基于PLC和MCGS的自动立体化停车库自动控制系统设计(3)

2019-08-02 00:36

很大的灵活性、通用性。另外 PLC产品还具有多样化、系列化的特点,其结构形式多种多样,同一系列又有低档、高档之分,因此可以适应于各种不同规模、不同要求的工业控制。PLC还有多种功能模块,可以根据需要灵活组合成各种不同功能的控制装置,实现各种特殊的控制要求。

2.可靠性高、抗干扰能力强

对于立体停车库而言,可靠性是一个非常重要的指标,如何能在各种恶劣的工作环境和条件(如电磁干扰、低温潮湿、灰尘超高温等)下,平稳可靠的工作,将故障率降至最低,是研制每一种控制器件必须考虑的问题。PLC的研制者在这一方面采取了许多有利的措施,使PLC具有很高的可靠性和抗干扰能力,因此被称为“专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机”。

首先,PLC采用微电子技术,大量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成的,因此不会出现继电器控制系统中的接线老化、脱焊、触点电弧等现象,提高了可靠性。另外,PLC还在硬件和软件两方面采取了以下主要措施来提高其可靠性。

①硬件措施

对于电源变压器、CPU和编程器等主要部件,均采用严格措施进行屏蔽,以防外界干扰;对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波,如LC或n型滤波网络,以消除或抑制高频干扰,也削弱了各种模块之间的互相影响;对CPU这个核心部件所需的+5 V电源,采用多级滤波,并用集成电压调整器进行调整,以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响;在CPU与I/O电路之间,采用光电隔离措施,有效的隔离了内部电路与I/O间电的联系,减少故障和误动作;采用模块式结构,这种结构有助于在故障情况下短时修复。因为一旦查出某一模块出现故障就能迅速更换,使系统恢复正常工作。

②软件措施

监控程序定期的监测外界环境,如掉电、钳电压、后备电池电压过低及强干扰信号等:当检测到故障时,立即把现状态存入存储器,并对存储器进行封闭,禁止对存储器的任何操作,以防存储信息被冲掉。这样,一旦检测到外界环境正常后,便可恢复到故障发生前的状态,继续原来的程序工作;设置监视定时器WDT,如果程序每次循环执行时间超过了WDT规定时间,表明程序进入死循坏,立即报警;加强对程序的检查和校验,一旦程序有错,立即报警,并停止执行;对用户程序及动态数据进行电池后备,停电时利用后备电池供电,确保信息不丢失。由于采取了以上措施,使PLC的可靠性、抗干扰能力大大提高,这是PLC控制优于单片计算机控制的一大特点。

3.编程简单、使用方便

用单片计算机实现控制,使用的是汇编语言,难于掌握,要求使用者具有一定水平的计算机硬件和软件知识。而PLC采用面向控制过程、面向问题的 “自然语言”编程,容易掌握。例如目前大多数PLC采用的梯形图语言编程方式,既继承了继电

7

器控制线路的清晰直观感,又考虑到大多数电器技术人员的读图习惯及应用微机的水平,很容易被电器技术人员所接受。PLC易于编程,程序改变时也容易修改,灵活方便。它与目前微机控制常用的汇编语言相比,虽然在PLC内部增加了解释程序,增加了程序执行时间,但对大多数的停车库控制设备来说,PLC的控制速度是足够的。用单片计算机控制,只有在输入输出接口上做大量工作,才能与控制现场连接起来,调试也比较麻烦。而PLC的输入输出接口已经做好,可直接与控制现场的用户设备直接连接。输入接口可以与各种开关和传感器连接,输出接口具有较强的驱动能力,可以直接与继电器、接触器和电磁阀等连接,使用很方便。

4.接线简单

PLC的接线只需将输入设备(如按钮、开关等)与PLC输入端子连接,将输出设备(如接触器、电磁阀等)与PLC输出端子连接。接线工具仅为螺丝刀,接线工作极其简单、工作量极少。

5.功能强

现代PLC不仅具有条件控制、计时、计数和步进等控制功能,而且还能完成A/D, D/A转换、数字运算和数据处理以及通信联网和生产过程监控等。因此,它既可对开关量进行控制,又可对模拟量进行控制;既可控制一台单机、一个车库,又可控制一个车库群。既可现场控制,又可远距离控制。既可控制简单系统,又可控制复杂系统。

6.体积小、重量轻和易于实现机电一体化

由于PLC采用了半导体集成电路。因此具有体积小、重量轻、功耗低的特点。且由于PLC是专为工业控制而设计的专用计算机,其结构紧凑、坚固耐用、体积小巧,并由于具备很强的可靠性和抗干扰能力,使之易于装入机械设备内部,因而成为实现机电一体化十分理想的控制设备。

同样,可编程控制器控制也有其不足的地方,在性价比上要高于继电器控制和单片微机控制;其开发潜力要差于单片微机,不如其功能灵活多样;通用性不好,不同厂家的可编程控制器以及其附属单元都是固定专用等等。

可编程控制器在升降横移式立体停车库的控制系统中被广泛的应用,并在停车库的发展演化中起着非常重要的作用,本文车库系统即采用可编程控制器控制形式。

3. 2. 3单片微机(Single Chip MicroComputer)控制

单片微机就是我们通常所说的单片机,是将CPU, RAM, ROM(EPROM)、定时器/计数器和1/0接口全部集成在一个硅片上。单片机控制在机电设备中是一种比较常见的控制形式,由于它的控制功能强、体积小、成本低、功耗小、成本低和使用方便,可以直接装到仪器设备上,所以在20世纪80年代以来得到飞速发展。理论上也可用于立体停车库系统,但实际上在立体停车库的控制系统中,单片微机控制却没有得到广泛的推广应用,其原因主要有以下几点:

1.单片微机控制系统开发周期比较长,系统调试耗时比较多;

8

2.单片微机抗干扰能力比较弱,所以对现场工作环境要求很苛刻;

3.单片微机自身就是弱电驱动,但是对于停车库系统来说,执行部件是电机,属强电系统,这就需要由弱电驱动强电,随着驱动环节的增加,系统的可靠性就下降了;

4.单片微机控制系统,其控制程序基本上是汇编语言,汇编语言虽然功能比较强大,但是程序编制工作量比较大。

因此,单片微机在升降横移式立体停车库控制系统中的应用现在还不成熟,也是以后停车库系统研究开发的一个方向。

3.3升降横移式立体停车库3×6控制系统

升降横移式立体停车库的控制系统必须确保车库的各运动机构能够在规定的时间内准确无误完成所要求的动作,确保对车库现场的工作状况进行实时监控,并把监控信息反馈至系统的控制核心,由它对系统机构的运作进行修正,保证车库整个系统在稳定正常的状态下进行工作。所以,在确定车库控制系统时,首先应该明确系统的控制任务。

3.3.1升降横移式立体停车库控制系统的控制任务

制定升降横移式立体停车库控制系统的控制任务,前提是要深入了解被控对象—车库的结构、运动规律等,并根据客户提出的控制要求和实际的可能性、必要性来确定其任务。本文均以3×6升降横移式立体停车库控制系统为例。

图3-2 3×6升降横移式立体车库状态1

现在我们在图3-2中的状态下对13号托盘取车,取车完毕后对8号托盘存车。根据车库的运动原则,8号和2号车位位于其垂直下方,必须要横移让出空位,所以就要求8,9,10号车位各向右横移一个车位,同时1,2号托盘各向左移一个车位,然后13号托盘便在提升机构的作用下,降到底层存车,如图3-3所示。

9

图3-3 3×6升降横移式立体车库状态2

现在在8号托盘存车,承接13号托盘取车过程,根据运动原则,8号托盘下必须要求空位,那么13号载车板必须提升到车位架的位置,停放完毕后,3号托盘就可以向左横移一个车位,如图3-4所示

图3-4 3×6升降横移式立体车库状态3

这样,8号载车板就可以下降到底层存车,停好车后8号托盘上升方便以后的存取,从图示状态完成13号托盘存取车,8号托盘存车后的状态如图3-5所示。

10

图3-5 3×6升降横移式立体车库状态4

根据运动的规律,不难发现,存取车过程中,涉及最多的就三个方面: 一、为了让出空位,托盘需要横移; 二、为了存取车,需要托盘的升降;

三、托盘左右横移一个准确的停车位行程和升降到准确的位置。

由此看出,控制任务主要就是要完成对横移、升降以及定位的控制。在升降横移式立体停车库中,每一个有效车位都有一组独立的横移和升降系统,分别由一个横移专用小型减速电机和一个升降专用减速大电机组成。横移定位靠安装在横移导轨规定位置的行程开关来完成,升降定位则靠安装在地面和车位架规定位置的行程开关来完成。控制横移电机和升降电机可以看作是控制系统的输出(开关量输出),行程开关可以看作是控制系统的信号输入(开关量输入)。

3.3.2升降横移式立体停车库控制系统的基本要求

车库现场一般环境比较恶劣(一般为室外),如高温、粉尘、高湿度、振动、强电设备启动的磁场干扰等,所涉及的控制系统除了要满足控制任务,还需要满足如下的基本要求:

1.可靠性高

车库控制系统在车库现场应能长期、可靠、稳定地工作。一方面,必须具有很强的抗车库现场干扰能力;系统设计时,就应根据使用环境,考虑合适的抗千扰措施。另一方面,控制系统必须能长期稳定的运行。如用下面公式来衡量,有效度A愈接近1,控制系统长期运行的可靠性就越高,这取决于合理的系统设计、控制电路的设一计、元器件质量、组装调试时严格的工艺规程等。

有效度=MTBFMTBF+MTTR式中:MTBF—平均无故障工作时间 MTTR—平均修理时问

11


基于PLC和MCGS的自动立体化停车库自动控制系统设计(3).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:基于C#的串口通信上位机的设计与应用

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: