三种控制方案比较.doc

继电器控制方案 在自动化立体停车库应用早期, 继电器控制方案是比较常见控制方案。它关键是利用多个主交流接触器、 中间接触器以及过载热继电器等电器元件经合理联接组成含有简单控制功效逻辑电路。继电器-接触器控制系统是由接触器、 继电器、 主令电器和保护电器根据一定控制逻辑接线组成控制系统。其工作原理就是采取硬接线逻辑, 利用继电器触点串联或并联, 及延时继电器滞后动作等组成控制逻辑, 从而实现对电动机或其她机械设备起动、 停止, 反向、 调速及多台设备次序控制和自动保护功效。继电器控制系统控制逻辑采取硬件接线, 利用继电器机械触点串联或并联等组合成控制逻辑, 其连线多且复杂、 体积大、 功耗大, 系统组成后, 想再改变或增加功效、 较为困难。另外, 继电器触点数量有限, 所以继电器控制系统灵活性和可扩展性受到很大限制。而且在继电器控制电路中, 当电源接通时, 电路中全部继电器都处于受制约状态即该吸合继电器都同时吸合, 不该吸合继电器受某种条件限制而不能吸合。继电器控制系统依靠机械触点动作实现, 工作频率低, 触点开关动作通常在几十毫秒数量级, 且机械触点还会出现抖动问题。因为继电器控控制系统使用了大量机械触点, 连线多, 触点开闭时存在机械磨损、 电弧烧伤等现象, 触点寿命短, 所以可靠性和可维护性较差。继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。通常来说, 时间继电器存在定时正确度不高 定时范围窄, 且易受到环境湿度和温度改变影响, 时间调整困难等问题。所以, 伴随电子技术飞速发展, 诞生了很多其它形式控制元器件, 并已经很快替换了这种早期控制形式。但对于小型低成本自动化立体停车库, 继电器控制还在继续被使用。 在小型升降横移式自动化立体停车库中, 因其控制元件比较少, 专用性比较强, 利用继电器控制, 其电路也对应简单, 电路搭载用时少, 成本也很低, 适合于家庭用升降横移式立体停车库。继电器控制也有很多不足之处。第一, 难以实现智能模块化控制;第二, 不适合应用于大规模、 大容量立体停车库;第三, 元器件损坏率比较高, 车库运行可靠性不佳;最终, 伴随驱动部件不停增加 其逻辑电路搭载难度也大大增加了。所以对于大中型自动化立体停车库, 其控制形式就不适合利用继电器控制形式。 单片机控制方案 单片微机就是我们通常所说单片机。单片机是一个集成在电路芯片, 是采取超大规模集成电路技术把含有数据处理能力中央处理器CPU、 存放器RAM、 只读存放器ROM、 多个I/O口和中止系统、 定时器/计时器等功效（可能还包含显示驱动电路、 脉宽调制电路、 模拟多路转换器、 A/D转换器等电路）集成到一块硅片上组成一个小而完善计算机系统。单片机系统结构简单, 使用方便, 实现模块化; 单片机可靠性高, 可工作到106 107小时无故障; 处理功效强, 速度快; 低电压, 低功耗, 便于生产便携式产品; 控制功效强 ; 环境适应能力强。单片机控制经济实惠, 成本相对较低, 但用单片机制作主控板受制版工艺、 布局结构、 器件质量等原因影响造成抗干扰能力差, 故障率高, 不易扩展, 对环境依靠性强,开发周期长。一个采取单片机制作主控板不经过很长时间实际验证极难形成一个真正产品。单片机程序编写复杂, 编程周期较长且单片机内存容量、 速度、 字长有限。所以, 单片机单片机适适用于小型自动控制领域及无线控制领域较少包含管理。单片机控制在机电设备中是一个比较常见控制形式, 因为它控制功效强、 体积小、 成本低、 功耗小、 成本低和使用方便, 能够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控制系统中, 单片微机控制却没有得到广泛推广应用, 其原因关键有以下几点: 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; 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.单片微机本身就是弱电驱动, 不过对于停车库系统来说, 实施部件是电机, 属强电系统, 这就需要由弱电驱动强电, 伴随驱动步骤增加, 系统可靠性就下降了; 4.单片微机控制系统, 其控制程序基础上是汇编语言, 汇编语言即使功效比较强大, 不过程序编制工作量比较大。所以, 单片微机在升降横移式立体停车库控制系统中应用现在还不成熟, 也是以后停车库系统研究开发一个方向。 PLC控制方案 PLC又名可编程序控制器是近几十年发展起来一个新型、 非常有用工业控制装置, 因为它把计算机编程灵活、 功效齐全、 应用面广等优点与继电器-接触器控制系统控制简单、 使用方便、 价格廉价等优点结合起来, 而其本身又含有体积小、 重量轻、 功耗低、 可靠性好等特点, 所以在工矿企业多种机械设备和生产过程自动控制系统中得到了广泛应用, 已成为现代工业自动化关键控制装置之一。 PLC采取存放器逻辑, 其控制逻辑以程序方法存放在内存中, 要改变控制逻辑只需改变程序即可, 故称“软接线”。其接线少, 体积小, 所以灵活性和扩展性都很好PLC由大、 中规模集成电路组成, 所以功耗较小。PLC控制逻辑中, 各内部器件都处于周期性循环扫描中。PLC采取微电子技术, 大量开关动作由无触点半导体电路来完成, 体积小、 寿命长、 可靠性高。PLC配有自检和监督功效, 能检验出本身故障并随时显示给操作人员, 还能动态地监视控制程序实施情况, 为现场调试和维护提供了方便。PLC由程序指令控制半导体电路来实现控制, 属无触点控制, 速度极快, 一条用户指令实施时间通常在微秒数量级, 且不会出现抖动。PLC使用半导体集成电路做定时器, 时基脉冲由晶体振荡产生, 精度相当高, 且定时时间不受环境影响, 定时范围通常从0.001S到若干天或更长 用户可依据需要在程序中设置定时值, 然后用软件来控制订时时间。不过PLC价格比较贵, 通常都是几百元以上, 所以并不适适用于那些价格廉价厂品使用。而可编程控制器与继电器、 单片微机相比还有着比较独特优点: 1.灵活、 通用在继电器控制系统中, 使用控制器件是大量继电器, 整个系统是依据设计好电器控制图, 由人工布线、 焊接、 固定等手段组装完成, 其过程费时费力。假如因为工艺上稍许改变, 需要改变电器控制系统话, 那么原先整个电器控制系统将被全部拆除, 而重新进行布线、 焊接、 固定等工作, 花费了大量人力、 物力和时间。而可编程控制器是经过存放在存放器中程序实现控制功效, 假如控制功效需要改变话, 只需要修改程序以及改动极少许接线即可。而且, 同一台可编程控制器还能够用于不一样控制对象, 只要改变软件就能够实现不一样控制要求, 所以含有很大灵活性、 通用性。另外 PLC产品还含有多样化、 系列化特点, 其结构形式多个多样, 同一系列又有低级、 高级之分, 所以能够适应于多种不一样规模、 不一样要求工业控制。PLC还有多个功效模块, 能够依据需要灵活组合成多种不一样功效控制装置, 实现多种特殊控制要求。2.可靠性高、 抗干扰能力强对于立体停车库而言, 可靠性是一个非常关键指标, 怎样能在多种恶劣工作环境和条件(如电磁干扰、 低温潮湿、 灰尘超高温等)下, 平稳可靠工作, 将故障率降至最低, 是研制每一个控制器件必需考虑问题。PLC研制者在这首先采取了很多有利方法, 使PLC含有很高可靠性和抗干扰能力, 所以被称为“专为适应恶劣工业环境而设计计算机”。首先, PLC采取微电子技术, 大量开关动作是由无触点半导体电路来完成, 所以不会出现继电器控制系统中接线老化、 脱焊、 触点电弧等现象, 提升了可靠性。另外, PLC还在硬件和软件两方面采取了以下关键方法来提升其可靠性。硬件方法对于电源变压器、 CPU和编程器等关键部件, 均采取严格方法进行屏蔽, 以防外界干扰;对供电系统及输入线路采取多个形式滤波, 如LC或n型滤波网络, 以消除或抑制高频干扰, 也减弱了多种模块之间相互影响; 对CPU这个关键部件所需+5 V电源, 采取多级滤波, 并用集成电压调整器进行调整, 以适应交流电网波动和过电压、 欠电压影响; 在CPU与I/O电路之间, 采取光电隔离方法, 有效隔离了内部电路与I/O间电联络, 降低故障和误动作;采取模块式结构, 这种结构有利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快速更换, 使系统恢复正常工作。软件方法监控程序定时监测外界环境, 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, 立刻把现实状况态存入存放器, 并对存放器进行封闭, 严禁对存放器任何操作, 以防存放信息被冲掉。这么, 一旦检测到外界环境正常后, 便可恢复到故障发生前状态, 继续原来程序工作;设置监视定时器WDT, 假如程序每次循环实施时间超出了WDT要求时间, 表明程序进入死循坏, 立刻报警;加强对程序检验和校验, 一旦程序有错, 立刻报警, 并停止实施;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。因为采取了以上方法, 使PLC可靠性、 抗干扰能力大大提升, 这是PLC控制优于单片计算机控制一大特点。3.编程简单、 使用方便用单片计算机实现控制, 使用是汇编语言, 难于掌握, 要求使用者含有一定水平计算机硬件和软件知识。而PLC采取面向控制过程、 面向问题 “自然语言”编程, 轻易掌握。比如现在大多数PLC采取梯形图语言编程方法, 既继承了继电器控制线路清楚直观感, 又考虑到大多数电器技术人员读图习惯及应用微机水平, 很轻易被电器技术人员所接收。PLC易于编程, 程序改变时也轻易修改, 灵活方便。它与现在微机控制常见汇编语言相比, 即使在PLC内部增加了解释程序, 增加了程序实施时间, 但对大多数停车库控制设备来说, PLC控制速度是足够。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输入输出接口已经做好, 可直接与控制现场用户设备直接连接。输入接口能够与多种开关和传感器连接, 输出接口含有较强驱动能力, 能够直接与继电器、 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.功效强现代PLC不仅含有条件控制、 计时、 计数和步进等控制功效, 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。所以, 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因为PLC采取了半导体集成电路。所以含有体积小、 重量轻、 功耗低特点。且因为PLC是专为工业控制而设计专用计算机, 其结构紧凑、 坚固耐用、 体积小巧, 并因为含有很强可靠性和抗干扰能力, 使之易于装入机械设备内部, 所以成为实现机电一体化十分理想控制设备。一样, 可编程控制器控制也有其不足地方, 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, 不如其功效灵活多样;通用性不好, 不一样厂家可编程控制器以及其隶属单元都是固定专用等等。结论经过对继电器控制、 单片机控制、 PLC控制三种控制方案优缺点进行比较, 以及对自动化立体车库具体控制要求及自动化立体车库工作环境和使用要求比较, 以及现在中国外现有自动化立体停车库, 它们系统控制形式大都采取可编程控制器控制, 尤其是应用在智能化要求程度高、 多车尾、 大容量现代化升降横移式立体停车库中情况考虑, 这次自动化立体车库控制系统最终决定采取PLC控制系统进行控制。