畢業(yè)設(shè)計(jì)99徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院基于PLC控制的立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)

畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目名稱(chēng)： 基于 PLC 控制的立體車(chē)庫(kù) 學(xué) 生 姓 名： 余艷波 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)： 機(jī)電一體化 班 級(jí)： 機(jī) 電 04-2 學(xué) 制： 三 年 學(xué) 號(hào)： 0450053251 學(xué)歷層次： 專(zhuān) 科 指導(dǎo)教師： 王 冬 梅 評(píng) 閱 人： 論文（設(shè)計(jì)）提交日期 2007 年 06 月 5 日 論文（設(shè)計(jì)）答辯日期 2007 年 06 月 19 日 徐 州 建 筑 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 二 七 年 六 月 五 日 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定書(shū) 專(zhuān)業(yè)、班級(jí)： 機(jī)電一體化 04-2 姓名 :余艷波 日期 : 1、設(shè)計(jì)題目： 基于 PLC 控制的立體車(chē)庫(kù) 2、設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師（簽名）： 3、設(shè)計(jì)評(píng)閱人（簽名） 評(píng)閱日期 4、評(píng)定意見(jiàn)及成績(jī) 年 月 日徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 摘 要 :介紹了 PLC 在立體停車(chē)庫(kù)中的應(yīng)用，詳細(xì)討論了整個(gè)控制系統(tǒng)的功能以及硬件和軟件設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 : PLC 停車(chē) 控制 Abstract: The application of FP1 PLC in multi-layer parking system is described. The function of control system and the design of hardware and software are discussed in detail. Keywords: PLC Parking Control 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 引言 隨著城市經(jīng)濟(jì)的騰飛，停車(chē)難已到了刻不容緩的地步。在寸土寸金的市中心，特別是賓館、商場(chǎng)、購(gòu)物中心等車(chē)輛集中的地區(qū)，只有向空中、向地下發(fā)展，建造相當(dāng)數(shù)量的立體停車(chē)庫(kù)已是必不可少。 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 目錄 第一章 概述 一節(jié) PLC 的概術(shù) （ 6 頁(yè) -8 頁(yè)） 二節(jié) PLC 的 結(jié)構(gòu)和基本配置以及控制要點(diǎn) （ 9 頁(yè) -18 頁(yè)） 三節(jié) 立體車(chē)庫(kù)的概述 （ 19 頁(yè) -22 頁(yè)） 第二章 立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （ 22 頁(yè) -25 頁(yè)） 第三章 系統(tǒng)的調(diào)試 （ 25 頁(yè) - 34 頁(yè)） 第四章 系統(tǒng)的功能評(píng)價(jià)及現(xiàn)實(shí)意義 （ 35 頁(yè) -36 頁(yè)） 致謝 . （ 37 頁(yè) -37 頁(yè)） 參考文獻(xiàn) （ 38 頁(yè) -38 頁(yè)） 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 第一章 概術(shù) 第一節(jié) PLC 的概術(shù) 一、 PLC 的發(fā)展歷程 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控 制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 1968 年美國(guó) GM（通用汽車(chē)）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱(chēng) Programmable Controller（ PC）。 個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng) PC）發(fā)展起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（ PLC），現(xiàn)在，仍常常將 PLC 簡(jiǎn)稱(chēng) PC。 PLC 的定義有許多種。國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）對(duì) PLC 的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為 3040%。在這時(shí)期， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高， PLC 逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS 系統(tǒng)。 PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC 在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。 可編程控制器（ PROGRAMMABLE CONTROLLER，簡(jiǎn)稱(chēng) PC）。與個(gè)人計(jì)算機(jī)的 PC 相區(qū)別，用 PLC 表示。 PLC 是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來(lái)取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）頒布了對(duì) PLC 的規(guī)定：可徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌?有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)?？梢灶A(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中， PLC 控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流 PLC 程序既有生產(chǎn)廠(chǎng)家的系統(tǒng)程序，又有用戶(hù)自己開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序，系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)，還為 PLC 程序可靠運(yùn)行及信息與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。用戶(hù)程序由用戶(hù)按控制要求設(shè)計(jì)。 二 、 可編程控制器基本應(yīng)用 最初， PLC 主要用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制。隨著 PLC 技術(shù)的進(jìn)步，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 如今， PLC 不僅用于開(kāi)關(guān)量控制，還用于模擬量及數(shù)字量的控制，可采集與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還可對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實(shí)現(xiàn)大范圍、跨地域的控制與管理。 PLC 已日益成為工業(yè)控制裝置家族中一個(gè)重要的角色。 用于開(kāi)關(guān)量控制 PLC 控制開(kāi)關(guān)量的能力是很強(qiáng)的。所控制的入出點(diǎn)數(shù)，少的十幾點(diǎn)、幾十點(diǎn)，多的可到幾百、幾千，甚至幾萬(wàn)點(diǎn)。由于它能聯(lián)網(wǎng)，點(diǎn)數(shù)幾乎不受限制，不管多少點(diǎn)都能控制。 所控制的邏輯問(wèn)題可以是多種多樣的：組合的、時(shí)序的；即時(shí)的、延時(shí)的；不需計(jì)數(shù)的，需要計(jì)數(shù)的；固定順序的，隨機(jī)工作的；等等，都可進(jìn)行。 PLC 的硬件結(jié)構(gòu)是可變的，軟件程序是可編的，用于控制時(shí)，非常靈活。必要時(shí)，可編寫(xiě)多套，或多組程序，依需要調(diào)用。它很適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)多工況、多狀態(tài)變換的需要。 用 PLC 進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制實(shí)例是很多的，冶金、機(jī)械、輕工、化工、紡織等等，幾乎所有工業(yè)行業(yè)都需要用到它。目前， PLC 首用的目標(biāo)，也是別的控制器無(wú)法與其比擬的，就是它能方便并可靠地用于開(kāi)關(guān)量的控制。 用于模擬量控制 模擬量，如電流、電壓、溫度、壓力等等，它的大小是連續(xù)變化的。工業(yè)生產(chǎn)，特別是連續(xù)型生產(chǎn)過(guò)程，常要對(duì)這些物理量進(jìn)行控制。 作為一種工業(yè)控制電子裝置， PLC 若不能對(duì)這些量進(jìn)行控制，那是一大不足。為此，各 PLC廠(chǎng)家都在這方面進(jìn)行大量的開(kāi)發(fā)。目前，不僅大型、中型機(jī)可以進(jìn)行模擬量控制，就是小型機(jī)，也能進(jìn)行這樣的控制。 PLC 進(jìn)行模擬量控制，要配置有模擬量與數(shù)字量相互轉(zhuǎn)換的 A D、 D A 單元。它也是 I/O單元，不過(guò)是特殊的 I/O 單元。 A/D 單元是把外電路的模擬量，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后送入 PLC。 D/A 單元，是把 PLC 的數(shù)徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 字量轉(zhuǎn)換成模擬量，再送給外電路。 作為一種特殊的 I/O 單元，它仍具有 I/O 電路抗干擾、內(nèi)外電路隔離，與輸入輸出繼電器（或內(nèi)部繼電器，它也是 PLC 工作內(nèi)存的一個(gè)區(qū)?？勺x寫(xiě)）交換信息等等特點(diǎn)。 這里的 A/D 中的 A，多為電流，或電壓，也有為溫度。 D/A 中的 A，多為電壓，或電流。電壓、電流變化范圍多為 0 5V， 0 10V， 4 20mA。有的還可處理正負(fù)值的。 這里的 D，小型機(jī)多為 8 位二進(jìn)制數(shù)，中、大型多為 12 位二進(jìn)制數(shù)。 A/D、 D/A 有單路，也有多路。多路占的輸入輸出繼電器多。 有了 A/D、 D/A 單元，余下的處理都是數(shù)字量，這對(duì)有信息處理能力的 PLC 并不難。中、大型 PLC 處理能力更強(qiáng)，不僅可進(jìn)行數(shù)字的加、減、乘、除，還可開(kāi)方，插值，還可進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn) 算。有的還有 PID 指令，可對(duì)偏差制量進(jìn)行比例、微分、積分運(yùn)算，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。計(jì)算機(jī)能算的它幾乎都能算。 這樣，用 PLC 實(shí)現(xiàn)模擬量控制是完全可能的?？刂频膯挝恢悼尚〉?212 分之一的測(cè)量程值，多數(shù)也是足夠的。 PLC 進(jìn)行模擬量控制，還有 A/D、 D/A 組合在一起的單元，并可用 PID 或模糊控制算法實(shí)現(xiàn)控制，可得到很高的控制質(zhì)量。 用 PLC 進(jìn)行模擬量控制的好處是，在進(jìn)行模擬量控制的同時(shí)，開(kāi)關(guān)量也可控制。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)是別的控制器所不具備的，或控制的實(shí)現(xiàn)不如 PLC 方便。 當(dāng)然，若純?yōu)槟M量的系統(tǒng)，用 PLC 可能在性能價(jià) 格比上不如用調(diào)節(jié)器。這也是應(yīng)當(dāng)看到的。 用于數(shù)字量控制 實(shí)際的物理量，除了開(kāi)關(guān)量、模擬量，還有數(shù)字量。如機(jī)床部件的位移，常以數(shù)字量表示。 字量的控制，有效的辦法是 NC，即數(shù)字控制技術(shù)。這是 50 年代誕生于美國(guó)的基于計(jì)算機(jī)的控制技術(shù)。當(dāng)今已很普及，并也很完善。目前，先進(jìn)國(guó)家的金屬切削機(jī)床，數(shù)控化的比率已超過(guò) 40 80，有的甚至更高。 PLC 也是基于計(jì)算機(jī)的技術(shù)，并日益完善。故它也完全可以用于數(shù)字量控制。 PLC 可接收計(jì)數(shù)脈沖，頻率可高達(dá)幾 k 到幾十 k 赫茲?？捎枚喾N方式接收這脈沖，還可多路接收。有的 PLC 還有脈 沖輸出功能，脈沖頻率也可達(dá)幾十 k。有了這兩種功能，加上 PLC有數(shù)據(jù)處理及運(yùn)算能力，若再配備相應(yīng)的傳感器（如旋轉(zhuǎn)編碼器）或脈沖伺服裝置（如環(huán)形分配器、功放、步進(jìn)電機(jī)），則完全可以依 NC 的原理實(shí)現(xiàn)種種控制。 高、中檔的 PLC，還開(kāi)發(fā)有 NC 單元，或運(yùn)動(dòng)單元，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制。運(yùn)動(dòng)單元還可實(shí)現(xiàn)徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 曲線(xiàn)插補(bǔ)，可控制曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。所以，若 PLC 配置了這種單元，則完全可以用 NC 的辦法，進(jìn)行數(shù)字量的控制。 新開(kāi)發(fā)的運(yùn)動(dòng)單元，甚至還發(fā)行了 NC 技術(shù)的編程語(yǔ)言，為更好地用 PLC 進(jìn)行數(shù)字控制提供了方便。 第二節(jié) PLC 的結(jié)構(gòu)和基本 配置以及控制要點(diǎn) 一 、 PLC 的結(jié)構(gòu) 一般講， PLC 分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對(duì)箱體式 PLC，有一塊 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當(dāng)然按 CPU 性能分成若干型號(hào)，并按 I/O點(diǎn)數(shù)又有若干規(guī)格。對(duì)模塊式 PLC，有 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架。無(wú)任哪種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的 PLC，都屬于總線(xiàn)式開(kāi)放型結(jié)構(gòu)，其 I/O 能力可按用戶(hù)需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。 PLC 的基本結(jié)構(gòu)框圖如下： 接受 驅(qū)動(dòng) 驅(qū)動(dòng) 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào) 受控元件 1 CPU 的構(gòu)成 PLC 中的 CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺(tái) PLC 至少有一個(gè) CPU，它按 PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶(hù)程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指 令輸入接口部件 中央處理單元 CPU 板 電 源 部 件 接口部件輸出 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路， 與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線(xiàn)構(gòu)成，還有外圍芯片、總線(xiàn)接口及有關(guān)電路。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。 CPU 的運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。 CPU 的寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控 制器指揮下工作。 CPU 雖然劃分為以上幾個(gè)部分，但 PLC 中的 CPU 芯片實(shí)際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對(duì) CPU 內(nèi)部的詳細(xì)分析已無(wú)必要，我們只要弄清它在 PLC 中的功能與性能，能正確地使用它就夠了。 CPU 模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開(kāi)關(guān)。一般講， CPU 模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運(yùn)行顯示、故障顯示等。箱體式 PLC的主箱體也有這些顯示。它的總線(xiàn)接口，用于接 I/O 模板或底板，有內(nèi)存接口，用于安裝內(nèi)存，有外設(shè)口，用于接外部設(shè)備，有的還有通訊口，用于進(jìn)行通訊。 CPU 模塊上還有許多設(shè)定開(kāi)關(guān)，用以對(duì) PLC 作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。 2、 I/O 模塊： PLC 的對(duì)外功能，主要是通過(guò)各種 I/O 接口模塊與外界聯(lián)系的，按 I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。 I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。 3、電源模塊： 有些 PLC 中的電源，是與 CPU 模塊合二為一的，有些是分開(kāi)的，其主要用途是為 PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同 時(shí)，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。電源以其輸入類(lèi)型有：交流電源，加的為交流 220VAC 或 110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為 24V。 4、底板或機(jī)架： 大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使 CPU能訪(fǎng)問(wèn)底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。 5、 PLC 的外部設(shè)備 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 外部設(shè)備是 PLC 系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類(lèi) 1） 編程設(shè)備：有簡(jiǎn)易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC及 PLC 所控制的 系統(tǒng)的工作狀況。編程器是 PLC 開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。 2） 監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過(guò)畫(huà)面監(jiān)視數(shù)據(jù)。 3） 存儲(chǔ)設(shè)備：有存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)磁帶、軟磁盤(pán)或只讀存儲(chǔ)器，用于永久性地存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)，使用戶(hù)程序不丟失，如 EPROM、 EEPROM 寫(xiě)入器等。 4） 輸入輸出設(shè)備：用于接收信號(hào)或輸出信號(hào)，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。 6、 PLC 的 通信聯(lián)網(wǎng) 依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的 重要性越來(lái)越顯著，甚至有人提出 網(wǎng)絡(luò)就是控制器 的觀(guān)點(diǎn)說(shuō)法。 PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC 與 PLC 之間、 PLC 與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù) PLC 具有 RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。 PLC 的通信，還未實(shí)現(xiàn)互操作性， IEC 規(guī)定了多種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)， PLC 各廠(chǎng)家均有采用。 對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化工程 (特別是中大規(guī)?？刂葡到y(tǒng) )來(lái)講，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。首先，網(wǎng)絡(luò)必須是開(kāi)放的，以方便不同設(shè)備的集成及未來(lái)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展；其 次，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議、機(jī)制的前提下進(jìn)行；再次綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適用性等具體問(wèn)題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。 PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC 與 PLC 之間 、 PLC 與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制?，F(xiàn)在幾乎所有的 PLC 新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計(jì)算機(jī)一樣具有 RS-232 接口，通過(guò)雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。 當(dāng)然， PLC 之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠(chǎng)家專(zhuān)用的， PLC 與計(jì)算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠(chǎng)家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機(jī)型的 PLC 之間、 PLC 與計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)。 了解了 PLC 的基本結(jié)構(gòu)，我們?cè)谫?gòu)買(mǎi)程控器時(shí)就有了一個(gè)基本配置的概念，做到既經(jīng)濟(jì)徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 又合理，盡可能發(fā)揮 PLC 所提供的最佳功能。 二 、 可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的要點(diǎn) 1、 入出信息變換、可靠物理實(shí)現(xiàn)，可以說(shuō)是 PLC 實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)。 入出信息變換靠運(yùn)行存儲(chǔ)于 PLC 內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。 PLC 程序既有生產(chǎn)廠(chǎng)家的系統(tǒng)程序 (不可更改 )，又有用戶(hù)自行開(kāi)發(fā)的應(yīng)用（用戶(hù)）程序。系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)，還為 PLC程序可靠運(yùn)行及信號(hào)與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。用戶(hù)程序由用戶(hù)按控制要求設(shè)計(jì)。什么樣的控制要求，就應(yīng)有什么樣的用戶(hù)程序。可靠物理實(shí)現(xiàn)主要靠輸人（ INPUT）及輸出（ OUTPUT）電路。 PLC 的 I/O 電路，都是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。輸入電路要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，以去掉高頻干擾。而且與內(nèi)部計(jì)算機(jī)電路在電上是隔離的，靠光耦元件建立聯(lián)系。輸出電路內(nèi)外也是電隔離的，靠光耦元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。輸出電路還要進(jìn)行功率放大，以足以帶動(dòng)一般的工業(yè) 控制元器件，如電磁閥、接觸器等等。 I/O 電路是很多的，每一輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)都要有一個(gè) I 或 O 電路。 PLC 有多 I/O 用點(diǎn)，一般也就有多少個(gè) I/O 用電路。但由于它們都是由高度集成化的電路組成的，所以，所占體積并不大。 輸入電路時(shí)刻監(jiān)視著輸入狀況，并將其暫存于輸入暫存器中。每一輸入點(diǎn)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)其信息的暫存器。 輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點(diǎn)。輸出鎖存器與輸出點(diǎn)也是一一對(duì)應(yīng)的 這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實(shí)際就是 PLC 處理器 I/O 口的寄存器。它們與計(jì)算機(jī)內(nèi)存交換信息通過(guò)計(jì)算機(jī)總線(xiàn)，并主要由運(yùn)行系 統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。把輸人暫存器的信息讀到 PLC 的內(nèi)存中，稱(chēng)輸入刷新。 PLC 內(nèi)存有專(zhuān)門(mén)開(kāi)辟的存放輸入信息的映射區(qū)。這個(gè)區(qū)的每一對(duì)應(yīng)位（ bit）稱(chēng)之為輸入繼電器，或稱(chēng)軟接點(diǎn)。這些位置成 1，表示接點(diǎn)通，置成 0 為接點(diǎn)斷。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入狀態(tài)。 輸出鎖存器與 PLC 內(nèi)存中的輸出映射區(qū)也是對(duì)應(yīng)的。一個(gè)輸出鎖存器也有一個(gè)內(nèi)存位（ bit）與其對(duì)應(yīng)，這個(gè)位稱(chēng)為輸出繼電器，或稱(chēng)輸出線(xiàn)圈?？窟\(yùn)行系統(tǒng)程序，輸出繼電器的狀態(tài)映射到輸出鎖存器。這個(gè)映射也稱(chēng)輸出刷新。輸出刷新主要也是靠運(yùn)行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)的。這 樣，用戶(hù)所要編的程序只是，內(nèi)存中輸入映射區(qū)到輸出映射區(qū)的變換，特別是怎么按輸入的時(shí)序變換成輸出的時(shí)序。這是一個(gè)數(shù)據(jù)及邏輯處理問(wèn)題。由于 PLC 有強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，編寫(xiě)出滿(mǎn)足這個(gè)要求的程序是完全可能的，而且也是較為容易的。 圖片： 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 2 可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的過(guò)程 簡(jiǎn)單地說(shuō)， PLC 實(shí)現(xiàn)控制的過(guò)程一般是： (如圖 1-1-1 PLC 典型開(kāi)機(jī)流程 ) 輸入刷新 -再運(yùn)行用戶(hù)程序 -再輸出刷新 -再輸入刷新 -再運(yùn)行用戶(hù)程序 -再輸出刷新 永不停止地循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著。 圖 1 1 1 所示的流程圖反映的就是上述過(guò)程。它也反映了信息的時(shí)間關(guān)系。 有了上述過(guò)程，用 PLC 實(shí)現(xiàn)控制顯然是可能的。因?yàn)椋河辛溯斎胨⑿?，可把輸入電路監(jiān)控徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 得到的輸入信息存入 PLC 的輸入映射區(qū)；經(jīng)運(yùn)行用戶(hù)程序，輸出映射區(qū)將得到變換后的信息；再經(jīng)輸出刷新，輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài)，并通過(guò)輸出電路產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。又由于這個(gè)過(guò)程是永不停止地循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著，所以，輸出總是 反映輸入的變化的。只是響應(yīng)的時(shí)間上，略有滯后。當(dāng)然，這個(gè)滯后不宜太大，否則，所實(shí)現(xiàn)的控制不那么及時(shí)，也就失去控制的意義。 為此， PLC 的工作速度要快。速度快、執(zhí)行指令時(shí)間短，是 PLC 實(shí)現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。事實(shí)上，它的速度是很快的，執(zhí)行一條指令，多的幾微秒、幾十微秒，少的才零點(diǎn)幾，或零點(diǎn)零幾微秒。而且這個(gè)速度還在不斷提高中。 圖 1 1 1 所示的過(guò)程是簡(jiǎn)化的過(guò)程，實(shí)際的 PLC 工作過(guò)程還要復(fù)雜些。除了 I/O 刷新及運(yùn)行用戶(hù)程序，還要做些公共處理工作。 公共處理工作有：循環(huán)時(shí)間監(jiān)控、外設(shè)服務(wù)及通訊處理等。 監(jiān)控循環(huán) 時(shí)間的目的是避免 死循環(huán) ，避免程序不能反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行。辦法是用 看門(mén)狗 （ Watching dog）。只要循環(huán)超時(shí)，它可報(bào)警，或作相應(yīng)處理 . 外設(shè)服務(wù)是讓 PLC 可接受編程器對(duì)它的操作，或通過(guò)接口向輸出設(shè)備如打印機(jī)輸出數(shù)據(jù) . 通訊處理是實(shí)現(xiàn) PLC 與 PLC，或 PLC 與計(jì)算機(jī)，或 PLC 與其它工業(yè)控制裝置或智能部件間信息交換的。這也是增強(qiáng) PLC 控制能力的需要。 也就是說(shuō)，實(shí)際的 PLC 工作過(guò)程總是：公共處理 -I/O 刷新 -運(yùn)行用戶(hù)程序 -再公共處理 -反復(fù)不停地重復(fù)著。 3、 可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的方式 用這種不斷地重復(fù)運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)控制稱(chēng)掃描方式。是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的一種方式。此外，計(jì)算機(jī)用于控制還有中斷方式。在中斷方式下，需處理的控制先申請(qǐng)中斷，被響應(yīng)后正運(yùn)行的程序停止運(yùn)行，轉(zhuǎn)而去處理中斷工作（運(yùn)行有關(guān)中斷服務(wù)程序）。待處理完中斷，又返回運(yùn)行原來(lái)程序。哪個(gè)控制需要處理，哪個(gè)就去申請(qǐng)中斷。哪個(gè)不需處理，將不被理睬。顯然，中斷方式與掃描方式是不同的。 在中斷方式下，計(jì)算機(jī)能得到充分利用，緊急的任務(wù)也能得到及時(shí)處理。但是，如果同時(shí)來(lái)了幾個(gè)都要處理的任務(wù)該怎么辦呢？?jī)?yōu)先級(jí)高的還好辦，低的呢？可能會(huì)出現(xiàn)照顧不到 之處。所以，中斷方式不大適合于工作現(xiàn)場(chǎng)的日常使用。 但是， PLC 在用掃描方式為主的情況下，也不排斥中斷方式。即，大量控制都用掃描方式，個(gè)別急需的處理，允許中斷這個(gè)掃描運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)而去處理它。這樣，可做到所有的控制都能照顧到，個(gè)別應(yīng)急的也能進(jìn)行處理。 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 PLC 的實(shí)際工作過(guò)程比這里講的還要復(fù)雜一些，分析其基本原理，也還有一些理論問(wèn)題。有關(guān)人員如果能把上面介紹的入出變換、物理實(shí)現(xiàn) -信息處理、 I/O 電路 -空間、時(shí)間關(guān)系 -掃描方式并輔以中斷方式，作為一種思路加以研究，弄清了它，也就好理解 PLC 是怎樣去實(shí)現(xiàn)控制 的，也就好把握住 PLC 基本原理的要點(diǎn)了。至于更深入的問(wèn)題，在進(jìn)一步學(xué)習(xí)中，將再作具體介紹。 4、 可編程控制器基本特點(diǎn) 從討論 PLC 的工作原理知， PLC 的輸入與輸出在物理上是彼此隔開(kāi)的，其間的聯(lián)系是靠運(yùn)行存儲(chǔ)于它的內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。它的入出相關(guān)，不是靠物理過(guò)程，不是用線(xiàn)路；而是靠信息過(guò)程，用軟邏輯聯(lián)系。它的工作基礎(chǔ)是用好信息。 信息不同于物質(zhì)與能量，有自身的規(guī)律。信息便于處理，便于傳遞，便于存儲(chǔ)；信息還可重用，等等。正是由于信息的這些特點(diǎn)，決定了 PLC 的基本特點(diǎn)。 下面介紹 PLC 的四個(gè)特點(diǎn)： 功能豐富 PLC 的功能非常豐富。這主要與它具有豐富的處理信息的指令系統(tǒng)及存儲(chǔ)信息的內(nèi)部器件有關(guān)。 它的指令多達(dá)幾十條、幾百條，可進(jìn)行各式各樣的邏輯問(wèn)題的處理，還可進(jìn)行各種類(lèi)型數(shù)據(jù)的運(yùn)算。凡普通計(jì)算機(jī)能做到的，它也都可作到。 它的內(nèi)部器件，即內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，種類(lèi)繁多，容量宏大。 I/O 繼電器，可以用以存儲(chǔ)入、出點(diǎn)信息的，少的幾十、幾百，多的可達(dá)幾千、幾萬(wàn)，以至 10 幾萬(wàn)。這意味著它可進(jìn)行這么多 I/O 點(diǎn)的入出信息變換，進(jìn)行這么大規(guī)模的控制。 它的內(nèi)部種種繼電器，相當(dāng)于中間繼電器，數(shù)量更多。內(nèi)存中一個(gè)位就可作為一個(gè)中間繼電器 ，怎么不多！ 它的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器也很多，是繼電電路所望塵莫及的。小小的箱體或模塊，其內(nèi)部定時(shí)器、計(jì)數(shù)器可達(dá)成百、成千。這也是因?yàn)橹灰脙?nèi)存中的一個(gè)字，再加一些標(biāo)志位，即可成為定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，所以才那么多。 而且，這些內(nèi)部器件還可設(shè)置成丟電保持的，或丟電不保持的，即上電后予以清零的。以滿(mǎn)足不同的使用要求。這些也是繼電器件所難以做到的。 它的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)還可用以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，幾百、幾千、幾萬(wàn)字的信息都可以存，而且，掉電后還不丟失。 PLC 還有豐富的外部設(shè)備，可建立友好的人機(jī)界面，以進(jìn)行信息交換?？伤腿氤绦?，送入徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 數(shù)據(jù)，可讀出程序，讀出數(shù)據(jù)。而且讀、寫(xiě)時(shí)可在圖文并茂的畫(huà)面上進(jìn)行。數(shù)據(jù)讀出后，可轉(zhuǎn)儲(chǔ)，可打印。數(shù)據(jù)送入可鍵入，可以讀卡入，等等。 PLC 還具有通訊接口，可與計(jì)算機(jī)鏈接或聯(lián)網(wǎng)，與計(jì)算機(jī)交換信息。自身也可聯(lián)網(wǎng)，以形成單機(jī)所不能有的更大的、地域更廣的控制系統(tǒng)。 PLC 還有強(qiáng)大的自檢功能，可進(jìn)行自診斷。其結(jié)果可自動(dòng)記錄。這為它的維修增加了透明度，提供了方便。 豐富的功能為 PLC 的廣泛應(yīng)用提供了可能；同時(shí)，也為工業(yè)系統(tǒng)的自動(dòng)化、遠(yuǎn)動(dòng)化及其控制的智能化創(chuàng)造了條件。 像 PLC 這樣集豐富功能于一身，是別的電控制器所沒(méi)有的； 更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無(wú)法比擬的。 使用方便 用 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制是非常方便的。這是因?yàn)椋菏紫?PLC 控制邏輯的建立是程序 , 用程序代替硬件接線(xiàn)。編程序比接線(xiàn)，更改程序比更改接線(xiàn)，當(dāng)然要方便得多！ 其次 PLC 的硬件是高度集成化的，已集成為種種小型化的模塊。而且，這些模塊是配套的，已實(shí)現(xiàn)了系列化與規(guī)格化。種種控制系統(tǒng)所需的模塊， PLC 廠(chǎng)家多有現(xiàn)貨供應(yīng)，市場(chǎng)上即可購(gòu)得。所以，硬件系統(tǒng)配置與建造也非常方便。 正因如此，用可編程序控制器才有這個(gè) 可 字。對(duì)軟件講，它的程序可編，也不難編。對(duì)硬件講，它的配置可變， 而且也易于變。 具體地講， PLC 有五個(gè)方面的方便： （ 1）配置方便：可接控制系統(tǒng)的需要確定要使用哪家的 PLC，那種類(lèi)型的，用什么模塊，要多少模塊，確定后，到市場(chǎng)上定貨購(gòu)買(mǎi)即可。 （ 2）安裝方便： PLC 硬件安裝簡(jiǎn)單，組裝容易。外部接線(xiàn)有接線(xiàn)器，接線(xiàn)簡(jiǎn)單，而且一次接好后，更換模塊時(shí)，把接線(xiàn)器安裝到新模塊上即可，都不必再接線(xiàn)。內(nèi)部什么線(xiàn)都不要接，只要作些必要的 DIP 開(kāi)關(guān)設(shè)定或軟件設(shè)定，以及編制好用戶(hù)程序就可工作。 （ 3）編程方便： PLC 內(nèi)部雖然沒(méi)有什么實(shí)際的繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器，但它通過(guò)程序（軟件）與系 統(tǒng)內(nèi)存，這些器件卻實(shí)實(shí)在在地存在著。其數(shù)量之多是繼電器控制系統(tǒng)難以想象的。即使是小型的 PLC，內(nèi)部繼電器數(shù)都可以千計(jì)，時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)也以百計(jì)。而且，這些繼電器的接點(diǎn)可無(wú)限次地使用。 PLC 內(nèi)部邏輯器件之多，用戶(hù)用起來(lái)已不感到有什么限制。唯一考慮的只是入出點(diǎn)。而這個(gè)內(nèi)部入出點(diǎn)即使用得再多，也無(wú)關(guān)緊要。大型PLC 的控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)萬(wàn)點(diǎn)以上，哪有那么大的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)？若實(shí)在不夠，還可聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制，徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 不受什么限制。 PLC 的指令系統(tǒng)也非常豐富，可毫不困難地實(shí)現(xiàn)種種開(kāi)關(guān)量，以及模擬量的控制。 PLC 還有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)，可存儲(chǔ)控制 過(guò)程的所有要保存的信息。 總之，由于 PLC 功能之強(qiáng)，發(fā)揮其在控制系統(tǒng)的作用，所受的限制已不是 PLC 本身，而是人們的想象力，或與其配套的其它硬件設(shè)施了。 PLC 的外設(shè)很豐富，編程器種類(lèi)很多，用起來(lái)都較方便，還有數(shù)據(jù)監(jiān)控器，可監(jiān)控 PLC 的工作。使用 PLC 的軟件也很多，不僅可用類(lèi)似于繼電電路設(shè)計(jì)的梯形圖語(yǔ)言，有的還可用BASIC 語(yǔ)言、 C 語(yǔ)言，以至于自然語(yǔ)言。這些也為 PLC 編程提供了方便。 PLC 的程序也便于存儲(chǔ)、移植及再使用。某定型產(chǎn)品用的 PLC 的程序完善之后，凡這種產(chǎn)品都可使用。生產(chǎn)一臺(tái)，拷貝一份即可。這比起 繼電器電路臺(tái)臺(tái)設(shè)備都要接線(xiàn)、調(diào)試，要省事及簡(jiǎn)單得多。 （ 4）維修方便：這是因?yàn)椋?PLC 工作可靠，出現(xiàn)故障的情況不多，這大大減輕了維修的工作量。這在講述 PLC 的第三個(gè)特點(diǎn)時(shí)，還將進(jìn)一步介紹。 即使 PLC 出現(xiàn)故障，維修也很方便。這是因?yàn)?PLC 都設(shè)有很多故障提示信號(hào)，如 PLC支持內(nèi)存保持?jǐn)?shù)據(jù)的電池電壓不足，相應(yīng)的就有電壓低信號(hào)指示。而且， PLC 本身還可作故障情況記錄。所以， PLC 出了故障，很易診斷。同時(shí)，診斷出故障后排故也很簡(jiǎn)單?？砂茨K排故，而模塊的備件市場(chǎng)可以買(mǎi)到，進(jìn)行簡(jiǎn)單的更換就可以。至于軟件，調(diào)試好 后不會(huì)出故障，再多只要依據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，使之完善就是了。 （ 5）改用方便： PLC 用于某設(shè)備，若這個(gè)設(shè)備不再使用了，其所用的 PLC 還可給別的設(shè)備使用，只要改編一下程序，就可辦到。如果原設(shè)備與新設(shè)備差別較大，它的一些模塊還可重用。 工作可靠 用 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制是非?？煽康?。這是因?yàn)?PLC 在硬件與軟件兩個(gè)方面都采取了很多措施，確保它能可靠工作。事實(shí)上，如果 PLC 工作不可靠，就無(wú)法在工業(yè)環(huán)境下運(yùn)用，也就不成其為 PLC 了。 1） 在硬件方面： PLC 的輸入輸出電路與內(nèi)部 CPU 是電隔離。其信息靠光耦器件或電磁 器件傳遞。而且， CPU板還有抗電磁干擾的屏蔽措施。故可確保 PLC 程序的運(yùn)行不受外界的電與磁干擾，能正常地工作。 PLC 使用的元器件多為無(wú)觸點(diǎn)的，而且為高度集成的，數(shù)量并不太多，也為其可靠工作提徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 供了物質(zhì)基礎(chǔ)。 在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝上，為使 PLC 能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可確保PLC 耐振動(dòng)、耐沖擊。使用環(huán)境溫度可高達(dá)攝氏 50 多度，有的 PLC 可高達(dá) 80-90 度。 有的 PLC 的模塊可熱備，一個(gè)主機(jī)工作，另一個(gè)主機(jī)也運(yùn)轉(zhuǎn)，但不參與控制，僅作備份。一旦工作主機(jī)出現(xiàn)故障，熱備的可自動(dòng)接替其工作。 還有更進(jìn) 一步冗余的，采用三取一的設(shè)計(jì)， CPU、 I/O 模塊、電源模塊都冗余或其中的部分冗余。三套同時(shí)工作，最終輸出取決于三者中的多數(shù)決定的結(jié)果。這可使系統(tǒng)出故障的機(jī)率幾乎為零，做到萬(wàn)無(wú)一失。當(dāng)然，這樣的系統(tǒng)成本是很高的，只用于特別重要的場(chǎng)合，如鐵路車(chē)站的道叉控制系統(tǒng)。 2） 在軟件方面： PLC 的工作方式為掃描加中斷，這既可保證它能有序地工作，避免繼電控制系統(tǒng)常出現(xiàn)的 冒險(xiǎn)競(jìng)爭(zhēng) ，其控制結(jié)果總是確定的；而且又能應(yīng)急處理急于處理的控制，保證了 PLC 對(duì)應(yīng)急情況的及時(shí)響應(yīng)，使 PLC 能可靠地工作。 為監(jiān)控 PLC 運(yùn)行程序是否正 常， PLC 系統(tǒng)都設(shè)置了 看門(mén)狗 （ Watching dog）監(jiān)控程序。運(yùn)行用戶(hù)程序開(kāi)始時(shí)，先清 看門(mén)狗 定時(shí)器，并開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)用戶(hù)程序一個(gè)循環(huán)運(yùn)行完了，則查看定時(shí)器的計(jì)時(shí)值。若超時(shí)（一般不超過(guò) 100ms），則報(bào)警。嚴(yán)重超時(shí)，還可使 PLC停止工作。用戶(hù)可依報(bào)警信號(hào)采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。定時(shí)器的計(jì)時(shí)值若不超時(shí)，則重復(fù)起始的過(guò)程， PLC 將正常工作。顯然，有了這個(gè) 看門(mén)狗 監(jiān)控程序，可保證 PLC 用戶(hù)程序的正常運(yùn)行，可避免出現(xiàn) 死循環(huán) 而影響其工作的可靠性。 PLC 還有很多防止及檢測(cè)故障的指令，以產(chǎn)生各重要模塊工作正 常與否的提示信號(hào) 。可通過(guò)編制相應(yīng)的用戶(hù)程序，對(duì) PLC 的工作狀況，以及 PLC 所控制的系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，以確保其可靠工作。 PLC 每次上電后，還都要運(yùn)行自檢程序及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。這是系統(tǒng)程序配置了的，用戶(hù)可不干預(yù)。出現(xiàn)故障時(shí)有相應(yīng)的出錯(cuò)信號(hào)提示。 正是 PLC 在軟、硬件諸方面有強(qiáng)有力的可靠性措施，才確保了 PLC 具有可靠工作的特點(diǎn)。它的平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)以上；出了故障平均修復(fù)時(shí)間也很短，幾小時(shí)以至于幾分鐘即可。 曾有人做過(guò)為什么要使用 PLC 的問(wèn)卷調(diào)查。在回答中，多數(shù)用戶(hù)把 PLC 工作可靠作為選用它的主要原因，即把 PLC 能可靠 工作，作為它的首選指標(biāo)。 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 第三節(jié) 立體車(chē)庫(kù)的概述 本節(jié)是對(duì) TVT-99C 立體車(chē)庫(kù)模型做一個(gè)詳細(xì)的介紹，包括其主要結(jié)構(gòu)、使用方法、使用時(shí)的注意事項(xiàng)等等。 一主要結(jié)構(gòu)： 立體 車(chē) 庫(kù)主體由底盤(pán)、四層十二 車(chē) 位庫(kù)體、運(yùn)動(dòng)機(jī)械及電氣控制等四部分組成。 機(jī)械部分采用滾珠絲杠、滑杠、普通絲杠等機(jī)械元件組成，采用步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)作為拖動(dòng)元件。 電氣控制是由松下電工生產(chǎn)的 FP0 型可編程序控制器 (PLC)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源模塊、開(kāi)關(guān)電源、位置傳感器等器件組成。 本系統(tǒng)采用滾珠絲杠、滑杠和普通絲 杠作為主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)，其關(guān)鍵部分是堆垛機(jī)，它由水平移動(dòng)、垂直移動(dòng)及伸叉機(jī)構(gòu)三部分組成，其水平和垂直移動(dòng)分別用兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來(lái)完成，伸叉機(jī)構(gòu)由一臺(tái)直流電機(jī)來(lái)控制。它分為上下兩層，上層為貨臺(tái)，可前后伸縮，低層裝有絲杠等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)堆垛機(jī)平臺(tái)移動(dòng)到貨架的指定位置時(shí)，伸叉電機(jī)驅(qū)動(dòng)貨臺(tái)向前伸出可將貨物取出或送入，當(dāng)取到貨物或貨已送入，則鏟叉向后縮回。整個(gè)系統(tǒng)需要三維的位置控制。 二使用方法：首先熟悉控制面板上的開(kāi)關(guān)及按鈕功能及 車(chē) 位號(hào)（見(jiàn)圖一、二） 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 圖一控制面板上的開(kāi)關(guān)及按鈕功能 圖二控制面板上的 車(chē) 位號(hào) 表一、控制面板上的按鈕功能表 按鍵號(hào) 功能選擇 定義 1 自動(dòng) 選擇 1 號(hào) 車(chē) 位 手動(dòng) 機(jī)構(gòu)水平向左移動(dòng) 2 自動(dòng) 選擇 2 號(hào) 車(chē) 位 手動(dòng) 機(jī)構(gòu)垂直向下移動(dòng) 3 自動(dòng) 選擇 3 號(hào) 車(chē) 位 手動(dòng) 機(jī)構(gòu)水平向右移動(dòng) 4 自動(dòng) 選擇 4 號(hào) 車(chē) 位 手動(dòng) 機(jī)構(gòu)水平向后移動(dòng) 5 自動(dòng) 選擇 5 號(hào) 車(chē) 位 手動(dòng) 機(jī)構(gòu)垂直向上移動(dòng) 6 自動(dòng) 選擇 6 號(hào) 車(chē) 位 手動(dòng) 機(jī)構(gòu)水平向前移動(dòng) 7 自動(dòng) 選擇 7 號(hào) 車(chē) 位 手動(dòng) 無(wú)意義 8 自動(dòng) 選擇 8 號(hào) 車(chē) 位 手動(dòng) 無(wú)意義 9 自動(dòng) 選擇 9 號(hào) 車(chē) 位 手動(dòng) 無(wú)意義 10 自動(dòng) 選擇 10 號(hào) 車(chē) 位 手動(dòng) 無(wú)意義 11 自動(dòng) 選擇 11 號(hào) 車(chē) 位 手動(dòng) 無(wú)意義 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 12 自動(dòng) 選擇 12 號(hào) 車(chē) 位 手動(dòng) 無(wú)意義 具體的操作步驟如下： 1接通電源。 2將選擇開(kāi)關(guān)置手動(dòng)位置（此時(shí)此時(shí) 1 6 號(hào)有效） 3分別點(diǎn)動(dòng)按鍵 1、 2、 3、 4、 5、 6，觀(guān)察水平（ X 軸）、垂直（ Y 軸）、前后（ Z 軸）各絲杠運(yùn)行情況，運(yùn)行應(yīng)平穩(wěn)，在接近極限位置時(shí)，應(yīng)執(zhí)行限位保護(hù)（運(yùn)行自動(dòng)停止）。 4用計(jì)算機(jī)編寫(xiě)程序并下載至 PLC。 5.將選擇開(kāi)關(guān)置自動(dòng)位置（通電狀態(tài)下，各機(jī)構(gòu)復(fù)位，即返回零位）。 6.將一帶托盤(pán)汽車(chē)模型置零號(hào) 車(chē) 位，放置模型時(shí)，入位要準(zhǔn)確，并注意到 車(chē) 位底部檢測(cè)開(kāi)關(guān)已動(dòng)作。 7.執(zhí)行送指令 （ 1）選擇欲送 車(chē) 位號(hào)，按動(dòng) 車(chē) 位號(hào)對(duì)應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示 車(chē) 位號(hào)。 （ 2）按動(dòng)送指令按鈕，觀(guān)察送入動(dòng)作（若被選擇 車(chē) 位內(nèi)已有汽車(chē)，則該指令不被執(zhí)行）。 （ 3）指令完成后，機(jī)械自動(dòng)返回。 （ 4）零號(hào) 車(chē) 位已無(wú)汽車(chē)，則下一個(gè)送指令（誤操作）將不被執(zhí)行。 8.執(zhí)行取指令 （ 1）選擇欲取 車(chē) 位號(hào)，按動(dòng) 車(chē) 位號(hào)對(duì)應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù) 碼管顯示 車(chē) 位號(hào)。 （ 2）按動(dòng)取指令按鈕，觀(guān)察取出動(dòng)作（若被選擇 車(chē) 位內(nèi)無(wú)汽車(chē)，則該指令不被執(zhí)行）。 （ 3）指令完成后，機(jī)構(gòu)自動(dòng)復(fù)位。 （ 4）零號(hào) 車(chē) 位已有汽車(chē)，則下一個(gè)取指令（誤操作），將不被執(zhí)行。 9、當(dāng)零號(hào) 車(chē) 位上有貨物時(shí)，若無(wú)外部操作指令，“就緒”燈亮，延時(shí) 10 秒后，自動(dòng)將貨物放在 車(chē) 庫(kù)號(hào)最小的空位上，依次類(lèi)推。如 1#、 2#、 3#、 4#都已有貨物，程序延時(shí) 10 秒，10 秒內(nèi)若無(wú)外部操作指令，自動(dòng)將貨物放在 5#車(chē) 庫(kù)。如 1#、 3#、 4#都已存放貨物， 10 秒內(nèi)若無(wú)外部操作指令，自動(dòng)將貨物放在 2#車(chē) 庫(kù)。在延時(shí)的 10 秒 內(nèi)，若按下數(shù)字 5#，然后按下“送”鍵，則運(yùn)行機(jī)構(gòu)將貨物放入 5#庫(kù)，若按下 5#鍵后，想取消此操作，可按下“放棄”鍵。此時(shí)，程序又處在待命狀態(tài)，“就緒”燈亮，又可進(jìn)行其它操作。 10當(dāng)零號(hào) 車(chē) 位上無(wú)貨物時(shí)，若無(wú)人操作，“就緒”燈亮 10 秒后，程序?qū)褦?shù)值最大 車(chē) 庫(kù)號(hào)徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 里的物品轉(zhuǎn)運(yùn)至沒(méi)有放貨物的 車(chē) 號(hào)比它小的 車(chē) 庫(kù)里。如 1#、 2#、 5#有物，該程序?qū)⒆詣?dòng)把5#物品轉(zhuǎn)至 3#車(chē) 庫(kù)。若需從 5#取回物品，放入 4#庫(kù)，操作步驟如下：“就緒”燈亮?xí)r，按下按鈕鍵“ 5”，再按“取”鍵，運(yùn)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行程序要求取回貨物后，停在起初位置。此時(shí)按按 鍵 4#，再按“送”鍵，運(yùn)行機(jī)構(gòu)將把貨物放在 4#庫(kù)，然后停在起初位置，“就緒”燈亮10 秒后，若無(wú)外部操作指令，程序又將 4#庫(kù)貨物轉(zhuǎn)至 3#庫(kù)。 三、 裝置中已實(shí)施的硬件保護(hù) 1） 、 X 軸極限位保護(hù)（ SQ0、 SQ1） 2） 、 Y 軸極限位保護(hù)（ SQ2、 SQ3） 3） 、 Z 軸極限位保護(hù)（ SQ4、 SQ5） 4） 、 X 軸、 Y 軸、 Z 軸協(xié)調(diào)保護(hù)（ SQ6、 SQ7 硬件聯(lián)鎖） 以上各種保護(hù)開(kāi)關(guān)，確保在編程實(shí)驗(yàn)中、立體 車(chē) 庫(kù)在程序出錯(cuò)時(shí)，并不損壞該裝置。 四、技術(shù)參數(shù)： 1) 輸入電壓： AC200V 240V（帶保護(hù)地二芯插座）或 DC24V， 耗電量 250W。 2) 環(huán)境：溫度 -5 40 攝氏度，濕度小于或等于百分之八十。 3) 外形尺寸： 60 X 45 X 60cm 五 、注意事項(xiàng)： 1) 當(dāng) 0#位有車(chē)時(shí)，只能有“送”的操作， 0#位無(wú)車(chē)時(shí)，只有“取”的操作。 2) 取、送汽車(chē)模型應(yīng)觀(guān)察模型到位情況，應(yīng)注意檢測(cè)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作情況。 3) 需用手取送汽車(chē)模型時(shí)，應(yīng)在斷電狀態(tài)下進(jìn)行。 4) 立體車(chē)庫(kù)模型應(yīng)水平放置，并觀(guān)察 Y 軸與庫(kù)體垂線(xiàn)重合情況，若重合不良，應(yīng)在墊角下墊某一厚度墊片解決。 第二章 立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 一 、控制要求 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 1將選擇開(kāi)關(guān)置于手動(dòng)位置（此時(shí) 1 6 號(hào)有效） ，分別點(diǎn)動(dòng)按鍵 1、 2、 3、 4、5、 6，觀(guān)察水平（ X 軸）、垂直（ Y 軸）、前后（ Z 軸）各絲杠運(yùn)行情況，運(yùn)行應(yīng)平穩(wěn)，在接近極限位置時(shí)，應(yīng)執(zhí)行限位保護(hù)（運(yùn)行自動(dòng)停止）。 2.將選擇開(kāi)關(guān)置自動(dòng)位置（通電狀態(tài)下，各機(jī)構(gòu)復(fù)位，即返回零位）。 3.將一帶托盤(pán)汽車(chē)模型置零號(hào) 車(chē) 位，放置模型時(shí)，入位要準(zhǔn)確，并注意到 車(chē) 位底部檢測(cè)開(kāi)關(guān)已動(dòng)作。 4.執(zhí)行送指令 （ 1）選擇欲送 車(chē) 位號(hào)，按動(dòng) 車(chē) 位號(hào)對(duì)應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示 車(chē) 位號(hào)。 （ 2）按動(dòng)送指令按鈕，觀(guān)察送入動(dòng)作（若被選擇 車(chē) 位內(nèi)已有汽車(chē)，則該指令不被執(zhí)行）。 （ 3）指令完成后，機(jī)械自動(dòng)返回。 （ 4）零號(hào) 車(chē) 位已無(wú)汽車(chē)，則下一個(gè)送指令（誤操作）將不被執(zhí)行。 5.執(zhí)行取指令 （ 1）選擇欲取 車(chē) 位號(hào)，按動(dòng) 車(chē) 位號(hào)對(duì)應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示 車(chē) 位號(hào)。 （ 2）按動(dòng)取指令按鈕，觀(guān)察取出動(dòng)作（若被選擇 車(chē) 位內(nèi)無(wú)汽車(chē)，則該指令不被執(zhí)行）。 （ 3）指令完成后，機(jī)構(gòu)自動(dòng)復(fù)位。 （ 4）零號(hào) 車(chē) 位已有汽車(chē)，則下一個(gè)取指令（誤操作），將不被執(zhí)行。 6、當(dāng)零號(hào) 車(chē) 位上有貨物時(shí)，若無(wú)外部操作指令，“就緒”燈亮，延時(shí) 10 秒后，自動(dòng)將貨物放在 車(chē) 庫(kù)號(hào)最小的空位上，依次類(lèi)推。如 1#、 2#、 3#、 4#都已有貨 物，程序延時(shí) 10 秒，10 秒內(nèi)若無(wú)外部操作指令，自動(dòng)將貨物放在 5#車(chē) 庫(kù)。如 1#、 3#、 4#都已存放貨物， 10 秒內(nèi)若無(wú)外部操作指令，自動(dòng)將貨物放在 2#車(chē) 庫(kù)。在延時(shí)的 10 秒內(nèi)，若按下數(shù)字 5#，然后按下“送”鍵，則運(yùn)行機(jī)構(gòu)將貨物放入 5#庫(kù)，若按下 5#鍵后，想取消此操作，可按下“放棄”鍵。此時(shí)，程序又處在待命狀態(tài)，“就緒”燈亮，又可進(jìn)行其它操作。 7當(dāng)零號(hào) 車(chē) 位上無(wú)貨物時(shí)，若無(wú)人操作，“就緒”燈亮 10 秒后，程序?qū)褦?shù)值最大 車(chē) 庫(kù)號(hào)里的物品轉(zhuǎn)運(yùn)至沒(méi)有放貨物的 車(chē) 號(hào)比它小的 車(chē) 庫(kù)里。如 1#、 2#、 5#有物，該程序?qū)⒆詣?dòng)把5#物品轉(zhuǎn)至 3#車(chē) 庫(kù)。若需從 5#取回物品，放入 4#庫(kù)，操作步驟如下：“就緒”燈亮?xí)r，按下按鈕鍵“ 5”，再按“取”鍵，運(yùn)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行程序要求取回貨物后，停在起初位置。此時(shí)按按鍵 4#，再按“送”鍵，運(yùn)行機(jī)構(gòu)將把貨物放在 4#庫(kù)，然后停在起初位置，“就緒”燈亮10 秒后，若無(wú)外部操作指令，程序又將 4#庫(kù)貨物轉(zhuǎn)至 3#庫(kù)。 二、 I/O 地址分配表 立體 車(chē) 庫(kù) I/O 分配表 輸 入 部 分 輸 出 部 分 X0 Y0 橫軸脈沖 X1 Y1 豎軸脈沖 X2 Y2 橫軸方向 I 0 X3 Y3 豎軸方向 I 0 X4 貨臺(tái)回 位限位 Y4 X5 貨臺(tái)到位限位 Y5 X6 貨臺(tái)是否有物 Y6 貨臺(tái)前升 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 X7 自動(dòng)手動(dòng) (0 1) Y7 貨臺(tái)退回 X20 十 六 進(jìn) 制 輸 入 鍵盤(pán)值 1 位 Y20 顯示 部分 就緒 X21 鍵盤(pán)值 2 位 Y21 取 X22 鍵盤(pán)值 3 位 Y22 放 X23 鍵盤(pán)值 4 位 Y23 十位顯示 X24 橫軸右限位 Y24 BCD 碼輸 出顯 示 BCD 碼 1 位 X25 橫軸左限位 Y25 BCD 碼 2 位 X26 豎軸上限位 Y26 BCD 碼 3 位 X27 豎軸下限