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基于PLC的立體車庫的設計【實用文檔】doc文檔可直接使用可編輯,歡迎下載
基于PLC的立體車庫的設計【實用文檔】doc文檔可直接使用可編輯,歡迎下載基于PLC的立體車庫的設計摘要本設計針對目前停車場管理系統(tǒng)存在的系統(tǒng)管理介質落后、集成自動化程度低、安全性差、人性化和運行效率低下的不足,結合目前科學技術領域的最新研究成果,設計了一種技術較先進、性能可靠、自動化程度較高的停車場智能管理系統(tǒng)。本設計的指導思想立足于提高停車場管理系統(tǒng)的可靠性、安全性和高效性,對目前我國各大中城市所面臨的“停車難”問題的解決,具有一定的促進作用。本系統(tǒng)所采用的PLC技術,射頻卡技術對其它交通收費系統(tǒng)也有一定的借鑒意義。本文針對停車場只能控制系統(tǒng)中存在的問題,把PLC可編程序控制器和變頻器應用于停車場只能控制系統(tǒng)上,并進行了較深入的研究.本文闡述了智能停車場系統(tǒng)的PLC控制、收費、計費和安全的一些基本思路和方法,并介紹了著重介紹了PLC工作特點及運行原理,還介紹了C20P型歐姆龍型可編程控制器系列的C200H-OA223PLC控制器主要功能模塊及應用,C20P不僅編程簡單,通用性強,抗干擾能力強,可靠性高,而且具有易于操作及維護,設計、施工、調試周期短等優(yōu)點.還介紹了MIFARE1ICS50非接觸式IC卡的結構,描述了停車場管理系統(tǒng)的基本模塊及功能,并對系統(tǒng)的主回路和控制回路的硬件部分進行了詳細介紹.本文主要是對停車場進行智能化設計,通過采取PLC技術對停車場管理的設計,達到停車場智能化、高效化。關鍵詞:PLC停車控制AbstractThedesignofthecurrentcarparkmanagementsystemforthemediumbackwardmanagementsystem,integratedlowdegreeofautomation,poorsecurity,humanandoperationalinefficienciesofinadequateinlightofthecurrentfieldofscienceandtechnologyasresearchresults,designamoreadvancedtechnology,Reliableperformance,ahigherdegreeofautomationSmartcarparkmanagementsystem.Thedesignoftheguidingideologybasedontheimprovedcarparkmanagementsystemreliability,safetyandefficiencyofChina'smajorcitiesinthefaceof”difficulttostop”thesettlementoftheissue,haveacertainrole。ThesystemusedbythePLCtechnology,RFcardtechnologytoothertransportsystemhassomereference.Thispapercarparkcanonlycontrolsystemproblemsthat(yī)existinthePLCPLCandinvertercontrolsystemcanonlybeusedincarparks,andamorein—depthstudies。Inthispaper,theIntelligentParkingSystemsPLCcontrol,charging,billingandsecurityofsomeofthebasicideasandmethods,andgaveabriefingontheworkfocusedonthePLCandoperatingcharacteristicsofprinciple,alsointroducedC20P-OmronprogrammablecontrolSeriesofC200H-OA223PLCcontrollermainfunctionmodulesandapplication,C20Pprogrammingnotonlysimple,highuniversality,anti—interferencecapabilityandhighreliability,butalsoeasytooperateandmaintain,design,construction,commissioningtheadvantagesofshortcycle.ItalsointroducedtheMIFARE1ICS50contactlessICcardofthestructure,describesthecarparkmanagementsystemandthefunctionofthebasicmodules,andthemaincircuitandcontrolcircuitforthehardwarepartofthedetailedbriefing.Thisarticleisacarparkintelligentdesign,throughtheadoptionofPLCtechnologyonthedesignofcarparkmanagementtocarparksintelligent,efficient.KeyWords:PLC;IntelligentSystem;Parking;SafetyManagement目錄1概述……………………41。1PLC的概術………………………41。1.1、PLC的發(fā)展歷程………………………51.2。PLC的結構和基本配置以及控制要求…………61。2。1、PLC的結構…………………………61。2.2可變程序控制器的基本應用…………91.3立體停車場的概述………………161。3.1主要結構……………………161.3。2使用方法……………………171。3.3裝置中實現(xiàn)的硬件保護……………………191.3.4技術參數(shù)……………………191.3。5注意事項……………………192立體停車場的概述……………………202.1控制要求………………202.2I/O地址分配表…………………………212.3實驗步驟………………212.4監(jiān)控系統(tǒng)…………………222.5注意事項……………………223系統(tǒng)的調試…………………………233.1PLC控制系統(tǒng)的調試……………………233。1.1技術資料…………………………243.1.2調試與維修工具……………………243.1.3基本檢查……………253。1.4設備基本狀況檢查…………………253.1。5電氣檢查……………263。1.6現(xiàn)場調試的基本步驟………………273。1.7硬件的調試…………………………283.1.8軟件的調試…………………………30系統(tǒng)功能的評價及現(xiàn)實意義……………31本次設計的心得體會致謝參考文獻1概述1.1PLC的概術1.1。1、PLC的發(fā)展歷程
在工業(yè)生產過程中,大量的開關量順序控制,它按照邏輯條件進行順序動作,并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制,及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上,這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM(通用汽車)公司提出取代繼電氣控制裝置的要求,第二年,美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置,首次采用程序化的手段應用于電氣控制,這就是第一代可編程序控制器,稱ProgrammableController(PC)。
個人計算機(簡稱PC)發(fā)展起來后,為了方便,也為了反映可編程控制器的功能特點,可編程序控制器定名為ProgrammableLogicController(PLC),現(xiàn)在,仍常常將PLC簡稱PC。
PLC的定義有許多種.國際電工委員會(IEC)對PLC的定義是:可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器,用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令,并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程.可編程序控制器及其有關設備,都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴充其功能的原則設計。
上世紀80年代至90年代中期,是PLC發(fā)展最快的時期,年增長率一直保持為30~40%.在這時期,PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高,PLC逐漸進入過程控制領域,在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。
PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位,在可預見的將來,是無法取代的??删幊炭刂破?PROGRAMMABLECONTROLLER,簡稱PC)。與個人計算機的PC相區(qū)別,用PLC表示.PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通訊技術而形成的一代新型工業(yè)控制裝置,目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能,建立柔性的程控系統(tǒng)。國際電工委員會(IEC)頒布了對PLC的規(guī)定:可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器,用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令,并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程??删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備,都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴充其功能的原則設計。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點.可以預料:在工業(yè)控制領域中,PLC控制技術的應用必將形成世界潮流PLC程序既有生產廠家的系統(tǒng)程序,又有用戶自己開發(fā)的應用程序,系統(tǒng)程序提供運行平臺,同時,還為PLC程序可靠運行及信息與信息轉換進行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設計.1.1。2、可編程控制器基本應用最初,PLC主要用于開關量的邏輯控制.隨著PLC技術的進步,它的應用領域不斷擴大。如今,PLC不僅用于開關量控制,還用于模擬量及數(shù)字量的控制,可采集與存儲數(shù)據(jù),還可對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控;還可聯(lián)網、通訊,實現(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重要的角色。用于開關量控制PLC控制開關量的能力是很強的。所控制的入出點數(shù),少的十幾點、幾十點,多的可到幾百、幾千,甚至幾萬點。由于它能聯(lián)網,點數(shù)幾乎不受限制,不管多少點都能控制。所控制的邏輯問題可以是多種多樣的:組合的、時序的;即時的、延時的;不需計數(shù)的,需要計數(shù)的;固定順序的,隨機工作的;等等,都可進行。PLC的硬件結構是可變的,軟件程序是可編的,用于控制時,非常靈活.必要時,可編寫多套,或多組程序,依需要調用。它很適應于工業(yè)現(xiàn)場多工況、多狀態(tài)變換的需要.用PLC進行開關量控制實例是很多的,冶金、機械、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,也是別的控制器無法與其比擬的,就是它能方便并可靠地用于開關量的控制。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,特別是連續(xù)型生產過程,常要對這些物理量進行控制。作為一種工業(yè)控制電子裝置,PLC若不能對這些量進行控制,那是一大不足。為此,各PLC廠家都在這方面進行大量的開發(fā)。目前,不僅大型、中型機可以進行模擬量控制,就是小型機,也能進行這樣的控制.PLC進行模擬量控制,要配置有模擬量與數(shù)字量相互轉換的A/D、D/A單元.它也是I/O單元,不過是特殊的I/O單元。A/D單元是把外電路的模擬量,轉換成數(shù)字量,然后送入PLC。D/A單元,是把PLC的數(shù)字量轉換成模擬量,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、內外電路隔離,與輸入輸出繼電器(或內部繼電器,它也是PLC工作內存的一個區(qū)??勺x寫)交換信息等等特點.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.有的還可處理正負值的。這里的D,小型機多為8位二進制數(shù),中、大型多為12位二進制數(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,這對有信息處理能力的PLC并不難.中、大型PLC處理能力更強,不僅可進行數(shù)字的加、減、乘、除,還可開方,插值,還可進行浮點運算。有的還有PID指令,可對偏差制量進行比例、微分、積分運算,進而產生相應的輸出。計算機能算的它幾乎都能算。這樣,用PLC實現(xiàn)模擬量控制是完全可能的.控制的單位值可小到212分之一的測量程值,多數(shù)也是足夠的。PLC進行模擬量控制,還有A/D、D/A組合在一起的單元,并可用PID或模糊控制算法實現(xiàn)控制,可得到很高的控制質量.用PLC進行模擬量控制的好處是,在進行模擬量控制的同時,開關量也可控制。這個優(yōu)點是別的控制器所不具備的,或控制的實現(xiàn)不如PLC方便.當然,若純?yōu)槟M量的系統(tǒng),用PLC可能在性能價格比上不如用調節(jié)器。這也是應當看到的。用于數(shù)字量控制實際的物理量,除了開關量、模擬量,還有數(shù)字量。如機床部件的位移,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。這是50年代誕生于美國的基于計算機的控制技術。當今已很普及,并也很完善。目前,先進國家的金屬切削機床,數(shù)控化的比率已超過40%~80%,有的甚至更高.PLC也是基于計算機的技術,并日益完善。故它也完全可以用于數(shù)字量控制.PLC可接收計數(shù)脈沖,頻率可高達幾k到幾十k赫茲。可用多種方式接收這脈沖,還可多路接收。有的PLC還有脈沖輸出功能,脈沖頻率也可達幾十k。有了這兩種功能,加上PLC有數(shù)據(jù)處理及運算能力,若再配備相應的傳感器(如旋轉編碼器)或脈沖伺服裝置(如環(huán)形分配器、功放、步進電機),則完全可以依NC的原理實現(xiàn)種種控制。高、中檔的PLC,還開發(fā)有NC單元,或運動單元,可實現(xiàn)點位控制。運動單元還可實現(xiàn)曲線插補,可控制曲線運動。所以,若PLC配置了這種單元,則完全可以用NC的辦法,進行數(shù)字量的控制。新開發(fā)的運動單元,甚至還發(fā)行了NC技術的編程語言,為更好地用PLC進行數(shù)字控制提供了方便。1.2.PLC的結構和基本配置以及控制要點1。2.1、PLC的結構一般講,PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的,對箱體式PLC,有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等,當然按CPU性能分成若干型號,并按I/O點數(shù)又有若干規(guī)格。對模塊式PLC,有CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架。無任哪種結構類型的PLC,都屬于總線式開放型結構,其I/O能力可按用戶需要進行擴展與組合。PLC的基本結構框圖如下:接口部件輸出輸入接口部件中央處理單元CPU板接口部件輸出輸入接口部件中央處理單元CPU板現(xiàn)場信號受控元件電源部件電源部件CPU的構成PLC中的CPU是PLC的核心,起神經中樞的作用,每臺PLC至少有一個CPU,它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù),用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù),并存入規(guī)定的寄存器中,同時,診斷電源和PLC內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等.進入運行后,從用戶程序存貯器中逐條讀取指令,經分析后再按指令規(guī)定的任務產生相應的控制信號,去指揮有關的控制電路,與通用計算機一樣,主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成,還有外圍芯片、總線接口及有關電路。它確定了進行控制的規(guī)模、工作速度、內存容量等。內存主要用于存儲程序及數(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)奏由震蕩信號控制。CPU的運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算,在控制器指揮下工作。CPU的寄存器參與運算,并存儲運算的中間結果,它也是在控制器指揮下工作。CPU雖然劃分為以上幾個部分,但PLC中的CPU芯片實際上就是微處理器,由于電路的高度集成,對CPU內部的詳細分析已無必要,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、種種接口及設定或控制開關。一般講,CPU模塊總要有相應的狀態(tài)指示燈,如電源顯示、運行顯示、故障顯示等。箱體式PLC的主箱體也有這些顯示。它的總線接口,用于接I/O模板或底板,有內存接口,用于安裝內存,有外設口,用于接外部設備,有的還有通訊口,用于進行通訊.CPU模塊上還有許多設定開關,用以對PLC作設定,如設定起始工作方式、內存區(qū)等.2、I/O模塊:PLC的對外功能,主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的,按I/O點數(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狀態(tài),輸出點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,有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有: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、底板或機架:大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架,其作用是:電氣上,實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系,使CPU能訪問底板上的所有模塊,機械上,實現(xiàn)各模塊間的連接,使各模塊構成一個整體.5、PLC的外部設備外部設備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分,它有四大類編程設備:有簡易編程器和智能圖形編程器,用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件,但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。監(jiān)控設備: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)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。存儲設備:有存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器,用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù),使用戶程序不丟失,如EPROM、EEPROM寫入器等。輸入輸出設備:用于接收信號或輸出信號,一般有條碼讀人器,輸入模擬量的電位器,打印機等.6、PLC的通信聯(lián)網依靠先進的工業(yè)網絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產和管理數(shù)據(jù)。因此,網絡在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著,甚至有人提出"網絡就是控制器"的觀點說法。
PLC具有通信聯(lián)網的功能,它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息,形成一個統(tǒng)一的整體,實現(xiàn)分散集中控制.多數(shù)PLC具有RS—232接口,還有一些內置有支持各自通信協(xié)議的接口.
PLC的通信,還未實現(xiàn)互操作性,IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標準,PLC各廠家均有采用。
對于一個自動化工程(特別是中大規(guī)??刂葡到y(tǒng))來講,選擇網絡非常重要的。首先,網絡必須是開放的,以方便不同設備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴展;其次,針對不同網絡層次的傳輸性能要求,選擇網絡的形式,這必須在較深入地了解該網絡標準的協(xié)議、機制的前提下進行;再次綜合考慮系統(tǒng)成本、設備兼容性、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題,確定不同層次所使用的網絡標準.PLC具有通信聯(lián)網的功能,它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息,形成一個統(tǒng)一的整體,實現(xiàn)分散集中控制?,F(xiàn)在幾乎所有的PLC新產品都有通信聯(lián)網功能,它和計算機一樣具有RS—232接口,通過雙絞線、同軸電纜或光纜,可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內交換信息。當然,PLC之間的通訊網絡是各廠家專用的,PLC與計算機之間的通訊,一些生產廠家采用工業(yè)標準總線,并向標準通訊協(xié)議靠攏,這將使不同機型的PLC之間、PLC與計算機之間可以方便地進行通訊與聯(lián)網.了解了PLC的基本結構,我們在購買程控器時就有了一個基本配置的概念,做到既經濟又合理,盡可能發(fā)揮PLC所提供的最佳功能。1..2.2可編程控制器實現(xiàn)控制的要點1、入出信息變換、可靠物理實現(xiàn),可以說是PLC實現(xiàn)控制的兩個基本要點。入出信息變換靠運行存儲于PLC內存中的程序實現(xiàn).PLC程序既有生產廠家的系統(tǒng)程序(不可更改),又有用戶自行開發(fā)的應用(用戶)程序。系統(tǒng)程序提供運行平臺,同時,還為PLC程序可靠運行及信號與信息轉換進行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設計.什么樣的控制要求,就應有什么樣的用戶程序??煽课锢韺崿F(xiàn)主要靠輸人(INPUT)及輸出(OUTPUT)電路。PLC的I/O電路,都是專門設計的。輸入電路要對輸入信號進行濾波,以去掉高頻干擾。而且與內部計算機電路在電上是隔離的,靠光耦元件建立聯(lián)系.輸出電路內外也是電隔離的,靠光耦元件或輸出繼電器建立聯(lián)系.輸出電路還要進行功率放大,以足以帶動一般的工業(yè)控制元器件,如電磁閥、接觸器等等.I/O電路是很多的,每一輸入點或輸出點都要有一個I或O電路。PLC有多I/O用點,一般也就有多少個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。每一輸入點都有一個對應的存儲其信息的暫存器.輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點。輸出鎖存器與輸出點也是一一對應的這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實際就是PLC處理器I/O口的寄存器。它們與計算機內存交換信息通過計算機總線,并主要由運行系統(tǒng)程序實現(xiàn)。把輸人暫存器的信息讀到PLC的內存中,稱輸入刷新.PLC內存有專門開辟的存放輸入信息的映射區(qū)。這個區(qū)的每一對應位(bit)稱之為輸入繼電器,或稱軟接點。這些位置成1,表示接點通,置成0為接點斷。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內存中的輸出映射區(qū)也是對應的。一個輸出鎖存器也有一個內存位(bit)與其對應,這個位稱為輸出繼電器,或稱輸出線圈.靠運行系統(tǒng)程序,輸出繼電器的狀態(tài)映射到輸出鎖存器。這個映射也稱輸出刷新。輸出刷新主要也是靠運行系統(tǒng)程序實現(xiàn)的。這樣,用戶所要編的程序只是,內存中輸入映射區(qū)到輸出映射區(qū)的變換,特別是怎么按輸入的時序變換成輸出的時序。這是一個數(shù)據(jù)及邏輯處理問題。由于PLC有強大的指令系統(tǒng),編寫出滿足這個要求的程序是完全可能的,而且也是較為容易的。圖片:2??删幊炭刂破鲗崿F(xiàn)控制的過程簡單地說,PLC實現(xiàn)控制的過程一般是:(如圖1—1-1PLC典型開機流程)輸入刷新—-再運行用戶程序--再輸出刷新—-再輸入刷新--再運行用戶程序——再輸出刷新……永不停止地循環(huán)反復地進行著.圖1-1-1所示的流程圖反映的就是上述過程。它也反映了信息的時間關系。有了上述過程,用PLC實現(xiàn)控制顯然是可能的。因為:有了輸入刷新,可把輸入電路監(jiān)控得到的輸入信息存入PLC的輸入映射區(qū);經運行用戶程序,輸出映射區(qū)將得到變換后的信息;再經輸出刷新,輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài),并通過輸出電路產生相應的輸出。又由于這個過程是永不停止地循環(huán)反復地進行著,所以,輸出總是反映輸入的變化的。只是響應的時間上,略有滯后。當然,這個滯后不宜太大,否則,所實現(xiàn)的控制不那么及時,也就失去控制的意義。為此,PLC的工作速度要快。速度快、執(zhí)行指令時間短,是PLC實現(xiàn)控制的基礎。事實上,它的速度是很快的,執(zhí)行一條指令,多的幾微秒、幾十微秒,少的才零點幾,或零點零幾微秒.而且這個速度還在不斷提高中。圖1—1—1所示的過程是簡化的過程,實際的PLC工作過程還要復雜些。除了I/O刷新及運行用戶程序,還要做些公共處理工作。公共處理工作有:循環(huán)時間監(jiān)控、外設服務及通訊處理等。監(jiān)控循環(huán)時間的目的是避免"死循環(huán)",避免程序不能反復不斷地重復執(zhí)行.辦法是用”看門狗”(Watchingdog).只要循環(huán)超時,它可報警,或作相應處理.外設服務是讓PLC可接受編程器對它的操作,或通過接口向輸出設備如打印機輸出數(shù)據(jù).通訊處理是實現(xiàn)PLC與PLC,或PLC與計算機,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PLC控制能力的需要。也就是說,實際的PLC工作過程總是:公共處理-—I/O刷新--運行用戶程序--再公共處理-—……反復不停地重復著。3、可編程控制器實現(xiàn)控制的方式用這種不斷地重復運行程序實現(xiàn)控制稱掃描方式.是用計算機進行實時控制的一種方式。此外,計算機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中斷,被響應后正運行的程序停止運行,轉而去處理中斷工作(運行有關中斷服務程序)。待處理完中斷,又返回運行原來程序。哪個控制需要處理,哪個就去申請中斷。哪個不需處理,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,計算機能得到充分利用,緊急的任務也能得到及時處理。但是,如果同時來了幾個都要處理的任務該怎么辦呢?優(yōu)先級高的還好辦,低的呢?可能會出現(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,個別急需的處理,允許中斷這個掃描運行的程序,轉而去處理它。這樣,可做到所有的控制都能照顧到,個別應急的也能進行處理。PLC的實際工作過程比這里講的還要復雜一些,分析其基本原理,也還有一些理論問題。有關人員如果能把上面介紹的入出變換、物理實現(xiàn)-—信息處理、I/O電路-—空間、時間關系——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是怎樣去實現(xiàn)控制的,也就好把握住PLC基本原理的要點了。至于更深入的問題,在進一步學習中,將再作具體介紹。4、可編程控制器基本特點從討論PLC的工作原理知,PLC的輸入與輸出在物理上是彼此隔開的,其間的聯(lián)系是靠運行存儲于它的內存中的程序實現(xiàn).它的入出相關,不是靠物理過程,不是用線路;而是靠信息過程,用軟邏輯聯(lián)系。它的工作基礎是用好信息.信息不同于物質與能量,有自身的規(guī)律。信息便于處理,便于傳遞,便于存儲;信息還可重用,等等.正是由于信息的這些特點,決定了PLC的基本特點。下面介紹PLC的四個特點: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)及存儲信息的內部器件有關。它的指令多達幾十條、幾百條,可進行各式各樣的邏輯問題的處理,還可進行各種類型數(shù)據(jù)的運算。凡普通計算機能做到的,它也都可作到.它的內部器件,即內存中的數(shù)據(jù)存儲區(qū),種類繁多,容量宏大。I/O繼電器,可以用以存儲入、出點信息的,少的幾十、幾百,多的可達幾千、幾萬,以至10幾萬。這意味著它可進行這么多I/O點的入出信息變換,進行這么大規(guī)模的控制.它的內部種種繼電器,相當于中間繼電器,數(shù)量更多.內存中一個位就可作為一個中間繼電器,怎么不多!它的計數(shù)器、定時器也很多,是繼電電路所望塵莫及的。小小的箱體或模塊,其內部定時器、計數(shù)器可達成百、成千。這也是因為只要用內存中的一個字,再加一些標志位,即可成為定時器、計數(shù)器,所以才那么多。而且,這些內部器件還可設置成丟電保持的,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)存儲區(qū)還可用以存儲大量數(shù)據(jù),幾百、幾千、幾萬字的信息都可以存,而且,掉電后還不丟失。PLC還有豐富的外部設備,可建立友好的人機界面,以進行信息交換。可送入程序,送入數(shù)據(jù),可讀出程序,讀出數(shù)據(jù).而且讀、寫時可在圖文并茂的畫面上進行。數(shù)據(jù)讀出后,可轉儲,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,可與計算機鏈接或聯(lián)網,與計算機交換信息.自身也可聯(lián)網,以形成單機所不能有的更大的、地域更廣的控制系統(tǒng).PLC還有強大的自檢功能,可進行自診斷。其結果可自動記錄.這為它的維修增加了透明度,提供了方便。豐富的功能為PLC的廣泛應用提供了可能;同時,也為工業(yè)系統(tǒng)的自動化、遠動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有的;更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無法比擬的.使用方便用PLC實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制是非常方便的。這是因為:首先PLC控制邏輯的建立是程序,用程序代替硬件接線。編程序比接線,更改程序比更改接線,當然要方便得多!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,市場上即可購得.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"可”字。對軟件講,它的程序可編,也不難編。對硬件講,它的配置可變,而且也易于變.具體地講,PLC有五個方面的方便:(1)配置方便:可接控制系統(tǒng)的需要確定要使用哪家的PLC,那種類型的,用什么模塊,要多少模塊,確定后,到市場上定貨購買即可。(2)安裝方便:PLC硬件安裝簡單,組裝容易。外部接線有接線器,接線簡單,而且一次接好后,更換模塊時,把接線器安裝到新模塊上即可,都不必再接線.內部什么線都不要接,只要作些必要的DIP開關設定或軟件設定,以及編制好用戶程序就可工作。(3)編程方便:PLC內部雖然沒有什么實際的繼電器、時間繼電器、計數(shù)器,但它通過程序(軟件)與系統(tǒng)內存,這些器件卻實實在在地存在著。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,內部繼電器數(shù)都可以千計,時間繼電器、計數(shù)也以百計。而且,這些繼電器的接點可無限次地使用.PLC內部邏輯器件之多,用戶用起來已不感到有什么限制。唯一考慮的只是入出點。而這個內部入出點即使用得再多,也無關緊要。大型PLC的控制點數(shù)可達萬點以上,哪有那么大的現(xiàn)實系統(tǒng)?若實在不夠,還可聯(lián)網進行控制,不受什么限制。PLC的指令系統(tǒng)也非常豐富,可毫不困難地實現(xiàn)種種開關量,以及模擬量的控制。PLC還有存儲數(shù)據(jù)的內存區(qū),可存儲控制過程的所有要保存的信息.……總之,由于PLC功能之強,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施了。PLC的外設很豐富,編程器種類很多,用起來都較方便,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,不僅可用類似于繼電電路設計的梯形圖語言,有的還可用BASIC語言、C語言,以至于自然語言。這些也為PLC編程提供了方便。PLC的程序也便于存儲、移植及再使用。某定型產品用的PLC的程序完善之后,凡這種產品都可使用。生產一臺,拷貝一份即可.這比起繼電器電路臺臺設備都要接線、調試,要省事及簡單得多。(4)維修方便:這是因為: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的第三個特點時,還將進一步介紹.②即使PLC出現(xiàn)故障,維修也很方便。這是因為PLC都設有很多故障提示信號,如PLC支持內存保持數(shù)據(jù)的電池電壓不足,相應的就有電壓低信號指示。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,診斷出故障后排故也很簡單。可按模塊排故,而模塊的備件市場可以買到,進行簡單的更換就可以.至于軟件,調試好后不會出故障,再多只要依據(jù)使用經驗進行調整,使之完善就是了.(5)改用方便:PLC用于某設備,若這個設備不再使用了,其所用的PLC還可給別的設備使用,只要改編一下程序,就可辦到。如果原設備與新設備差別較大,它的一些模塊還可重用.工作可靠用PLC實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制是非常可靠的。這是因為PLC在硬件與軟件兩個方面都采取了很多措施,確保它能可靠工作。事實上,如果PLC工作不可靠,就無法在工業(yè)環(huán)境下運用,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觸點的,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基礎。在機械結構設計與制造工藝上,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、耐沖擊.使用環(huán)境溫度可高達攝氏50多度,有的PLC可高達80-—90度。有的PLC的模塊可熱備,一個主機工作,另一個主機也運轉,但不參與控制,僅作備份。一旦工作主機出現(xiàn)故障,熱備的可自動接替其工作。還有更進一步冗余的,采用三取一的設計,CPU、I/O模塊、電源模塊都冗余或其中的部分冗余。三套同時工作,最終輸出取決于三者中的多數(shù)決定的結果。這可使系統(tǒng)出故障的機率幾乎為零,做到萬無一失。當然,這樣的系統(tǒng)成本是很高的,只用于特別重要的場合,如鐵路車站的道叉控制系統(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"冒險競爭",其控制結果總是確定的;而且又能應急處理急于處理的控制,保證了PLC對應急情況的及時響應,使PLC能可靠地工作。為監(jiān)控PLC運行程序是否正常,PLC系統(tǒng)都設置了"看門狗”(Watchingdog)監(jiān)控程序.運行用戶程序開始時,先清"看門狗”定時器,并開始計時。當用戶程序一個循環(huán)運行完了,則查看定時器的計時值。若超時(一般不超過100ms),則報警.嚴重超時,還可使PLC停止工作。用戶可依報警信號采取相應的應急措施。定時器的計時值若不超時,則重復起始的過程,PLC將正常工作。顯然,有了這個"看門狗"監(jiān)控程序,可保證PLC用戶程序的正常運行,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故障的指令,以產生各重要模塊工作正常與否的提示信號??赏ㄟ^編制相應的用戶程序,對PLC的工作狀況,以及PLC所控制的系統(tǒng)進行監(jiān)控,以確保其可靠工作.PLC每次上電后,還都要運行自檢程序及對系統(tǒng)進行初始化。這是系統(tǒng)程序配置了的,用戶可不干預.出現(xiàn)故障時有相應的出錯信號提示。正是PLC在軟、硬件諸方面有強有力的可靠性措施,才確保了PLC具有可靠工作的特點。它的平均無故障時間可達幾萬小時以上;出了故障平均修復時間也很短,幾小時以至于幾分鐘即可.曾有人做過為什么要使用PLC的問卷調查。在回答中,多數(shù)用戶把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。1.3立體停車場的概述本節(jié)是對TVT-99C立體停車場模型做一個詳細的介紹,包括其主要結構、使用方法、使用時的注意事項等等。1.3。1。主要結構:立體停車場主體由底盤、四層十二車位停車場、運動機械及電氣控制等四部分組成.機械部分采用滾珠絲杠、滑杠、普通絲杠等機械元件組成,采用步進電機、直流電機作為拖動元件。電氣控制是由松下電工生產的FP0型可編程序控制器(PLC)、步進電機驅動電源模塊、開關電源、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機構,電機采用步進電機和直流電機,其關鍵部分是堆垛機,它由水平移動、垂直移動及伸叉機構三部分組成,其水平和垂直移動分別用兩臺步進電機驅動滾珠絲杠來完成,伸叉機構由一臺直流電機來控制。它分為上下兩層,上層為貨臺,可前后伸縮,低層裝有絲杠等傳動機構.當堆垛機平臺移動到貨架的指定位置時,伸叉電機驅動貨臺向前伸出可將貨物取出或送入,當取到貨物或貨已送入,則鏟叉向后縮回。整個系統(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關及按鈕功能及車位號(見圖一、二)圖一控制面板上的開關及按鈕功能圖二控制面板上的車位號表一、控制面板上的按鈕功能表按鍵號功能選擇定義1自動選擇1號車位手動機構水平向左移動2自動選擇2號車位手動機構垂直向下移動3自動選擇3號車位手動機構水平向右移動4自動選擇4號車位手動機構水平向后移動5自動選擇5號車位手動機構垂直向上移動6自動選擇6號車位手動機構水平向前移動7自動選擇7號車位手動無意義8自動選擇8號車位手動無意義9自動選擇9號車位手動無意義10自動選擇10號車位手動無意義11自動選擇11號車位手動無意義12自動選擇12號車位手動無意義具體的操作步驟如下:1.接通電源.2。將選擇開關置手動位置(此時此時1~6號有效)3.分別點動按鍵←1、2↓、3→、4↙、5↑、6↗,觀察水平(X軸)、垂直(Y軸)、前后(Z軸)各絲杠運行情況,運行應平穩(wěn),在接近極限位置時,應執(zhí)行限位保護(運行自動停止).4。用計算機編寫程序并下載至PLC.5.將選擇開關置自動位置(通電狀態(tài)下,各機構復位,即返回零位).6.將一帶托盤汽車模型置零號車位,放置模型時,入位要準確,并注意到車位底部檢測開關已動作。7.執(zhí)行送指令(1)選擇欲送車位號,按動車位號對應按鈕,控制面板上的數(shù)碼管顯示車位號。(2)按動送指令按鈕,觀察送入動作(若被選擇車位內已有汽車,則該指令不被執(zhí)行).(3)指令完成后,機械自動返回。(4)零號車位已無汽車,則下一個送指令(誤操作)將不被執(zhí)行。8.執(zhí)行取指令(1)選擇欲取車位號,按動車位號對應按鈕,控制面板上的數(shù)碼管顯示車位號。(2)按動取指令按鈕,觀察取出動作(若被選擇車位內無汽車,則該指令不被執(zhí)行)。(3)指令完成后,機構自動復位。(4)零號車位已有汽車,則下一個取指令(誤操作),將不被執(zhí)行.9、當零號車位上有貨物時,若無外部操作指令,“就緒"燈亮,延時10秒后,自動將貨物放在車庫號最小的空位上,依次類推。如1#、2#、3#、4#都已有貨物,程序延時10秒,10秒內若無外部操作指令,自動將貨物放在5#車庫.如1#、3#、4#都已存放貨物,10秒內若無外部操作指令,自動將貨物放在2#車庫。在延時的10秒內,若按下數(shù)字5#,然后按下“送”鍵,則運行機構將貨物放入5#庫,若按下5#鍵后,想取消此操作,可按下“放棄”鍵.此時,程序又處在待命狀態(tài),“就緒"燈亮,又可進行其它操作。10。當零號車位上無貨物時,若無人操作,“就緒"燈亮10秒后,程序將把數(shù)值最大車庫號里的物品轉運至沒有放貨物的車號比它小的車庫里。如1#、2#、5#有物,該程序將自動把5#物品轉至3#車位。若需從5#取回物品,放入4#位,操作步驟如下:“就緒”燈亮時,按下按鈕鍵“5”,再按“取"鍵,運行機構執(zhí)行程序要求取回貨物后,停在起初位置。此時按按鍵4#,再按“送"鍵,運行機構將把貨物放在4#位,然后停在起初位置,“就緒”燈亮10秒后,若無外部操作指令,程序又將4#位貨物轉至3#位。1.3.3、裝置中已實施的硬件保護1)、X軸極限位保護(SQ0、SQ1)2)、Y軸極限位保護(SQ2、SQ3)3)、Z軸極限位保護(SQ4、SQ5)4)、X軸、Y軸、Z軸協(xié)調保護(SQ6、SQ7硬件聯(lián)鎖)以上各種保護開關,確保在編程實驗中、立體停車場在程序出錯時,并不損壞該裝置。1.3.4、技術參數(shù):輸入電壓:AC200V~240V(帶保護地二芯插座)或DC24V,耗電量〈250W。環(huán)境:溫度—5~40攝氏度,濕度小于或等于百分之八十。外形尺寸:60X45X60cm、注意事項:當0#位有車時,只能有“送”的操作,0#位無車時,只有“取”的操作。取、送汽車模型應觀察模型到位情況,應注意檢測開關的動作情況。需用手取送汽車模型時,應在斷電狀態(tài)下進行。立體停車場模型應水平放置,并觀察Y軸與場體垂線重合情況,若重合不良,應在墊角下墊某一厚度墊片解決2立體車庫控制系統(tǒng)的設計2.1、控制要求1.將選擇開關置于手動位置(此時1~6號有效),分別點動按鍵←1、2↓、3→、4↙、5↑、6↗,觀察水平(X軸)、垂直(Y軸)、前后(Z軸)各絲杠運行情況,運行應平穩(wěn),在接近極限位置時,應執(zhí)行限位保護(運行自動停止)。2。將選擇開關置自動位置(通電狀態(tài)下,各機構復位,即返回零位)。3.將一帶托盤汽車模型置零號車位,放置模型時,入位要準確,并注意到車位底部檢測開關已動作。4.執(zhí)行送指令(1)選擇欲送車位號,按動車位號對應按鈕,控制面板上的數(shù)碼管顯示車位號。(2)按動送指令按鈕,觀察送入動作(若被選擇車位內已有汽車,則該指令不被執(zhí)行)。(3)指令完成后,機械自動返回。(4)零號車位已無汽車,則下一個送指令(誤操作)將不被執(zhí)行。5.執(zhí)行取指令(1)選擇欲取車位號,按動車位號對應按鈕,控制面板上的數(shù)碼管顯示車位號。(2)按動取指令按鈕,觀察取出動作(若被選擇車位內無汽車,則該指令不被執(zhí)行)。(3)指令完成后,機構自動復位.(4)零號車位已有汽車,則下一個取指令(誤操作),將不被執(zhí)行。6、當零號車位上有貨物時,若無外部操作指令,“就緒”燈亮,延時10秒后,自動將貨物放在車庫號最小的空位上,依次類推。如1#、2#、3#、4#都已有貨物,程序延時10秒,10秒內若無外部操作指令,自動將貨物放在5#車庫。如1#、3#、4#都已存放貨物,10秒內若無外部操作指令,自動將貨物放在2#車位。在延時的10秒內,若按下數(shù)字5#,然后按下“送”鍵,則運行機構將貨物放入5#庫,若按下5#鍵后,想取消此操作,可按下“放棄”鍵。此時,程序又處在待命狀態(tài),“就緒”燈亮,又可進行其它操作。7.當零號車位上無貨物時,若無人操作,“就緒”燈亮10秒后,程序將把數(shù)值最大車庫號里的物品轉運至沒有放貨物的車號比它小的車庫里。如1#、2#、5#有物,該程序將自動把5#物品轉至3#車位。若需從5#取回物品,放入4#庫,操作步驟如下:“就緒”燈亮時,按下按鈕鍵“5”,再按“取”鍵,運行機構執(zhí)行程序要求取回貨物后,停在起初位置.此時按按鍵4#,再按“送"鍵,運行機構將把貨物放在4#位,然后停在起初位置,“就緒"燈亮10秒后,若無外部操作指令,程序又將4#庫貨物轉至3#位。2.2、I/O地址分配表立體車庫I/O分配表輸入部分輸出部分X0Y0橫軸脈沖X1Y1豎軸脈沖X2Y2橫軸方向I/0X3Y3豎軸方向I/0X4貨臺回位限位Y4X5貨臺到位限位Y5X6貨臺是否有物Y6貨臺前升X7自動/手動(0/1)Y7貨臺退回X20十六進制輸入鍵盤值1位Y20顯示部分就緒X21鍵盤值2位Y21取X22鍵盤值3位Y22放X23鍵盤值4位Y23十位顯示X24橫軸右限位Y24BCD碼輸出顯示BCD碼1位X25橫軸左限位Y25BCD碼2位X26豎軸上限位Y26BCD碼3位X27豎軸下限位Y27BCD碼4位注:X40~X4C為0至12個車庫的微動開關2。3、實驗步驟1、連接電源,打開計算機。2、打開FPWIN,將參考程序編輯好,并轉換.3、將PLC程序下載到PLC裝置中,并運行.4、關閉FPWIN程序,啟動組態(tài)軟件,編輯監(jiān)控程序,并運行,觀察運行的結果.如果有無誤,則重新修改組態(tài)程序.直到組態(tài)畫面的動作情況與模型的實際動作完全相符為止。2.4、監(jiān)控系統(tǒng)2.5、注意事項1、組態(tài)軟件的運行系統(tǒng)與FPWIN不可同時運行。2、禁止拔插編程電纜線。3、注意人身安全。3系統(tǒng)的調試3.1、PLC控制系統(tǒng)的調試目前,雖然PLC控制系統(tǒng)的應用已相當普及,但在某些場合,其調試,維修工作仍然有待于規(guī)范化。為了能夠迅速,規(guī)范地完成現(xiàn)場的調試與維修工作,使得系統(tǒng)可靠,安全地工作,本章將系統(tǒng)地,全面地介紹PLC控制系統(tǒng)調試,維修的基本方法與具體步驟,并給出相關技術資料,設備儀器準備等方面的要求,供讀者參考.調試前的準備3.1.1技術資料技術資料是調試與維修的指南,它在調試與維修工作中起著至關重要的作用,借助于技術資料可以大大提高調試與維修工作的效率。PLC控制系統(tǒng)的調試工作,一般來說都是由系統(tǒng)硬件,軟件設計者本人承擔,調試者應對設備,生產現(xiàn)場的控制要求非常了解,對自己設計的PLC程序了如指掌,因此,調試所需要的基本技術資料準備一般比較充分與具體。通常情況下,調試人員應具備以下資料,以開展并完成調試工作。設備的控制要求匯總表設備電氣控制控制原理圖設備電氣接線圖設備電氣元件布置圖PLC使用手冊,編程手冊設備PLC程序清單(初稿)PLC特殊功能模塊,專用控制裝置(如變頻器,驅動器等)的使用說明書等。但是,設備到達生產現(xiàn)場(用戶)后,PLC控制系統(tǒng)的調試工作可能不是由設計者本人承擔,因此,調試人員需要有對設備,生產現(xiàn)場的控制要求,系統(tǒng)設計思想的了解與熟悉過程,為此,現(xiàn)場調試人員應在以上資料的基礎上增加以下資料:設備的操作手冊(包括設備的控制要求與動作過程,安裝和調整的方法與步驟等)設備主要部件的結構原理示意圖設備液壓,氣動,潤滑系統(tǒng)圖設備最終的PLC程序清單等設備的控制要求匯總表是系統(tǒng)設計的依據(jù),也是檢驗系統(tǒng)軟件,硬件設計正確與否的標準,在調試階段,需要根據(jù)以上要求,逐一試驗PLC的用戶程序的設計正確性。一般情況下,設備的控制要求匯總表僅僅是系統(tǒng)設計者的設計準備資料,并不向用戶提供,因此,當非設計者本人進行調試與維修時,需要通過設備的操作手冊(包括設備的控制要求與動作過程,安裝和調整的方法與步驟等),主要部件的結構原理示意圖,液壓,氣動,潤滑系統(tǒng)圖。熟悉設備控制要求,了解設備動作情況。設備電氣控制原理示意圖,電氣接線圖,電氣元件布置圖是檢查系統(tǒng)硬件連接,安裝的技術文件.在調試階段或維修時必須以此為依據(jù)來檢查系統(tǒng)的硬件連接情況或確認故障部位,資料必須與實際線路,元器件安裝相等。PLC使用與編程說明書,既是調試人員調試用戶程序,對PLC程序進行修改的參考資料,也是其他人員分析,理解PLC程序,詳細了解,分析機床的動作過程,動作條件動作順序以及各信號之間的邏輯關系的依據(jù).用于最終調試或維修的PLC程序清單應是設備生產廠家的設計人員在完成調試后的最終版本。雖然PLC程序可以通過從現(xiàn)場PLC下載等方法得到,但這樣的PLC程序往往無注釋,閱讀程序需要花費一定的時間.為了調試與維修方便,最好使用生產廠家提供的,具有注釋的PLC文件,生產廠家在設備出廠時也應予以提供。PLC特殊功能模塊,專用控制裝置(如變頻器,驅動器等)的使用說明書,是系統(tǒng)中使用的功能模塊,伺服驅動,變頻器等特殊部件的原理與連接說明書。主要包括以上部件的連接與控制要求,調試要點等,它是系統(tǒng)調試與維修的重要參考資料。當設備中使用了控制裝置,功能部件時,設備生產廠家也應將其提供給用戶,以便這些部件以發(fā)生故障時,調試,維修人員可以進行現(xiàn)場處理。、調試與維修工具合格的調試,維修工具是進行PLC系統(tǒng)調試與維修的基本條件,PLC控制系統(tǒng)常用的調試與維修工具主要有以下幾種。數(shù)字萬用表數(shù)字萬用表可用于大部分電氣參數(shù)的準確測量,以判別電氣元件的性能好壞.PLC系統(tǒng)調試與維修,對數(shù)字表的基本測量范圍以及精度要求一般如下:交流電壓表:200MV-700V,200MV擋的分辨率應不低于100微伏直流電壓:200毫伏-1000伏,200毫伏擋的分辨率應不低于100微伏交流電流:200微安-20安,200微安擋的分辨率不低于0.1微安直流電流:20微安-20安,20微安擋的分辨率不低于0.01微安電阻:200歐-200兆歐,200歐擋的分辨率不低于0.1歐電容:2Nf—20微法,2Nf擋的分辨率不低于1PF晶體管:hfe為0-1000具有二極管測試與蜂鳴器功能。PLC編程器PLC編程器主要用于PLC用戶程序的輸入,編輯,調試和監(jiān)控。PLC編程器有專用編程器與通用計算機安裝PLC程序開發(fā)軟件兩種基本類型,專用編程器又分為簡型(便攜式,如三菱的FX-10P—E—SET0,FX—20P—E-SET0等)與圖形編輯型兩種。便攜式編程器一般只能使用指令表語言進行程序的顯示與檢查,對PLC的狀態(tài)診斷也只能以“位”,“字節(jié)”或“字”的形式進行,不能進行梯形圖的輸入,編輯,調試和動態(tài)顯示,也不可以離線使用.但由于便攜式編程器具有價格便宜,體積小,攜帶方便的優(yōu)點,可適合于小型PLC的簡單順序控制程序的調試與維修。圖形編輯型編程器不僅可以使用所有編程語言進行程序的輸入與編輯,而且還可以對PLC程序,I/O信號,內部繼電器等以梯形圖程序的形式,進行實時,動態(tài)顯示,圖形形象,直觀。對于復雜PLC控制系統(tǒng)的調試與維修,必須使用圖形編程器。圖形編輯型編程器可以是PLC生產廠家提供的專用編程器,也可以通過在通用計算機的基礎上安裝程序開發(fā)軟件后取代專用編程器。示波器當PLC系統(tǒng)中使用脈沖輸入/輸出模塊,模擬量輸入/輸出模塊等功能模塊時,調試與維修時需要使用示波器。示波器可以用于檢測系統(tǒng)中的高速脈沖信號,連續(xù)模擬量信號的動態(tài)波形,如脈沖輸出,脈沖輸入波形,編碼器,光柵的輸出波形,測速反饋等模擬量輸入,速度給定等模擬量輸出的動態(tài)波形等,還可以用于檢測系統(tǒng)中的其他部件,如開關電源,顯示器等裝置的各級電壓,電流波形。示波器在PLC控制系統(tǒng)調試,維修時,可以根據(jù)系統(tǒng)的實際情況酌情使用。用于PLC系統(tǒng)調試,維修用的示波器,通常選用頻率帶寬為10—100MHz的雙通道示波器。3.1。3、基本檢查為了保證調試工作的順利進行,在進行系統(tǒng)調試前,應根據(jù)系統(tǒng)設計規(guī)定的要求,認真對照系統(tǒng),設備的設計要求與圖紙,進行各項檢查。盡可能排除設備在安裝,制造過程中存在的各類類問題,改正控制系統(tǒng)在安裝,連接等過程中可能存在的不合理,不正確因素。3。1。4、設備基本狀況檢查設備基本狀況檢查通常包括如下內容.機械部件檢查設備的機械,液壓,氣動部件是否已經準備就緒,設備的工作條件是否均已經符合運行的要求。設備的可動部件是否均已經可以自由移動。可動部件的停止位置是否恰當.設備的各種檢測開關,傳感器是否能夠可靠發(fā)信。位置的調整是否合適。是否已經可靠安裝與固定.外部條件檢查設備的進線電源電壓,頻率,接地線,接地電阻是否滿足設備要求.設備的工作環(huán)境(溫度,濕度等)是否滿足PLC工作條件。電氣柜,操縱臺等部件的安裝位置是否受到陽光的直射.設備的周圍是否有強烈振動,或者其他強電磁干擾設備。如果有,是否已經對設備采取了有效的減振,電磁屏蔽與防護措施。設備的周圍是否有足夠的維修空間.3.1。5電氣檢查部件安裝檢查電氣柜安裝,固定,密封是否良好.是否能夠有效防止切削液或粉末進入柜內??諝膺^濾器(如果安裝)清潔狀況是否良好。電氣柜內部的風扇,熱交換器等部件是否可以正常工作。PLC的防塵罩(防塵紙)是否已經取下一步。電氣柜子內部的PLC模塊,其他控制裝置的表面,內部是否有線頭,螺釘,灰塵,金屬粉末等異物進入??刂葡到y(tǒng)各模塊,部件的數(shù)量是否已經齊全。模塊,部件的安裝是否牢固,可靠。系統(tǒng)的總線,擴展電纜是否已經正確連接,連接器插頭是否完全插入,擰緊.模塊地址的設置(如需要)是否正確。系統(tǒng)操作面板上的按鈕有無破損。安裝是否可靠。設定位置是否正確。繼電器,電磁鐵以及電動機等電磁部件的噪聲抑制器是否已經按照要求安裝。部件連接檢電氣柜與設備間的連接電纜是否有破損,電纜拐彎處是否有破裂,損傷現(xiàn)象。電源線與信號線布置是否合理,電纜連接是否正確,可靠。機床電源進線是否可靠,接地線的規(guī)格是否符合要求。信號屏蔽線的接地是否正確.端子板上接線是否牢固,可靠。系統(tǒng)按地線是否連接可靠.系統(tǒng)的總線,擴展電纜是否已經正確連接,連接器插頭是否完全插入,擰緊。模塊地址的設置(如需要)是否正確。確認全部低壓PLC輸入端(如DC24V)與高壓(如AC220V)控制回路間無短路或不正確的連接。確認全部PLC的輸出無“短路"現(xiàn)象等.3。1.6、現(xiàn)場調試的基本步驟PLC的現(xiàn)場調試是檢查,優(yōu)化PLC控制系統(tǒng)硬件,軟件設計,提高控制系統(tǒng)可靠的重要步驟.為了防止調試過程中可能出現(xiàn)的問題,確保調試工作的順利進行,現(xiàn)場調試應在完成控制系統(tǒng)的安裝,連接,用戶程序編制后,按照規(guī)定的步驟進行。盡管在不同場合使用的PLC型號,控制對象,控制要求各不相同,但PLC控制系統(tǒng)現(xiàn)場調試的基本方法與步驟相似.通常來說,調試應按照圖3-1所示的步驟進行.運行PLC現(xiàn)場調試PLC安裝檢查運行PLC現(xiàn)場調試PLC安裝檢查PLC連接檢查絕緣,耐壓要檢查電源電壓檢查調試前的檢查I/O連接檢查安全電路電路確認手動/單步運行試驗自動運行試驗通電試驗異常運行試驗硬件調試軟件調試圖3-1由圖3-1可見,PLC控制系統(tǒng)的現(xiàn)場調試主要分為調試前的基本檢查,硬件調試,軟件調試三個階段。調試前的檢查包括PLC安裝檢查,連接檢查,電源電壓檢查等步驟,檢查的具體要求可以參見前述。其中,特別注意需要以下幾點。調試(通電)前應確保PLC上的防塵紙已經取下.PLC各輸入,輸出模塊的地址已經正確分配與設定(需要時),且I/O信號的地址已經做了明確的標記.PLC必需已經按照要求進行可靠接地,接地系統(tǒng)必需符合規(guī)范。確認全部低壓PLC輸入端(如DC24V)與高壓(如AC220V)控制回路間無短路或不正確的連接。確認全部PLC的輸出無“短路”現(xiàn)象。確認PLC的擴展電纜已經可靠連接,且已經安裝終端電阻(需要時)。在以上檢查完成后可以進入如下的PLC控制系統(tǒng)的試運行階段(包括硬件調試與軟件調試兩個階段)。3.1。7、硬件調試在基本檢查確認無誤后,可以進一步進行PLC控制系統(tǒng)的硬件調試.PLC的硬件調試要可分為通電試驗、手動旋轉試驗、I/O連接檢查、安全電路確認四部分。通電檢查通電檢查的主要目的是確認強電控制線路以及PLC外圍線路的工作情況。手動旋轉試驗在合上全部斷路器,自動開關,并測量無誤后可以進行電機的旋轉試驗。旋轉試驗應通過手動按下接觸上部的機械連鎖部件進行,不可以使用線圈通電的形式試驗。在全部檢查進行完成后,切除控制系統(tǒng)動力線路的斷路器,自動開關。對于使用氣動,液壓控制的設備,應關閉氣源.同時保留用于PLC電源,輸入信號,輸出信號的外部供電電源,以便進行下一步PLC輸入/輸出連接的檢查。I/O連接檢查在I/O連接檢查前應確認控制系統(tǒng)動力線路的斷路器,自動開關已經斷開,氣動。液壓的氣源,液壓已經關閉。然后按照以下步驟進行I/O信號的檢查。輸入信號連接檢查輸入信號的連接檢查步驟如下。確認全部輸入信號的電源電壓已經符合PLC輸入信號的要求。確認PLC處于“STOP”狀態(tài),并接通PLC電源。一般來說,對于使用擴展單元或特殊功能模塊的控制系統(tǒng),應首先接通PLC擴展單元或功能模塊的電源,然后接通PLC的基本單元的電源。電源接通后,可以通過PLC上的“POWER"指示燈。確認PLC電源已經正常加入。3)手動按壓PLC輸入端的全部按鈕,開關,通過PLC上的輸入指示燈或者通過編程器對輸入信號的檢測,確認信號的地址連接正確,且按鈕與開關的發(fā)信正常.4)對于接近開關類的檢測信號輸入,應利用其他發(fā)信裝置(如螺絲刀等)代替“發(fā)信擋塊)進行試驗,確認信號的地址與接近開關的動作。對于信號無法通過手動方式進行發(fā)信的輸入點,也應在檢測元件側通過對輸入信號的“短接”等方式對其連接情況與地址進行檢查確認。輸出信號連接檢查輸出信號的連接檢查步驟如下。確認全部輸出點外部無短路,且輸出點的外部電源已經符合PLC對應輸出信號的要求。確認PLC處于“STOP”狀態(tài),且PLC的電源已經正常加入。在調試現(xiàn)場有編程器的場合,通過對輸出信號的強烈ON/OFF,檢查輸出端連接的執(zhí)行元件動作情況與輸出地址的正確性。在現(xiàn)場無編程器或無法對PLC輸出進行強制ON/OFF的場合,也應通過對PLC的輸出進行模擬(如“短接”PLC輸出點兩端)動作,檢查PLC輸出地址連接與對應的執(zhí)行元件動作情況。安全電路確認安全電路是指用于設備緊急分斷,安全保護等的保護電路,這部分線路必須由繼電器-接觸器等電磁動作元件所組成,而不可以通過PLC進行控制,線路的具體設計方法與要求可以參見其它資料.在進行PLC軟件調試前,必須對線路中安全電路的動作進行——確認,保證控制系統(tǒng)的保護電路能夠可靠動作,真正起到安全保護的作用.對于緊急分斷電路。應進行多次通斷試驗,確認其安全性與可靠性。3。1。8、軟件調試在PLC硬件調試完成后,可以進行PLC控制系統(tǒng)的軟件調試。在PLC的軟件調試前,應首先利用外部編程器對所編制的程序進行語法,程序結構等檢查,排除程序中的語法與結構錯誤。然后將程序輸入PLC,并根據(jù)如下步驟進行軟件調試。手動單步運行試驗PLC軟件調試的第一步應對程序中的動作進行手動/單步運行試驗,試驗的基本方法與步驟如下。確認控制系統(tǒng)動力線路的斷路器,自動開關已經斷開,氣動,液壓的氣源,液壓已切斷。檢查PLC內部程序,確認輸入程序正確。接通PLC電源,將PLC運行開關置于“RUN",使PLC進入運行狀態(tài)。確認PLC的“POWER”,“RUN”指示燈亮。當PLC出現(xiàn)諸如“PROG—E",“CPU-E”,“ERROR”,“BATTERYERROR”之類報警燈亮時,表明PLC存在軟件,硬件,電池等方面的報警,應首先排除故障,然后進行進一步的調試。根據(jù)PLC程序的設計,在設備手動運行方式下逐一對機械的動作進行單步調試,并通過觀察PLC的輸出確認動作的正確性。在單步調試時,最好在斷開動力線路,氣動,液壓的氣源,液壓的情況下進行;對于調試過程中需要的開關動作,可以通過手動發(fā)信的方式進行。通過觀察PLC的輸出,在全部單步動作得到確認后,可以接通動力線路。氣動,液壓的氣動,液壓,進行實際機械動作試驗,確認機械部件動作正常。逐一調整機械運動部件的動作,檢測開關的檢測位置等,使得機械部件的運動速度,工作壓力,工作行程等參數(shù)與設計要求相符.自動運行試驗在手動/單步運行試驗完成后,可以進行系統(tǒng)的自動運行試驗。自動運行試驗原則上應在系統(tǒng)全部動力線路,氣動,液壓正常工作的情況下進行。試驗時應注意以下幾點。自動運行試驗建議分步進行,既對機械部件的特定部分,通過采取必要的措施(如采用手動發(fā)信等方式)進行單獨的自動循環(huán)試驗。然后再進行整體試驗。為避免自動進行過程中可能出現(xiàn)的問題,對于運動部件,可以通過調整檢測開關,發(fā)信元件位置等方式減少機械部件的實際運動行程,以保證運動行程留有足夠的余量,防止事故發(fā)生。在全部自動運行動作試驗完成后,恢復運動部件的檢測開關,發(fā)信元件位置,進行整體試驗。異常運行試驗異常運行試驗的目的是提高系統(tǒng)可靠性,盡可能避免不應有的事故發(fā)生。異常運行試驗可以進行如下幾項。外部突然斷電實驗。當設備在手動或自動運行時,不論在何種情況下,對于外部的突然斷電,均能可靠停止,且通過規(guī)定的操作步驟使得設備恢復正常工作。緊急分斷實驗.當設備在手動或自動運行時,不論在何種情況下,對于緊急分斷操作(如按下控制面板上的急停按鈕),均能使得設備可靠停止,且通過規(guī)定的操作步驟恢復正常工作。檢測開關不良實驗。應考慮到系統(tǒng)檢測開關不良的可能性,特別是對于容易產生機械部件碰撞,干涉,影響安全的部件,應對行程終點檢測等信號作異常試驗,必須保證即使某一檢測開關不良或損壞,仍然不會發(fā)生安全事故.執(zhí)行元件不良實驗。應考慮到系統(tǒng)執(zhí)行元件不良的可能性,特別是對于容易產生機械部件碰撞,干涉,影響安全的部件,應對其進行異常試驗,必須保證即使某一檢測開關不良或損壞,仍然不會發(fā)生安全事故。保護回路動作試驗。應考慮到系統(tǒng)保護回路動作的可能性,特別是對于斷定路器,自動開關等保護器件,應對其進行異常試驗,必須保證在保護器件動作時,設備能夠可靠停止,且通過規(guī)定的操作步驟,恢復正常工4系統(tǒng)的功能評價及現(xiàn)實意義本次設計的現(xiàn)實意義:車輛無處停放的問題是城市的社會、經濟、交通發(fā)展到一定程度產生的結果,立體停車設備的發(fā)展在國外,尤其在日本已有近30~40年的歷史,無論在技術上還是在經驗上均已獲得了成功。我國也于90年代初開始研究開發(fā)機械立體停車設備,距今已有十年的歷程.由于很多新建小區(qū)內住戶與車位的配比為1:1,為了解決停車位占地面積與住戶商用面積的矛盾,立體機械停車設備以其平均單車占地面積小的獨特特性,已被廣大用戶接受.機械停車場與傳統(tǒng)的自然地停車場相比,在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先,機械停車場具有突出的節(jié)地優(yōu)勢.以往的地下停車場由于要留出足夠的行車通道,平均一輛車就要占據(jù)40平方米的面積,而如果采用雙層機械停車場,可使地面的使用率提高80%-90%,如果采用地上多層(21層)立體停車場的話,50平方米的土地面積上便可存放40輛車,這可以大大地節(jié)省有限的土地資源,并節(jié)省土建開發(fā)成本。機械停車場與地下停車場相比可更加有效地保證人身和車輛的安全,人在停車場內或車不停準位置,由電子控制的整個設備便不會運轉。應該說,機械停車場從管理上可以做到徹底的人車分流.在地下停車場中采用機械存車,還可以免除采暖通風設施,因此,運行中的耗電量比工人管理的地下停車場低得多。機械停車場一般不做成套系統(tǒng),而是以單臺集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢,在住宅區(qū)的每個組團中或每棟樓下都可以隨機設立機械停車場.這對眼下車位短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件.本次設計的心得體會:在于抓住主要矛盾,本設計采用的是日本松下FPO型PLC的可編程程序控制器,設計的重點在于軟件與硬件的設計,軟件和硬件設計可同時進行,抓住了這個主要矛盾本設計就已完成百分這五十,我覺得本次設計的另一個重要方面是不斷地搜索資料,搜索的途徑有多種,我從圖書館借了有關PLC的書籍.從這些書籍我了解到PLC的多種類型,如:西門子、三菱、歐姆龍等等。雖然說它們的類型不同,但其編程的思想方法是基本一致的。我采取時間最長的搜索途徑是利用網絡.是的,我感覺網絡對我的學習太重要了,在工控網中有大量的PLC編程實例,在那里我不光了解到了PLC還有DCS和FCS的控制。我覺得此次設計的另一個重要方法就是比較法,這種方法曾被先人采用過。對各種不同的實例進行研究,找出它們的不同與相同點.PLC的現(xiàn)實用途很廣,而它的知識也是博大精深,越加深入,越會發(fā)現(xiàn)有許多你所不知道的知識。在我實習時所見的PLC是控制機床動作的,其類型有三菱和歐姆龍。PLC作為我們專業(yè)發(fā)展的一個方向,要想真正學好它,我還有很長的路要走,而此次的畢業(yè)設計恰為我的發(fā)展方向奠定了一個基礎。致謝一個好的設計,僅僅依靠自己的力量是很難完成的,因為你總會遇見困難,或許老師、同學的一個簡單提示就可以讓你豁然開朗、讓你茅塞頓開,在此次設計過程中,我深刻體會到了這一點的重要性,同時我也深刻的領悟到團隊精神的重要,互助精神的必要。在此,我衷心地向我的畢業(yè)設計指導老師王冬梅老師,還有其他各位老師、同學和領導表示感謝。感謝他們在設計中給我的幫助、鼓勵和支持,使我在困難面前勇于前行,使我對人生目標有了更大的堅定。我為有這么一些同學、老師和領導而感到驕傲和幸運,我感謝他們在生活中的悉心照料、學習中的全心幫助。在此,我衷心地對他們說聲謝謝參考文獻史國
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