种控制方案比较.doc

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继电器控制方案

在自动化立体停车库的应用初期，继电器控制方案是比较常用的控制方案。

它主要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的联接构成具有简单控制功能的逻辑电路。

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按照一定的控制逻辑接线组成的控制系统。

其工作原理就是采用硬接线逻辑，利用继电器触点的串联或并联，及延时继电器的滞后动作等组成控制逻辑，从而实现对电动机或其他机械设备的起动、停止，反向、调速及多台设备的顺序控制和自动保护功能。

继电器控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的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，系统构成后，想再改变或增加功能、较为困难。

另外，继电器的触点数量有限，所以继电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。

并且在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所有继电器都处于受制约状态即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的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的动作实现的，工作频率低，触点的开关动作一般在几十毫秒数量级，且机械触点还会出现抖动问题。

由于继电器控控制系统使用了大量的机械触点，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。

一般来说，时间继电器存在定时精确度不高、定时范围窄，且易受到环境湿度和温度变化的影响，时间调整困难等问题。

因此，随着电子技术的飞速发展，诞生了许多其它形式的控制元器件，并已经很快的取代了这种早期的控制形式。

但对于小型低成本的自动化立体停车库，继电器控制还在继续被使用。

在小型的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，其电路也相应的简单，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。

继电器控制也有许多不足之处。

第一，难以实现智能模块化控制;第二，不适合应用于大规模、大容量的立体停车库;第三，元器件的损坏率比较高，车库运行的可靠性不佳;最后，随着驱动部件的不断增加，其逻辑电路的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运用继电器的控制形式。

单片机控制方案

单片微机就是我们通常所说的单片机。

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

单片机的系统结构简单，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；处理功能强，速度快；低电压，低功耗，便于生产便携式产品；控制功能强；环境适应能力强。

单片机控制经济实惠，成本相对较低，但用单片机制作的主控板受制版工艺、布局结构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强,开发周期长。

一个采用单片机制作的主控板不经过很长时间的实际验证很难形成一个真正的产品。

单片机程序的编写复杂，编程周期较长且单片机的内存容量、速度、字长有限。

因此，单片机单片机适用于小型自动控制领域及无线控制领域较少涉及管理。

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；

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。

PLC控制方案

PLC又名可编程序控制器是近几十年发展起来的一种新型的、非常有用的工业控制装置，由于它把计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广等优点与继电器-接触器控制系统的控制简单、使用方便、价格便宜等优点结合起来，而其本身又具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性好等特点，因而在工矿企业的各种机械设备和生产过程的自动控制系统中得到了广泛的应用，已成为当代工业自动化的主要控制装置之一。

PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，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，因此灵活性和扩展性都很好。

PLC由大、中规模集成电路组成，因而功耗较小。

PLC的控制逻辑中，各内部器件都处于周期性循环扫描中。

PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，体积小、寿命长、可靠性高。

PLC配有自检和监督功能，能检查出自身的故障并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，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，一条用户指令的执行时间一般在微秒数量级，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的影响，定时范围一般从0.001S到若干天或更长；用户可根据需要在程序中设置定时值，然后用软件来控制定时时间。

但是PLC的价格比较贵，一般都是几百元以上，因此并不适用于那些价格便宜的厂品使用。

而可编程控制器与继电器、单片微机相比还有着比较独特的优点：

1.灵活、通用

在继电器控制系统中，使用的控制器件是大量的继电器，整个系统是根据设计好的电器控制图，由人工布线、焊接、固定等手段组装完成的，其过程费时费力。

如果因为工艺上的稍许变化，需要改变电器控制系统的话，那么原先的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，耗费了大量的人力、物力和时间。

而可编程控制器是通过存储在存储器中的程序实现控制功能的，如果控制功能需要改变的话，只需要修改程序以及改动极少量的接线即可。

而且，同一台可编程控制器还可以用于不同的控制对象，只要改变软件就可以实现不同的控制要求，因此具有很大的灵活性、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+5V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。

结论

通过对继电器控制、单片机控制、PLC控制三种控制方案的优缺点进行比较，以及对自动化立体车库的具体控制要求及自动化立体车库工作环境和使用要求的比较，以及现在国内外现有的自动化立体停车库，它们的系统控制形式大都采用可编程控制器控制，特别是应用在智能化要求程度高、多车尾、大容量的现代化升降横移式立体停车库中的情况的考虑，这次的自动化立体车库控制系统最终决定采用PLC控制系统进行控制。