基于PLC的立体车库的设计

摘    要

本设计针对目前停车场管理系统存在的系统管理介质落后、集成自动化程度低、安全性差、人性化和运行效率低下的不足，结合目前科学技术领域的最新研究成果，设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化程度较高的停车场智能管理系统。本设计的指导思想立足于提高停车场管理系统的可靠性、安全性和高效性，对目前我国各大中城市所面临的“停车难”问题的解决，具有一定的促进作用。本系统所采用的PLC技术，射频卡技术对其它交通收费系统也有一定的借鉴意义。

本文针对停车场只能控制系统中存在的问题，把PLC可编程序控制器和变频器应用于停车场只能控制系统上，并进行了较深入的研究。

本文阐述了智能停车场系统的PLC控制、收费、计费和安全的一些基本思路和方法，并介绍了着重介绍了PLC工作特点及运行原理，还介绍了C20P型欧姆龙型可编程控制器系列的C200H-OA223  PLC控制器主要功能模块及应用，C20P不仅编程简单，通用性强，抗干扰能力强，可靠性高，而且具有易于操作及维护，设计、施工、调试周期短等优点。还介绍了MIFARE1ICS50非接触式IC卡的结构，描述了停车场管理系统的基本模块及功能，并对系统的主回路和控制回路的硬件部分进行了详细介绍。本文主要是对停车场进行智能化设计，通过采取PLC技术对停车场管理的设计，达到停车场智能化、高效化。

关键词: PLC 停车 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     录

1   概  述……………………………………………………………………………………………………4

1.1 PLC 的概术………………………………………………………………………………………………………4

1.1.1、PLC的发展历程………………………………………………………………………………………5

1.2.PLC的结构和基本配置以及控制要求…………………………………………………………6

1.2.1、PLC的结构…………………………………………………………………………………………6

     1.2.2可变程序控制器的基本应用…………………………………………………………………………9

1.3 立体停车场的概述………………………………………………………………………………………………16   

1.3.1 主要结构……………………………………………………………………………………16

     1.3.2 使用方法……………………………………………………………………………………17

     1.3.3 装置中实现的硬件保护……………………………………………………………………19

      1.3.4  技术参数……………………………………………………………………………………19

      1.3.5注意事项……………………………………………………………………………………19

2    立体停车场的概述……………………………………………………………………………………20

2.1  控制要求………………………………………………………………………………………………20

2.2  I/O地址分配表…………………………………………………………………………………………21

2.3  实验步骤………………………………………………………………………………………………21

2.4  监控系统…………………………………………………………………………………………………22

2.5  注意事项……………………………………………………………………………………………………22

3   系统的调试…………………………………………………………………………………………………………23

3.1  PLC控制系统的调试……………………………………………………………………………………23

     3.1.1技术资料………………………………………………………………………………………… 24

     3.1.2调试与维修工具……………………………………………………………………………………24

     3.1.3基本检查……………………………………………………………………………………………25

     3.1.4设备基本状况检查…………………………………………………………………………………25

     3.1.5电气检查……………………………………………………………………………………………26

     3.1.6现场调试的基本步骤………………………………………………………………………………27

     3.1.7硬件的调试…………………………………………………………………………………………28

     3.1.8软件的调试…………………………………………………………………………………………30

4        系统功能的评价及现实意义……………………………………………………………………………31

本次设计的心得体会

致谢

参考文献

1   概  述

1.1 PLC 的概术

1.1.1、PLC的发展历程
    在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。
    个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。
    PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、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。
    上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC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。
    PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。　
     可编程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，简称PC）。与个人计算机的PC相区别，用PLC表示。

PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、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。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流

PLC程序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序，系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。

1.1.2、可编程控制器基本应用

最初，PLC主要用于开关量的逻辑控制。随着PLC技术的进步，它的应用领域不断扩大。
    如今，PLC不仅用于开关量控制，还用于模拟量及数字量的控制，可采集与存储数据，还可对控制系统进行监控；还可联网、通讯，实现大范围、跨地域的控制与管理。PLC已日益成为工业控制装置家族中一个重要的角色。

用于开关量控制

PLC控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数，少的十几点、几十点，多的可到几百、几千，甚至几万点。由于它能联网，点数几乎不受限制，不管多少点都能控制。
    所控制的逻辑问题可以是多种多样的：组合的、时序的；即时的、延时的；不需计数的，需要计数的；固定顺序的，随机工作的；等等，都可进行。
    PLC的硬件结构是可变的，软件程序是可编的，用于控制时，非常灵活。必要时，可编写多套，或多组程序，依需要调用。它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。
    用PLC进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有工业行业都需要用到它。目前，PLC首用的目标，也是别的控制器无法与其比拟的，就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。

用于模拟量控制

模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。工业生产，特别是连续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。
   作为一种工业控制电子装置，PLC若不能对这些量进行控制，那是一大不足。为此，各PLC厂家都在这方面进行大量的开发。目前，不仅大型、中型机可以进行模拟量控制，就是小型机，也能进行这样的控制。
   PLC进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的A／D、D／A单元。它也是I/O单元，不过是特殊的 I/O单元。
    A/D单元是把外电路的模拟量，转换成数字量，然后送入 PLC。D/A单元，是把 PLC的数字量转换成模拟量，再送给外电路。
     作为一种特殊的I/O单元，它仍具有I/O电路抗干扰、内外电路隔离，与输入输出继电器（或内部继电器，它也是PLC工作内存的一个区。可读写）交换信息等等特点。
    这里的A/D中的A，多为电流，或电压，也有为温度。D/A中的A，多为电压，或电流。电压、电流变化范围多为0～5V，0～10V，4～20mA。有的还可处理正负值的。
这里的D，小型机多为8位二进制数，中、大型多为12位二进制数。
A/D、D/A有单路，也有多路。多路占的输入输出继电器多。
   有了 A/D、D/A单元，余下的处理都是数字量，这对有信息处理能力的 PLC并不难。中、大型PLC处理能力更强，不仅可进行数字的加、减、乘、除，还可开方，插值，还可进行浮点运算。有的还有PID指令，可对偏差制量进行比例、微分、积分运算，进而产生相应的输出。计算机能算的它几乎都能算。
   这样，用PLC实现模拟量控制是完全可能的。控制的单位值可小到212分之一的测量程值，多数也是足够的。
    PLC进行模拟量控制，还有A/D、D/A组合在一起的单元，并可用 PID或模糊控制算法实现控制，可得到很高的控制质量。
    用PLC进行模拟量控制的好处是，在进行模拟量控制的同时，开关量也可控制。这个优点是别的控制器所不具备的，或控制的实现不如PLC方便。
当然，若纯为模拟量的系统，用PLC可能在性能价格比上不如用调节器。这也是应当看到的。

用于数字量控制 

实际的物理量，除了开关量、模拟量，还有数字量。如机床部件的位移，常以数字量表示。
    字量的控制，有效的办法是NC，即数字控制技术。这是50年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。当今已很普及，并也很完善。目前，先进国家的金属切削机床，数控化的比率已超过40％～80％，有的甚至更高。
   PLC也是基于计算机的技术，并日益完善。故它也完全可以用于数字量控制。
   PLC可接收计数脉冲，频率可高达几k到几十k赫兹。可用多种方式接收这脉冲，还可多路接收。有的PLC还有脉冲输出功能，脉冲频率也可达几十k。有了这两种功能，加上PLC有数据处理及运算能力，若再配备相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环形分配器、功放、步进电机），则完全可以依NC的原理实现种种控制。
高、中档的PLC，还开发有NC单元，或运动单元，可实现点位控制。运动单元还可实现曲线插补，可控制曲线运动。所以，若PLC配置了这种单元，则完全可以用NC的办法，进行数字量的控制。
    新开发的运动单元，甚至还发行了NC技术的编程语言，为更好地用PLC进行数字控制提供了方便。

1.2.PLC的结构和基本配置以及控制要点

1.2.1、PLC的结构

 一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如下：

      接受                                           驱动  驱动

   现场信号                                                受控元件

 

1．CPU的构成

 PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，

与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。

CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。

    CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。

    CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正确地使用它就够了。

CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲，CPU模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口，用于接I/O模板或底板，有内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关，用以对PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。

2、I/O模块：

PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。

3、电源模块：

    有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。

4、底板或机架：

    大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

5、PLC 的外部设备

    外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类

1）  编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。

2）  监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。

3）  存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。

4）  输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的电位器，打印机等。

6、PLC的通信联网

依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法。
  PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。
  PLC的通信，还未实现互操作性，IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均有采用。
  对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲，选择网络非常重要的。首先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；再次综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。

    PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。

    当然，PLC之间的通讯网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。

    了解了PLC的基本结构，我们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做到既经济又合理，尽可能发挥PLC所提供的最佳功能。

1..2.2可编程控制器实现控制的要点
1、入出信息变换、可靠物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点。

入出信息变换靠运行存储于PLC内存中的程序实现。PLC程序既有生产厂家的系统程序(不可更改)，又有用户自行开发的应用（用户）程序。系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。什么样的控制要求，就应有什么样的用户程序。可靠物理实现主要靠输人（INPUT）及输出（OUTPUT）电路。PLC的I/O电路，都是专门设计的。输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰。而且与内部计算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系。输出电路内外也是电隔离的，靠光耦元件或输出继电器建立联系。输出电路还要进行功率放大，以足以带动一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等等。
    I/O电路是很多的，每一输入点或输出点都要有一个I或O电路。PLC有多I/O用点，一般也就有多少个I/O用电路。但由于它们都是由高度集成化的电路组成的，所以，所占体积并不大。
    输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存器中。每一输入点都有一个对应的存储其信息的暂存器。
输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。输出锁存器与输出点也是一一对应的
    这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是PLC处理器I/O口的寄存器。它们与计算机内存交换信息通过计算机总线，并主要由运行系统程序实现。把输人暂存器的信息读到PLC的内存中，称输入刷新。PLC内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位（bit）称之为输入继电器，或称软接点。这些位置成1，表示接点通，置成0为接点断。由于它的状态是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输入状态。
输出锁存器与PLC内存中的输出映射区也是对应的。一个输出锁存器也有一个内存位（bit）与其对应，这个位称为输出继电器，或称输出线圈。靠运行系统程序，输出继电器的状态映射到输出锁存器。这个映射也称输出刷新。输出刷新主要也是靠运行系统程序实现的。这样，用户所要编的程序只是，内存中输入映射区到输出映射区的变换，特别是怎么按输入的时序变换成输出的时序。这是一个数据及逻辑处理问题。由于PLC有强大的指令系统，编写出满足这个要求的程序是完全可能的，而且也是较为容易的。

图片：

2． 可编程控制器实现控制的过程
简单地说，PLC实现控制的过程一般是：
 (如图1-1-1 PLC 典型开机流程 )
   输入刷新--再运行用户程序--再输出刷新--再输入刷新--再运行用户程序--再输出刷新……永不停止地循环反复地进行着。
图1－1－1所示的流程图反映的就是上述过程。它也反映了信息的时间关系。
   有了上述过程，用PLC实现控制显然是可能的。因为：有了输入刷新，可把输入电路监控得到的输入信息存入PLC的输入映射区；经运行用户程序，输出映射区将得到变换后的信息；再经输出刷新，输出锁存器将反映输出映射区的状态，并通过输出电路产生相应的输出。又由于这个过程是永不停止地循环反复地进行着，所以，输出总是反映输入的变化的。只是响应的时间上，略有滞后。当然，这个滞后不宜太大，否则，所实现的控制不那么及时，也就失去控制的意义。
   为此，PLC的工作速度要快。速度快、执行指令时间短，是PLC实现控制的基础。事实上，它的速度是很快的，执行一条指令，多的几微秒、几十微秒，少的才零点几，或零点零几微秒。而且这个速度还在不断提高中。
图1－1－1所示的过程是简化的过程，实际的 PLC工作过程还要复杂些。除了 I/O刷新及运行用户程序，还要做些公共处理工作。
公共处理工作有：循环时间监控、外设服务及通讯处理等。
监控循环时间的目的是避免"死循环"，避免程序不能反复不断地重复执行。办法是用"看门狗"（Watching dog）。只要循环超时，它可报警，或作相应处理.
    外设服务是让PLC可接受编程器对它的操作，或通过接口向输出设备如打印机输出数据.
通讯处理是实现PLC与PLC，或PLC与计算机，或PLC与其它工业控制装置或智能部件间信息交换的。这也是增强PLC控制能力的需要。
也就是说，实际的PLC工作过程总是：公共处理--I/O刷新--运行用户程序--再公共处理--……反复不停地重复着。

3、可编程控制器实现控制的方式

用这种不断地重复运行程序实现控制称扫描方式。是用计算机进行实时控制的一种方式。此外，计算机用于控制还有中断方式。在中断方式下，需处理的控制先申请中断，被响应后正运行的程序停止运行，转而去处理中断工作（运行有关中断服务程序）。待处理完中断，又返回运行原来程序。哪个控制需要处理，哪个就去申请中断。哪个不需处理，将不被理睬。显然，中断方式与扫描方式是不同的。
    在中断方式下，计算机能得到充分利用，紧急的任务也能得到及时处理。但是，如果同时来了几个都要处理的任务该怎么办呢？优先级高的还好办，低的呢？可能会出现照顾不到之处。所以，中断方式不大适合于工作现场的日常使用。
   但是，PLC在用扫描方式为主的情况下，也不排斥中断方式。即，大量控制都用扫描方式，个别急需的处理，允许中断这个扫描运行的程序，转而去处理它。这样，可做到所有的控制都能照顾到，个别应急的也能进行处理。
    PLC的实际工作过程比这里讲的还要复杂一些，分析其基本原理，也还有一些理论问题。有关人员如果能把上面介绍的入出变换、物理实现--信息处理、I/O电路--空间、时间关系--扫描方式并辅以中断方式，作为一种思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎样去实现控制的，也就好把握住PLC基本原理的要点了。至于更深入的问题，在进一步学习中，将再作具体介绍。

4、 可编程控制器基本特点

从讨论PLC的工作原理知，PLC的输入与输出在物理上是彼此隔开的，其间的联系是靠运行存储于它的内存中的程序实现。它的入出相关，不是靠物理过程，不是用线路；而是靠信息过程，用软逻辑联系。它的工作基础是用好信息。
信息不同于物质与能量，有自身的规律。信息便于处理，便于传递，便于存储；信息还可重用，等等。正是由于信息的这些特点，决定了PLC的基本特点。
下面介绍PLC的四个特点：
 功能丰富
    PLC的功能非常丰富。这主要与它具有丰富的处理信息的指令系统及存储信息的内部器件有关。
    它的指令多达几十条、几百条，可进行各式各样的逻辑问题的处理，还可进行各种类型数据的运算。凡普通计算机能做到的，它也都可作到。
它的内部器件，即内存中的数据存储区，种类繁多，容量宏大。I/O继电器，可以用以存储入、出点信息的，少的几十、几百，多的可达几千、几万，以至10几万。这意味着它可进行这么多I/O点的入出信息变换，进行这么大规模的控制。
它的内部种种继电器，相当于中间继电器，数量更多。内存中一个位就可作为一个中间继电器，怎么不多！
    它的计数器、定时器也很多，是继电电路所望尘莫及的。小小的箱体或模块，其内部定时器、计数器可达成百、成千。这也是因为只要用内存中的一个字，再加一些标志位，即可成为定时器、计数器，所以才那么多。
    而且，这些内部器件还可设置成丢电保持的，或丢电不保持的，即上电后予以清零的。以满足不同的使用要求。这些也是继电器件所难以做到的。
它的数据存储区还可用以存储大量数据，几百、几千、几万字的信息都可以存，而且，掉电后还不丢失。
    PLC还有丰富的外部设备，可建立友好的人机界面，以进行信息交换。可送入程序，送入数据，可读出程序，读出数据。而且读、写时可在图文并茂的画面上进行。数据读出后，可转储，可打印。数据送入可键入，可以读卡入，等等。
PLC还具有通讯接口，可与计算机链接或联网，与计算机交换信息。自身也可联网，以形成单机所不能有的更大的、地域更广的控制系统。
    PLC还有强大的自检功能，可进行自诊断。其结果可自动记录。这为它的维修增加了透明度，提供了方便。
    丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能；同时，也为工业系统的自动化、远动化及其控制的智能化创造了条件。
    像PLC这样集丰富功能于一身，是别的电控制器所没有的；更是传统的继电控制电路所无法比拟的。

使用方便
用PLC实现对系统的控制是非常方便的。这是因为：首先PLC控制逻辑的建立是程序, 用程序代替硬件接线。编程序比接线，更改程序比更改接线，当然要方便得多！
   其次PLC的硬件是高度集成化的，已集成为种种小型化的模块。而且，这些模块是配套的，已实现了系列化与规格化。种种控制系统所需的模块，PLC厂家多有现货供应，市场上即可购得。所以，硬件系统配置与建造也非常方便。
    正因如此，用可编程序控制器才有这个"可"字。对软件讲，它的程序可编，也不难编。对硬件讲，它的配置可变，而且也易于变。
具体地讲，PLC有五个方面的方便：
（1）配置方便：可接控制系统的需要确定要使用哪家的 PLC，那种类型的，用什么模块，要多少模块，确定后，到市场上定货购买即可。
（2）安装方便：PLC硬件安装简单，组装容易。外部接线有接线器，接线简单，而且一次接好后，更换模块时，把接线器安装到新模块上即可，都不必再接线。内部什么线都不要接，只要作些必要的DIP开关设定或软件设定，以及编制好用户程序就可工作。
（3）编程方便：PLC内部虽然没有什么实际的继电器、时间继电器、计数器，但它通过程序（软件）与系统内存，这些器件却实实在在地存在着。其数量之多是继电器控制系统难以想象的。即使是小型的PLC，内部继电器数都可以千计，时间继电器、计数也以百计。而且，这些继电器的接点可无限次地使用。PLC内部逻辑器件之多，用户用起来已不感到有什么限制。唯一考虑的只是入出点。而这个内部入出点即使用得再多，也无关紧要。大型PLC的控制点数可达万点以上，哪有那么大的现实系统？若实在不够，还可联网进行控制，不受什么限制。PLC的指令系统也非常丰富，可毫不困难地实现种种开关量，以及模拟量的控制。PLC还有存储数据的内存区，可存储控制过程的所有要保存的信息。……总之，由于PLC功能之强，发挥其在控制系统的作用，所受的限制已不是PLC本身，而是人们的想象力，或与其配套的其它硬件设施了。
    PLC的外设很丰富，编程器种类很多，用起来都较方便，还有数据监控器，可监控PLC的工作。使用PLC的软件也很多，不仅可用类似于继电电路设计的梯形图语言，有的还可用BASIC语言、C语言，以至于自然语言。这些也为PLC编程提供了方便。
PLC的程序也便于存储、移植及再使用。某定型产品用的PLC的程序完善之后，凡这种产品都可使用。生产一台，拷贝一份即可。这比起继电器电路台台设备都要接线、调试，要省事及简单得多。
（4）维修方便：这是因为：
①PLC工作可靠，出现故障的情况不多，这大大减轻了维修的工作量。这在讲述PLC的第三个特点时，还将进一步介绍。
②即使PLC出现故障，维修也很方便。这是因为PLC都设有很多故障提示信号，如PLC支持内存保持数据的电池电压不足，相应的就有电压低信号指示。而且，PLC本身还可作故障情况记录。所以，PLC出了故障，很易诊断。同时，诊断出故障后排故也很简单。可按模块排故，而模块的备件市场可以买到，进行简单的更换就可以。至于软件，调试好后不会出故障，再多只要依据使用经验进行调整，使之完善就是了。
（5）改用方便：PLC用于某设备，若这个设备不再使用了，其所用的PLC还可给别的设备使用，只要改编一下程序，就可办到。如果原设备与新设备差别较大，它的一些模块还可重用。

工作可靠
用PLC实现对系统的控制是非常可靠的。这是因为PLC在硬件与软件两个方面都采取了很多措施，确保它能可靠工作。事实上，如果PLC工作不可靠，就无法在工业环境下运用，也就不成其为PLC了。
1·）在硬件方面：
   PLC的输入输出电路与内部CPU是电隔离。其信息靠光耦器件或电磁器件传递。而且，CPU板还有抗电磁干扰的屏蔽措施。故可确保PLC程序的运行不受外界的电与磁干扰，能正常地工作。
   PLC使用的元器件多为无触点的，而且为高度集成的，数量并不太多，也为其可靠工作提供了物质基础。
   在机械结构设计与制造工艺上，为使PLC能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可确保PLC耐振动、耐冲击。使用环境温度可高达摄氏50多度，有的PLC可高达80--90度。
有的PLC的模块可热备，一个主机工作，另一个主机也运转，但不参与控制，仅作备份。一旦工作主机出现故障，热备的可自动接替其工作。
    还有更进一步冗余的，采用三取一的设计，CPU、I/O模块、电源模块都冗余或其中的部分冗余。三套同时工作，最终输出取决于三者中的多数决定的结果。这可使系统出故障的机率几乎为零，做到万无一失。当然，这样的系统成本是很高的，只用于特别重要的场合，如铁路车站的道叉控制系统。
2）在软件方面：
    PLC的工作方式为扫描加中断，这既可保证它能有序地工作，避免继电控制系统常出现的"冒险竞争"，其控制结果总是确定的；而且又能应急处理急于处理的控制，保证了PLC对应急情况的及时响应，使PLC能可靠地工作。
    为监控 PLC运行程序是否正常，PLC系统都设置了"看门狗"（Watching dog）监控程序。运行用户程序开始时，先清"看门狗"定时器，并开始计时。当用户程序一个循环运行完了，则查看定时器的计时值。若超时（一般不超过100ms），则报警。严重超时，还可使PLC停止工作。用户可依报警信号采取相应的应急措施。定时器的计时值若不超时，则重复起始的过程，PLC 将正常工作。显然，有了这个"看门狗"监控程序，可保证PLC用户程序的正常运行，可避免出现"死循环"而影响其工作的可靠性。
    PLC还有很多防止及检测故障的指令，以产生各重要模块工作正常与否的提示信号。可通过编制相应的用户程序，对PLC的工作状况，以及PLC所控制的系统进行监控，以确保其可靠工作。
    PLC每次上电后，还都要运行自检程序及对系统进行初始化。这是系统程序配置了的，用户可不干预。出现故障时有相应的出错信号提示。
    正是PLC在软、硬件诸方面有强有力的可靠性措施，才确保了PLC具有可靠工作的特点。它的平均无故障时间可达几万小时以上；出了故障平均修复时间也很短，几小时以至于几分钟即可。
    曾有人做过为什么要使用 PLC的问卷调查。在回答中，多数用户把PLC工作可靠作为选用它的主要原因，即把PLC能可靠工作，作为它的首选指标。

1.3   立体停车场的概述

 

本节是对TVT-99C立体停车场模型做一个详细的介绍，包括其主要结构、使用方法、使用时的注意事项等等。

  1.3.1．主要结构：立体停车场主体由底盘、四层十二车位停车场、运动机械及电气控制等四部分组成。

    机械部分采用滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件组成，采用步进电机、直流电机作为拖动元件。

电气控制是由松下电工生产的FP0型可编程序控制器(PLC)、步进电机驱动电源模块、开关电源、位置传感器等器件组成。

本系统采用滚珠丝杠、滑杠和普通丝杠作为主要传动机构，电机采用步进电机和直流电机，其关键部分是堆垛机，它由水平移动、垂直移动及伸叉机构三部分组成，其水平和垂直移动分别用两台步进电机驱动滚珠丝杠来完成，伸叉机构由一台直流电机来控制。它分为上下两层，上层为货台，可前后伸缩，低层装有丝杠等传动机构。当堆垛机平台移动到货架的指定位置时，伸叉电机驱动货台向前伸出可将货物取出或送入，当取到货物或货已送入，则铲叉向后缩回。整个系统需要三维的位置控制。

1.3.2．使用方法：首先熟悉控制面板上的开关及按钮功能及车位号（见图一、二）

 

 

图一控制面板上的开关及按钮功能      图二控制面板上的车位号

表一、控制面板上的按钮功能表

具体的操作步骤如下：

1．接通电源。

2．将选择开关置手动位置（此时此时1～6号有效）

3．分别点动按键←1、2↓、3→、4↙、5↑、6↗，观察水平（X轴）、垂直（Y轴）、前后（Z轴）各丝杠运行情况，运行应平稳，在接近极限位置时，应执行限位保护（运行自动停止）。

4．用计算机编写程序并下载至PLC。

5.将选择开关置自动位置（通电状态下，各机构复位，即返回零位）。

6.将一带托盘汽车模型置零号车位，放置模型时，入位要准确，并注意到车位底部检测开关已动作。

7.执行送指令

（1）选择欲送车位号，按动车位号对应按钮，控制面板上的数码管显示车位号。

    （2）按动送指令按钮，观察送入动作（若被选择车位内已有汽车，则该指令不被执行）。

（3）指令完成后，机械自动返回。

（4）零号车位已无汽车，则下一个送指令（误操作）将不被执行。

8.执行取指令

（1）选择欲取车位号，按动车位号对应按钮，控制面板上的数码管显示车位号。

（2）按动取指令按钮，观察取出动作（若被选择车位内无汽车，则该指令不被执行）。

（3）指令完成后，机构自动复位。

（4）零号车位已有汽车，则下一个取指令（误操作），将不被执行。

9、当零号车位上有货物时，若无外部操作指令，“就绪”灯亮，延时10秒后，自动将货物放在车库号最小的空位上，依次类推。如1#、2#、3#、4#都已有货物，程序延时10秒，10秒内若无外部操作指令，自动将货物放在5#车库。如1#、3#、4#都已存放货物， 10秒内若无外部操作指令，自动将货物放在2#车库。在延时的10秒内，若按下数字5#，然后按下“送”键，则运行机构将货物放入5#库，若按下5#键后，想取消此操作，可按下“放弃”键。此时，程序又处在待命状态，“就绪”灯亮，又可进行其它操作。

10．当零号车位上无货物时，若无人操作，“就绪”灯亮10秒后，程序将把数值最大车库号里的物品转运至没有放货物的车号比它小的车库里。如1#、2#、5#有物，该程序将自动把5#物品转至3#车位。若需从5#取回物品，放入4#位，操作步骤如下：“就绪”灯亮时，按下按钮键“5”，再按“取”键，运行机构执行程序要求取回货物后，停在起初位置。此时按按键4#，再按“送”键，运行机构将把货物放在4#位，然后停在起初位置，“就绪”灯亮10秒后，若无外部操作指令，程序又将4#位货物转至3#位。

 

 1.3.3、 装置中已实施的硬件保护

1）、X轴极限位保护（SQ0、SQ1）

2）、Y轴极限位保护（SQ2、SQ3）

3）、Z轴极限位保护（SQ4、SQ5）

4）、X轴、Y轴、Z轴协调保护（SQ6、SQ7硬件联锁）

以上各种保护开关，确保在编程实验中、立体停车场在程序出错时，并不损坏该装置。

1.3.4、技术参数：

1)   输入电压：AC200V～240V（带保护地二芯插座）或DC24V，耗电量〈250W。

2)   环境：温度-5～40摄氏度，湿度小于或等于百分之八十。

3)   外形尺寸：60 X 45 X 60cm

1.3.5、注意事项：

1)   当0#位有车时，只能有“送”的操作，0#位无车时，只有“取”的操作。

2)   取、送汽车模型应观察模型到位情况，应注意检测开关的动作情况。

3)   需用手取送汽车模型时，应在断电状态下进行。

4)   立体停车场模型应水平放置，并观察Y轴与场体垂线重合情况，若重合不良，应在垫角下垫某一厚度垫片解决

2 立体车库控制系统的设计

2.1、控制要求

1．将选择开关置于手动位置（此时1～6号有效），分别点动按键←1、2↓、3→、4↙、5↑、6↗，观察水平（X轴）、垂直（Y轴）、前后（Z轴）各丝杠运行情况，运行应平稳，在接近极限位置时，应执行限位保护（运行自动停止）。

2.将选择开关置自动位置（通电状态下，各机构复位，即返回零位）。

3.将一带托盘汽车模型置零号车位，放置模型时，入位要准确，并注意到车位底部检测开关已动作。

4.执行送指令

（1）选择欲送车位号，按动车位号对应按钮，控制面板上的数码管显示车位号。

    （2）按动送指令按钮，观察送入动作（若被选择车位内已有汽车，则该指令不被执行）。

（3）指令完成后，机械自动返回。

（4）零号车位已无汽车，则下一个送指令（误操作）将不被执行。

5.执行取指令

（1）选择欲取车位号，按动车位号对应按钮，控制面板上的数码管显示车位号。

（2）按动取指令按钮，观察取出动作（若被选择车位内无汽车，则该指令不被执行）。

（3）指令完成后，机构自动复位。

（4）零号车位已有汽车，则下一个取指令（误操作），将不被执行。

6、当零号车位上有货物时，若无外部操作指令，“就绪”灯亮，延时10秒后，自动将货物放在车库号最小的空位上，依次类推。如1#、2#、3#、4#都已有货物，程序延时10秒，10秒内若无外部操作指令，自动将货物放在5#车库。如1#、3#、4#都已存放货物， 10秒内若无外部操作指令，自动将货物放在2#车位。在延时的10秒内，若按下数字5#，然后按下“送”键，则运行机构将货物放入5#库，若按下5#键后，想取消此操作，可按下“放弃”键。此时，程序又处在待命状态，“就绪”灯亮，又可进行其它操作。

7．当零号车位上无货物时，若无人操作，“就绪”灯亮10秒后，程序将把数值最大车库号里的物品转运至没有放货物的车号比它小的车库里。如1#、2#、5#有物，该程序将自动把5#物品转至3#车位。若需从5#取回物品，放入4#库，操作步骤如下：“就绪”灯亮时，按下按钮键“5”，再按“取”键，运行机构执行程序要求取回货物后，停在起初位置。此时按按键4#，再按“送”键，运行机构将把货物放在4#位，然后停在起初位置，“就绪”灯亮10秒后，若无外部操作指令，程序又将4#库货物转至3#位。

2.2、I/O地址分配表

立体车库I/O分配表

    注：X40～X4C为0至12个车库的微动开关

2.3、实验步骤

1、 连接电源，打开计算机。

2、 打开FPWIN，将参考程序编辑好，并转换。

3、 将PLC程序下载到PLC装置中，并运行。

4、 关闭FPWIN程序，启动组态软件，编辑监控程序，并运行，观察运行的结果。如果有无误，则重新修改组态程序。直到组态画面的动作情况与模型的实际动作完全相符为止。

2.4、监控系统

 

2.5、注意事项

1、组态软件的运行系统与FPWIN不可同时运行。

2、禁止拔插编程电缆线。

3、注意人身安全。

3    系统的调试

3.1、PLC控制系统的调试

目前，虽然PLC控制系统的应用已相当普及，但在某些场合，其调试，维修工作仍然有待于规范化。为了能够迅速，规范地完成现场的调试与维修工作， 使得系统可靠，安全地工作，本章将系统地，全面地介绍PLC控制系统调试，维修的基本方法与具体步骤，并给出相关技术资料，设备 仪器准备等方面的要求 ，供读者参考。

调试前的准备

3.1.1技术资料

技术资料是调试与维修的指南，它在调试与维修工作中起着至关重要的 作用，借助于技术资料可以大大提高调试与 维修工作的效率。

PLC控制 系统的调试工作，一般来说都是由系统硬件，软件设计者本人承担，调试者应对设备，生产现场的控制要求非常了解，对自己设计的PLC程序了如指掌，因此，调试所需要的基本技术资料准备一般比较充分与具体。通常情况下，调试人员应具备以下资料，以开展并完成调试工作。

1)        设备的控制要求汇总表

2)        设备电气控制控制原理图

3)        设备电气接线图

4)        设备电气元件布置图

5)        PLC使用手册，编程手册

6)        设备PLC程序清单（初稿）

7)        PLC特殊功能模块，专用控制装置（如变频器，驱动器等）的使用说 明书等。

但是，设备到达生产现场（用户）后，PLC控制系统的调试工作可能不是由设计者本人承担，因此，调试人员需要有对设备，生产现场的控制要求，系统设计思想的了解与熟悉过程，为此，现场调试人员应在以上资料的基础上增加以下资料：

1)        设备的操作手册（包括设备的控制要求与动作过程，安装和调整的方法与步骤等）

2)        设备主要部件的结构原理示意图

3)        设备液压，气动，润滑系统图

4)        设备最终的PLC程序清单等

设备的控制要求汇总表是系统设计的依据，也是检验系统软件，硬件设计正确与否的标准，在调试阶段，需要根据以上要求， 逐一试验PLC的用户程序的设计 正确性。一般情况下，设备的控制要求汇总表仅仅是系统设计者的设计准备资料，并不向用户提供，因此，当非设计者本人进行调试与维修时，需要通过设备的操作手册（包括设备的控制要求与动作过程，安装和调整的方法与步骤等），主要部件的结构原理示意图，液压，气动，润滑系统图。熟悉设备控制要求，了解设备动作情况。

设备电气控制原理示意图，电气接线图，电气元件布置图是检查系统硬件连接，安装的技术文件。在调试阶段或维修时必须以此为依据来检查系统的硬件连接情况或确认故障部位，资料必须与实际线路，元器件安装相等。

PLC使用与编程说明书，既是调试人员调试用户程序，对PLC程序进行修改的参考资料，也是其他人员分析，理解PLC程序，详细了解，分析机床的动作过程，动作条件动作顺序以及各信号之间的逻辑关系的依据。用于最终调试或维修的PLC程序清单应是设备生产厂家的设计人员在完成调试后的最终版本。

虽然PLC程序可以通过从现场PLC下载等方法得到，但这样的PLC程序往往无注释，阅读程序需要花费一定的时间。为了调试与维修方便，最好使用生产厂家提供的，具有注释的PLC文件，生产厂家在设备出厂时也应予以提供。

PLC特殊功能模块，专用控制装置（如变频器，驱动器等）的使用说明书，是系统中使用的功能模块，伺服驱动，变频器等特殊部件的原理与连接说明书。主要包括以上部件的连接与控制要求，调试要点等，它是系统调试与维修的重要参考资料。当设备中使用了控制装置，功能部件时，设备生产厂家也应将其提供给用户，以便这些部件以发生故障时，调试，维修人员可以进行现场处理。

3.1.2、调试与维修工具

合格的调试，维修工具是进行PLC系统调试与维修的基本条件，PLC控制系统常用的调试与维修工具主要有以下几种。

数字万用表

数字万用表可用于大部分电气参数的准确测量，以判别电气元件的性能好坏。PLC系统调试与维修，对数字表的基本测量范围以及精度要求一般如下：

1)        交流电压表：200MV-700V，200MV挡的分辨率应不低于100微伏

2)        直流电压：200毫伏-1000伏，200毫伏挡的分辨率应不低于100微伏

3)        交流电流：200微安-20安，200微安挡的分辨率不低于0.1微安

4)        直流电流：20微安-20安，20微安挡的分辨率不低于0.01微安

5)        电阻：200欧-200兆欧，200欧挡的分辨率不低于0.1欧

6)        电容 ：2Nf-20微法，2Nf挡的分辨率不低于1 PF

7)        晶体管：hfe为0-1000

8)        具有二极管测试与蜂鸣器功能。

PLC 编程器

PLC编程器主要用于PLC用户程序的输入，编辑，调试和监控。PLC 编程器有专用编程器与通用计算机安装PLC程序开发软件两种基本类型，专用编程器又分为简型（便携式，如三菱的FX-10P-E-SET0，FX-20P-E-SET0等）与图形编辑型两种。

便携式编程器一般只能使用指令表语言进行程序的显示与检查，对PLC的状态诊断也只能以“位”，“字节”或“字”的形式进行，不能进行梯形图的输入，编辑，调试和动态显示，也不可以离线使用。但由于便携式编程器具有价格便宜，体积小，携带方便的优点，可适合于小型PLC的简单顺序控制程序的调试与维修。

图形编辑型编程器不仅可以使用所有编程语言进行程序的输入与编辑，而且还可以对PLC程序，I/O信号，内部继电器等以梯形图程序的形式，进行实时，动态显示，图形形象，直观。对于复杂PLC控制系统的调试与维修，必须使用图形编程器。

图形编辑型编程器可以是PLC生产厂家提供的专用编程器，也可以通过在通用计算机的基础上安装程序开发软件后取代专用编程器。

示波器

当PLC系统中使用脉冲输入/输出模块，模拟量输入/输出模块等功能模块时，调试与维修时需要使用示波器。示波器可以用于检测系统中的高速脉冲信号，连续模拟量信号的动态波形，如脉冲输出，脉冲输入波形，编码器，光栅的输出波形，测速反馈等模拟量输入，速度给定等模拟量输出的动态波形等，还可以用于检测系统中的其他部件，如开关电源，显示器等装置的各级电压，电流波形。示波器在PLC控制系统调试，维修时，可以根据系统的实际情况酌情使用。用于PLC系统调试，维修用的示波器，通常选用频率带宽为10-100MHz的双通道示波器。

3.1.3、基本检查

为了保证调试工作的顺利进行，在进行系统调试前，应根据系统设计规定的要求，认真对照系统，设备的设计要求与图纸，进行各项检查。尽可能排除设备在安装，制造过程中存在的各类类问题，改正控制系统在安装，连接等过程中可能存在的不合理，不正确因素。

3.1.4、设备基本状况检查

设备基本状况检查通常包括如下内容。

机械部件检查

1)        设备的机械，液压，气动部件是否已经准备就绪，设备的工作条件是否均已经符合运行的要求。

2)        设备的可动部件是否均已经可以自由移动。可动部件的停止位置是否恰当。

3)        设备的各种检测开关，传感器是否能够可靠发信。位置的调整是否合适。是否已经可靠安装与固定。

外部条件检查

1)        设备的进线电源电压，频率，接地线，接地电阻是否满足设备要求。

2)        设备的工作环境（温度，湿度等）是否满足PLC工作条件。电气柜，操纵台等部件的安装位置是否受到阳光的直射。

3)        设备的周围是否有强烈振动，或者其他强电磁干扰设备。如果有，是否已经对设备采取了有效的减振，电磁屏蔽与防护措施。

4)        设备的周围是否有足够的维修空间。

3.1.5电气检查

部件安装检查

1)        电气柜安装，固定，密封是否良好。是否能够有效防止切削液或粉末进入柜内。空气过滤器（如果安装）清洁状况是否良好。

2)        电气柜内部的风扇，热交换器等部件是否可以正常工作。PLC的防尘罩（防尘纸）是否已经取下一步。

3)        电气柜子内部的PLC模块，其他控制装置的表面，内部是否有线头，螺钉，灰尘，金属粉末等异物进入。

4)        控制系统各模块，部件的数量是否已经齐全。模块，部件的安装是否牢固，可靠。

5)        系统的总线，扩展电缆是否已经正确连接，连接器插头是否完全插入，拧紧。模块地址的设置（如需要）是否正确。

6)        系统操作面板上的按钮有无破损。安装是否可靠。设定位置是否正确。

7)        继电器，电磁铁以及电动机等电磁部件的噪声抑制器是否已经按照要求安装。

部件连接检

1)        电气柜与设备间的连接电缆是否有破损，电缆拐弯处是否有破裂，损伤现象。

2)        电源线与信号线布置是否合理，电缆连接是否正确，可靠。

3)        机床电源进线是否可靠，接地线的规格是否符合要求。

4)        信号屏蔽线的接地是否正确。端子板上接线是否牢固，可靠。系统按地线是否连接可靠。

5)        系统的总线，扩展电缆是否已经正确连接，连接器插头是否完全插入，拧紧。模块地址的设置（如需要）是否正确。

6)        确认全部低压PLC 输入端（如DC24V）与高压（如AC220V）控制回路间无短路或不正确的连接。

7)        确认全部PLC的输出无“短路”现象等。

3.1.6、现场调试的基本步骤

PLC的现场调试是检查，优化PLC控制系统硬件，软件设计，提高控制系统可靠的重要步骤。为了防止调试过程中可能出现的问题，确保调试工作的顺利进行，现场调试应在完成控制系统的安装，连接，用户程序编制后，按照规定的步骤进行。

尽管在不同场合使用的PLC型号，控制对象，控制要求各不相同，但PLC控制系统现场调试的基本方法与步骤相似。通常来说，调试应按照图3-1所示的步骤进行。

                                                                图3-1

由图3-1可见，PLC控制系统的现场调试主要分为调试前的基本检查，硬件调试，软件调试三个阶段。

调试前的检查包括PLC安装检查，连接检查，电源电压检查等步骤，检查的具体要求可以参见前述。

其中，特别注意需要以下几点。

1)        调试（通电）前应确保PLC上的防尘纸已经取下。

2)        PLC各输入，输出模块的地址已经正确分配与设定（需要时），且I/O信号的地址已经做了明确的标记。

3)        PLC必需已经按照要求进行可靠接地，接地系统必需符合规范。

4)        确认全部低压PLC输入端（如DC24V）与高压（如AC220V）控制回路间无短路或不正确的连接。

5)        确认全部PLC的输出无“短路”现象。

6)        确认PLC的扩展电缆已经可靠连接，且已经安装终端电阻（需要时）。

在以上检查完成后可以进入如下的PLC控制系统的试运行阶段（包括硬件调试与软件调试两个阶段）。

3.1.7、硬件调试

在基本检查确认无误后，可以进一步进行PLC控制系统的硬件调试。PLC的硬件调试要可分为通电试验、手动旋转试验、I/O连接检查、安全电路确认四部分。

通电检查

通电检查的主要目的是确认强电控制线路以及PLC外围线路的工作情况。

手动旋转试验

在合上全部断路器，自动开关，并测量无误后可以进行电机的旋转试验。旋转试验应通

过手动按下接触上部的机械连锁部件进行，不可以使用线圈通电的形式试验。

在全部检查进行完成后，切除控制系统动力线路的断路器，自动开关。对于使用气动，

液压控制的设备，应关闭气源。同时保留用于PLC电源，输入信号，输出信号的外部供电电源，以便进行下一步PLC输入/输出连接的检查。

I/O连接检查

在I/O连接检查前应确认控制系统动力线路的断路器，自动开关已经断开，气动。液压的气源，液压已经关闭。然后按照以下步骤进行 I/O信号的检查。

输入信号连接检查

输入信号的连接检查步骤如下。

1)        确认全部输入信号的电源电压已经符合PLC输入信号的要求。

2)        确认PLC处于“STOP”状态，并接通PLC电源。

一般来说，对于使用扩展单元或特殊功能模块的控制系统，应首先接通PLC扩展单元或功能模块的电源，然后接通PLC的基本单元的电源。电源接通后，可以通过PLC上的“POWER”指示灯。确认PLC电源已经正常加入。

3）手动按压PLC输入端的全部按钮，开关，通过PLC上的输入指示灯或者通过编程器对输入信号的检测，确认信号的地址连接正确，且按钮与开关的发信正常。

4）对于接近开关类的检测信号输入，应利用其他发信装置（如螺丝刀等）代替“发信挡块）进行试验，确认信号的地址与接近开关的动作。对于信号无法通过手动方式进行发信的输入点，也应在检测元件侧通过对输入信号的“短接”等方式对其连接情况与地址进行检查确认。

  输出信号连接检查

输出信号的连接检查步骤如下。

1)        确认全部输出点外部无短路，且输出点的外部电源已经符合PLC 对应输出信号的要求。

2)        确认PLC处于“STOP”状态，且PLC的电源已经正常加入。

3)        在调试现场有编程器的场合，通过对输出信号的强烈ON/OFF，检查输出端连接的执行元件动作情况与输出地址的正确性。

4)        在现场无编程器或无法对PLC输出 进行强制ON/OFF的场合，也应通过对PLC的输出进行模拟（如“短接”PLC输出点两端）动作，检查PLC输出地址连接与对应的执行元件动作情况。

安全电路确认

安全电路是指用于设备紧急分断，安全保护等的保护电路，这部分线路必须由继电器—接触器等电磁动作元件所组成，而不可以通过PLC进行控制，线路的具体设计方法与要求可以参见其它资料。

在进行PLC软件调试前，必须对线路中安全电路的动作进行——确认，保证控制系统的保护电路能够可靠动作，真正起到安全保护的作用。对于紧急分断电路。应进行多次通断试验，确认其安全性与可靠性。

3.1.8、软件调试

在PLC硬件调试完成后，可以进行PLC控制系统的软件调试。在PLC的软件调试前，应首先利用外部编程器对所编制的程序进行语法，程序结构等检查，排除程序中的语法与结构错误。然后将程序输入PLC，并根据如下步骤进行软件调试。

手动单步运行试验

PLC软件调试的第一步应对程序中的动作进行手动/单步运行试验，试验的基本方法与步骤如下。

1)        确认控制系统动力线路的断路器，自动开关已经断开，气动，液压的气源，液压已切断。

2)        检查PLC内部程序，确认输入程序正确。

3)        接通PLC电源，将PLC运行开关置于“RUN”，使PLC进入运行状态。

4)        确认PLC的“POWER”，“RUN”指示灯亮。当PLC出现诸如“PROG-E”，“CPU-E”，“ERROR”，“BATTERY ERROR”之类报警灯亮时，表明PLC存在软件，硬件，电池等方面的报警，应首先排除故障，然后进行进一步的调试。

5)        根据PLC程序的设计，在设备手动运行方式下逐一对机械的动作进行单步调试，并通过观察PLC的输出确认动作的正确性。在单步调试时，最好在断开动力线路，气动，液压的气源，液压的情况下进行；对于调试过程中需要的开关动作，可以通过手动发信的方式进行。

6)        通过观察PLC的输出，在全部单步动作得到确认后，可以接通动力线路。气动，液压的气动，液压，进行实际机械动作试验，确认机械部件动作正常。

7)        逐一调整机械运动部件的动作，检测开关的检测位置等，使得机械部件的运动速度，工作压力，工作行程等参数与设计要求相符。

自动运行试验

   在手动/单步运行试验完成后，可以进行系统的自动运行试验。自动运行试验原则上应在系统全部动力线路，气动，液压正常工作的情况下进行。试验时应注意以下几点。

1)        自动运行试验建议分步进行，既对机械部件的特定部分，通过采取必要的措施
（如采用手动发信等方式）进行单独的自动循环试验。然后再进行整体试验。

2)        为避免自动进行过程中可能出现的问题，对于运动部件，可以通过调整检测开关，发信元件位置等方式减少机械部件的实际运动行程，以保证运动行程留有足够的余量，防止事故发生。

3)        在全部自动运行动作试验完成后，恢复运动部件的检测开关，发信元件位置，进行整体试验。

   异常运行试验

         异常运行试验的目的是提高系统可靠性，尽可能避免不应有的事故发生。异常运行试验可以进行如下几项。

1)        外部突然断电实验。当设备在手动或自动运行时，不论在何种情况下，对于外部的突然断电，均能可靠停止，且通过规定的操作步骤使得设备恢复正常工作。

2)        紧急分断实验。当设备在手动或自动运行时，不论在何种情况下，对于紧急分断操作（如按下控制面板上的急停按钮），均能使得设备可靠停止，且通过规定的操作步骤恢复正常工作。

3)        检测开关不良实验。应考虑到系统检测开关不良的可能性，特别是对于容易产生机械部件碰撞，干涉，影响安全的部件，应对行程终点检测等信号作异常试验，必须保证即使某一检测开关不良或损坏，仍然不会发生安全事故。

4)        执行元件不良实验。应考虑到系统执行元件不良的可能性，特别是对于容易产生机械部件碰撞，干涉，影响安全的部件，应对其进行异常试验，必须保证即使某一检测开关不良或损坏，仍然不会发生安全事故。

5)        保护回路动作试验。应考虑到系统保护回路动作的可能性，特别是对于断定路器，自动开关等保护器件，应对其进行异常试验，必须保证在保护器件动作时，设备能够可靠停止，且通过规定的操作步骤，恢复正常工

4  系统的功能评价及现实意义

本次设计的现实意义：

  　车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30~40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。

　　机械停车场与传统的自然地停车场相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械停车场具有突出的节地优势。以往的地下停车场由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械停车场，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多层（21层）立体停车场的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。

　　机械停车场与地下停车场相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在停车场内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械停车场从管理上可以做到彻底的人车分流。

　　在地下停车场中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下停车场低得多。机械停车场一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车场。这对眼下车位短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。

本次设计的心得体会：

在于抓住主要矛盾，本设计采用的是日本松下FPO型PLC的可编程程序控制器，设计的重点在于软件与硬件的设计，软件和硬件设计可同时进行，抓住了这个主要矛盾本设计就已完成百分这五十，我觉得本次设计的另一个重要方面是不断地搜索资料，搜索的途径有多种，我从图书馆借了有关PLC的书籍。从这些书籍我了解到PLC的多种类型，如：西门子、三菱、欧姆龙等等。虽然说它们的类型不同，但其编程的思想方法是基本一致的。我采取时间最长的搜索途径是利用网络。是的，我感觉网络对我的学习太重要了，在工控网中有大量的PLC编程实例，在那里我不光了解到了PLC还有DCS和FCS的控制。

我觉得此次设计的另一个重要方法就是比较法，这种方法曾被先人采用过。对各种不同的实例进行研究，找出它们的不同与相同点。

PLC的现实用途很广，而它的知识也是博大精深，越加深入，越会发现有许多你所不知道的知识。在我实习时所见的PLC是控制机床动作的，其类型有三菱和欧姆龙。

PLC作为我们专业发展的一个方向，要想真正学好它，我还有很长的路要走，而此次的毕业设计恰为我的发展方向奠定了一个基础。

 

致   谢

一个好的设计，仅仅依靠自己的力量是很难完成的，因为你总会遇见困难，或许老师、同学的一个简单提示就可以让你豁然开朗、让你茅塞顿开，在此次设计过程中，我深刻体会到了这一点的重要性，同时我也深刻的领悟到团队精神的重要，互助精神的必要。

在此，我衷心地向我的毕业设计指导老师王冬梅老师，还有其他各位老师、同学和领导表示感谢。感谢他们在设计中给我的帮助、鼓励和支持，使我在困难面前勇于前行，使我对人生目标有了更大的坚定。

我为有这么一些同学、老师和领导而感到骄傲和幸运，我感谢他们在生活中的悉心照料、学习中的全心帮助。

在此，我衷心地对他们说声谢谢

参考文献

1．   史国生. 《电气控制与可编程控制器技术》.化学工业出版社。

2．   常斗南. 《可编程序控制器原理.应用.实验》.机械工业出版社。

3．   朱善君. 《可编程序控制系统》.清华大学出版社

4．   章小印. 《电气控制与PLC》.煤炭工业出版。