可編程序控制器及其應(yīng)用

陜西航天職工大學(xué) 王紅珠

1.引言

可編程控制器是在順序控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器，代替繼電器接觸器控制系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用全功能計(jì)算機(jī)，是現(xiàn)代自動(dòng)化的三大支柱之一。

2.可編程控制器的結(jié)構(gòu)

可分為外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。從外形上看有模塊式和整體式兩種，模塊式用于小中型PLC，整體式用于大型PLC。它的內(nèi)部屬于典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，由中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入接口電路、輸出接口電路、電源和編程器等部分組成。

3.可編程控制器的工作原理

先對(duì)各個(gè)輸入端進(jìn)行采樣掃描，把掃描的結(jié)果存入輸入狀態(tài)寄存器中，然后由CPU從存儲(chǔ)器中逐條讀取指令并執(zhí)行該指令，將結(jié)果送入輸出狀態(tài)寄存器，等所有指令執(zhí)行完成后，最后將輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容送至輸出端，以便驅(qū)動(dòng)線圈，就這樣完成一次循環(huán)，周而復(fù)始采用循環(huán)掃描的工作方式，每次掃描所用的時(shí)間為一個(gè)掃描周期，只有十到幾十毫秒。

4.可編程序控制的編程語言

常用的編程語言有梯形圖、指令語句表、順序功能圖、邏輯功能圖、高級(jí)編程語言五種。梯形圖編程語言類似于繼電器接觸器控制系統(tǒng)，邏輯關(guān)系很明顯，形象直觀；指令語句表編程語言鍵入方便；順序功能圖類似于計(jì)算機(jī)編程的流程圖；邏輯功能圖類似于數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯電路圖；高級(jí)編程語言是用一些專用的計(jì)算機(jī)編程語言，如PASCAL語言來編程的。目前，各種類型的可編程序控制器基本上都能同時(shí)使用梯形圖和指令語句表，雖然不同廠家生產(chǎn)的可編程序控制器有所差異，使用的符號(hào)、配置功能不一樣，但編程原理和方法都是相同的。

圖1

圖2

圖3

5.可編程序控制器在立體車庫中的應(yīng)用

立體車庫主要是停放車輛，根據(jù)其構(gòu)造不同可分為垂直升降式、升降橫移式、簡(jiǎn)易升降式等立體車庫，可停放多達(dá)數(shù)十輛以上至千輛之多的車輛，適合于建在中心商業(yè)區(qū)、住宅小區(qū)、車站、碼頭等地方。升降橫移式立體停車庫是通過升降或者橫移載車板存取車輛的，主要由框架、載車板、傳動(dòng)、控制系統(tǒng)和安全防護(hù)措施幾部分組成，框架一般采用鋼結(jié)構(gòu)，用來支撐車庫的；載車板主要是承載庫存車輛，其上的搬運(yùn)器由四根鋼絲繩和框架連接，可以做升降運(yùn)動(dòng)，橫移電動(dòng)機(jī)可以帶動(dòng)載車板整體做橫移運(yùn)動(dòng)；傳動(dòng)系統(tǒng)是整個(gè)車庫系統(tǒng)的核心部分，分為升降和橫移兩種傳動(dòng)系統(tǒng)；控制系統(tǒng)采用可編程序控制器實(shí)現(xiàn)升降和橫移的具體動(dòng)作；安全防護(hù)措施是保障車庫的安全，一般有超限、阻車、防墜、警示等裝置和車長(zhǎng)檢測(cè)、緊急停止開關(guān)。圖1所示為3層10車位升降橫移式立體停車庫的工作原理圖，每個(gè)車位單獨(dú)配有載車板，中間層和地面層每層都有一個(gè)空位，頂層沒有空位，空位是無載車板的空間，為車位升降提供通道。1-3為空車位，是沒有存放車輛的車位，存放在1層的1-1、1-2、1-3車位的車輛可以直接存取，其載車板只做橫移運(yùn)動(dòng)，不做升降運(yùn)動(dòng)；2層的2-1、2-2、2-3車位的載車板既可以做橫移運(yùn)動(dòng)，也可以做升降運(yùn)動(dòng)；3層的3-1、3-2、3-3、3-4車位的載車板只做升降運(yùn)動(dòng)，不做橫移運(yùn)動(dòng)。

立體車庫的控制柜部分由按鍵顯示板、PLC接口板、電氣控制板三部分組成。按鍵顯示板是控制系統(tǒng)的操作界面，設(shè)有車位選擇、啟/停、急停、復(fù)位、自動(dòng)/手動(dòng)切換等控制按鈕。為了判斷載車板上是否存有車輛，在每個(gè)載車板上應(yīng)安裝檢測(cè)車輛有無的傳感器；為了保證載車板是否運(yùn)動(dòng)到指定位置，在相應(yīng)的車位上安裝檢測(cè)載車板是否升降或橫移到位的限位開關(guān)；為了防止車輛進(jìn)出庫時(shí)與載車板的運(yùn)動(dòng)沖突，在車庫的入口處安裝檢測(cè)車輛進(jìn)出庫檢測(cè)裝置。載車板的升降和橫移運(yùn)動(dòng)分別由升降、橫移兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制；通過指示燈的顏色顯示載車板上是否有車輛，若綠燈亮則表示無車輛，若紅燈亮則表示有車輛或人員進(jìn)出庫；防墜裝置是通過載車板上的四個(gè)凹槽對(duì)車輛進(jìn)行固定防墜。通過上述對(duì)控制系統(tǒng)的輸入、輸出分析，基本可以確定需要30個(gè)輸入和26個(gè)輸出。輸入為10個(gè)漫反射型光電開關(guān)、11個(gè)上/下限開關(guān)、8個(gè)左/右限開關(guān)、1個(gè)鏡面反射型光電開關(guān)；輸出為7個(gè)升降電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和6個(gè)橫移電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。從車庫中取車時(shí)，底層車位不需要移動(dòng)其載車板，可以直接進(jìn)出車；頂層進(jìn)出車，先要判斷其對(duì)應(yīng)的下方位置是否為空，若不為空就要進(jìn)行相應(yīng)的橫移處理，直至下方為空才可進(jìn)行下降動(dòng)作，進(jìn)出車完成后再上升回到初始位置。其運(yùn)動(dòng)的原則為升降復(fù)位，橫移不復(fù)位。以圖1所示中3-2號(hào)車出庫操作，來分析取車操作，取車時(shí)，車盤下降條件如圖2所示。

根據(jù)上面3-2號(hào)車出庫操作編寫的PLC程序（梯形圖）如圖3所示，共分為6個(gè)程序段。

6.結(jié)束語

可編程序控制器不僅可以應(yīng)用在立體車庫上，還可以應(yīng)用在好多領(lǐng)域：數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)售貨機(jī)、彩燈交替控制、密碼鎖、定時(shí)報(bào)時(shí)器等等。因此，只要是需要控制的地方，都可以用可編程序控制器實(shí)現(xiàn)。

[1]郁漢琪.機(jī)床電氣控制技術(shù)[M].北京:高教出版社,2010.

[2]郁漢琪,等.可編程序控制器原理及其應(yīng)用[M].北京:中國(guó)電力出版社,2004.