基于PLC的立體車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì).doc

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______________________________________________________________________________________________________________ 基于PLC的立體車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)針對(duì)目前停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)存在的系統(tǒng)管理介質(zhì)落后、集成自動(dòng)化程度低、安全性差、人性化和運(yùn)行效率低下的不足，結(jié)合目前科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果，設(shè)計(jì)了一種技術(shù)較先進(jìn)、性能可靠、自動(dòng)化程度較高的停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想立足于提高停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)的可靠性、安全性和高效性，對(duì)目前我國(guó)各大中城市所面臨的“停車(chē)難”問(wèn)題的解決，具有一定的促進(jìn)作用。本系統(tǒng)所采用的PLC技術(shù)，射頻卡技術(shù)對(duì)其它交通收費(fèi)系統(tǒng)也有一定的借鑒意義。 本文針對(duì)停車(chē)場(chǎng)只能控制系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，把PLC可編程序控制器和變頻器應(yīng)用于停車(chē)場(chǎng)只能控制系統(tǒng)上，并進(jìn)行了較深入的研究。 本文闡述了智能停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)的PLC控制、收費(fèi)、計(jì)費(fèi)和安全的一些基本思路和方法，并介紹了著重介紹了PLC工作特點(diǎn)及運(yùn)行原理，還介紹了C20P型歐姆龍型可編程控制器系列的C200H-OA223 PLC控制器主要功能模塊及應(yīng)用，C20P不僅編程簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，而且具有易于操作及維護(hù)，設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)。還介紹了MIFARE1ICS50非接觸式IC卡的結(jié)構(gòu)，描述了停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)的基本模塊及功能，并對(duì)系統(tǒng)的主回路和控制回路的硬件部分進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文主要是對(duì)停車(chē)場(chǎng)進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)，通過(guò)采取PLC技術(shù)對(duì)停車(chē)場(chǎng)管理的設(shè)計(jì)，達(dá)到停車(chē)場(chǎng)智能化、高效化。 關(guān)鍵詞: PLC 停車(chē) 控制 Abstract The 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 advanced 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 settlement 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 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-Omron programmable control Series of C200H-OA223 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 MIFARE1ICS50 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 on the design of car park management to car parks intelligent, efficient. Key Words : PLC；Intelligent System；Parking；Safety Management 目 錄 1 概 述……………………………………………………………………………………………………4 1.1 PLC 的概術(shù)………………………………………………………………………………………………………4 1.1.1、PLC的發(fā)展歷程………………………………………………………………………………………5 1.2.PLC的結(jié)構(gòu)和基本配置以及控制要求…………………………………………………………6 1.2.1、PLC的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………………………………6 1.2.2可變程序控制器的基本應(yīng)用…………………………………………………………………………9 1.3 立體停車(chē)場(chǎng)的概述………………………………………………………………………………………………16 1.3.1 主要結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………………………16 1.3.2 使用方法……………………………………………………………………………………17 1.3.3 裝置中實(shí)現(xiàn)的硬件保護(hù)……………………………………………………………………19 1.3.4 技術(shù)參數(shù)……………………………………………………………………………………19 1.3.5注意事項(xiàng)……………………………………………………………………………………19 2 立體停車(chē)場(chǎng)的概述……………………………………………………………………………………20 2.1 控制要求………………………………………………………………………………………………20 2.2 I/O地址分配表…………………………………………………………………………………………21 2.3 實(shí)驗(yàn)步驟………………………………………………………………………………………………21 2.4 監(jiān)控系統(tǒng)…………………………………………………………………………………………………22 2.5 注意事項(xiàng)……………………………………………………………………………………………………22 3 系統(tǒng)的調(diào)試…………………………………………………………………………………………………………23 3.1 PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試……………………………………………………………………………………23 3.1.1技術(shù)資料………………………………………………………………………………………… 24 3.1.2調(diào)試與維修工具……………………………………………………………………………………24 3.1.3基本檢查……………………………………………………………………………………………25 3.1.4設(shè)備基本狀況檢查…………………………………………………………………………………25 3.1.5電氣檢查……………………………………………………………………………………………26 3.1.6現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的基本步驟………………………………………………………………………………27 3.1.7硬件的調(diào)試…………………………………………………………………………………………28 3.1.8軟件的調(diào)試…………………………………………………………………………………………30 4 系統(tǒng)功能的評(píng)價(jià)及現(xiàn)實(shí)意義……………………………………………………………………………31 本次設(shè)計(jì)的心得體會(huì) 致謝 參考文獻(xiàn) 1 概 述 1.1 PLC 的概術(shù) 1.1.1、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30~40%。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)。 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)。 1.1.2、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)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〉?12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)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。 1.2.PLC的結(jié)構(gòu)和基本配置以及控制要點(diǎn) 1.2.1、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： 接口部件輸出 輸入接口部件 中央處理單元 CPU板 接受 驅(qū)動(dòng) 驅(qū)動(dòng) 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào) 受控元件 電 源 部 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 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)是各廠家專(zhuān)用的，PLC與計(jì)算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(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)又合理，盡可能發(fā)揮PLC所提供的最佳功能。 1..2.2 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： 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拢砂演斎腚娐繁O(jiān)控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。 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P(yáng)LC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?？伤腿氤绦颍腿霐?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)椋菏紫萈LC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，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?！傊?，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? ①PLC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。 ②即使PLC出現(xiàn)故障，維修也很方便。這是因?yàn)镻LC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)的控制是非常可靠的。這是因?yàn)镻LC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)?？赏ㄟ^(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)。 1.3 立體停車(chē)場(chǎng)的概述 本節(jié)是對(duì)TVT-99C立體停車(chē)場(chǎng)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。 1.3.1．主要結(jié)構(gòu)：立體停車(chē)場(chǎng)主體由底盤(pán)、四層十二車(chē)位停車(chē)場(chǎng)、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。 1.3.2．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） 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 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)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)位。若需從5#取回物品，放入4#位，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#位，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#位貨物轉(zhuǎn)至3#位。 1.3.3、 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、立體停車(chē)場(chǎng)在程序出錯(cuò)時(shí)，并不損壞該裝置。 1.3.4、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 1.3.5、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) 立體停車(chē)場(chǎng)模型應(yīng)水平放置，并觀察Y軸與場(chǎng)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 2 立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1、控制要求 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)位。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)位。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#位，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#位。 2.2、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 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 豎軸下限位 Y27 BCD碼4位 注：X40～X4C為0至12個(gè)車(chē)庫(kù)的微動(dòng)開(kāi)關(guān) 2.3、實(shí)驗(yàn)步驟 1、 連接電源，打開(kāi)計(jì)算機(jī)。 2、 打開(kāi)FPWIN，將參考程序編輯好，并轉(zhuǎn)換。