機(jī)電-基于PLC立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)電-基于PLC立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),機(jī)電,電機(jī),基于,plc,立體車(chē)庫(kù),控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 四 川 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說(shuō) 明 書(shū) 題 目 基于 PLC 的立體車(chē)庫(kù) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 曾 勇 系 別 機(jī)電工程系 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 機(jī)電 03.1 學(xué) 號(hào) 030110229 指 導(dǎo) 教 師 孫 祥 國(guó) 四 川 理 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于 PLC 的立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系：機(jī)電工程系 專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班級(jí)：機(jī)電 031 學(xué)號(hào)：030110229 學(xué)生： 曾 勇 指導(dǎo)教師： 孫 祥 國(guó) 接受任務(wù)時(shí)間 2007/3/5 教研室主任 （簽名） 系主任 （簽名） 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 1. 確定車(chē)庫(kù)類(lèi)型的選擇 2. 繪制立體車(chē)庫(kù)的平面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3. 列出進(jìn)出車(chē)庫(kù)、停車(chē)庫(kù)兩個(gè)系統(tǒng)的輸入/輸出信號(hào) 4. 根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)確定 PLC 的型號(hào)，并選址 5. 編寫(xiě)進(jìn)出車(chē)庫(kù)、停車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的邏輯梯形圖 2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說(shuō)明 1.宮淑貞、王東青.可編程序控制器原理與應(yīng)用.北京：人民郵電出版社，2002.7 2.徐世許.可編程序控制器原理應(yīng)用網(wǎng)絡(luò).安徽：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2000.9 3.楊公源.可編程序控制器原理與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2004.5 4.劉涳.常用低壓電器與可編程序控制器.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005 3．進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱(chēng) 起 止 日 期 1 學(xué)習(xí) PLC、搜集資料、了解機(jī)械式車(chē)庫(kù)的發(fā) 展 2007.3.5-2007.3.25 2 對(duì)比立體車(chē)庫(kù)的類(lèi)型、確定選用車(chē)庫(kù)的類(lèi)型 2007.3.26-2007.4.2 3 確定 PLC 的型號(hào)、輸入信號(hào)與輸出器件 2007.4.3-2007.5.3 4 編寫(xiě)車(chē)庫(kù)門(mén)、車(chē)庫(kù)內(nèi)部控制梯形圖 2007.5.4-2007.5.22 5 編寫(xiě)說(shuō)明書(shū) 、繪圖并總結(jié) 2007.5.23-2007.6.5 6 評(píng)閱及答辯 2007.6.6-2007.6.24 摘 要 I 摘 要 自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)是集自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的智能化、立 體化的物流儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，能夠自動(dòng)而可靠的完成車(chē)輛的存儲(chǔ)以及相關(guān)信息的管理。對(duì)該 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與研究，可以解決我國(guó)停車(chē)難的問(wèn)題，具有非常大的理論意義和使用價(jià)值。 在程序設(shè)計(jì)之前，首先確定車(chē)庫(kù)的類(lèi)型和平面結(jié)構(gòu)。不同立體車(chē)庫(kù)機(jī)構(gòu)的布置和 同一立體車(chē)庫(kù)機(jī)構(gòu)的選擇等都不相同，所以對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)部分也就相應(yīng)地有差別。 由于堆垛式立體車(chē)庫(kù)的運(yùn)行效率高、可靠性好等，且能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化管理，具有廣泛 的應(yīng)用前景，因此利用 PLC（可編程序控制器）設(shè)計(jì)一個(gè)地下堆垛式立體車(chē)庫(kù)的控制系 統(tǒng)。而在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了便于系統(tǒng)的檢查，理清系統(tǒng)思路，嘗試把進(jìn)出車(chē)庫(kù)的控 制系統(tǒng)和智能搬運(yùn)系統(tǒng)、堆垛控制系統(tǒng)分開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了 PLC 在自動(dòng)控制中的優(yōu)勢(shì)。該設(shè)計(jì)的方法是：以平面停車(chē)場(chǎng)為核心，依靠油泵、電機(jī)等移 動(dòng)車(chē)位，利用 PLC 指令來(lái)控制車(chē)位位置變動(dòng)進(jìn)程。設(shè)計(jì)一種新型雙層機(jī)械式停車(chē)庫(kù)控 制系統(tǒng)，文中提出了軟件設(shè)計(jì)的方法，并改進(jìn)了速度。這種方法具有普遍意義，可用 于任意車(chē)位的設(shè)計(jì)。 本文概述了我國(guó)停車(chē)場(chǎng)的現(xiàn)狀，提出了在市區(qū)建設(shè)立體車(chē)庫(kù)的必要性；并簡(jiǎn)單概 括了自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)的類(lèi)型、特點(diǎn)和選型標(biāo)準(zhǔn)等等；還介紹了 PLC 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作 原理、工作方式和編程的規(guī)則等；最后詳細(xì)介紹了地下堆垛式立體車(chē)庫(kù)和控制系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)、工作原理、軟件的實(shí)現(xiàn)，分析了系統(tǒng)的控制流程和 PLC 控制的梯形圖。該系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)了立體車(chē)庫(kù)的有效控制與管理，充分發(fā)揮該車(chē)庫(kù)的特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)，PLC，傳感器，堆垛式立體車(chē)庫(kù) Abstract II Abstract Automated multi-layer garage is a intellectualized and stereoscopic system of physical distribution 、storage and transportation, which bases on automated technique、robot technology and computer technology. It can complete the storage of vehicle and the management of related information automatically and reliably. The development and research of this system could solve the parking problem in our country, so it is possessed of significant theoretical meaning and use value. The Before programming, the type of garage and its planer construction are made certain. The mechanisms’ placement of different Multi-layer Garages is dissimilar, so is the mechanisms’ selection of the same multi-layer garages. As a result, the corresponding part of control system makes a difference. Because multi-layer garage’s operating efficiency is high、 its reliability is good. It can implement full automation management, so it possesses the extensive application foreground. Programmable logic controller is use to design an automatic control system for stow-typed multi-layer garage under ground in this paper. In the course of design, In order to check the system and know the thought of it easily, so the control systems were tried to design respectively, containing the garage control system、the intelligent transit system and stow control system. The whole system shows PLC’s advantage fully in the automatic control. The status quo of garage in our country is summarized in this paper, the necessity of building a stereo-garage in a downtown is advanced as well. We introduce the types、features and the standard of electrotype of the automated multi-layer garage, etc. And then the system organization、 principle of operation、operate mode and programmatic rule of PLC are introduced; at last, its system configuration, operating principles, soft realization are detailed introduced. Flow control and ladder diagram of PLC are analyzed. This system makes automated multi-layer garage controlled and managed in effect, and gives full play to the garage’s characteristic. key words：Control system; PLC; Sensor; Tow-typed multi-layer garage III 目 錄 摘 要 ....................................................................I ABSTRACT .................................................................II 第 1 章 緒 論 ..............................................................1 1.1 本文的目的和意義 .......................................................1 1.2 國(guó)內(nèi)外立體車(chē)庫(kù)的研究現(xiàn)狀 ................................................1 1.2.1 國(guó)外立體車(chē)庫(kù)的發(fā)展現(xiàn)狀 ..............................................1 1.2.2 我國(guó)立體停車(chē)庫(kù)的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................1 1.3 研究的主要內(nèi)容、目標(biāo)和方法 ..............................................2 第 2 章 自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)的簡(jiǎn)介 ...............................................4 2.1 自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)的類(lèi)型 ...................................................4 2.1.1 水平循環(huán)式立體停車(chē)庫(kù) ................................................4 2.1.2 垂直循環(huán)式立體車(chē)庫(kù) ..................................................5 2.1.3 垂直升降式立體車(chē)庫(kù) ..................................................5 2.1.4 升降橫移式立體車(chē)庫(kù) ..................................................6 2.1.5 輸送帶式立體停車(chē)庫(kù) ..................................................7 2.2 自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)的特點(diǎn) ....................................................8 2.3 立體車(chē)庫(kù)的主要技術(shù)指標(biāo) ..................................................9 2.3.1 適用車(chē)型 ..........................................................9 2.3.2 停車(chē)車(chē)位空間 .......................................................9 2.3.3 庫(kù)容與庫(kù)容利用率 ..................................................10 2.3.4 車(chē)輛存取時(shí)間 ......................................................10 2.4 立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)選型的要點(diǎn) .................................................11 2.4.1 立體車(chē)庫(kù)庫(kù)址選擇 ..................................................11 2.4.2 適用車(chē)型的確定 ....................................................11 2.4.3 立體車(chē)庫(kù)容量的確定 .................................................12 2.4.4 選型 .............................................................12 第 3 章 可編程序控制器（PLC）的簡(jiǎn)介 .......................................13 3.1 可編程序控制器的特點(diǎn) ..................................................13 3.2 PLC 的硬件結(jié)構(gòu) ........................................................14 3.2.1 中央處理單元（CPU） ................................................15 3.2.2 開(kāi)關(guān)量輸入/輸出單元 ................................................15 3.3 PLC 的工作原理 ........................................................18 3.3.1 輸入刷新階段 ......................................................19 3.3.2 程序執(zhí)行階段 ......................................................19 3.3.3 輸出刷新階段 ......................................................19 3.4 可編程序控制器的編程方式 ...............................................21 3.4.1 梯形圖語(yǔ)言 ........................................................22 3.4.2 指令助記符語(yǔ)言 ....................................................23 IV 3.5 PLC 應(yīng)用編程的原則和步驟 ...............................................23 3.5.1 編程中遵循的基本原則 ...............................................23 3.5.2 編程的進(jìn)行步驟 ....................................................24 第 4 章 堆垛式立體車(chē)庫(kù)的系統(tǒng)構(gòu)成 ..........................................25 4.1 運(yùn)行原理和特點(diǎn) ........................................................25 4.2 車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ........................................................25 4.3 信息管理系統(tǒng) .........................................................26 4.3.1 上位機(jī) ...........................................................26 4.3.2 熱備機(jī)系統(tǒng) ........................................................27 4.4 出入口控制系統(tǒng) ........................................................27 4.4.1 服務(wù)器 ...........................................................27 4.4.2 激光檢測(cè)系統(tǒng) ......................................................27 4.4.3 主控 PLC 系統(tǒng) ......................................................27 4.5 智能機(jī)械系統(tǒng) .........................................................28 4.5.1 堆垛機(jī)系統(tǒng) ........................................................28 4.5.2 水平交接系統(tǒng) ......................................................28 第 5 章 立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ............................................29 5.1 進(jìn)出車(chē)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ..................................................29 5.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) .........................................................29 5.1.2 梯形邏輯圖 ........................................................32 5.1.3 小結(jié) .............................................................34 5.2 地下停車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................................35 5.2.1 系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理 .................................................35 5.2.2 堆垛機(jī)到位原理 ....................................................36 5.2.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ......................................................36 5.2.4 邏輯梯形圖 ........................................................41 5.3 控制系統(tǒng)的改進(jìn)和運(yùn)行速度的改善 ..........................................42 結(jié) 論 ....................................................................44 參考文獻(xiàn) .................................................................45 致 謝 ....................................................................47 附錄 1：指令語(yǔ)言 ..........................................................48 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒 論 1.1 本文的目的和意義 作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車(chē)滿(mǎn) 為患已成為當(dāng)今快節(jié)奏社會(huì)中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車(chē)已成為人們的共識(shí)。目 前我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時(shí)期。隨著人們生活水平的不斷提高和加入世界貿(mào)易組織 步伐的加快，汽車(chē)普遍進(jìn)入家庭已為期不遠(yuǎn)，停車(chē)市場(chǎng)前景廣闊。機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù) 既可以大面積使用，也可以見(jiàn)縫插針設(shè)置，還能與地面停車(chē)場(chǎng)、地下停車(chē)庫(kù)和停車(chē)樓 組合實(shí)施。是解決城市停車(chē)難最有效的手段，是停車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。 1.2 國(guó)內(nèi)外立體車(chē)庫(kù)的研究現(xiàn)狀 介紹國(guó)內(nèi)與國(guó)外在立體車(chē)庫(kù)發(fā)展上存在的差距，并著重指出我國(guó)現(xiàn)在靜態(tài)交通相對(duì) 于動(dòng)態(tài)交通的滯后，并且影響了動(dòng)態(tài)交通的正常運(yùn)行。 1.2.1 國(guó)外立體車(chē)庫(kù)的發(fā)展現(xiàn)狀 在 50 多年前，立體停車(chē)就在國(guó)外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對(duì)家庭使用雙層停車(chē)設(shè) 備，在一塊停車(chē)面積上停放兩輛汽車(chē)；利用住宅空地建起 2-4 層升降橫移停車(chē)設(shè)備， 停車(chē)面積利用率提高 2-4 倍；建起適合城市中心商住區(qū)使用的停車(chē)樓和停車(chē)塔，使單 位停車(chē)面積進(jìn)一步減小；利用廣場(chǎng)、建筑物下面的空間建設(shè)地下停車(chē)庫(kù)，使地下停車(chē) 幾乎不占地面空間。 自 70 年代末起，世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，汽車(chē)逐漸普及，保有量不斷增加，迫使地少 人多、車(chē)多的國(guó)家、地區(qū)和一些發(fā)達(dá)國(guó)家積極開(kāi)展了機(jī)械式停車(chē)技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)制造 應(yīng)用，以日本、美國(guó)、德國(guó)等為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家在停車(chē)技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先 水平，韓國(guó)和港、澳、臺(tái)地區(qū)的停車(chē)業(yè)也通過(guò)引進(jìn)、移植、制造，得到了蓬勃發(fā)展， 較好地解決了本地區(qū)的停車(chē)難，并開(kāi)始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品。 1.2.2 我國(guó)立體停車(chē)庫(kù)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)城市停車(chē)還處在初級(jí)階段，專(zhuān)用和公共停車(chē)位數(shù)量和合理的車(chē)位與車(chē)輛比率 相差甚遠(yuǎn)，停車(chē)難到處可見(jiàn)。目前我國(guó)的停車(chē)場(chǎng)仍以平面停車(chē)場(chǎng)、路上停車(chē)場(chǎng)、路外 停車(chē)場(chǎng)、自行式停車(chē)場(chǎng)為主，立體停車(chē)庫(kù)和機(jī)械式停車(chē)場(chǎng)數(shù)量還很少。以我國(guó)停車(chē)產(chǎn) 業(yè)發(fā)展較快的上海為例，路上、路外停車(chē)仍占有相當(dāng)比例，已建設(shè)的車(chē)場(chǎng)大部分是地 下自行式停車(chē)場(chǎng)和在自行式停車(chē)場(chǎng)的基礎(chǔ)上安裝簡(jiǎn)易停車(chē)設(shè)備或增加存車(chē)數(shù)量。自行 第一章 緒 論 2 式停車(chē)場(chǎng)存在較多缺陷，近年來(lái)在發(fā)達(dá)國(guó)家已很少新建。大家感興趣的是具有現(xiàn)代水 平的機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)。 我國(guó)對(duì)機(jī)械停車(chē)庫(kù)的開(kāi)發(fā)與研究工作始于 1984 年。1988 年由北京有色冶金設(shè)計(jì)研 究總院率先研制完成了 LS 型(兩層升降橫移式)機(jī)械停車(chē)庫(kù),從此結(jié)束了我國(guó)沒(méi)有機(jī)械 停車(chē)庫(kù)的歷史。1989 年該院又研制成功了 S 型(豎直循環(huán)式)機(jī)械停車(chē)庫(kù)，1991 年在中 國(guó)石化總公司北京設(shè)計(jì)院正式投入使用,該項(xiàng)目獲得了國(guó)家專(zhuān)利。它的建成標(biāo)志著我國(guó) 打破了傳統(tǒng)的停車(chē)方式,為城市規(guī)劃和城市建設(shè)提供了新的思路,為解決我國(guó)城市“停 車(chē)難”問(wèn)題闖出了一條新路。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),自 1991 年以來(lái)在北京、天津、上海、深 圳等大城市，陸續(xù)有 30 多臺(tái)機(jī)械停車(chē)庫(kù)投入使用,該院的技術(shù)占有率約為 80%以上。繼 LS 型和 S 型機(jī)械停車(chē)庫(kù)投入使用后,該院又開(kāi)發(fā)出 LX 系列(兩層循環(huán)式)、T 系列(汽車(chē) 升降機(jī))和 DS 系列(三層升降橫移式)機(jī)械停車(chē)庫(kù),分別安裝在天津及北京等地。 進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代后，隨著電腦智能化管理和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，出 現(xiàn)了自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)式機(jī)械停車(chē)裝置，極大的提高了土地利用率。 1.3 研究的主要內(nèi)容、目標(biāo)和方法 本文主要研究的是：通過(guò) PLC 所提供的指令來(lái)設(shè)計(jì)立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn) 機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)的自動(dòng)存取車(chē)。 我們所設(shè)計(jì)的立體車(chē)庫(kù)不但能夠滿(mǎn)足用戶(hù)的停車(chē)要求，而且要使立體車(chē)庫(kù)的控制 系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，例如自動(dòng)進(jìn)出立體車(chē)庫(kù)；并且能夠?qū)?chē)庫(kù)進(jìn)行安全監(jiān)控；并 能節(jié)約時(shí)間，提高效率，使存取車(chē)安全、可靠。 自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)通過(guò)可編程序控制器（Programming Logic Controller，簡(jiǎn)稱(chēng) PLC）控制車(chē)位的空間位置變動(dòng)，使車(chē)位能夠?qū)崿F(xiàn)空間到平面的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)多重單層平 面停車(chē)的功能。PLC 作為自動(dòng)化工業(yè)控制器，目前國(guó)內(nèi)的眾多升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)中， 其控制核心單元多為 PLC，并通過(guò)控制按鈕，由工作人員現(xiàn)場(chǎng)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)庫(kù)的管理 和控制。 可編程序控制器（PLC）是以微電子技術(shù)為核心的一種新型工業(yè)控制器，立體車(chē)庫(kù) 動(dòng)作復(fù)雜，要求控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作控制、速度控制、定位控制及安全互鎖控制。 所以 PLC 是立體車(chē)庫(kù)的首選的控制系統(tǒng)。 自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)對(duì)控制系統(tǒng)主要有如下幾個(gè)方面的要求： （1）自動(dòng)操作 存取車(chē)時(shí)，單按鈕操作，只要按動(dòng)所選車(chē)位按鈕，控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前車(chē)庫(kù)存車(chē)狀 況，自動(dòng)選擇調(diào)度方案，以最短的時(shí)間完成車(chē)輛的出入庫(kù)。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 （2）安全互鎖控制 立體車(chē)庫(kù)不允許因錯(cuò)誤動(dòng)作而造成車(chē)輛損壞，所以安全裝置是必不可少的，如光 電檢測(cè)裝置?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)能及時(shí)檢測(cè)出隱患，避免故障的發(fā)生。 （3）高速、平穩(wěn) 一些大型立體車(chē)庫(kù)的平均車(chē)輛存取時(shí)間能夠達(dá)到小于 70s，這就要求傳動(dòng)裝置以高 速度運(yùn)行，同時(shí)，為了保證安全、低噪聲與平穩(wěn)起、制動(dòng)，又要求傳動(dòng)裝置具有自動(dòng) 加、減速功能。因此立體車(chē)庫(kù)驅(qū)動(dòng)裝置一般都采用交流變頻調(diào)速技術(shù)。 第二章 自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)的簡(jiǎn)介 4 第 2 章 自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)的簡(jiǎn)介 2.1 自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)的類(lèi)型 國(guó)外立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用已有很長(zhǎng)歷史，隨著 PLC 技術(shù)的日趨成熟和 自動(dòng)化程度的不斷提高，立體車(chē)庫(kù)控制技術(shù)得到廣泛推廣。發(fā)達(dá)國(guó)家的諸多城市，均 采用自動(dòng)化立體車(chē)控制系統(tǒng)，有效地解決了土地資源緊缺和泊車(chē)難的問(wèn)題。目前常用 的立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)形式有：水平循環(huán)式立體停車(chē)庫(kù)、垂直循環(huán)塔式立體車(chē)庫(kù)、垂直升降 式立體車(chē)庫(kù)、升降橫移式立體車(chē)庫(kù)、輸送帶式立體停車(chē)庫(kù)。 2.1.1 水平循環(huán)式立體停車(chē)庫(kù) 圖 2-1 為水平循環(huán)式立體車(chē)庫(kù)簡(jiǎn)圖。這種車(chē)庫(kù)主體結(jié)構(gòu)為一水平放置的鏈?zhǔn)捷斔?機(jī)，車(chē)輛停放在鏈?zhǔn)絺魉蛶У耐斜P(pán)上，隨著車(chē)輛的入出庫(kù)，所有車(chē)輛同時(shí)按固定次序 作循環(huán)運(yùn)動(dòng)，由平動(dòng)機(jī)構(gòu)確保車(chē)輛始終處于水平狀態(tài)，整套系統(tǒng)由一大型電機(jī)單獨(dú)驅(qū) 動(dòng)。 水平循環(huán)式立體車(chē)庫(kù)外形狹長(zhǎng)，通過(guò)采用兩層停車(chē)結(jié)構(gòu)，可以有效地提高狹長(zhǎng)地 段的土地利用率。整個(gè)車(chē)庫(kù)只有一個(gè)水平循環(huán)動(dòng)作，因此電氣控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，便于維 護(hù)。但是由于其平動(dòng)機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌易于磨損，因而增加了維護(hù)工作量。水平循環(huán)式立體車(chē) 庫(kù)停車(chē)數(shù)量受到單一驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率和結(jié)構(gòu)限制，一般在十幾輛左右，可以通過(guò)組合， 來(lái)達(dá)到所需的停車(chē)數(shù)量。 圖 2-1 水平循環(huán)式立體停車(chē)庫(kù) 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 2.1.2 垂直循環(huán)式立體車(chē)庫(kù) 圖 2-2 為垂直循環(huán)式立體車(chē)庫(kù)，這種車(chē)庫(kù)減小了占地面積，有效地提高了土地利 用率。 圖 2-2 垂直循環(huán)塔式立體車(chē)庫(kù) 垂直循環(huán)塔式立體車(chē)庫(kù)主體是一個(gè)垂直回轉(zhuǎn)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，車(chē)輛停放在托盤(pán)上，由 做垂直循環(huán)運(yùn)動(dòng)的鏈條帶動(dòng)，在平動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制下保持車(chē)位水平，這種車(chē)庫(kù)由單一大 型電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電氣控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但其平動(dòng)機(jī)構(gòu)也存在導(dǎo)軌易磨損的問(wèn)題，從而引發(fā) 運(yùn)行卡死現(xiàn)象。 垂直循環(huán)式立體停車(chē)庫(kù)停車(chē)數(shù)量受驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率及結(jié)構(gòu)等因素限制，一般可停車(chē) 10～40 輛。 2.1.3 垂直升降式立體車(chē)庫(kù) 圖 2-3 為垂直升降（塔式）式立體車(chē)庫(kù)，它主要由高層停車(chē)架、升降電梯、車(chē)輛 存取機(jī)構(gòu)及回轉(zhuǎn)臺(tái)等組成。這種車(chē)庫(kù)的主體結(jié)構(gòu)由工字鋼或槽鋼焊接而成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 制造難度不大，由于提升運(yùn)送車(chē)輛的升降電梯應(yīng)具有較高的升降速度，以降低車(chē)輛的 存取時(shí)間，所以一般采用直流調(diào)速裝置或交流變頻調(diào)速裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加減速控制， 達(dá)到高速運(yùn)行與平穩(wěn)啟停的雙重目的。升降電梯要求具有平層停車(chē)定位裝置，需要一 套行程檢測(cè)系統(tǒng)，升降電梯提升能力一般不超過(guò) 5t，運(yùn)行速度應(yīng)在 90m/min 以上。 車(chē)輛存取機(jī)構(gòu)是升降電梯的附屬裝置，一般采用多節(jié)伸縮式貨叉。回轉(zhuǎn)臺(tái)的作用 第二章 自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)的簡(jiǎn)介 6 是調(diào)整車(chē)輛入、出時(shí)的方位。 垂直升降式立體車(chē)庫(kù)動(dòng)作較復(fù)雜，一般采用工業(yè)計(jì)算機(jī)或高檔可編程序控制器構(gòu) 成其自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)存取車(chē)控制、自動(dòng)計(jì)費(fèi)等功能，也可實(shí)現(xiàn)無(wú)人化管理。 圖 2-3 垂直升降式立體車(chē)庫(kù) 2.1.4 升降橫移式立體車(chē)庫(kù) 圖 2-4 為升降橫移式立體車(chē)庫(kù)。這種車(chē)庫(kù)多為中、小型車(chē)庫(kù)，停放車(chē)輛數(shù)目從幾 輛至幾十輛不等，一般采用 2～4 層結(jié)構(gòu)。整套車(chē)庫(kù)由支架及若干臺(tái)機(jī)構(gòu)相同的臺(tái)車(chē)組 成，典型臺(tái)車(chē)由卷?yè)P(yáng)提升機(jī)構(gòu)、橫移機(jī)構(gòu)及托盤(pán)組成。各臺(tái)車(chē)之間相互獨(dú)立運(yùn)作，一 般情況下不致因某臺(tái)車(chē)的故障而影響整個(gè)車(chē)庫(kù)的正常運(yùn)行。 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)可根據(jù)地形及高度條件隨意組合，可以建在廣場(chǎng)上、樓房旁、 立交橋下或地下室內(nèi)，極適合于廠(chǎng)礦企業(yè)、機(jī)關(guān)內(nèi)部停車(chē)和社會(huì)小區(qū)內(nèi)停車(chē)。 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)可以采用人工控制或可編程序控制器控制。 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的土地利用率取決于層數(shù)，一般情況下，單位停車(chē)面積上可 停放 2～3 輛車(chē)。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 2-4 升降橫移式立體車(chē)庫(kù) 2.1.5 輸送帶式立體停車(chē)庫(kù) 圖 2-5 為輸送帶式立體車(chē)庫(kù)，采用升降電梯提升車(chē)輛，再用輸送帶將車(chē)輛送至停 車(chē)位。整個(gè)車(chē)庫(kù)系統(tǒng)較復(fù)雜，必須采用計(jì)算機(jī)控制，適合建在大型娛樂(lè)場(chǎng)所或繁華商 業(yè)區(qū)中。 圖 2-5 輸送帶式立體車(chē)庫(kù) 除上述各種立體車(chē)庫(kù)外，還有無(wú)平移雙層提升式簡(jiǎn)易停車(chē)庫(kù)，如圖 2-6 所示。它 是由液壓傳動(dòng)裝置構(gòu)成的微型立體車(chē)庫(kù)，也是一種常用的家庭車(chē)庫(kù)。 第二章 自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)的簡(jiǎn)介 8 圖 2-6 無(wú)平移雙層提升式簡(jiǎn)易停車(chē)庫(kù) 2.2 自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)的特點(diǎn) 這些特點(diǎn)是相對(duì)于自行式立體車(chē)庫(kù)而言的，自行式立體車(chē)庫(kù)的停車(chē)率(單位面積停 車(chē)數(shù))低，因?yàn)槊繉泳熊?chē)道占去一定面積；存、取車(chē)不方便，每次存、取車(chē)司機(jī)要走 較長(zhǎng)的路；車(chē)庫(kù)層次不能過(guò)多、不安全、易被竊等。 1.節(jié)省占地面積,空間利用率高 除了必要的停車(chē)空間外,幾乎沒(méi)有浪費(fèi)。如垂直循環(huán)式機(jī)械停車(chē)庫(kù),占地面積只有 50 平方米,可同時(shí)存放 30 多輛轎車(chē),而普通的停車(chē)場(chǎng)存放 30 輛轎車(chē)需要占地 1000 平方 米以上,兩者相差 20 余倍。 2.出入庫(kù)管理方便簡(jiǎn)捷 由電腦控制操作簡(jiǎn)單,庫(kù)內(nèi)的存車(chē)數(shù)量、存車(chē)位置、存車(chē)時(shí)間等全可以顯示在操作 盤(pán)上,一目了然。 3.設(shè)備安全可靠 完善的閉鎖裝置可保證汽車(chē)安然無(wú)恙,外部人員不能隨意進(jìn)出,汽車(chē)不會(huì)遭受人為 的損傷和丟失,車(chē)主可大為放心。 4.配置靈活 可單獨(dú)設(shè)置也可并排設(shè)置,或附設(shè)在其它建筑物內(nèi),可設(shè)在地上、地下或半地下,型 式多樣,適應(yīng)性廣。 5.節(jié)能 由于汽車(chē)在庫(kù)內(nèi)行程短,排放廢氣少,因此不需要強(qiáng)制通風(fēng),也無(wú)需大面積照明,耗 電量低。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 6.節(jié)省時(shí)間 車(chē)主不需尋找車(chē)位,調(diào)車(chē)時(shí)間短。 2.3 立體車(chē)庫(kù)的主要技術(shù)指標(biāo) 此處主要介紹立體車(chē)庫(kù)產(chǎn)品的車(chē)位利用和它存取車(chē)的運(yùn)行速度等方面的指標(biāo)，在 車(chē)庫(kù)建設(shè)中，為結(jié)構(gòu)的選擇和空間的布置提供了技術(shù)指標(biāo)。 2.3.1 適用車(chē)型 大多數(shù)汽車(chē)都是按標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。根據(jù)汽車(chē)尺寸的不同，可以分為 S、D、M、G、L 型，還有高頂?shù)?H 型汽車(chē)。各種汽車(chē)的外形尺寸與重量參數(shù)詳見(jiàn)表 2- 1。 顯然不同類(lèi)型的汽車(chē)所需要的停車(chē)車(chē)位大小不一樣的。根據(jù)某一車(chē)型設(shè)計(jì)的立體 車(chē)庫(kù)可以停放比該車(chē)型更小的其他車(chē)型的汽車(chē)。例如根據(jù) G 型汽車(chē)設(shè)計(jì)的立體車(chē)庫(kù)可 以停放 S、D、M 和 G 型汽車(chē)。我們稱(chēng)車(chē)庫(kù)可以停放的車(chē)型為車(chē)庫(kù)的適用車(chē)型，而其中 外形尺寸最大的車(chē)型為最大適用車(chē)型。 表 2-1 汽車(chē)車(chē)型參數(shù) 項(xiàng)目 小型轎車(chē) S 中型轎車(chē) D 中大型轎車(chē) M 大型轎車(chē) G 超大型轎車(chē) L 微型面包車(chē) H 總長(zhǎng) L/mm 4700 5000 5100 5300 5700 5100 總寬 W/mm 1700 1800 1900 2050 2050 1900 總高 H/mm 1550 1550 1550 1550 1550 2050 總重 G/kg 1600 1700 1900 2100 2300 2500 2.3.2 停車(chē)車(chē)位空間 車(chē)庫(kù)最大適用車(chē)型的外形尺寸決定了停車(chē)車(chē)位的有效空間，應(yīng)根據(jù)存取設(shè)備的運(yùn) 動(dòng)精度在各方向上加大一定的安全裕量，一般取 200～300mm。停車(chē)車(chē)位實(shí)際空間是由 停車(chē)有效空間和其他結(jié)構(gòu)（如托盤(pán)、提升設(shè)備等）所占的空間組成，由此可以計(jì)算出 停車(chē)車(chē)位空間。若停車(chē)車(chē)位空間尺寸分別為總長(zhǎng) L、總寬 W 和總高 H，則停車(chē)車(chē)位空間 容積 V=L×W×H。 第二章 自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)的簡(jiǎn)介 10 2.3.3 庫(kù)容與庫(kù)容利用率 立體車(chē)庫(kù)可同時(shí)容納的汽車(chē)總數(shù)稱(chēng)為立體車(chē)庫(kù)的容量（簡(jiǎn)稱(chēng)庫(kù)容 N） 。利用有限的 占地面積停放更多的車(chē)輛即庫(kù)容最大是立體車(chē)庫(kù)最根本的設(shè)計(jì)目標(biāo)。通常用車(chē)庫(kù)的面 積利用率（ Rs）及空間容量利用率（ Rv）來(lái)表示： 總SWLNR×=總VNR×= 其中 S 總 ——主體車(chē)庫(kù)總面積，m 2;V 總 ——主體車(chē)庫(kù)總?cè)莘e，m 3；N——車(chē)容；因?yàn)檐?chē) 庫(kù)內(nèi)總是要留有一些輔助空間，所以 Rv 總小于 1，而 Rs 總是應(yīng)該大于 1， Rs 越大說(shuō)明 立體車(chē)庫(kù)土地利用率高。 2.3.4 車(chē)輛存取時(shí)間 車(chē)輛存取時(shí)間反映了車(chē)庫(kù)的工作效率，對(duì)于具有單一提升裝置的立體車(chē)庫(kù)，如垂 直升降式立體車(chē)庫(kù)來(lái)說(shuō)，車(chē)輛存取時(shí)間 t 包括駛?cè)霑r(shí)間 t1、提升時(shí)間 t2、存入車(chē)位時(shí) 間 t3、提升裝置回位時(shí)間 t4、提升裝置到位時(shí)間 t5、取車(chē)時(shí)間 t6、提升裝置下降時(shí) 間 t7 及車(chē)輛駛出時(shí)間 t8。以某車(chē)庫(kù)為例，車(chē)輛存取各階段動(dòng)作速度——時(shí)間曲線(xiàn)如圖 2-7 所示，則其存取時(shí)間為 110s。 圖 2-7 車(chē)輛存取動(dòng)作曲線(xiàn) 顯然，對(duì)于不同的車(chē)位來(lái)說(shuō)，車(chē)輛的存取時(shí)間是不一樣的。因此，整個(gè)車(chē)庫(kù)應(yīng)該 用平均車(chē)輛存取時(shí)間來(lái)反映車(chē)庫(kù)的工作效率。對(duì)于具有多提升并行動(dòng)作裝置的立體車(chē) 庫(kù)來(lái)說(shuō)，車(chē)輛存取時(shí)間取決于順序完成的各個(gè)動(dòng)作的最長(zhǎng)時(shí)間。 對(duì)于存取車(chē)輛時(shí)間相對(duì)集中的場(chǎng)所，如體育場(chǎng)館、電影院旁的停車(chē)場(chǎng)，平均車(chē)輛 存取時(shí)間可以大一些，如 120s。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 2.4 立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)選型的要點(diǎn) 此節(jié)的主要目標(biāo)是在立體車(chē)庫(kù)的配建方面提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，選擇合適的地點(diǎn)和合 適的立體車(chē)庫(kù)，以達(dá)到車(chē)庫(kù)的最高利用率。 2.4.1 立體車(chē)庫(kù)庫(kù)址選擇 使用停車(chē)場(chǎng)（庫(kù)）的車(chē)輛主要有兩種情況：①在娛樂(lè)場(chǎng)所和商業(yè)區(qū)旁的暫時(shí)停放； ②在工礦企業(yè)內(nèi)部和社會(huì)小區(qū)停車(chē)場(chǎng)的夜間存放。前者往往不固定，而后者相對(duì)固定。 建造停車(chē)場(chǎng)時(shí)，首先應(yīng)摸清停車(chē)場(chǎng)過(guò)往車(chē)輛的車(chē)型與數(shù)量分布情況，然后根據(jù)城市總 體規(guī)劃、交通狀況、地形地貌、政策法規(guī)及地價(jià)等方面因素，決定立體車(chē)庫(kù)庫(kù)址。 2.4.2 適用車(chē)型的確定 車(chē)庫(kù)最大適用車(chē)型的選擇決定了可存車(chē)型范圍和庫(kù)容利用率。因此，要對(duì)車(chē)庫(kù)周 圍來(lái)往車(chē)輛車(chē)型及數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以確定車(chē)庫(kù)的適用車(chē)型。 根據(jù)表 2-1 中的車(chē)型分類(lèi)方法，設(shè) q1、 q2、 q3、 q4、 q5 分別為可能使用車(chē)庫(kù)的 S、D、M、G、L 型車(chē)輛的數(shù)量， Q 為其總和，通過(guò)表 2-2 可以統(tǒng)計(jì)分析車(chē)庫(kù)適用車(chē)型比 率。 由表 2-2 可以看出，車(chē)庫(kù)適用車(chē)型范圍選的越大，車(chē)庫(kù)適用車(chē)型比率 P 值就越大， 可存車(chē)輛類(lèi)型就越多。當(dāng) P=1 時(shí)，車(chē)庫(kù)可以適用所有 S-L 型汽車(chē)。當(dāng)較大型汽車(chē)所占 比例不大時(shí)，應(yīng)減小車(chē)庫(kù)適用車(chē)型范圍，如根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，取 P=0.8，從表 2-2 中 查處對(duì)應(yīng)的適用車(chē)型，進(jìn)一步計(jì)算出可供車(chē)庫(kù)存放的車(chē)輛總數(shù)： T=P×Q 表 2-2 適用車(chē)型比率分析 車(chē)型 數(shù)量 比例 適用車(chē)型比率 S q1 q1/Q P=q1/Q D q2 q2/Q P=(q1+q2)/Q M q3 q3/Q P=(q1+q2+q3)/Q G q4 q4/Q P=(q1+q2+q3+q4)/Q L q5 q5/Q P=(q1+q2+q3+q4+q5)/Q 合計(jì) Q=q1+q2+q3+q4+q5 1 — 第二章 自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)的簡(jiǎn)介 12 2.4.3 立體車(chē)庫(kù)容量的確定 立體車(chē)庫(kù)庫(kù)容量應(yīng)根據(jù)車(chē)流量或每天進(jìn)、出庫(kù)車(chē)輛的總數(shù)和車(chē)輛的存取規(guī)律（集 中或分散）來(lái)決定。據(jù)日本資料介紹，在商業(yè)區(qū)超過(guò) 2000m2面積建筑物必須附建停車(chē) 場(chǎng)，按 300m2一個(gè)車(chē)位確定庫(kù)容量。這些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)也可以作為確定庫(kù)容時(shí)的參考。 2.4.4 選型 在選擇車(chē)庫(kù)類(lèi)型時(shí)，首先要考慮庫(kù)址周?chē)沫h(huán)境。如若在立交橋下或地下室內(nèi)建 造立體車(chē)庫(kù)，就應(yīng)選擇升降平移式立體車(chē)庫(kù)；如若將車(chē)庫(kù)建在高層建筑旁，則應(yīng)選擇 垂直升降式或垂直循環(huán)式塔形車(chē)庫(kù)`。其次要根據(jù)車(chē)輛存取特點(diǎn)進(jìn)行選擇，如娛樂(lè)場(chǎng)所 旁的立體車(chē)庫(kù)應(yīng)選擇順序取車(chē)時(shí)間短的垂直循環(huán)式塔形立體車(chē)庫(kù)，以便利于集中取車(chē)； 而在商業(yè)區(qū)，應(yīng)選擇垂直升降式立體車(chē)庫(kù)。 針對(duì)初選的各種方案，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析、建造費(fèi)用分析及進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)比較，從 中找出最優(yōu)方案。 選定車(chē)庫(kù)類(lèi)型后，應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)完成車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第 3 章 可編程序控制器（PLC）的簡(jiǎn)介 3.1 可編程序控制器的特點(diǎn) PLC 優(yōu)越的性能使它能在惡劣的環(huán)境下正常的工作，并很受客戶(hù)的歡迎，主要原因 是由于以下方面的特點(diǎn)。 1.靈活性和通用性強(qiáng) 繼電器控制系統(tǒng)的控制電路要用大量的控制電器，需要通過(guò)人工布線(xiàn)、焊接、組 裝來(lái)完成電路的連接。其致命的缺點(diǎn)是，如果工藝要求稍有改變，控制電路必須隨之 做相應(yīng)的變動(dòng)，耗時(shí)且費(fèi)力。PLC 是利用存儲(chǔ)在機(jī)內(nèi)的程序?qū)崿F(xiàn)各種控制功能的。因此， 在 PLC 控制的系統(tǒng)中，當(dāng)控制功能改變時(shí)只需修改程序即可，PLC 外部接線(xiàn)改動(dòng)極少， 甚至可不必改動(dòng)。一臺(tái) PLC 可以用于不同的控制系統(tǒng)中，只不過(guò)改變了其中的程序罷 了,其靈活性和通用性是繼電器控制電路所無(wú)法比擬的。 2.抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高 繼電器控制系統(tǒng)中，由于器件的老化、脫焊、觸點(diǎn)的抖動(dòng)以及觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象是 不可避免的，大大降低了系統(tǒng)的靠性。繼電器控制系統(tǒng)的維修工作不僅耗資費(fèi)時(shí)，而 且停產(chǎn)維修所造成的損失也不可估量。而在 PLC 控制系統(tǒng)中，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作是由無(wú) 觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成的，加之 PLC 在硬件和軟件方而都采取了強(qiáng)有力的措施，使 產(chǎn)品具有極高的可靠性和抗干擾能力，故此 PLC 可以直接安裝在工、比現(xiàn)場(chǎng)而穩(wěn)定地 工作。從國(guó)內(nèi)外使用 PLC 的實(shí)際情況來(lái)看，平均無(wú)故障率可以達(dá)到幾萬(wàn)其至幾十萬(wàn)小 時(shí)以上。因而 PLC 被譽(yù)為“專(zhuān)為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)” 。 3.編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué) 雖然 PLC 是以微型計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的控制裝置，但是不要求使用者精通計(jì)算機(jī) 方面復(fù)雜的硬件和軟件知識(shí)。大多數(shù) PLC 采用類(lèi)似繼電器控制電路的“梯形圖”語(yǔ)言 編程，清晰直觀(guān)，簡(jiǎn)單易學(xué)，了解繼電器控制線(xiàn)路的電氣技術(shù)人員很容易接受。 4.PLC 與外部設(shè)備的連接簡(jiǎn)單、使用方便 用微機(jī)控制時(shí)，要在輸入/輸出接口電路上做大量工作，才能使微機(jī)與控制現(xiàn)場(chǎng)的 設(shè)備連接起來(lái)，調(diào)試也比較煩瑣。而 PLC 的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，其輸入接口可以 直接與各種輸入設(shè)備(如按鈕、各種傳感器等)連接，輸出接口具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力， 可以直接與繼電器、接觸器、電磁閥等強(qiáng)電電器連接，接線(xiàn)簡(jiǎn)單．使用非常力便。 第三章 可編程序控制器（PLC）的簡(jiǎn)介 14 5.PLC 的功能強(qiáng)、功能的擴(kuò)展能力強(qiáng) 其一，PLC 利用程序進(jìn)行定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序、步進(jìn)等控制， 十分準(zhǔn)確可靠。而用 繼電器控制時(shí)，需使用大量時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器，步進(jìn)控制開(kāi)關(guān)等設(shè)備，其準(zhǔn)確性與 可靠性無(wú)法與 PLC 相比。其二， PLC 還具有 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理、 運(yùn)動(dòng)控制等功能。因此它既可對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制，又可對(duì)模擬量進(jìn)行控制。其三，PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，因此，它不僅可以控制—臺(tái)單機(jī)、一條生產(chǎn)線(xiàn)，還可控制一個(gè)機(jī) 群、多條生產(chǎn)線(xiàn)，它既可現(xiàn)場(chǎng)控制，也可遠(yuǎn)距離對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。PLC 的功能擴(kuò)展 極為方便，硬件配置相當(dāng)靈活，根據(jù)控制要求的改變，可以隨時(shí)變動(dòng)特殊功能單元的 種類(lèi)和個(gè)數(shù)，再相應(yīng)修改用戶(hù)程序就可以達(dá)到變換和增加控制功能的目的。 6.PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試周期短 由于 PLC 是通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制，所以設(shè)計(jì)人員可以在實(shí)驗(yàn)室里設(shè)計(jì)和修 改程序。更為方便的是可在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行系統(tǒng)的模擬進(jìn)行調(diào)試，使現(xiàn)場(chǎng)工作量大為減 少。而繼電器控制系統(tǒng)是靠調(diào)整控制電路的接線(xiàn)來(lái)改變控制功能的，調(diào)試時(shí)費(fèi)時(shí)又費(fèi) 力。 7.PLC 體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 由于 PLC 內(nèi)部電路主要采用半導(dǎo)體集成電路，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、 功耗低的特點(diǎn)；更由于它只有很強(qiáng)的抗干擾能力，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，因而它已 成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制裝置。 3.2 PLC 的硬件結(jié)構(gòu) 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC 可分為整體式和組合式兩類(lèi)。 整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 是將中央處理單元（CPU） 、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、電 源、通信端口、I/O 擴(kuò)展端口等組裝在一個(gè)箱體內(nèi)構(gòu)成主機(jī)。另外還有獨(dú)立的 I/O 擴(kuò)展 單元等與主機(jī)配合使用。整體式 PLC 的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，小型機(jī)常用這種結(jié)構(gòu)。整 體式 PLC 的基本組成如圖 3-1 所示。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 3-1 整體式 PLC 的組成示意圖 組合式 PLC 的組成如圖 3-2 所示。這種結(jié)構(gòu)的 PLC 是將 CPU 單元、輸入單元、輸 出單元、智能 I/O 單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，各模塊可以插在 底板上，模塊之間通過(guò)底板上的總線(xiàn)相互聯(lián)系。裝有 CPU 的單元稱(chēng)為 CPU 模塊，其他 稱(chēng)為擴(kuò)展模塊。CPU 與組合式的 PLC 系統(tǒng)配置靈活，有的小型機(jī)也用這種結(jié)構(gòu)。 圖 3-2 組合式 PLC 的組成示意圖 下面主要介紹 CPU 和輸入/輸出單元， 3.2.1 中央處理單元（CPU） CPU 是 PLC 的核心部件，它類(lèi)似人的大腦，能指揮 PLC 按照預(yù)先編好的系統(tǒng)程序完 成各種任務(wù)。其作用有以下幾點(diǎn)： （1）接收、存儲(chǔ)由編程工具輸入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)，并可通過(guò)顯示器顯示出程序 的內(nèi)容和存儲(chǔ)地址。 （2）檢查、校驗(yàn)用戶(hù)程序。對(duì)正在輸入的用戶(hù)程序進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤立即 報(bào)警，并停止輸入；在程序運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則立即報(bào)警或停止程序的執(zhí)行。 （3）接收、調(diào)用現(xiàn)場(chǎng)信息。將接收到現(xiàn)場(chǎng)輸入的數(shù)據(jù)保存起來(lái)，在需要該數(shù)據(jù)的 時(shí)候?qū)⑵湔{(diào)出、并送到需要該數(shù)據(jù)的地方。 （4）執(zhí)行用戶(hù)程序。當(dāng) PLC 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后,CPU 根據(jù)用戶(hù)程序存放的先后順序， 逐條讀取。解釋和執(zhí)行用戶(hù)程序，完成用戶(hù)程序中規(guī)定的各種操作，并將程序執(zhí)行的 結(jié)果送至輸出端，以驅(qū)動(dòng) PLC 外部的負(fù)載。 （5）故障診斷。診斷電源、PLC 內(nèi)部電路的故障，根據(jù)故障或錯(cuò)誤的類(lèi)型，通過(guò) 顯示器顯示出相應(yīng)的信息，以提示用戶(hù)及時(shí)排除故障或糾正錯(cuò)誤。 3.2.2 開(kāi)關(guān)量輸入/輸出單元 輸入/輸出單元是 PLC 與外部設(shè)備相互聯(lián)系的窗口。輸入單元接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向 PLC 提供的信號(hào)，例如由按鈕、操作開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開(kāi)關(guān)、撥碼器等 第三章 可編程序控制器（PLC）的簡(jiǎn)介 16 提供的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng)過(guò)輸入電路的濾波、光電隔離、電平轉(zhuǎn)換等處理，變 成 CPU 能夠接收和處理的信號(hào)。輸出單元將經(jīng)過(guò) CPU 處理的微弱電信號(hào)通過(guò)光電隔離、 功率放大等處理，轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行元件，如接觸 器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等。 下面介紹幾種常用的 I／O 單元的工作原理。 1.開(kāi)關(guān)量輸入單元 按照輸入端電源類(lèi)型的不同，開(kāi)關(guān)量輸入單元分為直流輸入單元和交流輸入單元。 （1）直流輸入單元 直流輸入單元的電路如圖 3-3 所示，外接的直流電源極性可任意。虛線(xiàn)框內(nèi)是 PLC 內(nèi)部的輸入電路，框外左側(cè)為外部用戶(hù)接線(xiàn)。圖中只畫(huà)出對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入點(diǎn)的輸入電 路，各個(gè)輸入點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸入電路均相同。 圖中，T 為一光電耦合器，發(fā)光二極管與光電三極管封裝在一個(gè)管殼中。當(dāng)二極管 中有電流時(shí)其發(fā)光，此時(shí)光電三極管才導(dǎo)通。R1 為限流電阻，R2 和 C 構(gòu)成濾波電路， 可濾除輸入信號(hào)中的局部干擾。LED 顯示該輸入點(diǎn)的狀態(tài)。其工作原理是：當(dāng) S 閉合時(shí) 光電耦合器導(dǎo)通，LED 點(diǎn)亮．表示輸入開(kāi)關(guān) S 處于接通狀態(tài)。此時(shí) A 點(diǎn)為高電平，該電 平經(jīng)濾波器送到內(nèi)部電路中。當(dāng) CPU 訪(fǎng)問(wèn)該路信號(hào)時(shí)，將該輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入映像寄 存器狀態(tài)置 1；當(dāng) S 斷開(kāi)時(shí)光電耦合器不導(dǎo)通，LED 不亮，表示輸入開(kāi)關(guān) S 處于斷開(kāi)狀 態(tài)。此列 A 點(diǎn)為低電平，該電平經(jīng)濾波器送到內(nèi)部電路中。當(dāng) CPU 訪(fǎng)問(wèn)該路信號(hào)時(shí)， 將該輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器狀態(tài)置 0。 有的 PLC 內(nèi)部提供 24V 的直流電源，這時(shí)直流輸入單元無(wú)需外接電源，用戶(hù)只需 將開(kāi)關(guān)接在輸入端子和公共端子之間即可，這就是所謂無(wú)源式直流輸入單元。無(wú)源式 直流輸入單元簡(jiǎn)化了輸入端的接線(xiàn)，方便了用戶(hù)。 圖 3-3 PLC 的輸入接口電路（直流輸入型） （2）交流輸入單元 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 交流輸入單元的電路如圖 3-4 所示。虛線(xiàn)框內(nèi)是 PLC 內(nèi)部的輸入電路，框外左側(cè) 為外部用戶(hù)接線(xiàn)。圖中只畫(huà)出對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入點(diǎn)的輸入電路，各個(gè)輸入點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸 入電路均相同。 圖 3-4 交流輸入電路 圖中，電容 C 為隔直電容，對(duì)交流相當(dāng)于短路。R1 和 R2 構(gòu)成分壓電路。這里光電 耦合器中是兩個(gè)反向并聯(lián)的發(fā)光二極管，任意一個(gè)二極管發(fā)光都可以使光電三極管導(dǎo) 通。顯示用的兩個(gè)發(fā)光二極管 LED 也是反向并聯(lián)的。所以這個(gè)電路可以接收外部的交 流輸入電壓，其工作原理與直流輸入電路基本相同。 PLC 的輸入電路有共點(diǎn)式、分組式、隔離式之別。輸入單元只有一個(gè)公共端子(COM)的 稱(chēng)為共點(diǎn)式，外部備輸入元件都有一個(gè)端子與 COM 相接；分組式是將輸入端子分為若 干組，每組各共用一個(gè)公共端子；隔離式輸入單元，是具有公共端子的各組輸入點(diǎn)之 間互相隔離，可各自使用獨(dú)立的電源。 2.開(kāi)關(guān)量輸出單元 輸出接口是將經(jīng)過(guò) CPU 處理過(guò)的輸出數(shù)字信號(hào)（1 或 0）傳送給輸出端的電路元件， 以控制器接通或斷開(kāi)，從而驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥、指示燈等輸出設(shè)備獲得或失去工作 所需的電壓或電流。為適應(yīng)不同類(lèi)型的輸出設(shè)備負(fù)載，PLC 的輸出接口類(lèi)型有三種：繼 電器輸出型、晶閘管輸出型和晶體管輸出型，分別如圖 3-5、圖 3-6、圖 3-7 所示。其 中繼電器輸出型為有觸點(diǎn)輸出方式，可用于接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)頻率較低的直流負(fù)載或交 流負(fù)載回路，這種方式存在繼電器觸點(diǎn)的電氣壽命和機(jī)械壽命問(wèn)題；晶閘管輸出型和 晶體管輸出型皆為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，開(kāi)關(guān)動(dòng)作快、壽命長(zhǎng)，可用于接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)頻 率較高的負(fù)載回路，其中晶閘管輸出型常用于帶交流電源負(fù)載，晶體管輸出型則用于 帶直流電源負(fù)載。 第三章 可編程序控制器（PLC）的簡(jiǎn)介 18 圖 3-5 繼電器輸出接口電路 圖 3-6 晶閘管輸出接口電路 a) b) 圖 3-7 晶體管輸出接口電路 從三種類(lèi)型的輸出電路可以看出，繼電器、晶閘管和晶體管作為輸出端的開(kāi)關(guān)元 件受 PLC 的輸出指令控制，完成接通或斷開(kāi)與相應(yīng)輸出端相連的負(fù)載回路的任務(wù)，它 們并不向負(fù)載提供工作電源。負(fù)載工作電源的類(lèi)型、電壓的等級(jí)和極性應(yīng)該根據(jù)負(fù)載 要求以及 PLC 輸出接口電路的技術(shù)性能指標(biāo)確定。 由于輸入輸出接口電路采用了光電耦合或繼電器隔離電路，使現(xiàn)