基于PLC的立体车库控制系统设计毕业设计(2)

在

PLC出现之前，工业生产中广泛使用的电气自动控制系统是继电器控制系

统。虽然继电器控制系统具有价格低廉、维护技术要求低的优点，但该系统的缺点也是很明显的：继电器控制系统设备体积大，触点寿命低，可靠性差；对于比较复杂的控制系统来讲，维护不便，排除故障困难。这种用硬件实现的控制程序，智能化程度很低，当产品更新、生产工艺和流程变化时，必须改变相应的器件和接线。这种变动的工作量大，工期长，因而使得生产成本提高。继电器控制系统只适用于工作模式固定、控制要求简单的场合。现代社会制造工业竞争激烈，产品更新换代频繁，迫切需要一种新的更先进的“柔性”的控制系统来取代传统的继电器控制系统。

20世纪60年代，随着电子技术的发展，出现了晶体管和中小规模集成电路。利用它们的开关特性来替代继电器等构成的逻辑控制系统，体积将更小，改变器件和接线的工作量也随之减少；更重要的特点是，由这些数字器件构成的开关是无触点的，因而可靠性就更高。但是这种由中小规模集成电路控制的电气控制柜，其控制规模较小，输入/输出点数只有几十点，编程也不够灵活。随着计算机技术开始用于工业控制领域，人们尝试用小型计算机取代继电器控制系统。但是，由于小型计算机价格高昂，对恶劣的工业环境难以适应，其输入输出信号与被控电路不匹配，再加上控制编程的程序编制困难，不像现时的梯形图易于被操作人员掌握，这一“瓶颈”阻碍了其进一步发展和推广应用。

2.1.2 PLC的用途

PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置,使其应用受到限制。但近年来由于微处理器芯片及有关元件价格大大下降,使PLC的成本下降,同时又由于PLC的功能大大增强,使PLC 的应用越来越广泛,广泛应用于钢铁、水泥、石油、化工、采矿、电力、机械制造、汽车、造纸、纺织、环保等行业。PLC的应用通常可分为五种类型：

（1）顺序控制 这是PLC应用最广泛的领域，用以取代传统的继电器顺序控制。PLC可应用于单机控制、多机群控、生产自动线控制等。如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。

（2）运动控制 PLC制造商目前已提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模版。在多数情况下，PLC把扫描目标位置的数据送给模版

块，其输出移动一轴或数轴到目标位置。每个轴移动时，

（3）闭环过程控制 PLC能控制大量的物理参数，如温度、压力、速度和流量等。PID（Proportional Intergral Derivative）模块的提供使PLC具有闭环控制功能,即一个具有PID控制能力的PLC可用于过程控制。当过程控制中某一个变量出现偏差时,PID控制算法会计算出正确的输出,把变量保持在设定值上。

（4）数据处理 在机械加工中，出现了把支持顺序控制的PLC和计算机数值控制（CNC）设备紧密结合的趋向。著名的日本FANUC公司推出的Systen10、11、12系列，已将CNC控制功能作为PLC的一部分。为了实现PLC和CNC设备之间内部数据自由传递，该公司采用了窗口软件。通过窗口软件，用户可以独自编程，由PLC送至CNC设备使用。美国GE公司的CNC设备新机种也同样使用了具有数据处理的PLC。预计今后几年CNC系统将变成以PLC为主体的控制和管理系统。

（5）通信和联网 为了适应国外近几年来兴起的工厂自动化（FA）系统、柔性制造系统（FMS）及集散控制系统（DCS）等发展的需要，必须发展PLC之间，PLC和上级计算机之间的通信功能。作为实时控制系统，不仅PLC数据通信速率要求高，而且要考虑出现停电故障时的对策。

2.2.2 PLC的特点

（1）抗干扰能力强，可靠性高

（2）控制系统结构简单、通用性强、应用灵活 （3）编程方便，易于使用

（4）PLC控制系统设计、安装、调试方便

（6）结构紧凑 体积小、重量轻，易于实现机电一体化。 由于以上特点，使得PLC获得极为广泛的应用。

2.2.3 PLC的分类

1.按I/O点数容量分类

一般来说，PLC处理的I/O点数比较多，反映控制关系比较复杂，用户要求的程序存储器容量比较大，要求PLC的指令及其他功能比较多，指令执行的过程比较快等。按PLC的输入输出点数可将PLC分为三类。

公司的SLC500系列等整式PLC等产品。

（2）中型机 中型机PLC的输入、输出总点数在256-2048点之间，用户程

序存储器容量达到2-8K字。中型机PLC不仅具有开关量和模拟量的控制功能，还具有更强的数字计算能力，他的通信功能和模拟量处理能力更强大。中型机的指令比小型机更丰富，适用于更复杂的逻辑控制系统以及连续生产过程控制场合。

典型的中型机有SIEMENS公司的S-300系列、OMRON公司的C200H系列、AB公司的SLC500系列模块式PLC等产品。

（3）大型机 大型机PLC的输入、输出总点数在2048点以上，用户程序存储器容量达到8-6K字。大型PLC的性能已经与工业控制计算机相当，他具有计算、控制和调节的功能，还具有很强的网络结构和通信联网能力。他的监视采用CRT显示，能够表示过程动态流程，纪录各种曲线，PID调节参数选择图；他配备多种智能板，构成一个多功能系统。这种系统还可以和其他型号的PLC互联，和上位机相连，组成一个集中分散的生产过程和产品质量控制系统。大型机适用于设备自动化控制、过程自动化控制和过程监控系统。

典型的大型PLC有SIEMENS公司的S7-400系列、OMRON公司的CVM1和CS1系列、SB公司的SLC5/05系列等产品。

上述划分没有严格的界限，随着PLC技术的飞速发展，某些小型PLC也具备中型机和大型机的功能，这也是PLC的发展趋势。

2．按结构形式分类

按PLC物理结构形式的不同，可分为整体式（也称单元式）和组合式（也称模块式）两类。

（1）整体式结构 整体式结构的PLC是将中央处理单元（CPU）、存储器、输入单元、电源、通信端口、I/O扩展端口等组装在一个箱体内构成主机。内外还有独立的I/O扩展单元等通过扩展电缆与主机上的扩展端口相连，以构成PLC不同配置与主机配合使用。整体式结构的PLC结构紧凑、体积小、成本低、安装方便。小型机常用这种结构。

（2）组合式结构 这种结构的PLC是将CPU、输入单元、输出单元、电源单元、智能I/O单元，通信单元等分别做成相应的电路板和扩展模块。组合式的特点是配置灵活，输入接点、输出接点的数量可以自由选择，各种功能模块可以依需要灵活配置。大、中型PLC常用组合式结构。

2.3.4 PLC的基本结构及原理

1. PLC的系统结构

目前PLC种类繁多，功能和指令系统也都各不相同，但都是以微处理器为核心用做工业控制的专用计算机，所以其结构和工作原理都大致相同，硬件结构与微机相似。主要包括中央处理单元CPU、存储器RAM和ROM、输入输出接口电路、电源、I/O扩展接口、外部设备接口等。其内部也是采用总线结构来进行数据和指令的传输。

如图2所示，PLC控制系统由输入量—PLC—输出量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为PLC的输入量，它们经PLC外部输入端子，作为PLC的输出量对外围设备进行各种控制。由此可见，PLC的基本结构有控制部分输入和输出组成。

2. PLC的选型原则

当某一个控制任务决定由PLC来完成后，选择PLC就成为最重要的事情。一方面要选择多大容量的PLC ,另一方面是选择什么公司的PLC及外设。 …… 此处隐藏：3045字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……