双层自动停车场控制设计（程序资料+任务书+说明书）

摘要随着时代的发展，汽车不断的出现在每家每户中，所以停车的问题给我们带来了很大的影响。现在有的车库停车和取车很麻烦，有时当车库满的时候会很难找到自己的车或者空的停车位。双层停车场解决了上述的问题，当取车或停车的时候，只要按下相对应的按钮，车就会出现在车主面前，不仅方便了取车和停车，而且节省了车主找停车位和找车的时间。关键词：PLC双层停车场停车目录第一章绪论11.1停车场的介绍1第二章PLC的介绍42.1PLC的发展史和发展趋势42.2PLC的结构52.3PLC的基本性能82.4PLC的特点82.5三菱FX2N介绍10第三章双层停车场PLC设计程序143.1双层停车场功能介绍143.2I/O分配表143.3外部电路设计153.4PLC设计程序16结束语26致谢27参考文献28附录完整梯形图29第0页共31页第一章绪论1.1停车场的介绍智能停车场的产生不但规范了城市交通管理和车辆管理水平，扩充了城市的容量，在安全防范方面也有巨大的保障，同时还能方便的和其他智能系统接口（如智能大厦、智能小区等），组成更完善的物流及设备管理系统。一智能停车场系统的设备组成智能停车场主要由人口、出口和中心管理三大部分组成。1)入口部分人口部分主要由感应式IC卡读写器、IC卡出卡机、对讲分机、摄像机、车辆感应器、车位检测器、入口控制板、全自动路闸、车辆检测线圈和车位显示屏等组成。2）出口部分出口部分主要由内含感应式IC卡读写器、摄像机、对讲分机、出口控制板、全自动路闸、车辆检测线圈和汽车影像对比系统组成。3）管理中心管理中心由收费管理电脑、监视器、硬盘录像机、报表打印机、停车场管理收费机和系统软件组成。二智能停车场的系统构成1）车位显示系统整个智能停车场系统是一个全电脑管理系统，它需要实时检测各车位情况，为此可在每个车位设置一个检测器，通过信号处理器并入管理软件子系统，经管理软件分析后将当前的最佳停车车位给司机显示在车位显示屏上，同时车位提示灯开启并闪亮，提示司机在此停车。如果车位检测器检测到车库内已无空缺车位，则车位显示屏显示“车库满位”字样，出票机也显示“车库满位”字样，即不再允许车辆进库。2）防盗系统防盗系统是一套在各个车位加装的高码位遥控器，它与车位检测器并行工作。当司机入库停好车后，操作遥控器便给车辆上码；当司机准备出库取车时，操作遥控器给车辆解码。如无解码取车，则报警系统工作并联动相关报警器或启动监视系统进行录像，防止车辆被盗。3）监视系统监视系统由摄像机、控制器，监视器、录像机组成。主要是对停车库进行保安监视，确保停车安全可靠。4）影像对比系统影像对比系统由摄像机、抓拍控制器、图像处理器等组成。当车辆进库刷卡或取票时，抓拍控制器工作，启动摄像机摄录一幅该车辆图像并连同司机所持的卡或票的信息一并存人系统数据库内。当车辆出库验卡或验票时，抓拍控制器再次工作，并启动摄像机摄下车牌号的图像，然后与系统数据库内的信息进行比较。若信息吻合，则自动路闸起栏放行车辆；否则，提示信息不予放行并自动报警。5）出口系统当车辆出库时，车辆检测器感应出库信号并通知主控计算机提示操作员准备操作，同时出口摄像机摄录一幅该车辆图像并将识别信息与计算机中对应卡号的所有相关信息进行比较，相符则自动计算出应交费，并通过收费显示牌显示，提示司机交费；如果不相符则示警，提示收费员根据汽车进场时所拍摄的图像进行人工比对。6）中心软件管理系统中心软件管理系统是整套停车场智能管理系统的核心部分，它主要由功能较强的PC机和打印机等外围设备组成。管理中心可作为一台服务器通过总线与下属设备联接，交换营运数据，并对营运的数据作自动统计，档案保存。系统具有密码保护功能，阻止非授权者侵入管理程序，并具有很强的图形显示功能，能把停车库平面图、泊车位的实时占用、出入第1页共31页口开闭状态以及通道封锁等情况在屏幕上显示出来，便于停车场的管理与调度。它不仅要为建设单位提供一种灵活、有效的管理模式，而且要具备自维护功能和一定的扩展功能，以适应将来技术的发展需要。三智能停车场系统功能产品只是帮助人类更快捷、更方便、更简单地解决问题。智能停车场系统作为一种先进的产品最终是为人服务，它不能脱离以人为本的原则，否则技术再先进也是一种浪费。因此停车场技术的应用也应因地制宜，充分发挥停车场的所有功能。对于智能化的停车场除了一些基本功能而外还应具备以下的功能。1）感应卡功能(1)长距离感应；(2)具有防水、防磁、抗静电、耐磨损、信息储存量大、使用寿命长；(3)可通过感应卡来缴纳停车费，实现一卡通功能；(4)读写速度快，操作简便；(5)使用时没有方向性，可以以任意方向掠过读写器表面完成读写工作；(6)读写器与ID卡实施双向密码鉴别制。2）自动道闸功能(1)接受手动输入信号，便于调试安装；(2)延时、欠压、过压自动保护；(3)可缓冲接受两条抬闸指令，可连续过车；(4)电闸带RS485通信接口，可接受收费管理电脑的直接控制；(5)具有卸荷装置，以防止外力损坏；(6)具有防砸车控制系统，确保车辆安全；(7)行程控制以光电开关代替机械行程开关，使用寿命长；(8)兼容性好，确保不同类型客户的需求；(9)具有一套平衡机构，保证运行轻快、平稳、输入功率小；(10)增设紧急手动装置，以防止意外事件的发生；(11)全电路无触点控制系统，确保车辆安全。3）出入口票箱功能(1)感知车辆有无，无车不发卡或读卡；(2)临时用户按键取卡、吐卡若不取卡，在规定时间后自动收卡，避免卡的流失；(3)平时显示时钟与日期；(5)读卡判别，无效则灯光报警；(6)系统随时识读进入票箱感应区内已经过合法授权的感应卡、一次性读取卡上的卡类、卡号、挂失标志、进出场标志、有效期等数据项，送CPU处理后，根据卡的类别进入相应的处理程序，显示卡号及卡状态；(7)月租卡显示有效期及卡状态(有效、过期、挂失或进出场状态)；(8)控制板能非实时联网运行，所有有智能停车场的产生不但规范了城市交通管理和车辆管理水平，扩充了城市的容量，在安全防范方面也有巨大的保障，同时还能方便的和其他智能系统接口（如智能大厦、智能小区等），组成更完善的物流及设备管理系统。第2页共31页4）停车场管理软件功能(1)可读取物业管理系统数据，自动生成卡片进出权限；(2)图像双向识别比较功能；(3)特种车辆特殊处理功能；(4)自动完成临时卡收费、有效月租卡放行功能；(5)多种计费方式设置，用户自行设定选用；(6)读卡时显示卡类型及卡状态(有效、过期、挂失、进出场等状态)；(7)可调出车辆出入的时钟日期，卸载挂失黑名单；(8)管理员权限分级。支持其它授权工作站调阅数据(事件和图像)；(9)生成各类统计报表，具有强大的数据检索查询功能；(10)软件系统具有良好的兼容性及资料保密性；(11)停车场管理软件具有联网功能，可通过远程实时监视与控制；(12)全中文菜单式操作界面，操作简单、方便；(13)具备完善的财务监控和统计报表，预防资金的流失，主控中心可通过网络实时查询财务报表；(14)呼叫对讲功能，在任何时刻都可与指挥中心对讲联系；(15)易升级，可根据功能需求随时升级系统软件；(16)多种的温馨语音提示，不仅向车主发出问候，同时具备发布天气预报等功能。5）管理中心功能(1)可脱机运行，也可联网运行，即使在网络中断或PC出现故障时仍可正常运行；(2)车辆出入全智能逻辑自锁控制系统，严密控制持卡者进、出场的行为符合“一卡一车”的要求；(3)指挥并控制出入口各设定功能及进行系统动态控制；(4)高可靠性和适应性的数字式车辆检测系统，防砸车装置可保证无论是进场车辆或发生倒车的车辆，只要在闸杆下停留，闸杆就不会落下，具有手动方式起杆功能；(5)滚动式LED中文电子显示屏提示，空车位显示，使用户和管理者一目了然；(6)具备UPS，保证在系统断电的情况下，系统至少正常运行1h以上；(7)智能控制器带RS485通信接口，可实现多个出入口的联网运行。第3页共31页第二章PLC的介绍2.1PLC的发展史和发展趋势虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段：一.早期的PLC(60年代末70年代中期)早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言梯形图一直沿用至今。二.中期的PLC(70年代中期80年代中，后期)在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元(CPU)。这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。三.近期的PLC(80年代中、后期至今)进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。长期以来,PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场,为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用.其主要原因,在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案,适合于当前工业企业对自动化的需要.另一方面,PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击,尤其是工业PC所带来的冲击.PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格.PLC技术展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一.大多数人认为,PLC将会继续失去市场份额;更有甚者认为,在工业PC面前,PLC将会一步一步走向死亡;但也有一部分人相信,一些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定的市场份额.在全球工业计算机控制领域,围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议,已经发生巨大变革,几乎到处都有PLC,但这种趋势也许不会继续发展下去.随着软PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展,安装有SoftPLC组态软件和基于工业PC控制系统的市场份额正在逐步得到增长,这些事实使传统PLC供应商在思想上已经发生了第4页共31页戏剧性的变化,他们必须面对现实,在传统PLC的技术发展与提高方面作出更加开放的高姿态.对于控制软件来讲,这是PLC控制器的核心,PLC供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件,而且对于工业用户表现得非常积极.此外,开放式通信网络技术也得到了突破,其结果是将PLC融入更加开放的工业控制行业.2.2PLC的结构可编程控制器（PLC）是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛。但在使用时由于工业生产现场的工作环境恶劣，干扰源众多，如大功率用电设备的起动或停止引起电网电压的波动形成低频干扰，电焊机、电火花加工机床、电机的电刷等通过电磁耦合产生的工频干扰等，都会影响PLC的正常工作。尽管PLC是专门在现场使用的控制装置，在设计制造时已采取了很多措施，使它对工业环境比较适应，但是为了确保整个系统稳定可靠，还是应当尽量使PLC有良好的工作环境条件，并采取必要的抗干扰措施。1、中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可*性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。2、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。PLC常用的存储器类型（1）RAM（RandomAssessMemory）这是一种读/写存储器(随机存储器)，其存取速度最快，由锂电池支持。（2）EPROM（ErasableProgrammableReadOnlyMemory）这是一种可擦除的只读存储器。在断电情况下，存储器内的所有内容保持不变。(在紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。（3）EEPROM(ElectricalErasableProgrammableReadOnlyMemory)这是一种电可擦除的只读存储器。使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。PLC存储空间的分配虽然各种PLC的CPU的最大寻址空间各不相同，但是根据PLC的工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域：（1）系统程序存储区（2）系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等）第5页共31页（3）用户程序存储区系统程序存储区：在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC的性能。系统RAM存储区：系统RAM存储区包括I/O映象区以及各类软设备，如：逻辑线圈；数据寄存器；计时器；计数器；变址寄存器；累加器等存储器。（1）I/O映象区：由于PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。因此，它需要一定数量的存储单元(RAM)以存放I/O的状态和数据，这些单元称作I/O映象区。一个开关量I/O占用存储单元中的一个位（bit），一个模拟量I/O占用存储单元中的一个字（16个bit）。因此整个I/O映象区可看作两个部分组成：开关量I/O映象区；模拟量I/O映象区。（2）系统软设备存储区：除了I/O映象区区以外，系统RAM存储区还包括PLC内部各类软设备（逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等）的存储区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域，前者在PLC断电时，由内部的锂电池供电，数据不会遗失；后者当PLC断电时，数据被清零。1）逻辑线圈与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统RAM存储区中的一个位，但不能直接驱动外设，只供用户在编程中使用，其作用类似于电器控制线路中的继电器。另外，不同的PLC还提供数量不等的特殊逻辑线圈，具有不同的功能。2）数据寄存器与模拟量I/O一样，每个数据寄存器占用系统RAM存储区中的一个字(16bits)。另外，PLC还提供数量不等的特殊数据寄存器，具有不同的功能。3）计时器4）计数器用户程序存储区用户程序存储区存放用户编制的用户程序。不同类型的PLC，其存储容量各不相同。3电源接线PLC供电电源为50Hz、220V10%的交流电。FX系列可编程控制器有直流24V输出接线端。该接线端可为输入传感（如光电开关或接近开关）提供直流24V电源。如果电源发生故障，中断时间少于10ms，PLC工作不受影响。若电源中断超过10ms或电源下降超过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开。当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。如果电源干扰特别严重，可以安装一个变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。4接地良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相接，基本单元接地。如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给可编程控制器接上专用地线，接地点应与动力设备（如电机）的接地点分开。若达不到这种要求，也必须做到与其他设备公共接地，禁止第6页共31页与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC。5直流24V接线端使用无源触点的输入器件时，PLC内部24V电源通过输入器件向输入端提供每点7mA的电流。PLC上的24V接线端子，还可以向外部传感器（如接近开关或光电开关）提供电流。24V端子作传感器电源时，COM端子是直流24V地端。如果采用扩展船员，则应将基本单元和扩展单元的24V端连接起来。另外，任何外部电源不能接到这个端子。如果发生过载现象，电压将自动跌落，该点输入对可编程控制器不起作用。每种型号的PLC的输入点数量是有规定的。对每一个尚未使用的输入点，它不耗电，因此在这种情况下，24V电源端子向外供电流的能力可以增加。FX系列PLC的空位端子，在任何情况下都不能使用。6输入接线PLC一般接受行程开关、限位开关等输入的开关量信号。输入接线端子是PLC与外部传感器负载转换信号的端口。输入接线，一般指外部传感器与输入端口的接线。输入器件可以是任何无源的触点或集电极开路的NPN管。输入器件接通时，输入端接通，输入线路闭合，同时输入指示的发光二极管亮。输入端的一次电路与二次电路之间，采用光电耦合隔离。二次电路带RC滤波器，以防止由于输入触点抖动或从输入线路串入的电噪声引起PLC误动作。若在输入触点电路串联二极管，在串联二极管上的电压应小于4V。若使用带发光二极管的舌簧开关，串联二极管的数目不能超过两只。另外，输入接线还应特别注意以下几点：（1）输入接线一般不要超过30m。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。（2）输入、输出线不能用同一根电缆，输入、输出线要分开。（3）可编程控制器所能接受的脉冲信号的宽度，应大于扫描周期的时间。7输出接线（1）可编程控制器有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出3种形式。（2）输出端接线分为独立输出和公共输出。当PLC的输出继电器或晶闸管动作时，同一号码的两个输出端接通。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。（3）由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板，因此，应用熔丝保护输出元件。（4）采用继电器输出时，承受的电感性负载大小影响到继电器的工作寿命，因此继电器工作寿命要求长。（5）PLC的输出负载可能产生噪声干扰，因此要采取措施加以控制。第7页共31页此外，对于能使用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中加以考虑之外，还应设计外部紧急停车电路，使得可编程控制器发生故障时，能将引起伤害的负载电源切断。交流输出线和直流输出线不要用同一本电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。2.3PLC的基本技术性能PLC的技术性能，主要是指PLC具有的软、硬件方面的性能指标。由于各厂家的PLC产品的技术性能均不相同，且各具特色，因此不可能一一介绍，只能介绍一些基本的技术性能。1.存储容量存储容量是指用户程序存储器的容量。用户程序存储器的容量大，可以编制出复杂的程序。一般来说，小型PLC的用户存储器容量为几KB，而大型机的用户存储器容量为几十几百KB。2.I/O点数I/O点数是PLC可以接受的输入信号和输出信号的总和，是衡量PLC性能的重要指标。I/O点数越多，外部可接的输入设备和输出设备就越多，控制规模就越大。3.扫描速度扫描速度是指PLC执行用户程序的速度，是衡量PLC性能的重要指标。一般以扫描1K步用户程序所需的时间来衡量扫描速度，通常以ms/K步为单位。PLC用户手册一般给出执行各条指令所用的时间，可以通过比较各种PLC执行相同的操作所用的时间，来衡量扫描速度的快慢。4.指令的功能与数量指令功能的强弱、数量的多少也是衡量PLC性能的重要指标。编程指令的功能越强、数量越多，PLC的处理能力和控制能力也越强用户编程也越简单和方便，越容易完成复杂的控制任务。5.内部元件的种类与数量在编制PLC程序时，需要用到大量的内部元件来存放变量、中间结果、保持数据、定时计数、模块设计和各种标志位等信息。这些元件的种类与数量越多，表示PLC的存储和处理各种信息的能力越强。6.特殊功能单元特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量PLC产品的一个重要指标。近年来各PLC厂商非常重视特殊功能单元的开发，特殊功能单元种类日益增多，功能越来越强，使PLC的控制功能也日益扩大。7.可扩展能力PLC的可扩展能力包括I/O点数的扩展、存储容量的扩展、联网功能的扩展、各种功能模块的扩展等。在选择PLC时，经常需要考虑PLC的可扩展能力。2.4PLC的特点1、功能强，性能价格比高采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常第8页共31页复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。可篇程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。2、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强可编程序控制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、不规模的系统。楞编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。3、可靠性高，抗干扰能力强（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms.（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选。（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可*性更进一步提高。传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。4、系统的设计、安装、调试工作量少PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。5、编程方法简单第9页共31页编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。梯形图语言实际上是一种面向用户的一种高级语言，可编程序控制器在执行梯形图的程序时，用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。6、维修工作量少，维修方便编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的住处迅速的查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。7、体积小，能耗低对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的确1/2-1/10。PLC的配线比继电器控制系统的配线要少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，可以减少大量费用。2.5三菱FX2N介绍三菱公司的FX2N系列产品的一些编程元件及其功能。FX系列产品，它内部的编程元件，也就是支持该机型编程语言的软元件，按通俗叫法分别称为继电器、定时器、计数器等，但它们与真实元件有很大的差别，一般称它们为“软继电器”。这些编程用的继电器，它的工作线圈没有工作电压等级、功耗大小和电磁惯性等问题；触点没有数量限制、没有机械磨损和电蚀等问题。它在不同的指令操作下，其工作状态可以无记忆，也可以有记忆，还可以作脉冲数字元件使用。一般情况下，X代表输入继电器，Y代表输出继电器，M代表辅助继电器，SPM代表专用辅助继电器，T代表定时器，C代表计数器，S代表状态继电器，D代表数据寄存器，MOV代表传输等。一、输入继电器（X）PLC的输入端子是从外部开关接受信号的窗口，PLC内部与输入端子连接的输入继电器X是用光电隔离的电子继电器，它们的编号与接线端子编号一致（按八进制输入），线圈的吸合或释放只取决于PLC外部触点的状态。内部有常开/常闭两种触点供编程时随时使用，且使用次数不限。输入电路的时间常数一般小于10ms。各基本单元都是八进制输入的地址，输入为X000X007，X010X017，X020X027。它们一般位于机器的上端。二、输出继电器（Y）第10页共31页PLC的输出端子是向外部负载输出信号的窗口。输出继电器的线圈由程序控制，输出继电器的外部输出主触点接到PLC的输出端子上供外部负载使用，其余常开/常闭触点供内部程序使用。输出继电器的电子常开/常闭触点使用次数不限。输出电路的时间常数是固定的。各基本单元都是八进制输出，输出为Y000Y007，Y010Y017，Y020Y027。它们一般位于机器的下端。三、辅助继电器（M）PLC内有很多的辅助继电器，其线圈与输出继电器一样，由PLC内各软元件的触点驱动。辅助继电器也称中间继电器，它没有向外的任何联系，只供内部编程使用。它的电子常开/常闭触点使用次数不受限制。但是，这些触点不能直接驱动外部负载，外部负载的驱动必须通过输出继电器来实现。如下图中的M300，它只起到一个自锁的功能。在FX2N中普遍途采用M0M499，共500点辅助继电器，其地址号按十进制编号。辅助继电器中还有一些特殊的辅助继电器，如掉电继电器、保持继电器等，在这里就不一一介绍了。X000X001M300M300四、定时器（T）在PLC内的定时器是根据时钟脉冲的累积形式，当所计时间达到设定值时，其输出触点动作，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms。定时器可以用用户程序存储器内的常数K作为设定值，也可以用数据寄存器（D）的内容作为设定值。在后一种情况下，一般使用有掉电保护功能的数据寄存器。即使如此，若备用电池电压降低时，定时器或计数器往往会发生误动作。定时器通道范围如下：100ms定时器T0T199，共200点，设定值：0.13276.7秒；10ms定时器T200TT245，共46点，设定值：0.01327.67秒；1ms积算定时器T245T249，共4点，设定值：0.00132.767秒；100ms积算定时器T250T255，共6点，设定值：0.13276.7秒；定时器指令符号及应用如下图所示：X000K123设定值（累积）T200Y000当定时器线圈T200的驱动输入X000接通时，T200的当前值计数器对10ms的时钟脉冲进行累积计数，当前值与设定值K123相等时，定时器的输出接点动作，即输出触点是在驱动线圈后的1.23秒（10*123ms=1.23s）时才动作，当T200触点吸合后，Y000就有输出。当驱动输入X000断开或发生停电时，定时器就复位，输出触点也复位。每个定时器只有一个输入，它与常规定时器一样，线圈通电时，开始计时；断电时，自动复第11页共31页位，不保存中间数值。定时器有两个数据寄存器，一个为设定值寄存器，另一个是现时值寄存器，编程时，由用户设定累积值。如果是积算定时器，它的符号接线如下图所示：X001K345X002定时器线圈T250的驱动输入X001接通时，T250的当前值计数器对100ms的时钟脉冲进行累积计数，当该值与设定值K345相等时，定时器的输出触点动作。在计数过程中，即使输入X001在接通或复电时，计数继续进行，其累积时间为34.5s（100ms*345=34.5s）时触点动作。当复位输入X002接通，定时器就复位，输出触点也复位。五、计数器（C）FX2N中的16位增计数器，是16位二进制加法计数器，它是在计数信号的上升沿进行计数，它有两个输入，一个用于复位，一个用于计数。每一个计数脉冲上升沿使原来的数值减1，当现时值减到零时停止计数，同时触点闭合。直到复位控制信号的上升沿输入时，触点才断开，设定值又写入，再又进入计数状态。其设定值在K1K32767范围内有效。设定值K0与K1含义相同，即在第一次计数时，其输出触点就动作。通用计数器的通道号：C0C99，共100点。保持用计数器的通道号：C100C199，共100点。通用与掉电保持用的计数器点数分配，可由参数设置而随意更改。举个例子：X010X011K计数器C0由计数输入X011每次驱动C0线圈时，计数器的当前值加1。当第10次执行线圈指令时，计数器C0的输出触点即动作。之后即使计数器输入X011再动作，计数器的当前值保持不变。*当复位输入X010接通（ON）时，执行RST指令，计数器的当前值为0，输出接点也复位。*应注意的是，计数器C100C199，即使发生停电，当前值与输出触点的动作状态或复位状态也能保持。六、数据寄存器数据寄存器是计算机必不可少的元件，用于存放各种数据。FX2N中每一个数据寄存器都是16bit（最高位为正、负符号位），也可用两个数据寄存器合并起来存储32bit数据（最高位为正、负符号位）。1）通用数据寄存器D通道分配D0D199，共200点。第12页共31页只要不写入其他数据，已写入的数据不会变化。但是，由RUNSTOP时，全部数据均清零。（若特殊辅助继电器M8033已被驱动，则数据不被清零）。2）停电保持用寄存器通道分配D200D511，共312点，或D200D999，共800点（由机器的具体型号定）。基本上同通用数据寄存器。除非改写，否则原有数据不会丢失，不论电源接通与否，PLC运行与否，其内容也不变化。然而在二台PLC作点对的通信时，D490D509被用作通信操作。3）文件寄存器通道分配D1000D2999，共2000点。文件寄存器是在用户程序存储器（RAM、EEPROM、EPROM）内的一个存储区，以500点为一个单位，最多可在参数设置时到2000点。用外部设备口进行写入操作。在PLC运行时，可用BMOV指令读到通用数据寄存器中，但是不能用指令将数据写入文件寄存器。用BMOV将数据写入RAM后，再从RAM中读出。将数据写入EEPROM盒时，需要花费一定的时间，务必请注意。4）RAM文件寄存器通道分配D6000D7999，共2000点。驱动特殊辅助继电器M8074，由于采用扫描被禁止，上述的数据寄存器可作为文件寄存器处理，用BMOV指令传送数据（写入或读出）。5）特殊用寄存器通道分配D8000D8255，共256点。是写入特定目的的数据或已经写入数据寄存器，其内容在电源接通时，写入初始化值（一般先清零，然后由系统ROM来写入）。第13页共31页第三章双层停车场PLC设计程序3.1双层停车场功能介绍当车主需要停车或取车时，只要按下SB2、SB3、SB4，然后按下叫车按钮SB1，所按车位降至下层，而下排车位将左右移动，让出位置让上层车位下降。同时，1、2、3号车平台只能上下移动，4号、5号车位只能左右移动。下排车位只需将车开走即可。比如，当下层车位4号5号车位是空的，车主只要将车直接停入或取走。如果下层车位4号5号6号都有车，1或2没车，车主只需先按下SB2，然后再按下SB1，3号车平台先上升，移动到3号车位停止，5号车平台向右移，当移动到6号车位停止，接着4号车平台向右移，当达到5号车位停止，1号车平台开始下降，到达4号车位停止，车主就能停车。再比如，1号车位为空，2号和3号有车，下层4号车位没有车，4号、5号车位有车，而车主的车停于3号车位的时候，首先按下SB4，然后按下SB1，1号平台上升，4号平台左移动，1号平台到达1号车位停止，4号平台到达4号车位停止，5号车平台左移，到达5号车位停止，3号车平台下降，到达6号车位停止，车主取车。3.2I/O分配表1）根据功能介绍程序地址分配表如下所示：输入点1号车极限开关X102号车极限开关X113号车极限开关X124号车极限开关X135号车极限开关X141号车呼叫X12号车呼叫X23号车呼叫X3叫车按钮X06号车极限开关X15输出点第14页共31页1号车平台上升Y01号车平台下降Y12号车平台上升Y22号车平台下降Y33号车平台上升Y43号车平台下降Y54号车平台左移Y64号车平台右移Y75号车平台左移Y105号车平台右移Y113.3外部电路设计第15页共31页3.4PLC程序设计通过对限位（X10、X11、X12）来控制M431、M432、M433的得电与失电，从而使1号、2号、3号车平台上升下降。其中M431得电Y0得电，M432得电，Y0或Y2得电，M433得电，Y4得电。根据每个车位的状态不同，限位X13、X14、X15把不同的线圈接通，使各平台移动。第16页共31页先按下X1（即1号车呼叫按钮），M1线圈得电，M1常开触头闭合，M1自锁，主控指令下一步，按下X0，M120线圈得电，M120常开触头闭合，M120自锁，运行到主控模块。当M434、M437、M645、M646其中一个触头闭合，都会使M114得电,且Y1得电，并且自锁，当碰到限位X13时，M114失电，由于M614是在下降沿触发，当M114断开后，Y1继续得电，直到M114再一次得电M614才断开。当M435、M145、M652其中一个触头闭合，都会使M145得电,且Y7得电，并且自锁，当4号平台碰到限位X14、5号平台碰到X15时，M145失电，由于M645是在下降沿触发，当M145断开后，Y7继续得电，直到M145再一次得电M645才断开。如果2号车在下层，M432触头断开，M145不能得电。当M436、M146、M663其中一个触头闭合，都会使M146得电,且Y7得电，并且自锁，当4号平台碰到限位X14、5号平台碰到X15时，M146，由于M646降沿触发，当M146断开后，Y7继续得电，直到M146再一次得电M646才断开。第17页共31页当M432触头闭合，即1、3车位有车，2号车位没车的时候，都会使M152得电,且Y2得电，并且自锁，当2号平台碰到限位X11，由于M652降沿触发，当M152断开后，Y2继续得电，直到M152再一次得电M652才断开。当M433触头闭合，即1、2车位有车，3号车位没车的时候，都会使M163得电,且Y4得电，并且自锁，当3号平台碰到限位X12，由于M663降沿触发，当M163断开后，Y4继续得电，直到M163再一次得电M663才断开。先按下X2（即2号车呼叫按钮），M2线圈得电，M2常开触头闭合，M2自锁，主控指令下一步，按下X0，M220线圈得电，M220常开触头闭合，M220自锁，运行到主控模块。第18页共31页当M435、M225、M754、M437、M438、M440、M756其中一个触头闭合，都会使M225得电,且Y3得电，并且自锁，当碰到限位X14时，M225失电，由于M725是在下降沿触发，当M225断开后，Y3继续得电，直到M225再一次得电M725才断开。当M434、M254、M741其中一个触头闭合，都会使M254得电,且Y6得电，并且自锁，当4号平台碰到限位X14，M254失电，由于M754是在下降沿触发，当M225断开后，Y6继续得电，直到M254再一次得电M754才断开。如果1号车在下层，M431触头断开，M254不能得电。当M436、M256、M763其中一个闭合，M256线圈得电，5号平台右移，并且自锁，当5号平台到达6号车位，由于M756是下降沿闭合的，当M256失电后，Y11仍然得电，直到M256再一次得电后，M756才锻开。第19页共31页当M431闭合，即2号、3号有车，1号没车时，M241得电。1号车平台上升，达到1号车位停止，由于M741是下降沿触发，所以Y0继续得电，直到M241再一次得电，M741才断开。当M433闭合，即2号、1号有车，3号没车时，M263得电。3号车平台上升，达到3号车位停止，由于M763是下降沿触发，所以Y4继续得电，直到M263再一次得电，M763才断开。先按下X3（即3号车呼叫按钮），M3线圈得电，M3常开触头闭合，M3自锁，主控指令下一步，按下X0，M320线圈得电，M320常开触头闭合，M320自锁，运行到主控模块。第20页共31页当M436、M439、M865、M437、M864其中一个触头闭合，都会使M336得电,且Y5得电，并且自锁，当碰到限位X12时，M336失电，由于M836是在下降沿触发，当M336断开后，Y5继续得电，直到M336再一次得电M836才断开。当M435、M852其中一个触头闭合，都会使M365得电,且Y10得电，并且自锁，当5号平台碰到限位X15，M365失电，由于M856是在下降沿触发，当M365断开后，Y10继续得电，直到M365再一次得电M865才断开。如果2号车在下层，M432触头断开，M365不能得电。当M434、M841其中一个闭合，M364线圈得电，M336线圈得电，当M364失电后，由于M864是下降沿触发，当M364失电后，M336仍然得电，直到M364第二次得电，M864才断开。第21页共31页当M432闭合，即3号、1号有车，2号没车时，M352得电。2号车平台上升，达到2号车位停止，由于M352是下降沿触发，所以Y0继续得电，直到M352再一次得电，M341才断开。当M431、M439闭合，M341得电。1号车平台上升，达到1号车位停止，由于M841是下降沿触发，所以Y0继续得电，直到M341再一次得电，M841才断开。当M114线圈得电，M114常开闭合，Y1得电，1号车平台下降。M614触头是在M114线圈断电，后闭合的触头，直到M114线圈下一次得电才会断开，所以当M114失电后，M614继续闭合，Y1持续得电，直到当M114又一次得电M614触头才断开。当M741、M341、M241、M841其中一个闭合，Y0也就得电，1号车平台上升。其中M741触头是在M241线圈断电，后闭合的触头，直到M241线圈下一次得电才会断开，所以当241失电后，M741继续闭合，Y0持续得电，直到当M241又一次得电M614触头才断开。第22页共31页当M725或M225其中一个闭合，Y3线圈得电，2号车平台下降。M725触头是在M225线圈断电，后闭合的触头，直到225线圈下一次得电才会断开，所以当M225失电后，M725继续闭合，Y3持续得电，直到当M225又一次得电M725触头才断开