、程序扫描、输出扫描和内务处理。 通常，将输入扫描和输出扫描合称为 1/O 扫描，处理器的扫描周期是 I/O 扫描和程序扫描周期两者之和。 4 指令功能及软件支持 因为历史的原因，各厂家的 PLC 指令存在很大的区别，没有哪一种编程语言是各厂家的 PLC 能够相互通用的，但是梯形图、顺序功能图、结构化文本语言还是面向一般工程技术人员的。 最初的可编程控制器只是一些简单 的开关量逻辑控制器件，而且其控制数目有限，因此只有基本的输入输出指令及程序控制指令，编程设备也很简陋。 但是随着科学的发展， PLC 也在不停地发展，在指令功能也不断增强的同时，开发的手段也从早期专用的编程设备转移到了计算机上面，计算机的开发环境也从早期的 DOS 到现在的 WIN95/NT 上，从而使得可编程控制器的使用变得更加容易，除可编程外，还使得仿真软件、 PLC 的开发、调试可以在一台计算机上完成，这就大大缩短了应用系统的开发周期。 因此在选用 PLC 的时候，不但要考虑 PLC 本身是否适用，还应该考虑相应的开发环境和软件 是否适用和易用。 5 网络与通信 随着计算机的发展，现在的 PLC 不仅要求执行速度快、单机的内存及 I/O容量做得很大，而且网络通信能力亦成为 PLC 一个很重要的指标。 因为只有具备网络通信功能的 PLC 才一能实现大范围的远程控制。 正确、合理地设计 PLC 应用控制系统要涉及到很多方面，其中最基本的原则有以下四点 : 1 完整性原则 :最大限度满足工业生产过程或机械设备的控制要求。 2 可靠性原则 :确保计算机控制系统的可靠性。 3 经济性原则 :力求控制系统简单、实用、合理。 4 发展性原则 :适当考虑生产发展和 工艺改进的需要，在 1/O 接口、通信等方面留有余地。 对控制系统硬件的选择主要是 PLC 的选择，包括 PLC 机型的选择、 PLC 容量的选择和模块的选择三个方面。 1 PLC 机型的选择 面对众多厂家提出的多种系列、功能各异的 PLC 产品，其结构、性能、价格各不相同。 L 匕如，三菱 FX2N128MR001 系列，价格是 ，而 FX 1 S422BD价格就是 ，还不到 400 元。 因此，在选择机型的时候，应本着在满足控制功能原则的前提下，保证系统可靠、维护方便和最佳的性价比。 2 PLC 容量的选择 通常讲的 PLC 容量是指输入输出点 O 八的点数和用户存储器的容量。 对于O/1 点的选择原则是应保有适当的裕量，但是因为 PLC 的 On 点数与价格成正比，若留有太多的空余点，会使成本大大增加，因此在实际的应用过程中，一般是根据输入、输出信号的总点数，并考虑以后的扩充，选用 10%15%的备用量。 用户的存储量在满足基本的控制要求外，一般留有 10%25%的考虑裕量。 3 模块的选择 I/O 控口模块用来实现 PLC 对工业过程的控制。 在控制过程中， I/O 控口模块检测控制现场的各种参数，以此作为 PLC 实现现场 控制的依据，同时，它将PLC 的处理结果传送到被控设备，驱动各种执行机构来实现 PLC 对设备的控制。 对于小的系统，如 128 点以内的系统，一般不需要扩展。 当系统较大时，就要扩展。 不同公司的产品，对系统总点数及扩展模块的数量都有限制，当扩展不能满足要求时，可采用网络结构。 同时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软件编制时要注意。 当采用温度等模拟模块时，各厂家也有一些规定，因此注意相关的技术手册。 扩展模块种类很多，如单输入模块、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等。 PLC 的这种模块化设 计为用户的产品开发提供了方便。 综上所述，在本设计中我们分别采用了三菱 FX2N128MR 和西门子 S7200的可编程控制器作为主控制器。 PLC 的应用系统的软件设计流。