基于plc立体车库监控系统的设计(编辑修改稿)

基于plc立体车库监控系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

MCGS， MCGS 还包括 网络版、通用版、嵌入版 三个版本，经比较后，选用 MCGS 嵌入版。 MCGS 嵌入版组态软件的主要特点 包括： 容量小 ， 整个系统最低配置只需要极小的存贮空间，可以方便的使用DOC 等存贮设备； 速度快：系统的时间控制精度高，可以方便 地完成各种高速采集系统，满足实时控制系统要求；成本低：使用嵌入式计算机，大大降低设备成本； 真正嵌入：运行于嵌入式实时多任务操作系统；稳定性高：无风扇，内置看门狗，上电重启时间短，可在各种恶劣环境下稳定长时间运行；功能强大：提供中断处理，定时扫描精度可达到毫秒级，提供对计算机串口，内存，端口的访问。 并可以根据需要灵活组态；通讯方便：内置串行通讯功能、以太网通讯功能、 GPRS 通讯功能、 Web 浏览功能和 Modem 远程诊断功能，可以方便地实现与各种设备进行数据交换、远程采集和 Web 浏览；操作简便： MCGS 嵌入版采用的组态环境，继承了 MCGS 通用版与网络版简单易学的优点，组态操作既简单直观，又灵活多变。 总之， MCGS 嵌入版组态软件具有强大的功能，并且操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。 同时使用 MCGS 嵌入版组态软件能够避开复杂的嵌入版计算机软、硬件问题，而将精力集中于解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。 正因如此此次设计选用MCGS 嵌入版作为监控系统。 升降横移式立体车库系统分析 升降横移式立体车库工作原理 车库利用载车盘的移位从而产生垂直的通道，实现高层车位的升降以便存取车辆。 车库组合布置的不同形式可适应不同场地条件的需要，配置非常灵活。 本次设计立体车库的特点是： 最底层 即第一层 只能够横向平移，最顶层 即第二层 只能够竖向升降。 另外 第一层必须预留一个空车位，以便进出车辆用，而第二层不用。 当第一层进出车时无需移动其他载车盘就可直接进出，当第二层进出车时先要判断与其对应的下方位置是否有空位，当没有空位时要对应的车位进行横向平移处理，直到下方有空位后方可进行升降，进出车完毕后上升回到原来 的位置。 它运动的总原则是：车位升降必须复位，车位平移不用复位。 本 设计 中，横移电机安装在 第 一层的车位上 ， 控制车位的横移。 升降电机安装在 第 二层的车位上 ， 控制车位的升降。 [6] 唐 山 学 院 毕 业 设 计 7 实际生活中 升降横移 式 立体车库运行原理 如下图 21 所示。 升降横移式立体车库控制系统设计 控制系统主要由硬件系统和软件系统构成，其结构如图 22 所示。 车库在运行过程中最容易出现问题的时候就是车位上升和下降过程。 因此首先系统升降采用变频器带动升降电机及相应的减速装置进行升降调速控制，其次对每个升降车位都额外增加一个上限位开关和一个下限位开关。 横移电机采用常 图 21 升降横移立体车库运行原理图 电动机、接触器、继电器、电磁铁、指示灯 PLC 形成开关、限位开关、电传感器、光传感器、控制按钮 工业控制机 IC 读卡机、 LED 显示器、操作系统 打印机、音效设备、收费系统 图 22 控制系统结构图 唐 山 学 院 毕 业 设 计 8 规的电机。 防坠落电磁铁安装在二层的车位上，与安全挂钩组成防坠落系统。 安全挂钩系统采取了得电打开，失电闭锁的控制，这样即使在停电状态下车位也能够保 证不因为钢索断裂而坠落。 检测装置发出的检测信号是为了车位的精确定位以及安全保障。 需要的检测装置有：车 位左到位、右到位、上到位、上极限、下到位、 安全挂钩打开等检测装置。 为了防止外界干扰，所有信号线均采用带金属屏蔽网的电缆。 PLC 控制系统的程序主要是完成车库自动存取车的操作。 根据立体车库的运行控制要求， 得主控制程序流程图，如下图 23 所示。 存取操作时，该控制系统中 PLC 接收和分析工控机输入的指令，做出相应的动作，并判断各检测装置的状态，读取车库当前各个车位的存放情况，然后将信息反馈到执行元件，拖动载车盘实现位置移动，完成车辆的存取及相关的信号显示。 用各 种光电开关和行程开关等检测装置的状态，以及用接触器、继电器执行对拖动电机的启停控制，整个动作区域配有光电检测及多重安全系统，以防异常情况 的 发生。 初始化 等待存取车 按键存车 显示空位号 一层车位 存车 车位复位 系统上电 空位 二层车位 图 23 主控制程序流程图 一层车位让位 载车盘下降 按键取车 一层车位 显示车位号 车位复位 二层车位 取车 载车盘 下降 一层车位让位 Y 车位已满 N 唐 山 学 院 毕 业 设 计 9 3 可编程逻辑控制器与 MCGS 软件的介绍 可编程逻辑控制器 可编程逻辑控制器简介 1968 年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。 1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP—14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称 Programmable，是世界 上公认的第一台 PLC。 可编程序控制器一直在发展中，所以至今尚未对其下最后的定义。 国际电工学会（ IEC）曾先后于 ； 和 发布了可编程序控制器标准草案的第一，二，三稿。 在第三稿中，对 PLC 作了如下定义：可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。 它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、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的外围设备，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。 20世纪 70年代初出现了微处理器 ， 人们很快 便 将其引入可编程逻辑控制器，个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为 Programmable Logic Controller（ PLC）。 20 世纪 70 年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。 20 世纪 80 年代初 ， 可编程控制器已步入成熟阶段。 20 世纪 80 年代至 90 年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，可编程逻辑控制器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。 20 世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。 可编程逻辑控制器的基本结构 可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机 ， 其硬件结构基本上与微型计算机相同， 基本 构成为： 1. 电源 唐 山 学 院 毕 业 设 计 10 可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。 如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。 一般交流电压波动在 +10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将 PLC 直接连接到交流电网上去。 2. 中央处理单元（ CPU） 中央处理单元 (CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。 它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、 I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 它的处理速度是 PLC 性能的一个重要指标。 3. 存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 其中系统程序存储器用来存放设备出厂前固化好的程序，这些程序一般是不可以访问 的 ； 用户程序存储器是用来存放用户编写的程序，用户程序存储器可以让用户读写。 一般说的存储容量也指的是用户存储器，它的读写速度也是一个重要的指标。 4. 输入输出接口电路 现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。 现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 可编程逻辑控制器工作原理 可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入 采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。 完成上述三个阶段称作一个扫描周期。 在整个运行期间，可编程逻辑控制器的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段 ，并且一直循环扫描工作。 1. 输入采样阶段 在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应的单元内。 如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 2. 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序 (梯 形图 )。 在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态唐 山 学 院 毕 业 设 计 11 和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 在程序执行的过程中如果使用立即 I/O 指令则可以直接存取 I/O点。 即使用 I/O 指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从 I/O模块取值，输出过程 影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 3. 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。 在此期间，CPU 按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。 这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。 可编程逻辑控制器主要特点 1. 使用方便，编程简单 采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。 另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 2. 功能强，性能价格比高 一台小 型 PLC 内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。 它与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。 PLC 可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。 3. 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 PLC 产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。 PLC 的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。 PLC 有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。 硬件配置确定后，可 以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。 4. 可靠性高，抗干扰能力强 PLC 用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的 1/101/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。 PLC 采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达数万小时以上，可 以 直接用于有强烈干扰的工业生产现场， PLC 已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。 5. 系统的设计、安装、调试工作量少 唐 山 学 院 毕 业 设 计 12 PLC 用软件功能取代了继电器控制系统中大量 的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 PLC 的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。 这种编程方法很有规律，很容易掌握。 对于复杂的控制系统，设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。 PLC 的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过 PLC 上的发光二极管可观察输出信号的状态。 完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决。