基于西門(mén)子PLC立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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摘 要 隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，對(duì)現(xiàn)代生產(chǎn)制造業(yè)的自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，可編程控制器（plc）在其中發(fā)揮了重要作用。 在現(xiàn)代，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，人們的生活水平在不斷的提高，慢慢的，人們開(kāi)始選擇汽車(chē)作為出行工具，而隨著汽車(chē)的不斷增加，漸漸地，人們發(fā)現(xiàn)，城市里的停車(chē)位越來(lái)越少，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)找不到停車(chē)場(chǎng)這種難題。由于現(xiàn)在土地越來(lái)越緊缺，于是，如何讓停車(chē)場(chǎng)能停更多的車(chē)而不占用更多的土地便成為了一個(gè)問(wèn)題，于是，立體車(chē)庫(kù)便成為了一種可能的選擇。 立體車(chē)庫(kù)擁有占地面積小，汽車(chē)容納能力強(qiáng)的特點(diǎn)，它可以在大廈林立的小區(qū)中擺放，也可以大面積的組合使用，還能和地下停車(chē)場(chǎng)，車(chē)庫(kù)等組合使用，能大大的解決停車(chē)難的問(wèn)題。在當(dāng)今社會(huì)，自動(dòng)化控制技術(shù)使用的地方越來(lái)越多，而PLC技術(shù)已經(jīng)成為了自動(dòng)化控制的主要方式之一。將PLC控制技術(shù)應(yīng)用到立體車(chē)庫(kù)上，可以大大的方便人們停車(chē)的過(guò)程。本文以西門(mén)子PLC為例，介紹PLC控制技術(shù)在立體車(chē)庫(kù)的應(yīng)用。 關(guān)鍵字：立體車(chē)庫(kù)，PLC，西門(mén)子PLC S7-200 目 錄 第1章 PLC的論述 4 1.1 PLC發(fā)展歷史 4 1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu) 5 1.3 PLC工作原理 5 1.4 PLC內(nèi)部運(yùn)作方式 6 1.5 PLC的特點(diǎn) 7 1.6 PLC技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)新的動(dòng)向 7 1.7 PLC就業(yè)前景 8 第2章 西門(mén)子PLC 9 2.1 西門(mén)子S7-200PLC 介紹 9 2.2 S7-200 CPU模塊外觀及關(guān)鍵部件 9 2.3 S7-200 PLC指令和編程元件 10 第3章 立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 3.1各種立體車(chē)庫(kù)介紹 11 3.2立體車(chē)庫(kù)控制要求 12 3.3輸入輸出地址表 13 3.4 狀態(tài)流程圖 13 3.5電氣控制系統(tǒng)PLC接線圖 14 3.6軟件設(shè)計(jì) 15 第4章 總 結(jié) 20 致 謝 21 參 考 文 獻(xiàn) 22 第1章 PLC的論述 早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱(chēng)作可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC,PLC自1969年美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)，現(xiàn)行美國(guó)，日本，德國(guó)的可編程序控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。 1.1 PLC發(fā)展歷史 1968年美國(guó)通用汽車(chē)公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程控制器 PDP—14 ，在美國(guó)通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱(chēng)Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC。 　1969年，美國(guó)研制出世界第一臺(tái)PDP-14 　1971年，日本研制出第一臺(tái)DCS-8 　1973年，德國(guó)研制出第一臺(tái)PLC 　1974年，中國(guó)研制出第一臺(tái)PLC 　發(fā)展：20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。 　20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 　20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 　20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 　　20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。 1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為 1.電源 PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去 2.中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 3.存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶程序存儲(chǔ)器。 4.輸入輸出接口電路 1)．現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。 2)．現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。 5.功能模塊 如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。 6.通信模塊 如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等。 1.3 PLC工作原理 1.掃描技術(shù) 當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 2.用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 3.輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。 1.4 PLC內(nèi)部運(yùn)作方式 雖然PLC所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計(jì)時(shí)器與計(jì)數(shù)器等名稱(chēng)，但PLC內(nèi)部并非實(shí)體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機(jī)械裝置做實(shí)體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實(shí)際上PLC執(zhí)行階梯圖程式的運(yùn)作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入CPU 中并最后執(zhí)行控制運(yùn)作。在整個(gè)的掃描過(guò)程包括三大步驟，“輸入狀態(tài)檢查”、“程式執(zhí)行”、“輸出狀態(tài)更新”說(shuō)明如下： 步驟一“輸入狀態(tài)檢查”：PLC首先檢查輸入端元件所連接之各點(diǎn)開(kāi)關(guān)或傳感器狀態(tài)（1 或0 代表開(kāi)或關(guān)），并將其狀態(tài)寫(xiě)入內(nèi)存中對(duì)應(yīng)之位置Xn。 步驟二“程式執(zhí)行”：將階梯圖程式逐行取入CPU 中運(yùn)算，若程式執(zhí)行中需要輸入接點(diǎn)狀態(tài)，CPU直接自內(nèi)存中查詢?nèi)〕?。輸出線圈之運(yùn)算結(jié)果則存入內(nèi)存中對(duì)應(yīng)之位置，暫不反應(yīng)至輸出端Yn。 步驟三“輸出狀態(tài)更新”：將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至PLC輸出部接點(diǎn)，并且重回步驟一。 此三步驟稱(chēng)為PLC之掃描周期，而完成所需的時(shí)間稱(chēng)為PLC 之反應(yīng)時(shí)間，PLC 輸入訊號(hào)之時(shí)間若小于此反應(yīng)時(shí)間，則有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會(huì)被更新一次，因此稱(chēng)此種運(yùn)作方式為輸出輸入端“程式結(jié)束再生”結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示。 圖1-1 PLC內(nèi)部運(yùn)作架構(gòu)圖 1.5 PLC的特點(diǎn) (1) 系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開(kāi)關(guān)量控制為其特長(zhǎng)；也能進(jìn)行連續(xù)過(guò)程的PID回 路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如 DDC 和 DCS 等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的綜合自動(dòng)化。 (2) 使用方便，編程簡(jiǎn)單，采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。 (3) 能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。 1.6 PLC技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)新的動(dòng)向 1.產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展 大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。 ?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 2.PLC在閉環(huán)過(guò)程控制中應(yīng)用日益廣泛 3.不斷加強(qiáng)通訊功能 4..新器件和模塊不斷推出 高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專(zhuān)用化模塊。 5.編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化 有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng) 6.發(fā)展容錯(cuò)技術(shù) 采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 7.追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。 1.7 PLC就業(yè)前景 　　目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展主要特點(diǎn)：　 （1）目前我國(guó)還是制造業(yè)大國(guó)，是世界的生產(chǎn)加工中心，有大量的制造業(yè)，就必須用各種生產(chǎn)設(shè)備，大部分生產(chǎn)設(shè)備都和 PLC 有關(guān)，需要大量的精通 PLC 控制的從業(yè)人員?！? 　?。?）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)已發(fā)生調(diào)整，逐漸有勞動(dòng)力密集型轉(zhuǎn)化為技術(shù)密集型，大量的新設(shè)備被采用，這些設(shè)備很多都和 PLC 控制相關(guān)，需大量的高技術(shù)人才。　 　　目前和 PLC 有關(guān)的從業(yè)人員主要有：　 　?。?）企業(yè)的設(shè)備維護(hù)和維修人員 　　（2）從事工控設(shè)備銷(xiāo)售的人員 （3）從事設(shè)備開(kāi)發(fā)，編程的電氣工程師 第2章 西門(mén)子PLC 德國(guó)西門(mén)子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門(mén)子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200(CN)，S7-1200, S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。 西門(mén)子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。 2.1 西門(mén)子S7-200PLC 介紹 SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC（如圖2-1）所示，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無(wú)論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種CPU可供選擇使用。S7-200作為西門(mén)子SIMATIC PLC家族中的最小成員，以其超小體積，靈活的配置，強(qiáng)大的內(nèi)置功能，多年來(lái)一直廣泛服務(wù)于國(guó)內(nèi)的各行各業(yè)。 SIMATIC S7-200系列PLC適用于各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。 S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。 圖 2-1西門(mén)子S7-200PLC 2.2 S7-200 CPU模塊外觀及關(guān)鍵部件 關(guān)鍵部件包括： （1）狀態(tài)LED，指示CPU運(yùn)行狀態(tài)，如系統(tǒng)錯(cuò)誤/診斷（SF/DLAG）、RUN（運(yùn)行）、STOP（停止）。 （2）可選卡插槽，可查存儲(chǔ)卡、時(shí)鐘和電池卡。 （3）前蓋，內(nèi)置CPU工作模式選擇開(kāi)關(guān)（RUN/STOP）、模擬電位器和擴(kuò)展I/O接口（連接主機(jī)和擴(kuò)展I/O模塊）。 （4）頂部端子蓋，內(nèi)置CPU電源和輸出端子。 （5）底部端子蓋，內(nèi)置傳感器接口電源和輸入端子。 （6）DIN導(dǎo)軌是可編程控制器的機(jī)械安裝導(dǎo)軌，可利用PLC或擴(kuò)展模塊上的標(biāo)準(zhǔn)（DIN）導(dǎo)軌夾片將PLC或擴(kuò)展模塊固定在DIN導(dǎo)軌上，實(shí)現(xiàn)PLC系統(tǒng)的快速安裝。 （7）串行通信接口，為RS-485通信接口，通過(guò)該接口可實(shí)現(xiàn)與其他PLC、編程器、打印機(jī)、顯示器等外部設(shè)備的通信。 （8）I/O LED，指示I/O端口的工作狀態(tài)。 外觀如圖2-2所示： 圖2-2 CPU 模塊外觀 2.3 S7-200 PLC指令和編程元件 1.S7-200 PLC指令 S7-200 PLC 指令包括如下指令：位邏輯、時(shí)鐘、通信、比較、轉(zhuǎn)換、計(jì)數(shù)器、浮點(diǎn)數(shù)計(jì)算、整數(shù)計(jì)算、中斷、邏輯運(yùn)算、傳送、程序控制、以為/循環(huán)、字符串、表、定時(shí)器、調(diào)用子程序和庫(kù)指令等，如圖2-3所示（該圖截自S7-200的編程軟件STEP7-Micro/WIN）。 2.S7-200 PLC 的編程元件 S7-200 PLC 指令由操作碼和操作數(shù)兩部分構(gòu)成，其中操作碼指明指令的功能，而操作數(shù)是待處理的數(shù)據(jù)。編程元件是操作數(shù)的別稱(chēng)，主要包括S7-200 PLC存儲(chǔ)器各個(gè)區(qū)域（I、Q、M、SM、V、T、C、HC、AI、AQ、AC、L和S）中的位、字節(jié)、字或雙子及立即數(shù)（常數(shù)）等。 圖2-3 S7-200 PLC的指令樹(shù) 第3章 立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目前，立體車(chē)庫(kù)主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、液壓吊掛式、旋轉(zhuǎn)入庫(kù)式、垂直循環(huán)式。本文選擇的是垂直循環(huán)式立體車(chē)庫(kù)作為研究模型。 3.1各種立體車(chē)庫(kù)介紹 3.1.1 升降橫移式 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)采用模塊化設(shè)計(jì)，每單元可設(shè)計(jì)成兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式，車(chē)位數(shù)從幾個(gè)到上百個(gè)。此立體車(chē)庫(kù)適用于地面及地下停車(chē)場(chǎng)，配置靈活，造價(jià)較低。 產(chǎn)品特點(diǎn)： （1）節(jié)省占地，配置靈活，建設(shè)周期短。 （2）價(jià)格低，消防、外裝修、土建地基等投資少。 （3）可采用自動(dòng)控制，構(gòu)造簡(jiǎn)單，安全可靠。 （4）存取車(chē)迅速，等候時(shí)間短。 （5）運(yùn)行平穩(wěn)，工作噪聲低。 （6）適用于商業(yè)、機(jī)關(guān)、住宅小區(qū)配套停車(chē)場(chǎng)的使用。 安全裝置：防墜裝置，光電傳感器、限位保護(hù)器、急停開(kāi)關(guān)等。 3.1.2 巷道堆垛式 巷道堆垛式立體車(chē)庫(kù)采用堆垛機(jī)作為存取車(chē)輛的工具，所有車(chē)輛均由堆垛機(jī)進(jìn)行存取，因此對(duì)堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，單臺(tái)堆垛機(jī)成本較高，所以巷道堆垛式立體車(chē)庫(kù)適用于車(chē)位數(shù)需要較多的客戶使用。 3.1.3 垂直提升式立體車(chē)庫(kù) 垂直提升式立體車(chē)庫(kù)類(lèi)似于電梯的工作原理，在提升機(jī)的兩側(cè)布置車(chē)位，一般地面需一個(gè)汽車(chē)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，可省去司機(jī)調(diào)頭。垂直提升式立體車(chē)庫(kù)一般高度較高（幾十米），對(duì)設(shè)備的安全性，加工安裝精度等要求都很高，因此造價(jià)較高，但占地卻最小。 3.1.4 液壓吊掛式 工作原理：存取的車(chē)輛通過(guò)指引到達(dá)停車(chē)位置，由特殊的液壓掛鉤裝置將汽車(chē)按斜向軌道拉起到一定位置。 該類(lèi)系統(tǒng)包括鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌、載車(chē)板、液壓系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)。 其突出特點(diǎn)：對(duì)場(chǎng)地的空間利用力高，不受停車(chē)規(guī)模限制，停車(chē)方式新穎，較能吸引顧客。 3.1.5 旋轉(zhuǎn)入庫(kù)式 工作原理：存取的車(chē)輛抵達(dá)停車(chē)位位置后，停在載車(chē)板上，由整個(gè)停車(chē)庫(kù)的旋轉(zhuǎn)使汽車(chē)45后前移至車(chē)庫(kù)。 該類(lèi)系統(tǒng)包括鋼結(jié)構(gòu)、載車(chē)板、液壓系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)。 其突出特點(diǎn)：對(duì)車(chē)輛的保護(hù)較高，適合長(zhǎng)期停放的寄存式停車(chē)。 3.1.6 垂直循環(huán)式立體車(chē)庫(kù)的特點(diǎn) 垂直循環(huán)式立體車(chē)庫(kù)產(chǎn)品特點(diǎn)： （1）占地少，兩個(gè)泊位面積可停6~10 輛車(chē)。 （2）外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。 （3）價(jià)格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設(shè)周期短。 （4）可采用自動(dòng)控制，運(yùn)行安全可靠。 基于以上的特點(diǎn)，所以本文采用垂直循環(huán)式立體車(chē)庫(kù)。如圖3-1 圖3-1 垂直循環(huán)立體車(chē)庫(kù) 3.2立體車(chē)庫(kù)控制要求 車(chē)子駛?cè)胲?chē)位甲板，PLC檢測(cè)到是否有車(chē)。車(chē)主按下停車(chē)按鈕，該車(chē)位指示燈亮起，1S后電機(jī)啟動(dòng)，空車(chē)位甲板移至地面。，等待其他車(chē)輛停放。取車(chē)時(shí)，車(chē)主按下相應(yīng)的車(chē)位號(hào)按鈕，車(chē)位指示燈熄滅，車(chē)子所在甲板按最短距離移至地面。當(dāng)停車(chē)板都停滿車(chē)時(shí)，停滿指示燈亮起。 3.3輸入輸出地址表（如表3-1） 表3-1 輸入輸出地址表 輸入 輸出 名稱(chēng) 地址 名稱(chēng) 地址 復(fù)位傳感器 I0.0 電機(jī)正轉(zhuǎn) Q0.0 位置傳感器 I0.1 電機(jī)逆轉(zhuǎn) Q0.2 停車(chē)按鈕 I0.2 已滿指示燈 Q0.1 汽車(chē)檢測(cè)傳感器 I0.3 一號(hào)車(chē)位指示燈 Q1.1 一號(hào)車(chē)位按鈕 I0.4 二號(hào)車(chē)位指示燈 Q1.2 二號(hào)車(chē)位按鈕 I0.5 三號(hào)車(chē)位指示燈 Q1.3 三號(hào)車(chē)位按鈕 I0.6 四號(hào)車(chē)位指示燈 Q1.4 四號(hào)車(chē)位按鈕 I0.7 五號(hào)車(chē)位指示燈 Q1.5 五號(hào)車(chē)位按鈕 I1.0 六號(hào)車(chē)位指示燈 Q1.6 六號(hào)車(chē)位按鈕 I1.1 3.4 狀態(tài)流程圖 （如圖3-2） 開(kāi) 始 是否有車(chē)？ 是否停滿？ 電機(jī)啟動(dòng) 是否空車(chē)位? 停 止 收到停車(chē)信號(hào) 收到取車(chē)信號(hào) 電機(jī)啟動(dòng) 車(chē)移至地面 3.5電氣控制系統(tǒng)PLC接線圖（如圖3-3） 圖3-3 1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 M L+ 1L Q0.0 Q0.2 Q0.1 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 Q1.6 復(fù)位傳感器 位置傳感器 汽車(chē)檢測(cè)傳感器 停車(chē) 一號(hào)車(chē)位 二號(hào)車(chē)位 三號(hào)車(chē)位 四號(hào)車(chē)位 五號(hào)車(chē)位 六號(hào)車(chē)位 電機(jī)正轉(zhuǎn) 電機(jī)逆轉(zhuǎn) 一號(hào)車(chē)位 二號(hào)車(chē)位 三號(hào)車(chē)位 四號(hào)車(chē)位 五號(hào)車(chē)位 六號(hào)車(chē)位 已滿 S7-200 PLC M L+ 圖 3-4 電機(jī)控制及接線設(shè)計(jì)：在存取車(chē)時(shí)車(chē)位的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)不能同時(shí)進(jìn)行，這兩個(gè)動(dòng)作必須是互鎖的?？梢栽诔绦蛑杏米枣i和互鎖的方式完成。電機(jī)控制原理如圖3-4所示。 圖3-4 3.6軟件設(shè)計(jì) PLC的編程語(yǔ)言有梯形圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言、順序功能圖語(yǔ)言等。其中前兩種語(yǔ)言用得較多，順序功能圖語(yǔ)言也在許多場(chǎng)合被采用。本設(shè)計(jì)所采用的編程語(yǔ)言為梯形圖語(yǔ)言。 3.6.1程序梯形圖： 第4章 總 結(jié) 本論文主要研究的是PLC控制的垂直循環(huán)立體車(chē)庫(kù)，它是以PLC為核心，借助于PLC可靠而靈活的可編程控制，可以對(duì)車(chē)庫(kù)載車(chē)板進(jìn)行自動(dòng)化控制。 自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)在現(xiàn)代大城市中使用的越來(lái)越多，由于其實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，不需要人們頻繁操作，方便了人們的生活，大大的化解了城市停車(chē)難的問(wèn)題，還節(jié)省了土地資源，可以說(shuō)是一舉多得。本文的一些觀點(diǎn)和實(shí)際操作是根據(jù)具體的實(shí)際情況不同而不同，存在一定差異性，還有就是希望能多和同行業(yè)的同仁通交流探討。 致 謝 這篇論文在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了許多的問(wèn)題，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，各位指導(dǎo)老師和同學(xué)給了我很多的幫助，在這里我表示對(duì)他們深深的謝意。 首先感謝我的指導(dǎo)老師-吳尉尉老師，全靠了您的指導(dǎo)，這篇論文才能完成。 其次感謝所有教過(guò)我的老師，在這三年的學(xué)習(xí)生活中，你們教給我很多的知識(shí)。 再次感謝我身邊的同學(xué)和朋友，謝謝你們對(duì)我的幫助和寬容，和你們?cè)谝黄鸬臅r(shí)間，將是我珍貴的回憶。 參 考 文 獻(xiàn) 高正中 張仁彥編著編，《西門(mén)子S7-200系列PLC編程技術(shù)及工程應(yīng)用》 電子工業(yè)出版社，2010 陳玉華編著，《西門(mén)子S7-200工程應(yīng)用實(shí)例分析》 電子工業(yè)出版社，2006 張凱主編，《可編程控制器教程》 東南大學(xué)出版社，2005 李雪雪 柯尊忠編著，《PLC在立體車(chē)庫(kù)自動(dòng)控制中的應(yīng)用研究》 機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新,，2003. 任伯淼編著，《機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)》 海洋出版社,，2001 王新生 華強(qiáng)編著，《基于PLC的立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》電子工業(yè)出版社，2007 西門(mén)子SIMATIC S7-200可編程序控制器選型手冊(cè) 第 19 頁(yè) 共 22 頁(yè)