毕业设计(论文)基于PLC的立体车库的设计

1、基于PLC的立体车库的设计 摘要本设计针对目前停车场管理系统存在的系统管理介质落后、集成自动化程度低、安全性 差、人性化和运行效率低下的不足，结合目前科学技术领域的最新研究成果，设计了一种技 术较先进、性能可靠、自动化程度较高的停车场智能管理系统。本设计的指导思想立足于提 高停车场管理系统的可靠性、安全性和高效性，对目前我国各大中城市所面临的“停车难” 问题的解决，具有一定的促进作用。本系统所采用的PLC技术，射频卡技术对其它交通收费 系统也有一定的借鉴意义。本文针对停车场只能控制系统中存在的问题，把PLC可编程序控制器和变频器应用于停车 场只能控制系统上，并进行了较深入的研究。本文阐述了智能

2、停车场系统的PLC控制、收费、计费和安全的一些基本思路和方法，并介 绍了着重介绍了 PLC工作特点及运行原理，还介绍了 C20P型欧姆龙型可编程控制器系列的 C200H-OA223 PLC控制器主要功能模块及应用，C20P不仅编程简单，通用性强，抗干扰能力 强，可靠性高，而且具有易于操作及维护，设计、施工、调试周期短等优点。还介绍了 MIFARE1ICS50非接触式IC卡的结构，描述了停车场管理系统的基本模块及功能，并对系统 的主回路和控制回路的硬件部分进行了详细介绍。本文主要是对停车场进行智能化设计，通 过采取PLC技术对停车场管理的设计，达到停车场智能化、高效化。关键词：PLC停车控制Ab

3、stractThe design of the current car park management system for the medium backward management system, integrated low degree of automation, poor security, human and operational inefficiencies of inadequate in light of the current field of science and technology as research results, design a more adva

4、nced technology, Reliable performance, a higher degree of automation Smart car park management system. The design of the guiding ideology based on the improved car park management system reliability, safety and efficiency of China's major cities in the face of "difficult to stop“ the settle

5、ment of the issue, have a certain role. The system used by the PLC technology, RF card technology to other transport system has some reference.This paper car park can only control system problems that exist in the PLC PLC and inverter control system can only be used in car parks, and a more in-depth

6、 studies.In this paper, the Intelligent Parking Systems PLC control, charging, billing and security of some of the basic ideas and methods, and gave a briefing on the work focused on the PLC and operating characteristics of principle, also introduced C20P-0mron programmable control Series of C200H-0

7、A223 PLC controller main function modules and application, C20P programming not only simple, high universality, anti-interference capability and high reliability, but also easy to operate and maintain, design, construction, commissioning the advantages of short cycle . It also introduced the MIFARE1

8、ICS50 contactless IC card of the structure, describes the car park management system and the function of the basic modules, and the main circuit and control circuit for the hardware part of the detailed briefing. This article is a car park intelligent design, through the adoption of PLC technology o

9、n the design of car park management to car parks intelligent, efficient.Key Words : PLC； Intelligent System； Parking； Safety Management3.L2调试与维修工具241 概述41.1 PLC的概术41.1.1、 PLC的发展历程51. 2. PLC的结构和基本配置以及控制要求61.1.1 、PLC 的结构61.1.2 可变程序控制器的基本应用91.3立体停车场的概述161.3.1 主要结构161.3.2 使用方法171.3.3 装置中实现的硬件保护191.3.4 技

10、术参数191.3.5 意事项192 立体停车场的概述202.1 控制要求202.2 I/O地址分配表212.3 实验步骤212.4 监控系统222.5 注意事项223 系统的调试233.1 PLC控制系统的调试233.1.3 基本检查253.1.4 设备基本状况检查253.1.5 电气检查263.1.6 现场调试的基本步骤273.1.7 硬件的调试283.1.8 软件的调试304 系统功能的评价及现实意义31本次设计的心得体会致谢参考文献1.1 PLC的概术1.1.1. PLC的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑 关系进行连锁保护动作的控制，

11、及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或 电气控制系统来实现的。1968年美国GM （通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求, 第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手 段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller （PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点， 可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller （PLC）,现在,仍常常将PLC简称 POoPLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：

12、可编程控制器是一种 数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来 在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时.、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字 的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备， 都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。 在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提 高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS 系统。PLC

13、具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。可编程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER,简称PC）。与个人计算机的PC相区别，用 PLC表示。PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通 讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等 顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC的规定：可编程 控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的

14、 存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令, 并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其 有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流PLC程序既有生产厂家的系统程序，乂有用户自己开发的应用程序，系统程序提供运行 平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用 户按控制要求设计。1.1.2.可编程控制器基本应

15、用最初，PLC主要用于开关量的逻辑控制。随着PLC技术的进步，它的应用领域不断扩大。如今，PLC不仅用于开关量控制，还用于模拟量及数字量的控制，可采集与存储数据, 还可对控制系统进行监控；还可联网、通讯，实现大范围、跨地域的控制与管理。PLC已日 益成为工业控制装置家族中一个重要的角色。用于开关量控制PLC控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数，少的十几点、几十点，多的可到 儿百、儿干，甚至几万点。由于它能联网，点数几乎不受限制，不管多少点都能控制。所控制的逻辑问题可以是多种多样的：组合的、时序的；即时的、延时的；不需计数的, 需要计数的；固定顺序的，随机工作的；等等，都可进行。PLC的硬

16、件结构是可变的，软件程序是可编的，用于控制时，非常灵活。必要时，可编 写多套，或多组程序，依需要调用。它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。用PLC进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有 工业行业都需要用到它。目前，PLC首用的目标，也是别的控制器无法与其比拟的，就是它 能方便并可靠地用于开关量的控制。用于模拟量控制模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。工业生产，特别是 连续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。作为一种工业控制电子装置，PLC若不能对这些量进行控制，那是一大不足。为此，各 PLC厂家都在这方面进行大量的开发。目前,不

17、仅大型、中型机可以进行模拟量控制，就是 小型机，也能进行这样的控制。PLC进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的A/D、D/A单元。它也是 I/O单元，不过是特殊的I/O单元。A/D单元是把外电路的模拟量，转换成数字量，然后送入PLCo D/A单元，是把PLC 的数字量转换成模拟量，再送给外电路。作为一种特殊的I/O单元，它仍具有I/O电路抗干扰、内外电路隔离，与输入输出继电 器（或内部继电器，它也是PLC工作内存的一个区。可读写）交换信息等等特点。这里的A/D中的A,多为电流，或电压，也有为温度。D/A中的A,多为电压，或电流。 电压、电流变化范围多为05V, 010V, 420m

18、A。有的还可处理正负值的。这里的D,小型机多为8位二进制数，中、大型多为12位二进制数。A/D、D/A有单路，也有多路。多路占的输入输出继电器多。有了 A/D、D/A单元，余下的处理都是数字量，这对有信息处理能力的PLC并不难。中、 大型PLC处理能力更强，不仅可进行数字的加、减、乘、除，还可开方，插值，还可进行浮 点运算。有的还有PID指令，可对偏差制量进行比例、微分、积分运算，进而产生相应的输 出。计算机能算的它几乎都能算。这样，用PLC实现模拟量控制是完全可能的。控制的单位值可小到212分之一的测量程 值，多数也是足够的。PLC进行模拟量控制，还有A/D、D/A组合在一起的单元，并可用P

19、ID或模糊控制算法 实现控制，可得到很高的控制质量。用PLC进行模拟量控制的好处是，在进行模拟量控制的同时二 开关量也可控制。这个优 点是别的控制器所不具备的，或控制的实现不如PLC方便。当然，若纯为模拟量的系统，用PLC可能在性能价格比上不如用调节器。这也是应当看到的。 用于数字控制实际的物理量，除了开关量、模拟量，还有数字量。如机床部件的位移，常以数字量表 示。字量的控制，有效的办法是NC,即数字控制技术。这是50年代诞生于美国的基于计算 机的控制技术。当今已很普及，并也很完善。目前，先进国家的金属切削机床，数控化的比 率已超过40%80%,有的甚至更高。PLC也是基于计算机的技术，并日益

20、完善。故它也完全可以用于数字量控制。PLC可接收计数脉冲，频率可高达儿k到几十k赫兹。可用多种方式接收这脉冲，还可 多路接收。有的PLC还有脉冲输出功能，脉冲频率也可达几十ko有了这两种功能，加上PLC 有数据处理及运算能力，若再配备相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环形 分配器、功放、步进电机），则完全可以依NC的原理实现种种控制。高、中档的PLC,还开发有NC单元，或运动单元，可实现点位控制。运动单元还可实现曲 线插补，可控制曲线运动。所以，若PLC配置了这种单元，则完全可以用NC的办法，进行 数字量的控制。新开发的运动单元，甚至还发行了 NC技术的编程语言，为更好地用PLC进

21、行数字控制 提供了方便。1. 2. PLC的结构和基本配置以及控制要点1.2.1、PLC的结构一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC,有一 块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O 点数乂有若干规格。对模块式PLC,有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。 无任哪种结构类型的PLC,都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与 组合。PLC的基本结构框图如下：1. CPU的构成PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU,它按PLC 的系统程序赋予的功

22、能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来 的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程 过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令 规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制 及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速 度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡 信号

23、控制。CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器，由于电路的 高度集成，对CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正 确地使用它就够了。CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般 讲，CPU模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC 的主箱体也有这些显示。它的总线接口，用于接I/O模板或底板，有内存接口，用于安装内 存，有外设口，用于接外部设

24、备，有的还有通讯口，用于进行通讯。CPU模块上还有许多设 定开关，用以对PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。2、I/O模块：PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规 格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的 底板或机架槽数限制。I/O模块集成了 PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态， 输出点反映输出锁存器状态。3、电源模块：有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各 模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输

25、入类型有：交流电源，加的为交流220VAe或110VAC,直流电源，加的为直流电压，常用的 为 24Vo4、底板或机架：大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。5、PLC的外部设备外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类1）编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC 及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺 少的器件，但它不直接参与现场控制运行。2）监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据

26、或通过画面监视数据。3）存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据， 使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。4）输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的电位器， 打印机等。6、PLC的通信联网依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动 化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出"网络就是控制器”的观点说法。PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备 之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-2

27、32接口， 还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信，还未实现互操作性，IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均有采用。对于一个自动化工程（特别是中大规模控制系统）来讲，选择网络非常重要的。首先，网络必 须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传 输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进 行；再次综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使 用的网络标准。PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备 之间能够交换信息，形成一个统一的整体

28、，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品 都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以 在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。当然，PLC之间的通讯网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通讯，一些生产厂家采 用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间 可以方便地进行通讯与联网。了解了 PLC的基本结构，我们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做到既经济 乂合理，尽可能发挥PLC所提供的最佳功能。1. 2.2可编程控制器实现控制的要点1、入出信息变换、可靠物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点

29、。入出信息变换靠运行存储于PLC内存中的程序实现。PLC程序既有生产厂家的系统程序 （不可更改），乂有用户自行开发的应用（用户）程序。系统程序提供运行平台，同时，还为 PLC程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。 什么样的控制要求，就应有什么样的用户程序。可靠物理实现主要靠输人（INPUT）及输出 （OUTPUT）电路。PLC的I/O电路，都是专门设计的。输入电路要对输入信号进行滤波， 以去掉高频干扰。而且与内部计算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系。输出电路 内外也是电隔离的，靠光耦元件或输出继电器建立联系。输出电路还要进行功率放大，以足 以带动

30、一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等等。I/O电路是很多的，每一输入点或输出点都要有一个I或O电路。PLC有多I/。用点， 一般也就有多少个I/O用电路。但由于它们都是由高度集成化的电路组成的，所以，所占体 积并不大。输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存器中。每一输入点都有一个对应 的存储其信息的暂存器。输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。输出锁存器与输出点也是一一对应的这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是PLC处理器I/O 口的寄存器。它们与计算机内 存交换信息通过计算机总线，并主要III运行系统程序实现。把输人暂存器的信息读到PLC的 内存中，称输入刷新。PLC内存有

31、专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位(bit)称之为输入继电器，或称软接点。这些位置成1,表示接点通，置成0为接点断。由 于它的状态是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输入状态。输出锁存器与PLC内存中的输出映射区也是对应的。一个输出锁存器也有一个内存位(bit) 与其对应，这个位称为输出继电器，或称输出线圈。靠运行系统程序，输出继电器的状态映 射到输出锁存器。这个映射也称输出刷新。输出刷新主要也是靠运行系统程序实现的。这样, 用户所要编的程序只是，内存中输入映射区到输出映射区的变换，特别是怎么按输入的时序 变换成输出的时序。这是一个数据及逻辑处理问题。由于PLC有强大的指令系

32、统，编写出满 足这个要求的程序是完全可能的，而且也是较为容易的。图片：hr内存 R区及全部定时后!l检先LO单元的建镇|其位，门婀是时01而。咽口IRS-232G DJK35-I厢ni6k单元is务;PLC 禅环 BfW!复也着门内定时:：2.可编程控制器实现控制的过程简单地说，PLC实现控制的过程一般是：（如图1-1-1 PLC典型开机流程）输入刷新-再运行用广程序-再输出刷新一再输入刷新-再运行用户程序-再输出刷新 永不停止地循环反复地进行着。图111所示的流程图反映的就是上述过程。它也反映了信息的时间关系。有了上述过程，用PLC实现控制显然是可能的。因为：有了输入刷新，可把输入电路监 控

33、得到的输入信息存入PLC的输入映射区；经运行用户程序，输出映射区将得到变换后的信 息；再经输出刷新，输出锁存器将反映输出映射区的状态，并通过输出电路产生相应的输出。 乂由于这个过程是永不停止地循环反复地进行着，所以，输出总是反映输入的变化的。只是 响应的时间上，略有滞后。当然，这个滞后不宜太大，否则，所实现的控制不那么及时，也 就失去控制的意义。为此，PLC的工作速度要快。速度快、执行指令时间短，是PLC实现控制的基础。事实 上，它的速度是很快的，执行一条指令，多的儿微秒、几十微秒，少的才零点儿，或零点零 儿微秒。而且这个速度还在不断提高中。图1一1一1所示的过程是简化的过程，实际的PLC工作

34、过程还要复杂些。除了 I/O刷新及 运行用户程序，还要做些公共处理工作。公共处理工作有：循环时间监控、外设服务及通讯处理等。监控循环时间的目的是避免”死循环“，避免程序不能反复不断地重复执行。办法是用“看门狗” (Watching dog) o只要循环超时，它可报警，或作相应处理.外设服务是让PLC可接受编程器对它的操作，或通过接口向输出设备如打印机输出数据. 通讯处理是实现PLC与PLC,或PLC与计算机，或PLC与其它工业控制装置或智能部件间 信息交换的。这也是增强PLC控制能力的需要。也就是说，实际的PLC工作过程总是：公共处理-I/O刷新-运行用户程序-再公共处理- 反复不停地重复着。

35、3、可编程控制器实现控制的方式用这种不断地重复运行程序实现控制称扫描方式。是用计算机进行实时控制的一种方式。 此外，计算机用于控制还有中断方式。在中断方式下，需处理的控制先申请中断，被响应后 正运行的程序停止运行，转而去处理中断工作(运行有关中断服务程序)。待处理完中断， 乂返回运行原来程序。哪个控制需要处理，哪个就去申请中断。哪个不需处理，将不被理睬。 显然，中断方式与扫描方式是不同的。在中断方式下，计算机能得到充分利用，紧急的任务也能得到及时处理。但是，如果同 时来了几个都要处理的任务该怎么办呢？优先级高的还好办，低的呢？可能会出现照顾不到 之处。所以，中断方式不大适合于工作现场的日常使用

36、。但是，PLC在用扫描方式为主的情况下，也不排斥中断方式。即，大量控制都用扫描方 式，个别急需的处理，允许中断这个扫描运行的程序，转而去处理它。这样，可做到所有的 控制都能照顾到，个别应急的也能进行处理。PLC的实际工作过程比这里讲的还要复杂一些，分析其基本原理，也还有一些理论问题。 有关人员如果能把上面介绍的入出变换、物理实现-信息处理、I/O电路-空间、时间关系- 扫描方式并辅以中断方式，作为一种思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎样去实 现控制的，也就好把握住PLC基本原理的要点了。至于更深入的问题，在进一步学习中，将 再作具体介绍。4、可编程控制器基本特点从讨论PLC的工作原理

37、知，PLC的输入与输出在物理上是彼此隔开的，其间的联系是靠 运行存储于它的内存中的程序实现。它的入出相关，不是靠物理过程，不是用线路；而是靠 信息过程，用软逻辑联系。它的工作基础是用好信息。信息不同于物质与能量，有自身的规律。信息便于处理，便于传递，便于存储；信息还可重 用，等等。正是由于信息的这些特点，决定了 PLC的基本特点。下面介绍PLC的四个特点：功能丰富PLC的功能非常丰富。这主要与它具有丰富的处理信息的指令系统及存储信息的内部器 件有关。它的指令多达几十条、儿仃条，可进行各式各样的逻辑问题的处理，还可进行各种类型 数据的运算。凡普通计算机能做到的，它也都可作到。它的内部器件，即内存

38、中的数据存储区，种类繁多，容量宏大。I/O继电器，可以用以存储入、 出点信息的，少的几十、几百，多的可达儿干、几万，以至10几万。这意味着它可进行这么 多I/O点的入出信息变换，进行这么大规模的控制。它的内部种种继电器，相当于中间继电器，数量更多。内存中一个位就可作为一个中间继电 器，怎么不多！它的计数器、定时器也很多，是继电电路所望尘莫及的。小小的箱体或模块，其内部定 时器、计数器可达成百、成千。这也是因为只要用内存中的一个字，再加一些标志位，即可 成为定时器、计数器，所以才那么多。而且，这些内部器件还可设置成丢电保持的，或丢电不保持的，即上电后予以清零的。 以满足不同的使用要求。这些也是继

39、电器件所难以做到的。它的数据存储区还可用以存储大量数据，儿百、儿干、几万字的信息都可以存，而且，掉电 后还不丢失。PLC还有丰富的外部设备，可建立友好的人机界面，以进行信息交换。可送入程序，送 入数据，可读出程序，读出数据。而且读、写时可在图文并茂的画面上进行。数据读出后， 可转储，可打印。数据送入可键入，可以读卡入，等等。PLC还具有通讯接口，可与计算机链接或联网，与计算机交换信息。自身也可联网，以形成 单机所不能有的更大的、地域更广的控制系统。PLC还有强大的自检功能，可进行自诊断。其结果可自动记录。这为它的维修增加了透 明度，提供了方便。丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能；同时，也为

40、工业系统的自动化、远动化及其 控制的智能化创造了条件。像PLC这样集丰富功能于一身，是别的电控制器所没有的；更是传统的继电控制电路所 无法比拟的。使用方便用PLC实现对系统的控制是非常方便的。这是因为：首先PLC控制逻辑的建立是程序，用 程序代替硬件接线。编程序比接线，更改程序比更改接线，当然要方便得多！其次PLC的硬件是高度集成化的，已集成为种种小型化的模块。而且，这些模块是配套 的，已实现了系列化与规格化。种种控制系统所需的模块，PLC厂家多有现货供应，市场上 即可购得。所以，硬件系统配置与建造也非常方便。正因如此，用可编程序控制器才有这个“可”字。对软件讲，它的程序可编，也不难编。 对硬

41、件讲，它的配置可变，而且也易于变。具体地讲，PLC有五个方面的方便：（1）配置方便：可接控制系统的需要确定要使用哪家的PLC,那种类型的，用什么模块， 要多少模块，确定后，到市场上定货购买即可。（2）安装方便：PLC硬件安装简单，组装容易。外部接线有接线器，接线简单，而且一次 接好后，更换模块时，把接线器安装到新模块上即可，都不必再接线。内部什么线都不要接, 只要作些必要的DIP开关设定或软件设定，以及编制好用户程序就可工作。（3）编程方便：PLC内部虽然没有什么实际的继电器、时间继电器、计数器，但它通过程 序（软件）与系统内存，这些器件却实实在在地存在着。其数量之多是继电器控制系统难以 想象

42、的。即使是小型的PLC,内部继电器数都可以千计，时间继电器、计数也以百计。而且, 这些继电器的接点可无限次地使用。PLC内部逻辑器件之多，用户用起来已不感到有什么限 制。唯一考虑的只是入出点。而这个内部入出点即使用得再多，也无关紧要。大型PLC的控 制点数可达万点以上，哪有那么大的现实系统？若实在不够，还可联网进行控制，不受什么 限制。PLC的指令系统也非常丰富，可毫不困难地实现种种开关量，以及模拟量的控制。PLC 还有存储数据的内存区，可存储控制过程的所有要保存的信息。,总之，由于PLC功能之 强，发挥其在控制系统的作用，所受的限制已不是PLC本身，而是人们的想象力，或与其配 套的其它硬件设

43、施了。PLC的外设很丰富，编程器种类很多，用起来都较方便，还有数据监控器，可监控PLC 的工作。使用PLC的软件也很多，不仅可用类似于继电电路设计的梯形图语言，有的还可用 BASIC语言、C语言，以至于自然语言。这些也为PLC编程提供了方便。PLC的程序也便于存储、移植及再使用。某定型产品用的PLC的程序完善之后，凡这种产品 都可使用。生产一台，拷贝一份即可。这比起继电器电路台台设备都要接线、调试，要省事 及简单得多。（4）维修方便：这是因为：PLC工作可靠，出现故障的情况不多，这大大减轻了维修的工作量。这在讲述PLC的第三 个特点时，还将进一步介绍。即使PLC出现故障，维修也很方便。这是因为

44、PLC都设有很多故障提示信号，如PLC支 持内存保持数据的电池电压不足，相应的就有电压低信号指示。而且，PLC本身还可作故障 情况记录。所以，PLC出了故障，很易诊断。同时，诊断出故障后排故也很简单。可按模块 排故，而模块的备件市场可以买到，进行简单的更换就可以。至于软件，调试好后不会出故 障，再多只要依据使用经验进行调整，使之完善就是了。（5）改用方便：PLC用于某设备，若这个设备不再使用了，其所用的PLC还可给别的设备 使用，只要改编一下程序，就可办到。如果原设备与新设备差别较大，它的一些模块还可重 用。工作可靠用PLC实现对系统的控制是非常可靠的。这是因为PLC在硬件与软件两个方面都采取

45、了很 多措施，确保它能可靠工作。事实上，如果PLC工作不可靠，就无法在工业环境下运用，也 就不成其为PLC 了。1-）在硬件方面：PLC的输入输出电路与内部CPU是电隔离。其信息靠光耦器件或电磁器件传递。而且， CPU板还有抗电磁干扰的屏蔽措施。故可确保PLC程序的运行不受外界的电与磁干扰，能 正常地工作。PLC使用的元器件多为无触点的，而且为高度集成的，数量并不太多，也为其可靠工作 提供了物质基础。在机械结构设计与制造工艺上，为使PLC能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可确 保PLC耐振动、耐冲击。使用环境温度可高达摄氏50多度，有的PLC可高达80-90度。 有的PLC的模块可热备，一个

46、主机工作，另一个主机也运转，但不参与控制，仅作备份。一 旦工作主机出现故障，热备的可自动接替其工作。还有更进一步冗余的，采用三取一的设计，CPU、I/O模块、电源模块都冗余或其中的 部分冗余。三套同时工作，最终输出取决于三者中的多数决定的结果。这可使系统出故障的 机率几乎为零，做到万无一失。当然，这样的系统成本是很高的，只用于特别重要的场合， 如铁路车站的道义控制系统。2）在软件方面：PLC的工作方式为扫描加中断，这既可保证它能有序地工作，避免继电控制系统常出现 的“冒险竞争"，其控制结果总是确定的；而且乂能应急处理急于处理的控制，保证了 PLC对 应急情况的及时响应，使PLC能可靠

47、地工作。为监控PLC运行程序是否正常，PLC系统都设置了”看门狗“（Watching dog）监控程 序。运行用户程序开始时，先清"看门狗”定时器，并开始计时。当用户程序一个循环运行完 了，则查看定时器的计时值。若超时（一般不超过100ms）,则报警。严重超时，还可使 PLC停止工作。用户可依报警信号采取相应的应急措施。定时器的计时值若不超时，则重复 起始的过程，PLC将正常工作。显然，有了这个“看门狗“监控程序，可保证PLC用户程序的 正常运行，可避免出现”死循环”而影响其工作的可靠性。PLC还有很多防止及检测故障的指令，以产生各重要模块工作正常与否的提示信号。可 通过编制相应的用

48、户程序，对PLC的工作状况，以及PLC所控制的系统进行监控，以确保 其可靠工作。PLC每次上电后，还都要运行自检程序及对系统进行初始化。这是系统程序配置了的， 用户可不干预。出现故障时有相应的出错信号提示。正是PLC在软、硬件诸方面有强有力的可靠性措施，才确保了 PLC具有可靠工作的特 点。它的平均无故障时间可达几万小时以上；出了故障平均修复时间也很短，几小时以至于 几分钟即可。曾有人做过为什么要使用PLC的问卷调查。在回答中，多数用户把PLC工作可靠作为 选用它的主要原因，即把PLC能可靠工作，作为它的首选指标。1.3立体停车场的概述本节是对TVT-99c立体停车场模型做一个详细的介绍，包括

49、其主要结构、使用方法、使 用时的注意事项等等。1.3.1. 主要结构：立体停车场主体由底盘、四层十二车位停车场、运动机械及电气控制等四部分组成。机械部分采用滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件组成，采用步进电机、直流电机作 为拖动元件。电气控制是由松下电工生产的FPO型可编程序控制器（PLC）、步进电机驱动电源模块、开 关电源、位置传感器等器件组成。本系统采用滚珠丝杠、滑杠和普通丝杠作为主要传动机构，电机采用步进电机和直流电 机，其关键部分是堆垛机，它由水平移动、垂直移动及伸义机构三部分组成，其水平和垂直移 动分别用两台步进电机驱动滚珠丝杠来完成，伸义机构由一台直流电机来控制。它分为上下两 层，

50、上层为货台，可前后伸缩，低层装有丝杠等传动机构。当堆垛机平台移动到货架的指定位 置时，伸义电机驱动货台向前伸出可将货物取出或送入，当取到货物或货已送入，则铲义向后 缩回。整个系统需要三维的位置控制。1.3. 2.使用方法：首先熟悉控制面板上的开关及按钮功能及车位号（见图一、二）仓位号显示功能选择开关（遂见表1）按键号功能选择定义1自动选择1号车位手动机构水平向左移动2自动选择2号车位手动机构垂直向下移动3自动选择3号车位手动机构水平向右移动4自动选择4号车位手动机构水平向后移动5自动选择5号车位r动机构垂直向上移动6自动选择6号车位手动机构水平向前移动7自动选择7号车位手动无意义8自动选择8号

51、车位手动无意义9自动选择9号车位手动无意义10自动选择10号车位手动无意义11自动选择11号车位手动无意义12自动选择12号车位F动无意义具体的操作步骤如下：1 .接通电源。2 .将选择开关置手动位置（此时此时16号有效）3 .分别点动按键一1、21、3f、4/、5f、6/,观察水平（X轴）、垂直（丫轴）、前 后（Z轴）各丝杠运行情况，运行应平稳，在接近极限位置时，应执行限位保护（运行自动 停止）。4 .用计算机编写程序并下载至PLC。5 .将选择开关置自动位置（通电状态下，各机构复位，即返回零位）。6 .将一带托盘汽车模型置零号车位，放置模型时，入位要准确，并注意到车位底部检测 开关已动作。

52、7 .执行送指令（1）选择欲送车位号，按动车位号对应按钮，控制面板上的数码管显示车位号。（2）按动送指令按钮，观察送入动作（若被选择车位内已有汽车，则该指令不被执行）。（3）指令完成后，机械自动返回。（4）零号车位已无汽车，则下一个送指令（误操作）将不被执行。8 .执行取指令（1）选择欲取车位号，按动车位号对应按钮，控制面板上的数码管显示车位号。（2）按动取指令按钮，观察取出动作（若被选择车位内无汽车，则该指令不被执行）。（3）指令完成后，机构自动复位。（4）零号车位已有汽车，则下一个取指令（误操作），将不被执行。9、当零号车位上有货物时，若无外部操作指令，“就绪”灯亮，延时10秒后，自动将货

53、 物放在车库号最小的空位上，依次类推。如1甘、2#、3#、4#都已有货物，程序延时10秒， 10秒内若无外部操作指令，自动将货物放在5#车库。如1#、3#、4#都已存放货物，10秒内 若无外部操作指令，自动将货物放在2#车库。在延时的10秒内，若按下数字5扎 然后按下 “送”键，则运行机构将货物放入5#库，若按下5#键后，想取消此操作，可按下“放弃”键。 此时，程序乂处在待命状态，“就绪”灯亮，乂可进行其它操作。10.当零号车位上无货物时，若无人操作，“就绪”灯亮10秒后，程序将把数值最大车 库号里的物品转运至没有放货物的车号比它小的车库里。如1#、2#、5#有物，该程序将自动 把5#物品转至

54、3#车位。若需从5#取回物品，放入4#位，操作步骤如下：“就绪”灯亮时，按 下按钮键“5”，再按“取”键，运行机构执行程序要求取回货物后，停在起初位置。此时按 按键4#,再按“送”键，运行机构将把货物放在4#位，然后停在起初位置，“就绪”灯克10 秒后，若无外部操作指令，程序乂将4#位货物转至3#位。1.3.3、装置中已实施的硬件保护1）、X轴极限位保护（SQO、SQ1）2）、Y轴极限位保护（SQ2、SQ3）3）、Z轴极限位保护（SQ4、SQ5）4）、X轴、Y轴、Z轴协调保护（SQ6、SQ7硬件联锁）以上各种保护开关，确保在编程实验中、立体停车场在程序出错时，并不损坏该装置。 1.3.4、技术

55、参数：1）输入电压：AC200V240V （带保护地二芯插座）或DC24V,耗电量（250W。2）环境：温度-540摄氏度，湿度小于或等于百分之八十。3）外形尺寸：60 X 45 X 60cm1. 3. 5、注意事项：1）当0#位有车时，只能有“送”的操作，0#位无车时，只有“取”的操作。2）取、送汽车模型应观察模型到位情况，应注意检测开关的动作情况。3）需用手取送汽车模型时，应在断电状态下进行。4）立体停车场模型应水平放置，并观察Y轴与场体垂线重合情况，若重合不良，应在垫角下垫某一原度垫片解决2立体车库控制系统的设计2.1、 控制要求1 .将选择开关置于手动位置（此时16号有效），分别点动按

56、键一1、21、3-、4/、 5t、6/,观察水平（X轴）、垂直（Y轴）、前后（Z轴）各丝杠运行情况，运行应平稳，在 接近极限位置时，应执行限位保护（运行自动停止）。2 .将选择开关置自动位置（通电状态下，各机构复位，即返回零位）。3 .将一带托盘汽车模型置零号车位，放置模型时，入位要准确，并注意到车位底部检测 开关已动作。4 .执行送指令（1）选择欲送车位号，按动车位号对应按钮，控制面板上的数码管显示车位号。（2）按动送指令按钮，观察送入动作（若被选择车位内已有汽车，则该指令不被执行）。（3）指令完成后，机械自动返回。（4）零号车位已无汽车，则下一个送指令（误操作）将不被执行。5 .执行取指令

57、（1）选择欲取车位号，按动车位号对应按钮，控制面板上的数码管显示车位号。（2）按动取指令按钮，观察取出动作（若被选择车位内无汽车，则该指令不被执行）。6 3）指令完成后，机构自动复位。7 4）零号车位已有汽车，则下一个取指令（误操作），将不被执行。6、当零号车位上有货物时，若无外部操作指令，“就绪”灯亮，延时10秒后，自动将货 物放在车库号最小的空位上，依次类推。如1#、2#、3#、4#都已有货物，程序延时10秒， 10秒内若无外部操作指令，自动将货物放在5#车库。如1#、3#、4#都已存放货物，10秒内 若无外部操作指令，自动将货物放在2#车位。在延时的10秒内，若按下数字5次 然后按下 “送”键，则运行机构将货物放入5#库，若按下5#键后，想取消此操作，可按下“放弃”键。 此时，程序又处在待命状态，“就绪”灯亮，又可进行其它操作。8 .当