摘 要I摘 要自動化立體車庫是集自動化技術(shù)、機器人技術(shù)、計算機技術(shù)為一體的智能化、立體化的物流儲運系統(tǒng)，能夠自動而可靠的完成車輛的存儲以及相關(guān)信息的管理。對該系統(tǒng)的開發(fā)與研究，可以解決我國停車難的問題，具有非常大的理論意義和使用價值。在程序設(shè)計之前，首先確定車庫的類型和平面結(jié)構(gòu)。不同立體車庫機構(gòu)的布置和同一立體車庫機構(gòu)的選擇等都不相同，所以對應(yīng)的控制系統(tǒng)部分也就相應(yīng)地有差別。由于堆垛式立體車庫的運行效率高、可靠性好等，且能實現(xiàn)全自動化管理，具有廣泛的應(yīng)用前景，因此利用 PLC（可編程序控制器）設(shè)計一個地下堆垛式立體車庫的控制系統(tǒng)。而在設(shè)計的過程中，為了便于系統(tǒng)的檢查，理清系統(tǒng)思路，嘗試把進出車庫的控制系統(tǒng)和智能搬運系統(tǒng)、堆垛控制系統(tǒng)分開來設(shè)計。整個系統(tǒng)的設(shè)計充分體現(xiàn)了 PLC在自動控制中的優(yōu)勢。該設(shè)計的方法是：以平面停車場為核心，依靠油泵、電機等移動車位，利用 PLC 指令來控制車位位置變動進程。設(shè)計一種新型雙層機械式停車庫控制系統(tǒng)，文中提出了軟件設(shè)計的方法，并改進了速度。這種方法具有普遍意義，可用于任意車位的設(shè)計。本文概述了我國停車場的現(xiàn)狀，提出了在市區(qū)建設(shè)立體車庫的必要性；并簡單概括了自動化立體車庫的類型、特點和選型標準等等；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；最后詳細介紹了地下堆垛式立體車庫和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、軟件的實現(xiàn)，分析了系統(tǒng)的控制流程和 PLC 控制的梯形圖。該系統(tǒng)實現(xiàn)了立體車庫的有效控制與管理，充分發(fā)揮該車庫的特點。關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)，PLC，傳感器，堆垛式立體車庫Abstract IIAbstractAutomated 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 IABSTRACT .II第 1 章 緒 論 11.1 本文的目的和意義 .11.2 國內(nèi)外立體車庫的研究現(xiàn)狀 11.2.1 國外立體車庫的發(fā)展現(xiàn)狀 11.2.2 我國立體停車庫的發(fā)展現(xiàn)狀 11.3 研究的主要內(nèi)容、目標和方法 2第 2 章 自動化立體車庫的簡介 .42.1 自動化立體車庫的類型 .42.1.1 水平循環(huán)式立體停車庫 42.1.2 垂直循環(huán)式立體車庫 52.1.3 垂直升降式立體車庫 52.1.4 升降橫移式立體車庫 62.1.5 輸送帶式立體停車庫 72.2 自動化立體車庫的特點 82.3 立體車庫的主要技術(shù)指標 92.3.1 適用車型 92.3.2 停車車位空間 .92.3.3 庫容與庫容利用率 102.3.4 車輛存取時間 102.4 立體車庫設(shè)計選型的要點 .112.4.1 立體車庫庫址選擇 112.4.2 適用車型的確定 112.4.3 立體車庫容量的確定 .122.4.4 選型 .12第 3 章 可編程序控制器（PLC）的簡介 .133.1 可編程序控制器的特點 133.2 PLC 的硬件結(jié)構(gòu) 143.2.1 中央處理單元（CPU） 153.2.2 開關(guān)量輸入/輸出單元 153.3 PLC 的工作原理 183.3.1 輸入刷新階段 193.3.2 程序執(zhí)行階段 193.3.3 輸出刷新階段 193.4 可編程序控制器的編程方式 .213.4.1 梯形圖語言 223.4.2 指令助記符語言 23IV3.5 PLC 應(yīng)用編程的原則和步驟 .233.5.1 編程中遵循的基本原則 .233.5.2 編程的進行步驟 24第 4 章 堆垛式立體車庫的系統(tǒng)構(gòu)成 254.1 運行原理和特點 254.2 車庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 254.3 信息管理系統(tǒng) .264.3.1 上位機 .264.3.2 熱備機系統(tǒng) 274.4 出入口控制系統(tǒng) 274.4.1 服務(wù)器 .274.4.2 激光檢測系統(tǒng) 274.4.3 主控 PLC 系統(tǒng) 274.5 智能機械系統(tǒng) .284.5.1 堆垛機系統(tǒng) 284.5.2 水平交接系統(tǒng) 28第 5 章 立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計 295.1 進出車控制系統(tǒng)的設(shè)計 295.1.1 系統(tǒng)設(shè)計 .295.1.2 梯形邏輯圖 325.1.3 小結(jié) .345.2 地下停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計 .355.2.1 系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理 .355.2.2 堆垛機到位原理 365.2.3 控制系統(tǒng)設(shè)計 365.2.4 邏輯梯形圖 415.3 控制系統(tǒng)的改進和運行速度的改善 42結(jié) 論 44參考文獻 .45致 謝 47附錄 1：指令語言 481第 1 章 緒 論1.1 本文的目的和意義作為現(xiàn)代大都市的標志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車滿為患已成為當今快節(jié)奏社會中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車已成為人們的共識。目前我國經(jīng)濟正處在高速發(fā)展時期。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，汽車普遍進入家庭已為期不遠，停車市場前景廣闊。機械式立體停車庫既可以大面積使用，也可以見縫插針設(shè)置，還能與地面停車場、地下停車庫和停車樓組合實施。是解決城市停車難最有效的手段，是停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。1.2 國內(nèi)外立體車庫的研究現(xiàn)狀介紹國內(nèi)與國外在立體車庫發(fā)展上存在的差距，并著重指出我國現(xiàn)在靜態(tài)交通相對于動態(tài)交通的滯后，并且影響了動態(tài)交通的正常運行。1.2.1 國外立體車庫的發(fā)展現(xiàn)狀在 50 多年前，立體停車就在國外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對家庭使用雙層停車設(shè)備，在一塊停車面積上停放兩輛汽車；利用住宅空地建起 2-4 層升降橫移停車設(shè)備，停車面積利用率提高 2-4 倍；建起適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔，使單位停車面積進一步減?。焕脧V場、建筑物下面的空間建設(shè)地下停車庫，使地下停車幾乎不占地面空間。自 70 年代末起，世界經(jīng)濟高速發(fā)展，汽車逐漸普及，保有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國家、地區(qū)和一些發(fā)達國家積極開展了機械式停車技術(shù)的研究開發(fā)制造應(yīng)用，以日本、美國、德國等為代表的發(fā)達國家在停車技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平，韓國和港、澳、臺地區(qū)的停車業(yè)也通過引進、移植、制造，得到了蓬勃發(fā)展，較好地解決了本地區(qū)的停車難，并開始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品。1.2.2 我國立體停車庫的發(fā)展現(xiàn)狀我國城市停車還處在初級階段，專用和公共停車位數(shù)量和合理的車位與車輛比率相差甚遠，停車難到處可見。目前我國的停車場仍以平面停車場、路上停車場、路外停車場、自行式停車場為主，立體停車庫和機械式停車場數(shù)量還很少。以我國停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快的上海為例，路上、路外停車仍占有相當比例，已建設(shè)的車場大部分是地下自行式停車場和在自行式停車場的基礎(chǔ)上安裝簡易停車設(shè)備或增加存車數(shù)量。自行第一章 緒 論2式停車場存在較多缺陷，近年來在發(fā)達國家已很少新建。大家感興趣的是具有現(xiàn)代水平的機械式立體停車庫。我國對機械停車庫的開發(fā)與研究工作始于 1984 年。1988 年由北京有色冶金設(shè)計研究總院率先研制完成了 LS 型(兩層升降橫移式)機械停車庫,從此結(jié)束了我國沒有機械停車庫的歷史。1989 年該院又研制成功了 S 型(豎直循環(huán)式)機械停車庫，1991 年在中國石化總公司北京設(shè)計院正式投入使用,該項目獲得了國家專利。它的建成標志著我國打破了傳統(tǒng)的停車方式,為城市規(guī)劃和城市建設(shè)提供了新的思路,為解決我國城市“停車難”問題闖出了一條新路。據(jù)不完全統(tǒng)計,自 1991 年以來在北京、天津、上海、深圳等大城市，陸續(xù)有 30 多臺機械停車庫投入使用,該院的技術(shù)占有率約為 80%以上。繼LS 型和 S 型機械停車庫投入使用后,該院又開發(fā)出 LX 系列(兩層循環(huán)式)、T 系列(汽車升降機)和 DS 系列(三層升降橫移式)機械停車庫,分別安裝在天津及北京等地。進入 20 世紀 90 年代后，隨著電腦智能化管理和自動化倉庫存儲技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了自動化倉庫存儲式機械停車裝置，極大的提高了土地利用率。1.3 研究的主要內(nèi)容、目標和方法本文主要研究的是：通過 PLC 所提供的指令來設(shè)計立體車庫的控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)機械式立體車庫的自動存取車。我們所設(shè)計的立體車庫不但能夠滿足用戶的停車要求，而且要使立體車庫的控制系統(tǒng)能實現(xiàn)預(yù)定的功能，例如自動進出立體車庫；并且能夠?qū)噹爝M行安全監(jiān)控；并能節(jié)約時間，提高效率，使存取車安全、可靠。自動化立體車庫通過可編程序控制器（Programming Logic Controller，簡稱PLC）控制車位的空間位置變動，使車位能夠?qū)崿F(xiàn)空間到平面的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)多重單層平面停車的功能。PLC 作為自動化工業(yè)控制器，目前國內(nèi)的眾多升降橫移式立體停車庫中，其控制核心單元多為 PLC，并通過控制按鈕，由工作人員現(xiàn)場操作來實現(xiàn)對車庫的管理和控制。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，立體車庫動作復雜，要求控制系統(tǒng)實現(xiàn)順序動作控制、速度控制、定位控制及安全互鎖控制。所以 PLC 是立體車庫的首選的控制系統(tǒng)。自動化立體車庫對控制系統(tǒng)主要有如下幾個方面的要求：（1）自動操作存取車時，單按鈕操作，只要按動所選車位按鈕，控制系統(tǒng)根據(jù)當前車庫存車狀況，自動選擇調(diào)度方案，以最短的時間完成車輛的出入庫。3（2）安全互鎖控制立體車庫不允許因錯誤動作而造成車輛損壞，所以安全裝置是必不可少的，如光電檢測裝置。控制系統(tǒng)應(yīng)能及時檢測出隱患，避免故障的發(fā)生。（3）高速、平穩(wěn)一些大型立體車庫的平均車輛存取時間能夠達到小于 70s，這就要求傳動裝置以高速度運行，同時，為了保證安全、低噪聲與平穩(wěn)起、制動，又要求傳動裝置具有自動加、減速功能。因此立體車庫驅(qū)動裝置一般都采用交流變頻調(diào)速技術(shù)。第二章 自動化立體車庫的簡介4第 2 章 自動化立體車庫的簡介2.1 自動化立體車庫的類型國外立體車庫控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用已有很長歷史，隨著 PLC 技術(shù)的日趨成熟和自動化程度的不斷提高，立體車庫控制技術(shù)得到廣泛推廣。發(fā)達國家的諸多城市，均采用自動化立體車控制系統(tǒng)，有效地解決了土地資源緊缺和泊車難的問題。目前常用的立體車庫結(jié)構(gòu)形式有：水平循環(huán)式立體停車庫、垂直循環(huán)塔式立體車庫、垂直升降式立體車庫、升降橫移式立體車庫、輸送帶式立體停車庫。2.1.1 水平循環(huán)式立體停車庫圖 2-1 為水平循環(huán)式立體車庫簡圖。這種車庫主體結(jié)構(gòu)為一水平放置的鏈式輸送機，車輛停放在鏈式傳送帶的托盤上，隨著車輛的入出庫，所有車輛同時按固定次序作循環(huán)運動，由平動機構(gòu)確保車輛始終處于水平狀態(tài)，整套系統(tǒng)由一大型電機單獨驅(qū)動。水平循環(huán)式立體車庫外形狹長，通過采用兩層停車結(jié)構(gòu)，可以有效地提高狹長地段的土地利用率。整個車庫只有一個水平循環(huán)動作，因此電氣控制系統(tǒng)簡單，便于維護。但是由于其平動機構(gòu)導軌易于磨損，因而增加了維護工作量。水平循環(huán)式立體車庫停車數(shù)量受到單一驅(qū)動電動機功率和結(jié)構(gòu)限制，一般在十幾輛左右，可以通過組合，來達到所需的停車數(shù)量。圖 2-1 水平循環(huán)式立體停車庫52.1.2 垂直循環(huán)式立體車庫圖 2-2 為垂直循環(huán)式立體車庫，這種車庫減小了占地面積，有效地提高了土地利用率。圖 2-2 垂直循環(huán)塔式立體車庫垂直循環(huán)塔式立體車庫主體是一個垂直回轉(zhuǎn)鏈式輸送機，車輛停放在托盤上，由做垂直循環(huán)運動的鏈條帶動，在平動機構(gòu)的控制下保持車位水平，這種車庫由單一大型電機驅(qū)動，電氣控制系統(tǒng)簡單，但其平動機構(gòu)也存在導軌易磨損的問題，從而引發(fā)運行卡死現(xiàn)象。垂直循環(huán)式立體停車庫停車數(shù)量受驅(qū)動電機功率及結(jié)構(gòu)等因素限制，一般可停車10～40 輛。2.1.3 垂直升降式立體車庫圖 2-3 為垂直升降（塔式）式立體車庫，它主要由高層停車架、升降電梯、車輛存取機構(gòu)及回轉(zhuǎn)臺等組成。這種車庫的主體結(jié)構(gòu)由工字鋼或槽鋼焊接而成，結(jié)構(gòu)簡單，制造難度不大，由于提升運送車輛的升降電梯應(yīng)具有較高的升降速度，以降低車輛的存取時間，所以一般采用直流調(diào)速裝置或交流變頻調(diào)速裝置，實現(xiàn)自動加減速控制，達到高速運行與平穩(wěn)啟停的雙重目的。升降電梯要求具有平層停車定位裝置，需要一套行程檢測系統(tǒng)，升降電梯提升能力一般不超過 5t，運行速度應(yīng)在 90m/min 以上。車輛存取機構(gòu)是升降電梯的附屬裝置，一般采用多節(jié)伸縮式貨叉?；剞D(zhuǎn)臺的作用第二章 自動化立體車庫的簡介6是調(diào)整車輛入、出時的方位。垂直升降式立體車庫動作較復雜，一般采用工業(yè)計算機或高檔可編程序控制器構(gòu)成其自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)存取車控制、自動計費等功能，也可實現(xiàn)無人化管理。圖 2-3 垂直升降式立體車庫2.1.4 升降橫移式立體車庫圖 2-4 為升降橫移式立體車庫。這種車庫多為中、小型車庫，停放車輛數(shù)目從幾輛至幾十輛不等，一般采用 2～4 層結(jié)構(gòu)。整套車庫由支架及若干臺機構(gòu)相同的臺車組成，典型臺車由卷揚提升機構(gòu)、橫移機構(gòu)及托盤組成。各臺車之間相互獨立運作，一般情況下不致因某臺車的故障而影響整個車庫的正常運行。升降橫移式立體車庫可根據(jù)地形及高度條件隨意組合，可以建在廣場上、樓房旁、立交橋下或地下室內(nèi)，極適合于廠礦企業(yè)、機關(guān)內(nèi)部停車和社會小區(qū)內(nèi)停車。升降橫移式立體車庫可以采用人工控制或可編程序控制器控制。升降橫移式立體車庫的土地利用率取決于層數(shù)，一般情況下，單位停車面積上可停放 2～3 輛車。7圖 2-4 升降橫移式立體車庫2.1.5 輸送帶式立體停車庫圖 2-5 為輸送帶式立體車庫，采用升降電梯提升車輛，再用輸送帶將車輛送至停車位。整個車庫系統(tǒng)較復雜，必須采用計算機控制，適合建在大型娛樂場所或繁華商業(yè)區(qū)中。圖 2-5 輸送帶式立體車庫除上述各種立體車庫外，還有無平移雙層提升式簡易停車庫，如圖 2-6 所示。它是由液壓傳動裝置構(gòu)成的微型立體車庫，也是一種常用的家庭車庫。第二章 自動化立體車庫的簡介8圖 2-6 無平移雙層提升式簡易停車庫2.2 自動化立體車庫的特點這些特點是相對于自行式立體車庫而言的，自行式立體車庫的停車率(單位面積停車數(shù))低，因為每層均有車道占去一定面積；存、取車不方便，每次存、取車司機要走較長的路；車庫層次不能過多、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空間外,幾乎沒有浪費。如垂直循環(huán)式機械停車庫,占地面積只有50 平方米,可同時存放 30 多輛轎車,而普通的停車場存放 30 輛轎車需要占地 1000 平方米以上,兩者相差 20 余倍。2.出入庫管理方便簡捷由電腦控制操作簡單,庫內(nèi)的存車數(shù)量、存車位置、存車時間等全可以顯示在操作盤上,一目了然。3.設(shè)備安全可靠完善的閉鎖裝置可保證汽車安然無恙,外部人員不能隨意進出,汽車不會遭受人為的損傷和丟失,車主可大為放心。4.配置靈活可單獨設(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)能由于汽車在庫內(nèi)行程短,排放廢氣少,因此不需要強制通風,也無需大面積照明,耗電量低。96.節(jié)省時間車主不需尋找車位,調(diào)車時間短。2.3 立體車庫的主要技術(shù)指標此處主要介紹立體車庫產(chǎn)品的車位利用和它存取車的運行速度等方面的指標，在車庫建設(shè)中，為結(jié)構(gòu)的選擇和空間的布置提供了技術(shù)指標。2.3.1 適用車型大多數(shù)汽車都是按標準外形尺寸設(shè)計生產(chǎn)的。根據(jù)汽車尺寸的不同，可以分為S、D、M、G、L 型，還有高頂?shù)?H 型汽車。各種汽車的外形尺寸與重量參數(shù)詳見表 2-1。顯然不同類型的汽車所需要的停車車位大小不一樣的。根據(jù)某一車型設(shè)計的立體車庫可以停放比該車型更小的其他車型的汽車。例如根據(jù) G 型汽車設(shè)計的立體車庫可以停放 S、D、M 和 G 型汽車。我們稱車庫可以停放的車型為車庫的適用車型，而其中外形尺寸最大的車型為最大適用車型。表 2-1 汽車車型參數(shù)項目 小型轎車 S 中型轎車 D 中大型轎車M大型轎車 G 超大型轎車L微型面包車H總長 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 25002.3.2 停車車位空間車庫最大適用車型的外形尺寸決定了停車車位的有效空間，應(yīng)根據(jù)存取設(shè)備的運動精度在各方向上加大一定的安全裕量，一般取 200～300mm。停車車位實際空間是由停車有效空間和其他結(jié)構(gòu)（如托盤、提升設(shè)備等）所占的空間組成，由此可以計算出停車車位空間。若停車車位空間尺寸分別為總長 L、總寬 W 和總高 H，則停車車位空間容積V=L×W×H。第二章 自動化立體車庫的簡介102.3.3 庫容與庫容利用率立體車庫可同時容納的汽車總數(shù)稱為立體車庫的容量（簡稱庫容 N） 。利用有限的占地面積停放更多的車輛即庫容最大是立體車庫最根本的設(shè)計目標。通常用車庫的面積利用率（ Rs）及空間容量利用率（ Rv）來表示：總SWLNR×=總VNR×=其中 S 總 ——主體車庫總面積，m 2;V 總 ——主體車庫總?cè)莘e，m 3；N——車容；因為車庫內(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 越大說明立體車庫土地利用率高。2.3.4 車輛存取時間車輛存取時間反映了車庫的工作效率，對于具有單一提升裝置的立體車庫，如垂直升降式立體車庫來說，車輛存取時間 t 包括駛?cè)霑r間 t1、提升時間 t2、存入車位時間 t3、提升裝置回位時間 t4、提升裝置到位時間 t5、取車時間 t6、提升裝置下降時間 t7 及車輛駛出時間 t8。以某車庫為例，車輛存取各階段動作速度——時間曲線如圖2-7 所示，則其存取時間為 110s。圖 2-7 車輛存取動作曲線顯然，對于不同的車位來說，車輛的存取時間是不一樣的。因此，整個車庫應(yīng)該用平均車輛存取時間來反映車庫的工作效率。對于具有多提升并行動作裝置的立體車庫來說，車輛存取時間取決于順序完成的各個動作的最長時間。對于存取車輛時間相對集中的場所，如體育場館、電影院旁的停車場，平均車輛存取時間可以大一些，如 120s。112.4 立體車庫設(shè)計選型的要點此節(jié)的主要目標是在立體車庫的配建方面提供準確的數(shù)據(jù)，選擇合適的地點和合適的立體車庫，以達到車庫的最高利用率。2.4.1 立體車庫庫址選擇使用停車場（庫）的車輛主要有兩種情況：①在娛樂場所和商業(yè)區(qū)旁的暫時停放；②在工礦企業(yè)內(nèi)部和社會小區(qū)停車場的夜間存放。前者往往不固定，而后者相對固定。建造停車場時，首先應(yīng)摸清停車場過往車輛的車型與數(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)及地價等方面因素，決定立體車庫庫址。2.4.2 適用車型的確定車庫最大適用車型的選擇決定了可存車型范圍和庫容利用率。因此，要對車庫周圍來往車輛車型及數(shù)量進行統(tǒng)計分析，以確定車庫的適用車型。根據(jù)表 2-1 中的車型分類方法，設(shè) q1、 q2、 q3、 q4、 q5 分別為可能使用車庫的S、D、M、G、L 型車輛的數(shù)量， Q 為其總和，通過表 2-2 可以統(tǒng)計分析車庫適用車型比率。由表 2-2 可以看出，車庫適用車型范圍選的越大，車庫適用車型比率 P 值就越大，可存車輛類型就越多。當 P=1 時，車庫可以適用所有 S-L 型汽車。當較大型汽車所占比例不大時，應(yīng)減小車庫適用車型范圍，如根據(jù)統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，取 P=0.8，從表 2-2 中查處對應(yīng)的適用車型，進一步計算出可供車庫存放的車輛總數(shù)：T=P×Q表 2-2 適用車型比率分析車型 數(shù)量 比例 適用車型比率S q1 q1/Q P=q1/QD q2 q2/Q P=(q1+q2)/QM q3 q3/Q P=(q1+q2+q3)/QG q4 q4/Q P=(q1+q2+q3+q4)/QL q5 q5/Q P=(q1+q2+q3+q4+q5)/Q合計 Q=q1+q2+q3+q4+q5 1 —第二章 自動化立體車庫的簡介122.4.3 立體車庫容量的確定立體車庫庫容量應(yīng)根據(jù)車流量或每天進、出庫車輛的總數(shù)和車輛的存取規(guī)律（集中或分散）來決定。據(jù)日本資料介紹，在商業(yè)區(qū)超過 2000m2面積建筑物必須附建停車場，按 300m2一個車位確定庫容量。這些經(jīng)驗數(shù)據(jù)也可以作為確定庫容時的參考。2.4.4 選型在選擇車庫類型時，首先要考慮庫址周圍的環(huán)境。如若在立交橋下或地下室內(nèi)建造立體車庫，就應(yīng)選擇升降平移式立體車庫；如若將車庫建在高層建筑旁，則應(yīng)選擇垂直升降式或垂直循環(huán)式塔形車庫`。其次要根據(jù)車輛存取特點進行選擇，如娛樂場所旁的立體車庫應(yīng)選擇順序取車時間短的垂直循環(huán)式塔形立體車庫，以便利于集中取車；而在商業(yè)區(qū)，應(yīng)選擇垂直升降式立體車庫。針對初選的各種方案，進行經(jīng)濟效益分析、建造費用分析及進行優(yōu)缺點比較，從中找出最優(yōu)方案。選定車庫類型后，應(yīng)用專業(yè)知識完成車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計及控制系統(tǒng)設(shè)計。13第 3 章 可編程序控制器（PLC）的簡介3.1 可編程序控制器的特點PLC 優(yōu)越的性能使它能在惡劣的環(huán)境下正常的工作，并很受客戶的歡迎，主要原因是由于以下方面的特點。1.靈活性和通用性強繼電器控制系統(tǒng)的控制電路要用大量的控制電器，需要通過人工布線、焊接、組裝來完成電路的連接。其致命的缺點是，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，耗時且費力。PLC 是利用存儲在機內(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，當控制功能改變時只需修改程序即可，PLC 外部接線改動極少，甚至可不必改動。一臺 PLC 可以用于不同的控制系統(tǒng)中，只不過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法比擬的。2.抗干擾能力強、可靠性高繼電器控制系統(tǒng)中，由于器件的老化、脫焊、觸點的抖動以及觸點電弧等現(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時，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，大量的開關(guān)動作是由無觸點的半導體電路來完成的，加之 PLC 在硬件和軟件方而都采取了強有力的措施，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)場而穩(wěn)定地工作。從國內(nèi)外使用 PLC 的實際情況來看，平均無故障率可以達到幾萬其至幾十萬小時以上。因而 PLC 被譽為“專為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的計算機” 。3.編程語言簡單易學雖然 PLC 是以微型計算機技術(shù)為核心的控制裝置，但是不要求使用者精通計算機方面復雜的硬件和軟件知識。大多數(shù) PLC 采用類似繼電器控制電路的“梯形圖”語言編程，清晰直觀，簡單易學，了解繼電器控制線路的電氣技術(shù)人員很容易接受。4.PLC 與外部設(shè)備的連接簡單、使用方便用微機控制時，要在輸入/輸出接口電路上做大量工作，才能使微機與控制現(xiàn)場的設(shè)備連接起來，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，輸出接口具有較強的驅(qū)動能力，可以直接與繼電器、接觸器、電磁閥等強電電器連接，接線簡單．使用非常力便。第三章 可編程序控制器（PLC）的簡介145.PLC 的功能強、功能的擴展能力強其一，PLC 利用程序進行定時、計數(shù)、順序、步進等控制， 十分準確可靠。而用繼電器控制時，需使用大量時間繼電器、計數(shù)器，步進控制開關(guān)等設(shè)備，其準確性與可靠性無法與 PLC 相比。其二， PLC 還具有 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)運算和數(shù)據(jù)處理、運動控制等功能。因此它既可對開關(guān)量進行控制，又可對模擬量進行控制。其三，PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，因此，它不僅可以控制—臺單機、一條生產(chǎn)線，還可控制一個機群、多條生產(chǎn)線，它既可現(xiàn)場控制，也可遠距離對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控。PLC 的功能擴展極為方便，硬件配置相當靈活，根據(jù)控制要求的改變，可以隨時變動特殊功能單元的種類和個數(shù)，再相應(yīng)修改用戶程序就可以達到變換和增加控制功能的目的。6.PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試周期短由于 PLC 是通過程序?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的控制，所以設(shè)計人員可以在實驗室里設(shè)計和修改程序。更為方便的是可在實驗室里進行系統(tǒng)的模擬進行調(diào)試，使現(xiàn)場工作量大為減少。而繼電器控制系統(tǒng)是靠調(diào)整控制電路的接線來改變控制功能的，調(diào)試時費時又費力。7.PLC 體積小、重量輕、易于實現(xiàn)機電一體化由于 PLC 內(nèi)部電路主要采用半導體集成電路，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、功耗低的特點；更由于它只有很強的抗干擾能力，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，因而它已成為實現(xiàn)機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。整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 是將中央處理單元（CPU） 、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通信端口、I/O 擴展端口等組裝在一個箱體內(nèi)構(gòu)成主機。另外還有獨立的 I/O 擴展單元等與主機配合使用。整體式 PLC 的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，小型機常用這種結(jié)構(gòu)。整體式 PLC 的基本組成如圖 3-1 所示。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，模塊之間通過底板上的總線相互聯(lián)系。裝有 CPU 的單元稱為 CPU 模塊，其他稱為擴展模塊。CPU 與組合式的 PLC 系統(tǒng)配置靈活，有的小型機也用這種結(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：（1）接收、存儲由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，并可通過顯示器顯示出程序的內(nèi)容和存儲地址。（2）檢查、校驗用戶程序。對正在輸入的用戶程序進行檢查，發(fā)現(xiàn)語法錯誤立即報警，并停止輸入；在程序運行過程中發(fā)現(xiàn)錯誤，則立即報警或停止程序的執(zhí)行。（3）接收、調(diào)用現(xiàn)場信息。將接收到現(xiàn)場輸入的數(shù)據(jù)保存起來，在需要該數(shù)據(jù)的時候?qū)⑵湔{(diào)出、并送到需要該數(shù)據(jù)的地方。（4）執(zhí)行用戶程序。當 PLC 進入運行狀態(tài)后,CPU 根據(jù)用戶程序存放的先后順序，逐條讀取。解釋和執(zhí)行用戶程序，完成用戶程序中規(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 PLC 外部的負載。（5）故障診斷。診斷電源、PLC 內(nèi)部電路的故障，根據(jù)故障或錯誤的類型，通過顯示器顯示出相應(yīng)的信息，以提示用戶及時排除故障或糾正錯誤。3.2.2 開關(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)場設(shè)備向 PLC提供的信號，例如由按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、繼電器觸點、接近開關(guān)、撥碼器等第三章 可編程序控制器（PLC）的簡介16提供的開關(guān)量信號。這些信號經(jīng)過輸入電路的濾波、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。輸出單元將經(jīng)過 CPU 處理的微弱電信號通過光電隔離、功率放大等處理，轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強電信號，以驅(qū)動各種執(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.開關(guān)量輸入單元按照輸入端電源類型的不同，開關(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。虛線框內(nèi)是 PLC內(nèi)部的輸入電路，框外左側(cè)為外部用戶接線。圖中只畫出對應(yīng)于一個輸入點的輸入電路，各個輸入點所對應(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管殼中。當二極管中有電流時其發(fā)光，此時光電三極管才導通。R1 為限流電阻，R2 和 C 構(gòu)成濾波電路，可濾除輸入信號中的局部干擾。LED 顯示該輸入點的狀態(tài)。其工作原理是：當 S 閉合時光電耦合器導通，LED 點亮．表示輸入開關(guān) S 處于接通狀態(tài)。此時 A 點為高電平，該電平經(jīng)濾波器送到內(nèi)部電路中。當 CPU 訪問該路信號時，將該輸入點對應(yīng)的輸入映像寄存器狀態(tài)置 1；當 S 斷開時光電耦合器不導通，LED 不亮，表示輸入開關(guān) S 處于斷開狀態(tài)。此列 A 點為低電平，該電平經(jīng)濾波器送到內(nèi)部電路中。當 CPU 訪問該路信號時，將該輸入點對應(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，這時直流輸入單元無需外接電源，用戶只需將開關(guān)接在輸入端子和公共端子之間即可，這就是所謂無源式直流輸入單元。無源式直流輸入單元簡化了輸入端的接線，方便了用戶。圖 3-3 PLC 的輸入接口電路（直流輸入型）（2）交流輸入單元17交流輸入單元的電路如圖 3-4 所示。虛線框內(nèi)是 PLC 內(nèi)部的輸入電路，框外左側(cè)為外部用戶接線。圖中只畫出對應(yīng)于一個輸入點的輸入電路，各個輸入點所對應(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，對交流相當于短路。R1 和 R2 構(gòu)成分壓電路。這里光電耦合器中是兩個反向并聯(lián)的發(fā)光二極管，任意一個二極管發(fā)光都可以使光電三極管導通。顯示用的兩個發(fā)光二極管 LED 也是反向并聯(lián)的。所以這個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 的輸入電路有共點式、分組式、隔離式之別。輸入單元只有一個公共端子(COM)的稱為共點式，外部備輸入元件都有一個端子與 COM 相接；分組式是將輸入端子分為若干組，每組各共用一個公共端子；隔離式輸入單元，是具有公共端子的各組輸入點之間互相隔離，可各自使用獨立的電源。2.開關(guān)量輸出單元輸出接口是將經(jīng)過 CPU 處理過的輸出數(shù)字信號（1 或 0）傳送給輸出端的電路元件，以控制器接通或斷開，從而驅(qū)動接觸器、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)不同類型的輸出設(shè)備負載，PLC 的輸出接口類型有三種：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輸出方式，可用于接通或斷開開關(guān)頻率較低的直流負載或交流負載回路，這種方式存在繼電器觸點的電氣壽命和機械壽命問題；晶閘管輸出型和晶體管輸出型皆為無觸點輸出方式，開關(guān)動作快、壽命長，可用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的負載回路，其中晶閘管輸出型常用于帶交流電源負載，晶體管輸出型則用于帶直流電源負載。第三章 可編程序控制器（PLC）的簡介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關(guān)元件受 PLC 的輸出指令控制，完成接通或斷開與相應(yīng)輸出端相連的負載回路的任務(wù)，它們并不向負載提供工作電源。負載工作電源的類型、電壓的等級和極性應(yīng)該根據(jù)負載要求以及 PLC 輸出接口電路的技術(shù)性能指標確定。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)場的輸入、輸出設(shè)備與 PLC 之間沒有電的聯(lián)系，從而大大減少了電磁的干擾，這是提高 PLC 可靠性的關(guān)鍵措施之一。3.3 PLC 的工作原理PLC 雖然以微處理器為核心，具有微機的許多特點，但它的工作方式卻與微機有很大不同。微機一般采用等待命令和中斷的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或 I/O 掃描方式，當有鍵按下或 I/O 動作，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序或中斷服務(wù)程序，無鍵按下，則繼續(xù)掃描等待。PLC 則是采用“順序掃描、不斷循環(huán)”的方式進行工作的。當 PLC 運行時，CPU 根據(jù)用環(huán)控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號作周期性的程序循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條循序執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。如此周而復始。19PLC 的工作過程大體可分為輸入刷新、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段，并進行周期性循環(huán)，如圖 3-8 所示。圖 3-8 PLC 的掃描工作過程3.3.1 輸入刷新階段PLC 在輸入刷新階段，首先以掃描方式按順序從輸入鎖存器中讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)，并將其存入（寫入）內(nèi)存中各對應(yīng)的輸入狀態(tài)映像寄存器中，這一過程稱為采樣或輸入刷新。隨后關(guān)閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行階段，即使輸入端狀態(tài)有變化，輸入狀態(tài)映像寄存器中的內(nèi)容也不會改變。變化了的輸入狀態(tài)信號只能在下一個掃描周期的輸入刷新階段被讀入。3.3.2 程序執(zhí)行階段PLC 在程序執(zhí)行階段，按用戶程序順序掃描執(zhí)行每條指令，所需的執(zhí)行條件可從輸入狀態(tài)映像寄存器中和元件狀態(tài)寄存器（存有輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、輸出繼電器等 PLC 各種內(nèi)部元件的狀態(tài)）中讀入，經(jīng)過相應(yīng)的運算處理后，將結(jié)果再寫入元件狀態(tài)映像寄存器中。因此，對于每一個元件來說，元件狀態(tài)映像寄存器中所存的內(nèi)容會隨著程序的執(zhí)行進程而改變。3.3.3 輸出刷新階段當程序所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)映像寄存器（元件狀態(tài)映像寄存器中對應(yīng)輸出繼電器的部分）的通斷狀態(tài)在 CPU 的控制下被下一次集中送至輸出鎖存器中，并通過一定輸出方式輸出，推動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這就是 PLC 的輸出刷新。經(jīng)過輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新這三個階段，完成一個掃描周期。這個過程以同一方式反復重復成為循環(huán)掃描工作方式。在循環(huán)掃描工作方式中，由于輸入刷新過程是在輸出刷新過程后馬上進行的，有時為了簡便起見，將輸入刷新階段和輸出刷新過程統(tǒng)稱為 I/O 刷新。實際上，除了執(zhí)行程序和 I/O 刷新外，可編程控制器還要進第三章 可編程序控制器（PLC）的簡介20行各種錯誤檢測（自診斷功能）和與編程工具等外部設(shè)備通訊，這些操作稱為“監(jiān)視服務(wù)” ，在程序執(zhí)行后進行。由于掃描時間定義為完成一次掃描所需時間，故一個掃描周期（I/O 刷新、程序執(zhí)行和監(jiān)視服務(wù)）的長短主要取決于三個因素：一是 CPU 執(zhí)行指令的速度；二是每條指令占用的時間；三是執(zhí)行指令條數(shù)的多少，即用戶程序的長短。由于采用這種集中采樣，集中輸出的方式，使得在每一個掃描周期中，PLC 只對輸入狀態(tài)采樣一次，對輸出狀態(tài)更新一次，在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，即存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象。圖 3-9 是輸入/輸出響應(yīng)延時的實例。圖 3-9 PLC 輸入/輸出的相應(yīng)延遲第一次掃描：由于 00000 輸入映像寄存器是 OFF，則所有輸出01000、01001、01002 均處于 OFF 狀態(tài)。第二次掃描：在輸入采樣階段，由于 00000 輸入映像寄存器由 OFF 轉(zhuǎn)為 ON，則01001 輸出映像寄存器在執(zhí)行程序后變?yōu)?ON，同時 01002 輸出映像寄存器也變?yōu)?ON。輸出刷新后在輸出端子上 01000=OFF、01001=ON、01002=ON。第三次掃描：由于 01001 輸出映像寄存器為 ON，所以執(zhí)行程序后 01000 也變?yōu)镺N。由上述循環(huán)掃描過程可見，在輸入條件接通后，輸出將出現(xiàn)響應(yīng)延遲。最大延遲時間可能占 2～3 個掃描周期時間，所以響應(yīng)延遲時間與程序長度、指令執(zhí)行速度有關(guān)。實際上，輸入/輸出滯后現(xiàn)象除與上面所說的 PLC 的集中輸入/輸出刷新、程序循環(huán)掃描執(zhí)行方式有關(guān)外，還與輸入電路濾波器的時間常數(shù)以及繼電器輸出方式中輸出21繼電器的機械滯后有關(guān)。一般的，PLC 幾毫秒乃至幾十毫秒的響應(yīng)延遲，對響應(yīng)速度要求不高的普通工業(yè)系統(tǒng)或設(shè)備的控制來講是無關(guān)緊要的，或者說，這些滯后現(xiàn)象是完全允許的。但在那些需要輸出對輸入做出快速反應(yīng)的高速系統(tǒng)或設(shè)備的控制中則不能忽視，必須通過合理選擇機型（例如應(yīng)考慮選用具有快速響應(yīng)、高速計數(shù)及中斷處理功能，而且指令執(zhí)行速度高的 PLC）和精心設(shè)計程序加以解決。雖然 PLC 的掃描工作方式使系統(tǒng)的響應(yīng)速度受到一定影響，但從另外一個角度卻大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，使可靠性增強。這也是 PLC 的一個特殊的優(yōu)點。3.4 可編程序控制器的編程方式可編程序控制器最突出的優(yōu)點之一就是采用“軟”繼電器（編程元件）代替“硬”繼電器（實際元件） ，用軟件編程邏輯代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬件布線邏輯實現(xiàn)控制作用。而且PLC 的編程語言面向被控對象、面向操作者，易于為熟悉繼電器控制電路的廣大電氣技術(shù)人員理解和掌握。通常，PLC 的編程語言有梯形圖語言、指令助記符語言、控制系統(tǒng)流程圖語言、布爾代數(shù)語言等，為增強數(shù)據(jù)運算和通訊聯(lián)網(wǎng)功能，有些 PLC 還可用Basic 等高級語言進行編程。在這些語言中，尤以梯形圖、指令助記符語言最為常用。應(yīng)該指出，由于 PLC 的設(shè)計和生產(chǎn)尚無統(tǒng)一的國際標準，因而各廠家產(chǎn)品使用的編程語言及編程語言中所采用的符號也不盡相同。下面以最為常用的三相異步電動機直接啟動繼電器接觸器控制電路（見圖 3-10）為例，用 PLC 編程實現(xiàn)該項控制。首先應(yīng)確定原繼電接觸器控制電路中，哪些量是輸入量，哪些量是輸出量，以便分配 PLC 的輸入、輸出端子與之對應(yīng)（即進行 I/O 分配） 。從圖 3-10 中可以看到SB2、SB3 分別是電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的按鈕，SB1 是電機停止轉(zhuǎn)動的按鈕；它們都是發(fā)出信號，使線圈 KM1/KM2 通電或斷電。因此，我們可以知道 SB1、SB2、SB3 是輸入量，KM1、KM2 是輸出量。第三章 可編程序控制器（PLC）的簡介22圖 3-10 三項異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路圖 3-11 是用 PLC 實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)控制的外圍接線示意圖，啟動按鈕 SB2、SB3 和停止按鈕 SB1 作為輸入設(shè)備分別與 PLC 的輸入端 00000、00001 及 00002 相連；接觸器KM1、KM2 的線圈作為輸出設(shè)備與 PLC 的輸出端 01000 和 01001 相連。以及通過 PLC 編程語言來表達上述直接啟動控制邏輯的程序。圖 3-11 PLC 用于電機正反轉(zhuǎn)控制的外圍接線和梯形圖3.4.1 梯形圖語言梯形圖語言是在繼電接觸器控制原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的一種圖形語言，它將PLC 內(nèi)部的各種編程元件（如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器等）和命令用特定的圖形符號和標注加以描述，并賦予一定的意義。梯形圖就是按照控制邏輯的要求和連接規(guī)則將這些圖形符號進行組合或排列所構(gòu)成的表示 PLC 輸入、輸出之間邏輯關(guān)系的圖形，它具有清晰直觀、可讀性強的特點，是目前使用最多的一種編程方式。1.梯形圖中的符號在梯形圖中， 、 分別表示 PLC 各種編程元件（或稱軟繼電器）的常開和常閉觸點， 則表示其線圈。但應(yīng)該注意，它們并非物理實體，只是概念上的意義。每一個軟繼電器實際上僅對應(yīng)于 PLC 工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的一個存儲單元（位） ，當該單元的狀態(tài)是“1”時，相當于該繼電器的線圈接通，對應(yīng)的常開觸點閉合、常閉觸點斷開；為“0”時，則相當于該繼電器的線圈未接通，對應(yīng)的常開、常閉觸點保持常態(tài)。另外，人們常把對數(shù)據(jù)進行操作處理的指令看成一種特殊的、廣義的輸出元件，用線圈來表示。線圈前有若干個常開或常閉觸點組成的邏輯電路與之串聯(lián)，作為執(zhí)行該指令的條件。2.梯形圖編程的格式和特點23(1)每個梯形圖由多層梯級（或稱邏輯行）組成，每層梯級（即邏輯行）起始于左母線，經(jīng)過觸點的各種連接，最后通過一個繼電器線圈終止于右母線。每一邏輯行實際上代表一個邏輯方程。(2)梯形圖中左右兩邊的豎線（稱為左右母線）表示假想的邏輯電源，當某一梯級的邏輯運算結(jié)果為“1”時，表示有“概念”電流自左向右流動。(3)梯形圖中某一編號的繼電器線圈一般情況下只能出現(xiàn)一次（除了有跳轉(zhuǎn)指令和步進指令等的程序段以外） ，而同一編號的繼電器常開、常閉觸點則可被無限次使用（即重復讀取與該繼電器對應(yīng)的存儲單元狀態(tài)） 。(4)梯形圖中每一梯級的運算結(jié)果，可立即被其后面的梯級所利用。(5)輸入繼電器僅受外部輸入信號控制，不能由各種內(nèi)部觸點驅(qū)動，因此梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點，而不出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。(6)梯形圖中的輸入觸點和輸出繼電器線圈對應(yīng)的是 I/O 映像寄存器相應(yīng)位的狀態(tài)，而不是物理觸點和線圈。現(xiàn)場執(zhí)行元件只能通過受控于輸出繼電器狀態(tài)的接口元件（繼電器、晶閘管、晶體管）所驅(qū)動。(7)PLC 的內(nèi)部輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等的線圈不能用于輸出控制之用。3.4.2 指令助記符語言指令助記符語言是一種類似于計算機匯編語言的編程方式，它用簡潔易記的文字符號來表達 PLC 的各種控制指令。指令與操作數(shù)（編程元件或數(shù)據(jù)）結(jié)合形成控制語句。由若干條指令控制語句即可組成 PLC 的助記符控制程序（也稱指令語句表） 。3.5 PLC 應(yīng)用編程的原則和步驟應(yīng)用編程時可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計中重要的一環(huán)。根據(jù)工程上的具體控制要求，編寫程序，使程序運行后能夠滿足工程控制上的需要，以實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化。3.5.1 編程中遵循的基本原則其原則就是：“一個合乎，兩個盡可能” 。1.所編寫的程序要合乎所使用的 PLC 的有關(guān)技術(shù)要求所謂合乎 PLC 的有關(guān)技術(shù)要求，是指對指令的準確理解、正確使用。同時也要考慮程序指令的條數(shù)與內(nèi)存的容量；所用的輸入、輸出點數(shù)要在 PLC 的 I/O 點數(shù)以內(nèi)等因素。2.要使所編的程序盡可能簡短這樣做可以節(jié)省內(nèi)存、簡化調(diào)試，而且還可以減少程序執(zhí)行的時間，提高對輸入第三章 可編程序控制器（PLC）的簡介24的響應(yīng)速度。要使所編的程序簡短，就要注意編程方法，用好指令。3.要使所編程序盡可能清晰這樣做既便于程序的調(diào)試、修改或補充，也便于別人了解與讀懂程序。要使程序清晰，就要注意程序的層次，講究程序的模塊化、標準化。3.5.2 編程的進行步驟在編寫程序時，只有嚴格按照以下步驟進行程序的設(shè)計，才能充分利用 PLC 的功能，并且能提高生產(chǎn)效率。1.分析控制要求和過程深入了解和分析被控對象（機械設(shè)備、生產(chǎn)線和生產(chǎn)過程等）的工藝條件和控制要求。明確輸入輸出物理量的性質(zhì)，明確劃分控制過程的各個狀態(tài)和各狀態(tài)的特點。2.確定控制方案在分析控制對象和控制過程的基礎(chǔ)上，根據(jù)可編程控制器的特點，選出最佳的編程控制方案。3.確定輸入輸出信號根據(jù)被控對象對可編程控制器控制系統(tǒng)的要求，確定輸入信號（如按鈕、行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)等）和輸出信號（如接線器、電磁閥、指示燈） ，并分配可編程控制器的輸入輸出端子，進行編號。4.編寫應(yīng)用程序根據(jù)已確定的控制方案，結(jié)合自己或別人的經(jīng)驗用 PLC 提供的多種多樣的指令進行程序設(shè)計。對于較復雜的控制系統(tǒng)，還要根據(jù)具體要求，列出工作循環(huán)表，畫出編程的狀態(tài)流程圖，最終畫出符合控制要求的梯形圖。5.檢驗、修改和完善程序?qū)⒕帉懲甑某绦蛩腿肟删幊绦蚩刂破鳎\行程序，并檢驗程序是否滿足控制要求。若出現(xiàn)問題，要不斷調(diào)試、修改程序，要將問題逐一排除，直至調(diào)試成功。25第 4 章 堆垛式立體車庫的系統(tǒng)構(gòu)成現(xiàn)今立體車庫的結(jié)構(gòu)具多樣性，其中垂直升降類、升降橫移類和巷道堆垛式立體車庫的運用最為廣泛，此處設(shè)計的是堆垛式自動化立體車庫，它不僅可以設(shè)計在地面上，也可以設(shè)計在地下；堆垛式立體車庫機械結(jié)構(gòu)復雜，但是自動化程度高，甚至可以實現(xiàn)整個車庫的無人化管理。在此首先確定選用 OMRON 的 CPM1A 系列 PLC，以此來設(shè)計立體車庫的控制系統(tǒng)，因為選用中小型系列的 PLC 較為經(jīng)濟。4.1 運行原理和特點采用巷道堆垛機或橋式起重機將放到搬運器上的車輛以水平且垂直移動到存車位，并由存取裝置實現(xiàn)車輛的有序存取，所以車輛的存取均是由堆垛機和智能搬運小車的運動實現(xiàn)的，堆垛式立體車庫的簡圖如圖 4-1 所示：1——堆垛機 2——水平回轉(zhuǎn)盤圖 4-1 地上堆垛式立體車庫堆垛式立體車庫的特點：提高了車輛的出入庫速度；停車間由混凝土或鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成，保證了地下空間的結(jié)構(gòu)安全性維護和管理簡方便；可自由利用地下空間，可提供大規(guī)模的停車位置；由計算機進行綜合管理