立体车库毕业设计论文.doc

1、扬州大学本科生毕业设计（论文） 摘要随着城市汽车保有量的不断增加，停车难问题已经成为大中型城市的一个普遍现象。机械式立体车库可充分利用上地资源，发挥空间优势，最大限度的停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。本课题以较为典型的升降横移式立体车库为研究对象，综合考虑立体车库制造成本和运行效率的双重因素。选择三层三列式车库结构为研究模型。本文简单介绍了车库的主体结构和特点，对车库的控制系统也做了简单的说明。在对升降横移式立体车库控制系统的设计中，采用了先进的PLC控制，运用编程软件编制升降横移式立体车库控制系统的程序，并经调试、运行，证明采用了可编程序控制器PLC作为控制系统的简单易行。其稳

2、定、可靠、快速、性价比高的特点使得控制系统非常完美。控制系统的监控采用基于WINDOWS平台的工控组态软件组态王（kingview6.52）,通过对组态软件数据库的构建、动画的连接及控制流程编制、调试、实现了立体车库的监控系统。本文的研究对PLC在计算机自动化控制系统中的应用，以及利用组态王实现工业工程实时监控，提高工业的自动化水平，都有很重要的实践意义。关键词：立体车库；可编程控制器PLC；工控软件组态王；模拟仿真ABSTRACTAs the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays, the ha

3、rd-to-Park Problem has become a common phenomenon. Mechanical stereo garage can use land resource sufficiently and bring space advantage into play, and maximize the number of parking cars. It has become an important way for static traffic problem of cities.The issue studies the type mechanical parki

4、ng system which named up-down and translation stereo garage, and regards of the two factors of cost of manufacture and operational efficiency synthetically. We choose three-layer and three-formulistic garage structures as the research model. The paper simply introduction main structure and character

5、istics of garage and also gives a short introduction to its control system. The paper adopted PLC as control system in designing the up-down and translation stereo garage, software was used to weave the program of control system of up-down and translation stereo garage. Through debugging running . T

6、he result proved that pogramming logic controller PLC as control system is simple and easy to realize. The characteristic of stabilization, credibility, speediness and high capability made the control system very perfection. The Control Structure uses configuration software kingview6.52, on the basi

7、s of the WINDOWS platform. Through establishing the databaseiyf configuration software constructs, connecting the animation, preparing the control flow and debugging the procedures, it has realized the stereo garage monitoring system.The article research has the certain practice significance in the

8、area of applying the PLC in the computer control system as using kingview to achieve real-time monitoring on industrial projects, which raises the level of industrial automation.Keywords：Stereo Garage; Programming Logic Controller PLC; Monitor and Control Generated System (KingView); Simulation目 录摘要

9、1ABSTRACT2第1章 绪论11.1课题研究的背景及意义11.2机械式立体停车库的国内外发展现状21.3机械式立体停车库概况31.4论文研究的主要内容4第2章 升降横移式立体车库机械部分设计 142.1升降横移式立体车库的基本结构152.1.1升降横移式立体车库简介162.1.2立体车库钢结构设计172.2立体车库升降横移机构设计182.2.1横移机构设计192.2.2载车板设计202.2.3安全防护机构212.2.4提升机构及轴的设计22第3章 PLC的研究及在车库控制系统中的应用 113.1可编程控制器11 3.1.1可编程控制器的简介113.1.2 可编程控制器的组成及工作原理 12

10、3.1.3 PLC的编程语言123.2可编程控制器的选择133.3 PLC的I/O分配133.4 本章小结 13第4章 立体车库电气控制设计 234.1电气控制系统整体设计244.2电气系统关键部分设计254.3 PLC控制程序设计264.4电气安全装置27第4章 结论与展望284.1结论514.2展望52感谢 53参考文献 5426第1章 绪论1.1课题研究的背景及意义在我国，人多地少，又随着近年来经济的高速发展和人民生活水平的提高，拥有私家车的家庭越来越多，而与此相对应的是城市停车状况的尴尬。人类的生产、生活方式趋于集中，城市的规模越来越大，人们在城市里的生存空间却越来越小，于是出现了要利

11、用空间的理念，城市中开始建设立体建筑、立体交通和立体停车。由简单的机械车库向计算机管理高度自动化的现代立体停车演变，成为具有较强的实用性、观赏性和适合城市环境的建筑。伴随着汽车进入家庭，城市动态、静态交通管理制度的不断完善和人们对居住环境要求的提高，给停车产业提供了前所未有发展机遇，停车产业市场前景广阔。机械式立体车库既可以大面积使用，也可以见缝插针设置，还能与地面停车场、地下车库和停车楼组合实施，是解决城市停车难最有效的手段，也是停车产业发展的必由之路。当前，我国许多大城市如北京、上海、深圳都开始大力发展机械式立体停车产业。向空间、向高层发展，立体车库占地面积少、停车率高、高效低耗、性价比高

12、、安全可靠等优点。它们可以适用于不同的空间、场地条件、是一种具有高安全性，高可靠性、高效率的自动化成套设备。国家计委已明确机械式立体停车设备及城市立体停车场为国家重点支持的产业，1998年1月1日起执行的国家计委6号令把机械式停车序和立体停车场列入“国家重点鼓励发展的产业、产品和技术日录”:国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资项目给予免征进口税”、上述措施为我国立体停车库产业的成长提供了良好的条件、也为我国解决城市停车问题提供了机会。可以预见:立体车库具有非常广阔的市场前景。1.2机械式立体停车库的国内外发展现状机械式立体停车设备顺应市场经济的发展，在市场需求的迫切影响下应运而生，这一新

13、生型设备一改传统的停车场单层平面停放方法，向空中或地下发展，这在用地紧张，车多位少的状况下，将车辆多层存放，在现代都市停车中将大显身手。国外发展立体停车库较早较好的有日本、韩国、德国等国家。在亚洲，机械式停车设备采用较早且应用较普遍的国家有日本和韩国。日本从20世纪60年代初开始研发机械式停车设备。当时日本汽车保有量为500万辆，其中大多采用垂直循环式停车设备。80年代，日本开始向韩国和我国台湾省出口产品和技术。90年代初，其汽车保有量达到6200万辆，机械式停车设备得到高速发展，年递增率猛增到30%以上，品种也从单一垂直循坏式发展为多种型式，至今已开发生产出九大类共计近百个品种。其管理体制、

14、技术标准等方面日趋完善，在役的立体停车库数量也最多。韩国机械式停车设备行业是仿效日本起家的，发展历程比较平稳。20世纪70年代为起步阶段，80年代为引进阶段，90年代为使用阶段。制造厂约有近百家，已进入我国的有现代集团、LG公司、德山公司(DuksAnEng&M龟Co.，Ltd)、真山公司(JinsanPlantCo.，Ltd)等。由于受到政府的高度重视，各种机械式停车设备得到了广泛的应用，年递增速度达到30%;2000年为其发展阶段，机械化停车设备将随供应量不断的扩大而得到快速发展。德国的停车场行业也很发达，生产制造机械式停车设备的厂商约有24家，其多高层钢结构立体车库性能分析和构件标准化中

15、KLAUS和OTTOWOHR两家公司的生产量约占德国总产量的80%。其它国和地区如美国、澳大利亚、意大利以及我国台湾、港澳地区停车行业也较发达。国内台湾相对于大陆应用机械式车库比较早，台湾在20世纪70年代初，公共民间停车场70%是地上和地下平面停车场，机械式停车库仍是鲜为人知。1980年台湾引进本“旧精”技术，建成了第一座垂直循环式停车库。1982年生产出一台双层式停车设备。1991年，制造企业达到了35家。90年代初，随着汽车大量进口，使机械式停车设备制造业得到迅猛发展。1992年制造企业数量增加65家，到1996年仅登记在案的制造企业总数就有644家，停车设备行业进入发展的高峰阶段。但从

16、1997年起，由于台湾房地产萧条，股市暴跌，停车设备业出现了滑坡，经优胜劣汰后，行业进入稳步发展阶段。我国大陆地区从20世纪90年代初才开始研制和使用机械式停车设备。90代后，随着汽车业和建筑业的发展，停车设备的应用逐步得到推广，已经形成新兴的停车设备行业，步入了引进、开发、制造和使用相结合的初步发展阶段首批获得国家颁发的立体停车设备制造资质的企业就有22家。2000年，徐格宁、王鹰和任少云针对垂直升降式立体停车库钢结构的复杂和实际使用可靠性要求，通过C语言编程，编制出该类停车库钢结构有限元建程序及后处理程序，运用SAPSP软件对3种不同形式的停车库结构进行了有限分析，用后处理程序对结构的强度

17、、刚度和稳定性进行校核，从而分析得出较的结构形式6J。2002年，徐格宁、胡峥嵘和王建民根据有限元理论，结合优化准则法，提了钢结构立体停车库系统失效树理论的分析方法，开发了计算软件FTA，算例果表明:根据结构规模和具体特征选择合适的控制参数，不但可以提高计算效率更可以保证计算的正确性;失效树中第一个失效元件是引起其余元件失效的根源增强第一个失效元件，是保证结构系统不失效的最经济、最合理的方法71。徐宁、王建民、高有山等基于结构系统可靠性失效模式的概念，探讨了钢结构立停车库系统简化模拟方法，从而提出结构系统失效准则的合理性原则，即不能统地定义工程结构系统失效为结构系统蜕变为机构，而应该定义为结构

18、系统中些关键元件失效后，整个结构系统失去继续承载的能力或完成规定功能的能力81这条原则不仅适用于钢结构立体停车库系统，而且对于其它结构系统也具有理与实际的指导价值。2004年，荆友录、国兴玉以垂直升降式立体停车库的钢结构骨架为研究对象使用有限元法建立了其受力模型，并通过ANSYS软件对立体停车库的4种受工况进行了受力分析和变形分析，钢结构骨架能够满足设计要求。并建立了钢构骨架的优化设计模型对其进行了优化设计，使其结构更加合理，大大降低了用钢量l9。徐格宁、杨瑞刚基于荷载增量失效模式识别方法(广义承力比优化准则法)，建立主要失效模式的安全裕量方程，提出了确定大型结构综合失效概率的计算方法，开发了

19、相关计算的软件，并以钢结构立体车库为例，验证该方法及软件是可行及有效的。2006年，陈哗通过研究发现，自动化立体停车设备的钢结构框架及载车板起着分担提升机构荷载和支撑停放车辆荷载的重要作用。他以停车设备钢结构框架及载车板为研究对象，建立了力学模型，并运用有限元法，对立体停车设备的进行了4种工况下的受力分析和结构优化设计研究，使其结构更加合理。优化后的框架及载车板满足设计要求，优化设计是可行而且成功的2007年，李海英、宋华和付丽华研究了小容量经济型钢架结构立体车库强度、刚度及振动问题，利用ANSYS建立了小容量经济型立体车库钢架结构有限元分析模型。对不同工况下的钢架结构进行了整体应力分析和刚度

20、分析，找出了钢架结构的危险点和危险截面，在一二列停车位都有车辆，且向左侧偏载，三列无车的工况中立柱与横梁的连接处，并对钢架结构进行了模态分析，得出钢架的固有频率和振型。徐格宁和高要臣以垂直升降式钢结构立体车库骨架为研究对象，针对拓扑组成复杂而设计参数变化的钢结构立体车库，提出基于参数化方式建立三维有限元模型，运用VisualC十+6.0语言编制主控程序，通过SAP50软件进行静态、动态分析，对钢结构强度、刚度和稳定性进行校核，使用分析结果的数据接口文件传递，驱动AutocAD实现参数化绘制工程图2009年，谭忠宏设计了立体车库的钢结构骨架，运用有限元方法对钢结构骨架模型化，根据实际要求对车库的

21、受力情况进行假设，定位出立体车库的钢结构骨架的最大应力单元和最大变形单元，它们均小于许用应力和许用变形量，验证了结构设计的可靠性为了进一步降低钢结构骨架的重量，建立钢结构骨架的数学模型，通过对钢结构骨架进行优化设计，使钢结构骨架的整体重量减轻许多，并提高了电梯升降式车库的经济性。1.3机械式立体停车库概况根据立体车库的修建位置及在空间伸缩方向的不同，立体停车库的主要类型有：升降横移式、垂直升降式、巷道堆垛式、水平循环类机械式和垂直循环式等。它们的类型众多，设计各有不同，库容量变化比较大，可满足不同用户要求。但它们都具有建筑面积小，停车层数多，地上和地下空间利用率高的优点。停相同数量车的情况下，

22、在车辆流量大的繁华地段建一座立体停车库比建一地面停车场节省将近5070的投资。严格的车库管理还保证了车库运行的安全性和可靠性，为存车人提供了最大的方便，存车人只需把车开到指定位置，下面的事都可由车库控制系统来完 成。131升降横移式立体车库（SH）升降横移式立体车库是指利用载车板在升降或横向平移存取停放车辆在机械式停车设备。升降横移式立体车库每个车位均有载车板，所需存取车辆在载车板通过升、降、横移运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库地面的车只做横移，不必升降，上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位。将载车板升或降到地面层，驾驶员才可以进入车库内将汽车开进或开

23、出车库。其型式较多，规模可大可小，对场地的适应性较强。图1-1升降横移式132垂直升降式立体车库（CS）垂直升降式立体车库习惯上称为电梯式立体停车库亦称为塔式立体车库，主要由钢结构架、升降装置、升降回转装置及计算机管理与控制设备组成。钢结构架，主要有外结构架、内结构架。外结构架由立柱、横梁、拉撑停车位在搁脚组成；内结构架由小立柱、斜撑、升降导轨、配重导轨等组成并与外结构架联成一体。升降装置，主要包括曳引驱动机、搬运器、载车台、搬运器、载车台。搬运器由载车台和横移装置组成。横移装置，应用普遍在椒滑叉式横移装置，由电机通过链传动带动长轴转动，长轴两端通过链条、链轮带动两端在三级滑叉作横向同步运动，

24、实现车辆横移。升降回转装置，由液压系统、升降架、回转台等组成。回转装置上升时，液压泵驱动液压缸使剪叉式升降打开而升高；下降时，通过换向阀利用回转台自重使油缸卸荷而下降。回转时，通过液压马达驱动减速箱，其输出小齿轮驱动回转大齿轮完成回转动作。 图1-2垂直升降133巷道堆垛式立体车库（XD）巷道堆垛式立体车库由三个系统组成，即机械系统，堆垛机搬运系统和计算机监控管理系统。车库在每排车位互连成一起，排与排之间在车位互相独立，中间是堆垛机运行在轨道。起身机构中依靠堆垛机作三维方向在动作。停车时，堆垛机上在交接小车爬行到车下，液压系统将车抬起，并放到堆垛机上。堆垛机根据上位信息管理计算机的指令，运行到

25、库内的车位外。交接小车爬行到车位把车放下。出库时，堆垛机开到车位，交接小车自动将车取出。如图1-3所示。134水平循环式立体车库（SX）水平循环式立体停车库主要由机械系统、电气系统两部分组成。机械系统由起升机构、交接机构、平移机构和车位载车板等组成。起升机构分为垂直升降机构和水平拖动机构，在电机的驱动下完成升降。平移等动作；车辆在库内停放于车辆载车板上；起升机构的平台上装有液压交接机构，可将车辆载车板的水平运动抓换成垂直运动，或将垂直运动转换成水平运动。电气系统由出入口检测系统和搬运控制系统等组成，分别完成汽车停车位置检测和载车板搬运工作。如图1-4所示。 图1-4水平循环类135垂直循环式立

26、体车库（CH）垂直循环式立体车库，采用链传动带动轿厢在垂直方向上循环运转，汽车停在轿厢上，轿厢随传动系统作升降运动，或者将所要存车的空车位降到地面，循环往复地将轿厢或空车位送到车库出入口，完成车辆的存取工作。一般车库出入口处设有转台，省去司机掉头。该类型车库非常适用于土地资源比较紧张，而停车位需求却很大的场所使用。如图1-5所示。图1-5垂直循环类136多层循环式立体车库（DX）多层循环式立体车库主要由钢结构框架，车板旋转机构，车板升降机构，载车板，载车板横移机构，自动控制系统组成。是采用了通过使载车板作上下循环运动，而实现车辆多层存放的多层循环式停车设备，从而实现减少占地面积，提高存取车自动

27、化程度的机械式停车库。此类停车库最适宜建于地形细长且地面只允许设置一个出入口的场所。如图1-6所示。图1-6多层循环类137平面移动式立体车库（PY）平面移动式立体车库中放置轿车的托板是一种横向小车，通过控制台操作移动，轿车可以自由出入，自由移动的停车托板将轿车从中央通道的平台运到车位的电梯或出口。通过增加升降机可多层设置平面往返式停车场，停车量大，出车速度快。如图1-7所示。图1-7平面移动类138简易升降式立体车库（JS）简易升降式立体车库主要由钢结构，载车板，传动系统，控制系统，安全防护系统组成，适用家庭，小团体单位停车。把车位分成了上下两层或两层以上，借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或

28、取出。构造简单、紧凑，是最经济的一种停车设备。如图1-8所示。 图1-8简易升降类14论文研究的主要内容目前最受人们关注就属升降横移立体车库了，升降横移式立体车库有效利用空间，提高空间利用率达数倍。存取车快捷便利，独特跨梁设计，车辆出入无故障。它采用PLC控制，自动化程度高。尤其环保节能，低噪音的设计更是满足现代人的需要。人机界面好，多种操作方式可选，操作简便，容易上手。所以本文选择升降横移式立体车库为重点研究对象。论文在阅读了大量文献资料的基础上，完成了一套实用有效的升降横移式立体车库的PLC程序设计及运用组态软件组态王实现动态模拟仿真，并在文中阐述车库设计过程中的各个重要环节。主要内容包括

29、：（1）升降横移式立体车库存取作业原理分析；（2）通过对车库方案的研究，确定系统的I/O分配；（3）运用模块化思想使用三菱GX DEVELOPER编写PLC程序，实现车库的自动控制；（4）运用模拟软件调试程序；（5）设计完成组态画面，建立模拟仿真画面；（6）调试完成确定立体车库可以稳定运行。第2章 升降横移式立体车库机械部分设计21升降横移式立体车库的基本结构211升降横移式立体车库简介1、升降横移式立体车库的工作原理：如图所示，一层的两个车位只能横向移动，二层的两个车位既能平移又能升降，三层的三个车位只能升降。空车位是供二层三层的车位下降借用。号车位可直接存放车辆；号车位需先将号载车板右移，

30、然后将号载车板下降；号车位需先将号载车板右移，然后将号载车板下降；号车位需先将号载车板右移，然后将号载车板下降；号车位需先将号载车板右移，然后将号载车板下降；号车位需下降后再存放车辆。2、升降横移式立体车库的结构：如图所示，主要由结构框架，横移系统，载车板，安全防护，提升系统，控制系统六大组成部分组成。结构框架升降横移式车库中我们选用钢架结构，钢架结构与其他建筑结构相比具有可靠性高，材料的强度高，钢结构自重小，材料的塑性和韧性好，钢结构密闭性好，钢才的耐锈蚀性差等特点。钢材在生产时，整个过程可严格控制，质量较稳定，性能可靠。钢结构组织均匀，接近于各项同性匀质体；钢材的物理力学特性与工程力学对材

31、料性能所作的基本假定符合较好；钢结构的实际工作性能比较符合目前的理论计算结果，计算结果可靠。与混凝土等材料相比，虽然钢材的重力密度大，但他的强度和弹性模量较高，而且强度与重力密度之比也高得多。钢结构自重小，从而便于运输和安装，可减轻接基础的负荷，降低地基和基础部分的造价。钢材的塑性好，钢结构在一般条件不会因超载等而突然断裂。破坏前一般都会产生显著的变形，易于被发现，可及时采取补救措施，避免重大事故发生。钢材的韧性好，钢结构对动力荷载的适应性强，具有良好的吸能能力，抗震性能优越。d.钢结构制造简便，施工工期短钢结构一般在专业工厂制造，易实现机械化，生产效率和产品精度高，质量易于保证，是工程结构中

32、工业化程度最高的一种结构。构件制造完成后，运至施工现场拼装成结构。拼装可采用安装方便的螺栓连接，有时还可在地面拼装成较大的单元，再进行吊装。施工工期短，可尽快发挥投资的经济效益。由于钢结构具有连接的特性，故易于加固、改建和拆迁。e.钢结构密闭性好钢结构采用焊接连接可制成水密性和气密性较好的常压和高压结构、管道等。f.钢材的耐锈蚀性差在没有腐蚀介质的一般环境中，普通钢材制成的钢结构经除锈后再涂上合格的防锈涂料，锈蚀问题并不严重。立体车库多在没有腐蚀介质的环境中，所以对钢结构本身的维护费用低。结构主体采用热制H 型钢、槽钢、角钢和钢板等型材制造，具有较好的强度和刚度，轻巧、美观，并可二次拆卸安装，

33、运输方便。上载车板及其提升系统每块上载车板都配有一套独立的电机减速机与链传动组合的传动系统。其工作原理如图2.0 ，电机顺时针旋转时，载车板上升，电机逆时针旋转时，载车板下降。根据载车板及车重确定链条所需的传动力。根据传动力及载车板的移动速度确定电机功率。根据车身高度确定上下载车板间的距离，根据这个距离确定链条的长度，最后根据传动力确定链轮大小，链节形状及大小。下载车板及其横移系统由于下载车板不需悬挂链条，所以为了节省材料，下载车板比上载车板要短。每块下载车板后部都配有一套独立的电机减速机传动系统，藏于载车板内。在下载车板底部装有四只钢轮，可以在导轨上行走，其中两只为主动轮，装于长传动轴两端，

34、另两只为独立安装的从动轮。电机减速机驱动长传动轴运转，长传动轴上的主动钢轮在导轨上滚动行走从而使下载车板作横向平移运动。根据载车板及车辆的重量、行走速度、滚轮与导轨间的摩擦系数确定横移电机的驱动功率。安全装置上载车板上装有上下行程极限开关和防坠落安全装置。防坠落安全装置装在纵梁与上载车板上停位之间，在纵梁两测各装两只挂钩，上载车板两侧相应位置处各装两只耳环，当上载车板上升到位后，纵梁下面的四只挂钩便自动套入四只耳环内，以防止升降电机常闭制动器慢释放后，上载车板在汽车和载车板本身的重力作用下慢慢下滑，压坏下层汽车。另外也防止制动器一旦失灵，上载车板从上停车位坠落，砸坏下层汽车。下载车板的安全装置

35、主要是行程极限开关和防碰撞板。行程极限开关的作用是使载车板横移到位后自动停止。防碰撞板的作用是：下载车板横移时，如果碰撞到人、遗留行李或车主宠物时，切断横移电机电源，横移停止。控制系统升降横移式立体停车设备的控制系统采用PLC 可编程序控制器控制，主要有手动、自动、复位、急停四种控制方法。自动控制应用于平时的正常工作状态，手动控制应用于调试、维修状态，复位应用于排除故障场合，急停应用于发现异常的紧急场合。对于本文中所列的7车位升降横移式立体停车设备，PLC 主要要控制二、三层五个升降电机的正反转和一、二层四个横移电机的正反转。此外要控制上层车位上安全钩的电磁铁和系统报警显示装置等。第3章 PL

36、C的研究及在车库控制系统中的应用3.1可编程控制器可编程控制器（英文为Programmable Controller,简称PC），它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC几个不同时期。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，顾人命仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在

37、工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”3.1.1可编程控制器的简介在可编程序控制器问世之前，继电器接触器控制在工业控制领域中占有主导地位。继电器接触器控制系统是采用固定接线的硬件实现控制逻辑。如果生产任务或工艺发生变化，就必须重新设计，改变硬件结构，这样造成时间和资金的浪费。另外，大型控制系统用继电器接触器控制，使用的继电器数量

38、多，控制系统的体积大，耗电多，且继电器触点为机械触点，工作频率较低，在频繁动作情况下寿命较短，造成系统故障，系统的可靠性差。为了解决这一问题，早在1968年，没过最大的汽车制造商通用汽车公司（GM公司），为了适应汽车型号不断翻新，以求在激烈竞争的汽车工业中占有优势，提出用一种新型的控制装置取代继电器接触器控制装置，并且对未来的新型控制装置做出了具体设想，要把计算机的完备功能以及灵活性、通用性好等优点和继电器接触器控制的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点溶入新的控制装置中，且要求新的控制装置编程简单，使得不熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使用技术。为此，特定以下10项公开招标的技术要求，即：编程

39、简单方便，可在现场修改程序；硬件维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器接触器控制装置；体积小于继电气控制装置；可将数据直接送入计算机；用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB；输入可以是交流115V；输出为交流115V，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；通用性强，扩展方便；成本上可与继电器接触器控制系统竞争。美国数字设备公司（DEC）根据GM公司招标的技术要求，于1969年研制出世界上第一台可编程控制器，并在GM公司汽车自动装配线上试用，获得成功。其后，日本、德国等相继引入这项新技术，可编程控制器由此而迅速发展起来。80年代来，随着大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，以16位和32位微处理

40、器为核心的可编程序控制器得到迅速发展。这时的PLC具有了高速计数、中断技术、PID调节和数据通信等功能，从而使PLC的应用范围和应用领域不断扩大。3.1.2 可编程控制器的组成及工作原理（1）PLC的组成可编程控制器PLC一般由主机、扩展单元及外设组成。主机是必不可少的。主机由输入、输出和CPU三部分组成。扩展单元主要是I/O、电源模块、与主机的连接电缆、接口模块。外设：最基本的外设是编程器，有的还配有可编程终端、条码读入器，打印机等。（2）PLC的基本工作原理PLC运行程序的方式与卫星计算机相比有较大的不同，微型计算机运行程序时，一旦执行到END指令，程序运行结束。而PLC从0000号存储地

41、址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址号递增的方向顺序逐条执行用户程序，直到END指令结束。然后再从头开始执行，并周而复始地重复，直到停机或从运行（RUN）切换到停止（STOP）工作状态。我们把PLC这种执行程序的方式称为扫描工作方式。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期。PLC对输入、输出信号是集中批处理。PLC扫描工作方式主要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。3.1.3 PLC的编程语言（1）梯形图语言：梯形图程序按行从上至下，每一行从左到右顺序编写。梯形图左边垂直线称做母线，右边垂直线称为右母线。梯形图的最右侧必须放置输出器件。梯形图程序中的触点可以任意串

42、、并联，而输出线圈只能并联不能串联。输出线圈只对相应输出刷新阶段进行输出。梯形图中每个变成元件应按已定的规则加标字母数字串。（2）助记符语言：用户可以直观地根据梯形图，写出助记符语言程序，并通过编程器（或计算机）送到PLC中去。（3）功能图语言：是一种类似于数字逻辑电路图的编程语言，熟悉数字电路的人比较容易掌握。（4）顺序功能图语言：常用来编制顺序控制类程序。它包括工步、动作、转换驱动条件三个元素。顺序功能编程法可将一个复杂的控制过程分解为一些具体的工作状态，把这些具体的功能分别处理后，再把这具体的状态依一定的顺序控制要求，组合成整体的控制程序。顺序功能图体现了一种编程思想，在程序的编制中有很

43、重要的意义。（5）高级语言：这种语言类似于BASIC语言、C语言等高级编程语言。利用这种语言变成的PLC如的国产的Jetter PLC等。3.2可编程控制器的选择目前市场可选用的可编程控制器的种类很多，三菱公司近年来退出的FX系列PLC有FX0S、FX0N、FX2N等系列型号。FX系列PLC吸收了整体式和模块式可编程序控制器的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和宽度相同。它们的相互连接不用基板，仅用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体。体积小。FX0S、FX0N和FX2N外观相似，其性能和价格上还是有某些差别（见表3-2） 表3-2 FX0S、FX0N和FX2N的性能比较型号

44、I/O点数用户程序步数功能指令（条）通信功能基本指令执行时间（s）模拟量模块基本指令（条）步进指令（条）FX0S1030800步EPROM50无1.63.6无202FX0N241282000步RPPROM55较强1.63.6有202FX2N16256内附8k步RAM298强0.08有272FX0S的功能简单实用，价格便宜，可以用于小型开关量控制系统；FX0N可以用于要求较高的中小型控制系统；FX2N的功能最强，可以用于要求很高的系统。本系统选用日本三菱公司的FX2N系列可编程控制器作为控制系统的主控机。FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器，用户存储器容量可扩展到16K步，I/O点最大可扩展到256点，它有27条基本指令，其基本指令的执行速度超过了很多大型PLC，有多重特殊功能模块，有多重RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模块或功能扩展板。FX2N有3000多点辅助继电器、1000点状态继电器、200多点定时器、200点16位加计数器、35点32为加/减计数器、8000多点16位数据寄存器、128点跳步指针、15点中断指针。这为应用程序的设计提供了丰富的资源。3.3 PLC的I/O分配为了明确每个器件和线圈所控制的量，附上输入/输出地址编排表，见附录一。3.4 本章小结