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1、本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))PLC控制的立體車庫(kù)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 電氣信息工程學(xué)院 專 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)09級(jí)電氣本2班 學(xué) 號(hào) 0 學(xué) 生 姓 名 聯(lián) 系 方 式 指 導(dǎo) 教 師 2013年5月獨(dú) 創(chuàng) 性 聲 明本人鄭重聲明:所呈交的畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下取得的研究成果。除了文中特別加以注釋和致謝的地方外,論文(設(shè)計(jì))中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果。與本研究成果相關(guān)的所有人所做出的任何貢獻(xiàn)均已在論文(設(shè)計(jì))中作了明確的說明并表示了謝意。簽名:_ _年_月_日授權(quán)聲明本人完全了解許昌學(xué)院有關(guān)保留、使用本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)的規(guī)定,即:有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)論文

2、(設(shè)計(jì))的復(fù)印件和磁盤,允許畢業(yè)設(shè)計(jì)被查閱和借閱。本人授權(quán)許昌學(xué)院可以將畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編論文(設(shè)計(jì))。本人論文(設(shè)計(jì))中有原創(chuàng)性數(shù)據(jù)需要保密的部分為: 學(xué)生簽名: 年月日指導(dǎo)教師簽名: 年月日PLC控制的立體車庫(kù)設(shè)計(jì)摘要立體車庫(kù)是專門實(shí)現(xiàn)各種車輛的自動(dòng)停車及科學(xué)寄存的車庫(kù)設(shè)施。城市發(fā)展,汽車不斷增加,停車難問題是現(xiàn)在一個(gè)很突出的問題。針對(duì)這種現(xiàn)象,本文提出采用西門子S7-200系列的PLC作為主控制器實(shí)現(xiàn)立體車庫(kù)控制系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)計(jì)。立體車庫(kù)能夠很好的利用地面以上的空間,成為解決城市靜態(tài)交通問題的有效的途徑。該論文

3、描述了36升降橫移式立體車庫(kù)的運(yùn)行原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),介紹了其控制系統(tǒng)的硬件組成、軟件編程設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上,利用MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行動(dòng)畫仿真。關(guān)鍵詞: 立體車庫(kù);PLC;MCGS;升降橫移式立體車庫(kù)The Stereo Garage Design of PLC ControlABSTRACTStereo garage is a specialized implementation of vehicle automatic parking and scientific check garage facilities. Urban development, the car keeps increasi

4、ng, the parking problem is a very prominent problem now. According to this phenomenon, in this paper, adopting Siemens S7-200 series PLC as the main controller to realize the three-dimensional garage control system design of the system. Stereo garage can very good use of the space above the ground,

5、become the effective way to solve the problem of urban static traffic. The paper describes the 3*6 lifting and moving the operation principle and structure characteristics of three-dimensional garage, introduces the hardware composition and software programming of the control system design. On this

6、basis, using MCGS configuration software to simulation animation.Key words: Stereo Garage; PLC; MCGS; Lifting and Moving Stereo Garage目 錄前言11. 緒論11.1 課題研究的背景及意義11.2 立體車庫(kù)概述11.3 立體車庫(kù)的類型及特點(diǎn)21.4 升降橫移式立體車庫(kù)的構(gòu)成21.5 升降橫移立體車庫(kù)的車位結(jié)構(gòu)31.6 升降橫移式立體車庫(kù)系統(tǒng)41.7 升降橫移立體車庫(kù)的控制系統(tǒng)的控制形式52. 36升降橫移式立體車庫(kù)62.1 主要器件62.2 車庫(kù)的PLC控制流程1

7、02.3 電氣控制的I/O連接112.4 PLC的I/O口資源配置132.5 控制程序133. 基于MCGS組態(tài)軟件的仿真144. 總結(jié)19參考文獻(xiàn)21附錄22致謝54PLC控制的立體車庫(kù)設(shè)計(jì)前言近幾年來(lái),中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,人們生活水平得到很大提高,汽車數(shù)量也在不斷增加,截至到2011年6月份中國(guó)有汽車9846萬(wàn)輛,其中私家車7206萬(wàn)輛,占汽車保有量的73.2%。2012年中國(guó)市場(chǎng)汽車銷售2000萬(wàn)輛,比2011年增長(zhǎng)8%。到2013年初,國(guó)內(nèi)汽車總數(shù)已過億萬(wàn)輛。汽車泊車位的增長(zhǎng)卻不能與之同步,汽車車位與汽車數(shù)量嚴(yán)重失調(diào)。由此帶來(lái)了停車難、違章停車、停車管理困難等一系列問題。隨著人類社會(huì)的不

8、斷發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步,人們的生活和生產(chǎn)趨于集中。土地資源變得更加寶貴,更加加劇了停車難。為了解決矛盾,開始利用空間來(lái)泊車,建立機(jī)械式立體車庫(kù)。在現(xiàn)在大都市發(fā)展的道路上,道路擁擠、車多位少,已經(jīng)變成城市的發(fā)展的一大障礙。隨著人們的生活水平不斷提高,汽車進(jìn)入家庭的步伐加快,解決停車難的問題也更加迫切,停車產(chǎn)業(yè)變得更加廣闊。建立一個(gè)混合的停車場(chǎng),這是解決城市停車難有效途徑,也是停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。1. 緒論1.1 課題研究的背景及意義隨著社會(huì)的發(fā)展,汽車數(shù)量不斷增加,在中國(guó)汽車市場(chǎng)上以每年5%-7%的速度增加。而停車位的增加速度在2%-3%。車輛的增加,必然造成道路的擁擠,特別是在酒店,商場(chǎng)附近,

9、由于車多,車位少,很多車主為停車而發(fā)愁,有些車主干脆就把車停在路上,更加加劇了道路的擁擠。普通的露天停車場(chǎng)和地下停車場(chǎng)雖然停車方便,可以快速的存取,但占地面積廣,且停車數(shù)量有限,特別是現(xiàn)在,土地價(jià)格暴漲。投資商就不得不考慮土地占有的成本。為了緩解車多位少的矛盾,一些大城市現(xiàn)在已經(jīng)開始對(duì)建設(shè)立體車庫(kù)給予一定的補(bǔ)貼,比如許昌,南昌,杭州等地。杭州市近幾年來(lái)一直致力于解決停車難問題,鼓勵(lì)了社會(huì)人士投資建設(shè)立體車庫(kù)。1.2 立體車庫(kù)概述所謂立體車庫(kù)就是利用機(jī)械設(shè)備將汽車存放到立體空間中。立體車庫(kù)是近幾十年來(lái)蓬勃發(fā)展起來(lái)的一種新型停車系統(tǒng)。與傳統(tǒng)停車場(chǎng)不同,在用地緊張,車多位少的狀況下,它順應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展

10、。最大效率的利用有效的土地資源,將土地資源最大化利用。將停車位建在空間或者地下,利用機(jī)械存取車,自動(dòng)化程度高,是停車場(chǎng)的發(fā)展方向。1.3 立體車庫(kù)的類型及特點(diǎn)在國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)總局頒布的特種設(shè)備目錄中,將立體車庫(kù)分為九大類,具體是:升降橫移類、簡(jiǎn)易升降類、垂直循環(huán)類、水平循環(huán)類、多層循環(huán)類、平面移動(dòng)類、巷道堆垛類、垂直升降類和汽車專用升降機(jī)1。本次設(shè)計(jì)采用升降橫移式立體車庫(kù),所謂升降橫移式立體車庫(kù)就是通過托盤升、降、橫移來(lái)存取車。地面一層只需要橫移,不需要升降。上層的車位需要通過下層車位的橫移讓出空道,然后在升、降存取。升降橫移式立體車庫(kù)的適應(yīng)性比較強(qiáng),車庫(kù)可設(shè)在地下,可設(shè)在地上,也可一半地上

11、一半地下2。根據(jù)不同條件來(lái)組合布置,配置特別靈活。1.4 升降橫移式立體車庫(kù)的構(gòu)成立體車庫(kù)主要是由框架部分、傳動(dòng)部分、載車板部分、控制部分、安全防護(hù)措施五大部分組成3。(1) 框架部分立體車庫(kù)的框架主要是由鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成,鋼結(jié)構(gòu)包括橫梁、縱梁、托盤等??蚣芙Y(jié)構(gòu)是立體車庫(kù)的支撐部分。其中主框架是由垂直方向和水平方向的梁通過剛性節(jié)點(diǎn)連接而成。鋼結(jié)構(gòu)框架主要是由角鋼、槽鋼、鋼板焊接而成的,具有很強(qiáng)的強(qiáng)度和剛度。(2) 傳動(dòng)部分傳動(dòng)部分是升降橫移式立體車庫(kù)的一個(gè)重要組成部分。它控制載車板的運(yùn)行。在整個(gè)車庫(kù)中傳動(dòng)有橫移傳動(dòng)和升降傳動(dòng)部分。橫移傳動(dòng)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)車庫(kù)的橫向移動(dòng)。橫向傳動(dòng)一般是由電機(jī)、減速器、驅(qū)動(dòng)

12、輪和從動(dòng)輪導(dǎo)軌組成。除了頂層不需要橫移外其它層都需要橫移。升降傳動(dòng)主要負(fù)責(zé)托盤的上下移動(dòng)。主要是由電機(jī)、減速機(jī)、鏈條等構(gòu)成。由鏈條來(lái)拉著托盤上下移動(dòng),除了最底層的的不需要垂直移動(dòng)其他的都需要上下移動(dòng)。(3) 載車板部分載車板主要是是用來(lái)存放車的裝置。對(duì)于載車板的材料和制造要求較高,因?yàn)檩d車板需要承載車體的重量,如果材料不好,車板很容易變形。載車板底部一般是波浪板做成的,具有防滑和導(dǎo)流作用。(4) 控制系統(tǒng)升降橫移式立體車庫(kù)的控制系統(tǒng)主要是由主回路和控制回路構(gòu)成。主回路主要控制載車板的升降和橫移,其主要是控制橫移小電機(jī)和升降大電機(jī)的運(yùn)行??刂苹芈肥强刂栖噹?kù)的運(yùn)行情況,存取車位的選擇以及該怎么運(yùn)行

13、的控制,還有一些安全控制,控制系統(tǒng)主要是圍繞控制核心進(jìn)行的,控制核心可以是繼電器組,也可以是PLC,由現(xiàn)場(chǎng)采集的信息輸入控制核心。再由控制核心進(jìn)行邏輯分析,運(yùn)算,得出運(yùn)行方式,再控制主回路運(yùn)行。(5) 安全防護(hù)為了保證車庫(kù)的安全運(yùn)行,系統(tǒng)采取安全掛鉤和傳動(dòng)系統(tǒng)互鎖保護(hù)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)中必須有光電傳感器,反饋元件,上下限位開關(guān),橫移限位開關(guān)等組成。存取車時(shí),根據(jù)輸入的控制信息,綜合各限位開關(guān)、行程開關(guān)、光電開關(guān)、反饋元件等反饋給PLC的信息,由PLC控制繼電器,再由繼電器控制接觸器的閉斷,進(jìn)而控制電機(jī)的啟停及運(yùn)行方式,從而控制載車板的升降和橫移,系統(tǒng)要求各開關(guān)嚴(yán)格互鎖,保證存取車的安全可靠。1.5 升

14、降橫移立體車庫(kù)的車位結(jié)構(gòu)用N表示車庫(kù)的層數(shù),M表示車庫(kù)的列數(shù),則車庫(kù)容量P=NM-(N-1)。由于立體車庫(kù)受到收鏈裝置及存取車時(shí)間的限制,一般為2-6層,以2,3層者居多,可根據(jù)泊車的多少?zèng)Q定停車位的規(guī)模。設(shè)計(jì)一座16車位的三層車庫(kù)。有公式可知:N=3,P=16則M=6,即設(shè)計(jì)為36立體車庫(kù)就可以滿足要求。本設(shè)計(jì)就是以36地面上布置的升降橫移式立體車庫(kù)為例介紹其運(yùn)行原理。升降橫移式立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行規(guī)律。如圖1-1是36的升降橫移式立體車庫(kù)基本框架,共有18個(gè)空位,16個(gè)托盤,最多存停16輛車,車庫(kù)的運(yùn)行條件為:一層的1、2、3、4、5號(hào)車位上的車可以直接存取。二層的6、7、8、9、10號(hào)

15、車位上的車需要先通過1、2、3、4、5號(hào)車位橫移讓出空位后才可以通過升降存取。三層的11、12、13、14、15、16號(hào)車位上的車需要通過1、2、3、4、5號(hào)車位和6、7、8、9、10號(hào)車位的橫移讓出空車位后才可以通過升降存取。圖1-1 36升降橫移式立體車庫(kù)框架圖1.6 升降橫移式立體車庫(kù)系統(tǒng) 廣義上,車庫(kù)系統(tǒng)主要由控制核心元件、驅(qū)動(dòng)單元、接口和人機(jī)界面??刂坪诵膯卧秸麄€(gè)控制系統(tǒng)的“大腦”。它可以是可編程控制器PLC(Programmable Logic Controller)或者單片機(jī)控制,也可以是有繼電器控制組成的邏輯電路。PLC是現(xiàn)在車庫(kù)的首選。圖1-2是車庫(kù)控制原理圖。圖1-2 車

16、庫(kù)控制原理人通過界面,輸入想要存取的車位號(hào)到控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)是以PLC為核心單元,通過PLC邏輯判定、運(yùn)算后,控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電機(jī))來(lái)實(shí)現(xiàn)車庫(kù)的運(yùn)行,車庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的同時(shí),檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)車庫(kù)的運(yùn)行情況,并反饋給控制系統(tǒng)。接口是立體車庫(kù)控制系統(tǒng)中非常重要的一部分。接口是驅(qū)動(dòng)單元與控制單元以及執(zhí)行元件與驅(qū)動(dòng)單元之間的橋梁。升降橫移式立體車庫(kù)控制系統(tǒng)使用的接口電路是開關(guān)量接口電路,它主要包括一些行程開關(guān),開關(guān)按鈕,光電開關(guān)等開關(guān)信號(hào)的輸入接口和控制輸出接口。驅(qū)動(dòng)電路車庫(kù)控制系統(tǒng)的最后一個(gè)重要部分,驅(qū)動(dòng)電路種類很多。但在停車庫(kù)系統(tǒng)中,驅(qū)動(dòng)單元比較單一,只需要驅(qū)動(dòng)一個(gè)專用的減速機(jī)。智能化車庫(kù)庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)是靠

17、驅(qū)動(dòng)元件來(lái)控制運(yùn)動(dòng)的。界面是操作人員與停車庫(kù)控制核心元件交流的平臺(tái)。操作人員可以通過控制界面來(lái)向車庫(kù)控制系統(tǒng)發(fā)送自己的意圖。界面也可向操作人員反饋車庫(kù)的運(yùn)行情況。簡(jiǎn)單的一些界面只有一個(gè)操作盒控制,但一些復(fù)雜的界面卻由微機(jī)控制的專用的應(yīng)用軟件控制的人機(jī)界面。升降橫移式立體車庫(kù)的控制界面要根據(jù)具體情況來(lái)確定。1.7 升降橫移立體車庫(kù)的控制系統(tǒng)的控制形式車庫(kù)的控制系統(tǒng)控制核心元件的選取要綜合考慮其規(guī)模、應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的條件等各方面的因素,比較常見的車庫(kù)控制單元主要有三種:?jiǎn)纹瑱C(jī)控制、可編程控制器控制、繼電器邏輯電路控制。1.單片機(jī)控制單片機(jī)是將CPU,ROM,RAM,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和I/O接口集成在一個(gè)很

18、小的硅片上來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。由于它的控制功能強(qiáng)大、功耗低、成本低、體積小,在儀器中使用比較方便,在20世紀(jì)80年代以來(lái)得到快速的發(fā)展。理論上也可以用在立體車庫(kù)的控制上,來(lái)控制車庫(kù)的運(yùn)行。但實(shí)際在立體車庫(kù)的控制系統(tǒng)中并沒有得到廣泛的應(yīng)用,很多原因決定了它不適合用在車庫(kù)的控制上。主要原因是其抗干擾能力比較弱,而車庫(kù)的運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜。系統(tǒng)調(diào)試耗費(fèi)時(shí)間太長(zhǎng),其驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)比較復(fù)雜。單片機(jī)如果在車庫(kù)的控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,會(huì)很大程度的節(jié)約車庫(kù)的造價(jià)。這可以作為一個(gè)今后單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)研究的方向。2.繼電器控制在機(jī)械式立體車庫(kù)的初期,繼電器在控制系統(tǒng)中比較常用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,誕生了許多其他形式的控制元件來(lái)代替繼電

19、器控制車庫(kù),但在小型的立體車庫(kù)中繼電器依然繼續(xù)被使用。繼電器控制有很多缺陷:第一,難以實(shí)現(xiàn)智能控制:第二,不適合應(yīng)用在大容量大規(guī)模的立體車庫(kù);第三,其元件毀壞率較高,可靠性低;繼電器控制在一些家用的車庫(kù)中比較常見。3.可編程控制器(Programmable Logic Controller)控制國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的的大部分升降橫移立體車的控制系統(tǒng)的控制核心大都采用PLC控制,特別是大規(guī)模,智能化程度高的升降橫移式立體車庫(kù)??删幊炭刂破髟诹Ⅲw車庫(kù)控制中具有很多優(yōu)點(diǎn):(1) 可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是立體車庫(kù)控制的首要因素。PLC利用軟件編程的方法來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器,故障率明顯降低。例如三菱公司生產(chǎn)

20、的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間可以高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)4。硬件上采用屏蔽,多級(jí)濾波、隔離等技術(shù),使PLC有很強(qiáng)的抗干擾能力。(2) 功能完善,適用性強(qiáng)PLC現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成各種系列的產(chǎn)品,可以應(yīng)用到各種規(guī)模的工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)。不僅具有有很強(qiáng)的邏輯能力,還有很強(qiáng)的運(yùn)算能力,可應(yīng)用到各種數(shù)字控制領(lǐng)域5。同時(shí),PLC也具有很強(qiáng)的通訊能力。在車庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)行中,PLC可以很好的采集車庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的的信息,并通過分析運(yùn)算,做出相應(yīng)的輸出。(3) 易學(xué)易用,很容易上手PLC中內(nèi)置很多種編程方式,其中梯形圖與傳統(tǒng)的繼電器相似,對(duì)編程人員來(lái)說,很容易上手 6。(4) 建造工作量小,維護(hù)方便,容易改造應(yīng)用PLC只需要利用幾個(gè)按鈕,便

21、可以控制一個(gè)復(fù)雜的控制過程,既節(jié)省硬件設(shè)備,也精簡(jiǎn)線路的復(fù)雜程度,便于維護(hù)與檢修7。(5) 體積小,重量輕,能耗低PLC外型小巧,便于安裝,同時(shí),PLC重量比較輕,其中超小型PLC的質(zhì)量只有150g。功耗小,節(jié)省能源。2. 36升降橫移式立體車庫(kù)2.1 主要器件36升降橫移式立體車庫(kù)有11個(gè)提升大電機(jī),10個(gè)橫移小電機(jī),有控制單元的輸出點(diǎn)控制正反轉(zhuǎn)。故需要42個(gè)點(diǎn)。托盤行程開關(guān)的位置檢測(cè)信號(hào)可作為控制系統(tǒng)的輸入,橫移定位開關(guān)20個(gè),升降定位有22個(gè),即需要42個(gè)輸入點(diǎn)。另外控制系統(tǒng)還要對(duì)車庫(kù)進(jìn)行檢測(cè),和安全控制等。所以控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)至少有100個(gè)以上,需要這么多的I/O點(diǎn),單片機(jī)和繼電器都

22、難以實(shí)習(xí),但使用PLC就很容易是實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)36升降橫移車庫(kù)總共需要97個(gè)數(shù)量輸入,63個(gè)數(shù)字量輸出。1.PLC本設(shè)計(jì)采用西門子S7-200系列的的CPU226控制,圖2-1是西門子CPUCPU226的外觀圖。有24輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。另外選用五個(gè)擴(kuò)展模塊,其中2個(gè)數(shù)字量輸入模塊EM221,其類型為16點(diǎn)24VDC輸入;3個(gè)數(shù)字量輸入/輸出模塊EM223,其類型為16點(diǎn)24VDC輸入/16點(diǎn)24VDC輸出。圖2-1 西門子CPU226 PLCPLC CUPU226參數(shù):u 晶體管輸出u 輸入電壓:20.4-28.8V DC;u 輸出電流:0.5A;u 功耗:11W;u 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器:24KB;

23、u I/O特性:24輸入/16輸出;u 模塊擴(kuò)展:最多擴(kuò)展7個(gè);u 定時(shí)器總數(shù):256個(gè);u 接口:兩個(gè)RS-485接口;2.紅外探測(cè)器紅外探測(cè)器是將入射的紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出的器件。檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng)、非法入侵并報(bào)警8,如圖2-2.在停車現(xiàn)場(chǎng)使用,當(dāng)正在進(jìn)行存取車時(shí),如果有人接近到一定距離時(shí),就會(huì)觸動(dòng)報(bào)警,距離再近些就會(huì)自動(dòng)停止存取車,來(lái)增加車庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的安全。圖2-2 紅外探測(cè)器3.行程開關(guān)行程開關(guān)又稱限位開關(guān),它是利用運(yùn)動(dòng)物體的碰撞來(lái)實(shí)現(xiàn)控制,當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體碰到它,就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào),并將信號(hào)傳輸?shù)叫枰杉牟考希瑢?shí)現(xiàn)需要控制的功能9。本設(shè)計(jì)采用LX19-001,如圖2-3。圖2-3 行程開關(guān)

24、LX19-0014.光電開關(guān)光電開關(guān)的工作原理是利用被檢測(cè)物體對(duì)光束的遮擋或反射,然后經(jīng)過同步回路選通電路,來(lái)檢測(cè)物體有無(wú)的10。車庫(kù)設(shè)計(jì)中主要是檢測(cè)車庫(kù)中是否有車和車是否停到位。本設(shè)計(jì)采用歐姆龍系列的E3S-2E4,如圖2-4。圖2-4 光電開關(guān)E3S-2E45.接觸器接觸器是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場(chǎng),使觸頭閉合,達(dá)到控制負(fù)載的電器元件。接觸器由電磁系統(tǒng),觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置組成11,如圖2-5是西門子3TF系列的一種接觸器。立體車庫(kù)采用接觸器來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)托盤的移動(dòng)。圖2-5 西門子3TF系列接觸器6.驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)元件是來(lái)完成車庫(kù)的升降和橫移的專用減速電機(jī)。一輛汽車的重

25、量一般為1T-2T,升降電機(jī)的功率在4-7.5kw即可,升降速度10m/min;橫移電機(jī)的功率0.37-0.55kw。車庫(kù)托盤的左右上下移動(dòng)主要是控制橫移電機(jī)和升降電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。可以通過PLC兩輸出點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)接觸器分別控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)示意圖如圖2-6。圖2-6 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制2.2 車庫(kù)的PLC控制流程該系統(tǒng)存取車只針對(duì)二、三層,一層的車可以直接存取。圖2-7為自動(dòng)存車流程圖,編程時(shí)采用子程序調(diào)用,把手動(dòng)存取、自動(dòng)存取、報(bào)警、左移、右移、上升、下降等分別編寫為子程序,然后通過調(diào)用子程序。簡(jiǎn)化了程序,數(shù)據(jù)均具有掉電保護(hù),當(dāng)發(fā)生意外情況時(shí),按下急停按鈕,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保存斷電信

26、息。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)也可以轉(zhuǎn)入手動(dòng)方式來(lái)進(jìn)行故障處理。圖2-7 自動(dòng)存車流程圖2.3 電氣控制的I/O連接如圖2-8是電氣連接的I/O連接圖,為了簡(jiǎn)化,中間連續(xù)I/O連接,擴(kuò)展模塊電源及接地已省略。圖2-8 電氣控制的I/O連接圖2.4 PLC的I/O口資源配置表2-1和表2-2分別是車庫(kù)的輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)的對(duì)應(yīng)分配。表2-1 輸入點(diǎn)分配控制開關(guān) I/O口 控制開關(guān) I/O口啟動(dòng) I0.0 故障輸入 I1.4停止 I0.1 安全停車 I1.5手動(dòng) I0.2 輪廓檢測(cè) I1.6自動(dòng) I0.3 報(bào)警復(fù)位 I1.7上移 I0.4 1-16按鈕 I2.0-I3.7下移 I0.5 6-10托盤是否有車 I4.

27、0-I5.2左移 I0.6 101-206車位是否有托盤 I5.3-I6.6右移 I0.7 1-10號(hào)托盤左限位開關(guān) I6.7-I8.0存車 I1.0 1-10號(hào)托盤右限位開關(guān) I8.1-I9.2取車 I1.1 6-16號(hào)托盤上限位開 I9.3-I10.5復(fù)位 I1.2 6-16號(hào)托盤下限位開關(guān) I10.6-I12.0車未到位 I1.3 安全檢測(cè) I12.1表2-2 輸出點(diǎn)分配輸出控制 I/O口 輸出控制 I/O口運(yùn)行指示燈 Q0.0 安全報(bào)警 Q1.0手動(dòng)指示燈 Q0.1 輪廓超限燈 Q1.1自動(dòng)指示燈 Q0.2 1-10號(hào)托盤左移 Q1.2-Q2.3存車指示燈 Q0.3 1-10號(hào)托盤右移

28、 Q2.4-Q3.5取車指示燈 Q0.4 6-16號(hào)托盤上移 Q3.6-Q5.0 可存取指示燈 Q0.5 6-16號(hào)托盤下移 Q5.1-Q6.3車位到位 Q0.6 6-16號(hào)掛鉤 Q6.4-Q7.6故障報(bào)警 Q0.72.5 控制程序程序見附錄。3. 基于MCGS組態(tài)軟件的仿真MCGS是一套32位的工控組態(tài)軟件,它可以在Microsoft Window 95/98/Me/NT/2000/XP等操作系統(tǒng)中穩(wěn)定運(yùn)行。MCGS系統(tǒng)包括運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)環(huán)境兩個(gè)部分12。利用MCGS,可以很方便的采集和監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù),對(duì)采集的的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,同時(shí)也可以對(duì)前端數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和控制。在計(jì)算機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫仿真仿真

29、,用戶可以根據(jù)需要直接修改各種仿真參數(shù),來(lái)實(shí)現(xiàn)自己的模擬測(cè)試,從而可以大大降低開發(fā)費(fèi)用和難度,達(dá)到在一個(gè)較短開發(fā)周期內(nèi)以較少的代價(jià)完成一個(gè)最優(yōu)方案。仿真如下:1.新建項(xiàng)目新建一個(gè)項(xiàng)目,重命名為立體車庫(kù),如圖3-1。圖3-1 新建項(xiàng)目2.繪制組態(tài)仿真畫面繪制一個(gè)仿真畫面,如圖3-2。圖3-2 組態(tài)仿真畫面3.數(shù)據(jù)庫(kù)的建立數(shù)據(jù)類型如圖3-3。圖3-3數(shù)據(jù)類型4.動(dòng)畫連接圖3-4和圖3-5分別是左移和取車按鈕的連接設(shè)置。 圖3-4左移連接圖3-5 取車按鈕連接5.編寫腳本程序IF 取車=1 AND 復(fù)位=0 THENIF 按鈕12=1 THEN存取車號(hào)=2ENDIFIF 光電開關(guān)4=1 THEN空位

30、1=4ENDIFIF 光電開關(guān)12=1 THEN空位2=6ENDIFIF 自動(dòng)=1 THENIF 存取車號(hào)空位2 THENIF 存取車號(hào)空位2 THEN 空位2右車左移=1IF 空位2右車左限開關(guān)=1 THEN空車2右車左移=0ENDIF空位2=空位2+1ELSE空位2左車右移=1IF 空位2左車右限開關(guān)=1 THEN空車2左車右移=0ENDIF空位2=空位2-1ENDIFENDIFIF 存取車號(hào)空位1 THENIF 存取車號(hào)空位1 THEN 空位1右車左移=1IF 空位1右車左限開關(guān)=1 THEN空車1右車左移=0ENDIF空位1=空位1+1ELSE空位1左車右移=1IF 空位1左車右限開關(guān)

31、=1 THEN空車1左車右移=0ENDIF空位1=空位1-1ENDIFENDIFIF 存取車號(hào)=空位1 AND 存取車號(hào)=空位2 THEN存取車下降=1IF 存取車下限開關(guān)=1 THEN存取車下降=0ENDIFENDIFENDIFENDIFIF 復(fù)位=1 THEN存取車上升=1IF 存取車上限開關(guān)=1 THEN存取車上升=0ENDIFENDIF6.組態(tài)仿真結(jié)果以12號(hào)托盤上的車為例,現(xiàn)在要將其取出。則需要先將第二層的7、8、9、10號(hào)車位右移和第一層的2、3車位右移。建立垂直通道后,12號(hào)車位下降到地面。待車取出后,12號(hào)托盤復(fù)位到第三層,完成取出。圖3-6到圖3-10為12號(hào)車的取車過程。圖

32、3-6 取車狀態(tài)1 圖3-7取車狀態(tài)2圖3-8 取車狀態(tài)3 圖3-9 取車狀態(tài)4圖3-10 取車狀態(tài)54. 總結(jié)通過查閱資料,了解立體車庫(kù)的運(yùn)行原理,運(yùn)用所學(xué)的知識(shí),設(shè)計(jì)一個(gè)36的升降橫移式立體停車庫(kù)。本設(shè)計(jì)采用S7-200系列的PLC編程,來(lái)實(shí)現(xiàn)存車和取車的控制。并通過MCGS對(duì)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛擬仿真,比較直觀的了解車庫(kù)的控制功能及原理。在設(shè)計(jì)的過程中遇到了許多許多的問題最后通過在網(wǎng)上查閱資料,和同學(xué)和老師討論得到解決。由于自己知識(shí)面的不夠,還不能夠設(shè)計(jì)出一個(gè)全自動(dòng)化的立體停車系統(tǒng)。全自動(dòng)化智能停車系統(tǒng)是未來(lái)停車系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向,在此領(lǐng)域我還要不斷的學(xué)習(xí)。中國(guó)的立體車庫(kù)現(xiàn)在還處于一個(gè)初級(jí)階段

33、,大部分都需要操作人員的參與。隨著技術(shù)的發(fā)展,對(duì)智能模塊和檢測(cè)系統(tǒng)的不斷更新,控制系統(tǒng)將向全自動(dòng)智能化方向發(fā)展。隨著汽車數(shù)量的增加,泊車位的問題不斷加劇,將進(jìn)一步促進(jìn)車庫(kù)技術(shù)的革新。由于知識(shí)寬度和深度的限制,我對(duì)立體車庫(kù)的設(shè)計(jì)中還存在著諸多問題,我深刻的認(rèn)識(shí)到,我的能力還需要很大的提高。在今后的道路上,我一定會(huì)再接再厲,不斷努力攀登。參考文獻(xiàn)1 中國(guó)重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì),停車設(shè)備管理委員會(huì)編. 機(jī)械式立體車庫(kù)M. 北京:海洋出版社,2001:34-35.2 徐格寧. 立體車庫(kù)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)度設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012:56-58.3 付翠玉,關(guān)景泰. 立體車庫(kù)發(fā)展的現(xiàn)狀與挑

34、戰(zhàn)M. 北京:機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2005:67-68.4 鄭鳳翼,蘭秀林. 西門子S7-200系列PLC應(yīng)用100例M. 北京:電子工業(yè)出版社,2012:98-99.5 廖常初. PLC應(yīng)用技術(shù)問答M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006:123-125.6 王得勝,韓紅彪. 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京:電子工業(yè)出版社,2011:127-129.7 張萬(wàn)忠,劉明芹. 電器與PLC控制技術(shù)M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008:94-96.8 張培仁. 傳感器原理、檢測(cè)及應(yīng)用M. 北京:清華大學(xué)出版社,2012:134-135.9 單振清,宋雪臣,田青松編. 傳感器與檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用M. 北京:北京理工大學(xué)出

35、版社,2013:212-213.10 楊幫文. 新型接近開關(guān)和光電開關(guān)使用手冊(cè). 北京:電子工業(yè)出版社,2009:95-96.11 徐建俊編. 電機(jī)與電氣控制M. 北京:北京交通大學(xué)出版社,2004:87-89.12 李紅萍. 工控組態(tài)技術(shù)及應(yīng)用:MCGSM.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2013:24-25.附 錄車庫(kù)主程序:OB1Network 1 /初始化LD SM0.1R Q0.0, 63Network 2 /啟動(dòng)LD I0.0S M18.0, 1Network 3 /停止LD I0.1O I1.7R M18.0, 1Network 4 /運(yùn)行指示燈LD M18.0= Q0.0Netw

36、ork 5 /存車指示燈LD I1.0A M18.0AN I1.1S Q0.3, 1Network 6 /取車指示燈LD I1.1A M18.0AN I1.0S Q0.4, 1Network 7 /手動(dòng)指示燈LD I0.2O Q0.1A M18.0AN I0.3= Q0.1Network 8 /手動(dòng)運(yùn)行LD Q0.1CALL SBR0Network 9 /自動(dòng)運(yùn)行指示燈LD I0.3O Q0.2LD Q0.3O Q0.4ALDA M18.0AN I0.2= Q0.2Network 10 /自動(dòng)運(yùn)行LD Q0.2CALL SBR1Network 11 /故障報(bào)警LD I1.4S Q0.7, 1N

37、etwork 12 /報(bào)警復(fù)位LD I1.7R Q0.7, 1Network 13 /存取完成LD T48O T49O T50O T51O T52O T53O T54O T55O T57O T58O T59R Q0.3, 2手動(dòng)控制子程序manualNetwork 1 /手動(dòng)左移LD I0.6AN I0.4AN I0.5AN I0.7AN I1.5CALL SBR8Network 2 /手動(dòng)右移LD I0.7AN I0.4AN I0.5AN I0.6AN I1.5CALL SBR9Network 3 /手動(dòng)下降LD I0.5AN I0.4AN I0.6AN I0.7AN I1.5CALL SB

38、R10Network 4 /手動(dòng)上升LD I0.4AN I0.5AN I0.6AN I0.7AN I1.5CALL SBR11自動(dòng)控制子程序autoNetwork 1/自動(dòng)運(yùn)行LD SM0.0CALL SBR13Network 2 /VW0存放二層存取托盤號(hào)LDN I6.2ON I6.3ON I6.4ON I6.5ON I6.6A M16.0MOVW 1, VW0 /空位在7-12號(hào)Network 3 LDN I6.1A M16.0MOVW 2, VW0 /空位在6號(hào)Network 4 LDN I6.3ON I6.4ON I6.5ON I6.6A M16.1MOVW 2, VW0Network

39、 5 LDN I6.1ON I6.2A M16.1MOVW 3, VW0Network 6 LDN I6.4ON I6.5ON I6.6A M16.2MOVW 3, VW0Network 7 LDN I6.1ON I6.2ON I6.3ON I6.4A M16.3MOVW 5, VW0Network 8 LDN I6.6A M16.4MOVW 5, VW0Network 9 LDN I6.1ON I6.2ON I6.3ON I6.4ON I6.5A M16.4MOVW 6, VW0Network 10 /VW1存放三層存取車位號(hào)LD M16.5MOVW 1, VW1Network 11 LD

40、M16.6MOVW 2, VW1Network 12 LD M16.7MOVW 3, VW1Network 13 LD M17.0MOVW 4, VW1Network 14 LD M17.1MOVW 5, VW1Network 15 LD M17.2MOVW 6, VW1Network 16 /VW2存放一層無(wú)托盤號(hào)LDN I5.3MOVW 1, VW2Network 17 LDN I5.4MOVW 2, VW2Network 18 LDN I5.5MOVW 3, VW2Network 19 LDN I5.6MOVW 4, VW2Network 20 LDN I5.7MOVW 5, VW2Ne

41、twork 21 LDN I6.0MOVW 6, VW2Network 22 /VW3存放二層無(wú)托盤號(hào)LDN I6.1MOVW 1, VW3Network 23 LDN I6.2MOVW 2, VW3Network 24 LDN I6.3MOVW 3, VW3Network 25 LDN I6.4MOVW 4, VW3Network 26 LDN I6.5MOVW 5, VW3Network 27 LDN I6.6MOVW 6, VW3Network 28 /第二層取車LD M16.0O M16.1O M16.2O M16.3O M16.4JMP 0Network 29 /第三層存取LD M1

42、6.5O M16.6O M16.7O M17.0O M17.1O M17.2JMP 1Network 30 /第二層存取LBL 0Network 31 LDW VW0, VW2FOR VW100, 1, 5Network 32 LDW VW0, VW2/二層取托盤號(hào) VW0, VW2/二層去托盤號(hào)一層無(wú)托盤號(hào)CALL SBR1 /一層托盤左移子程序Network 34 NEXTNetwork 35 LBL 1Network 36 LDW VW1, VW3FOR VW200, 1, 5Network 37 LDW VW1, VW3/三層取托盤號(hào) VW1, VW3/三層去托盤號(hào)二層無(wú)托盤號(hào)CALL

43、 SBR3 /二層托盤左移子程序Network 39 NEXTNetwork 40 LDW VW1, VW2FOR VW300, 1, 5Network 41 LDW VW1, VW2/三層取托盤號(hào) VW1, VW2/三層去托盤號(hào)一層無(wú)托盤號(hào)CALL SBR1 /一層托盤左移子程序Network 43 NEXTNetwork 44 LBL 2Network 45 /二層托盤下降子程序LDW= VW1, VW2CALL SBR4Network 46 /三層下降主程序LDW= VW1, VW2AW= VW1, VW3CALL SBR5Network 47 /安全報(bào)警LD I12.1= Q1.0Ne

44、twork 48/可存取指示燈LD T37O T38O T39O T40O T41O T42O T43O T44O T45O T46O T47= Q0.5Network 49 /車位到位報(bào)警LD I1.3= Q0.6Network 50/輪廓超限報(bào)警LD I1.6= Q1.1Network 51 /二層上升子程序LD M16.0O M16.1O M16.2O M16.3O M16.4A I1.2AN I1.3AN I1.5AN I1.6CALL SBR6R Q0.5, 1Network 52 /三層上升子程序LD M16.5O M16.6O M16.7O M17.0O M17.1O M17.2

45、A I1.2AN I1.3AN I1.5AN I1.6CALL SBR7R Q0.5, 1一層托盤(1-5)右移子程序SBR_0Network 1 /1號(hào)托盤右移LDN I5.4S M0.0, 1Network 2 LD I8.1O I1.5R M0.0, 1Network 3 /2號(hào)托盤右移LDN I5.5S M0.1, 1Network 4 LD I8.2O I1.5R M0.1, 1Network 5 /3號(hào)托盤右移LDN I5.6S M0.2, 1Network 6 LD I8.3O I1.5R M0.2, 1Network 7 /4號(hào)托盤右移LDN I5.7S M0.3, 1Network 8 LD I8.4O I1.5R M0.3, 1Network 9 /5號(hào)托盤右移LDN I6.0S M0.4, 1Network 10 LD I8.5O I1.5R M0.4, 1Network 11 LD SM0.0CALL SBR12Network 12 LD Q2.4O Q2.5O Q2.6O Q2.7O Q3.0EDDECW VW2一層托盤(1-5)左移子程序SBR_1Network 1

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