自動(dòng)雙層停車場(chǎng)

1、可編程控制器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（一） 設(shè)計(jì)題目自動(dòng)雙層停車場(chǎng)控制設(shè)計(jì)（二） 情況簡(jiǎn)介國(guó)內(nèi)家用汽車擁有量的迅速增加，使城市道路交通變得十分擁擠，各大城市高峰時(shí)塞車已經(jīng)成為天天可見的一道景觀。家用汽車的停放也逐漸成為一個(gè)社會(huì)問題。我國(guó)大城市中由于停車位少，而土地越來越緊缺的情況下，停車位價(jià)格十分昂貴，為解決城市停車難的問題，立體車庫是必然出路。作為解決城市靜態(tài)交通的有效措施自動(dòng)雙層停車場(chǎng)。自動(dòng)化立體停車設(shè)備已向空間、高層發(fā)展，以其占地面積小、停車效率高、布置靈活、高效低耗、性價(jià)比高、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的青睞。立體停車設(shè)備的發(fā)展在國(guó)外，尤其在日本有近3040年的歷史。無論在技術(shù)上還是在經(jīng)驗(yàn)上

2、均已獲得成功。我國(guó)也于90年代初開始研究開發(fā)機(jī)械立體停車設(shè)備，距今已有10年歷程。自動(dòng)雙層停車場(chǎng)的運(yùn)行原理即升降橫移類機(jī)械停車庫利用托盤移位產(chǎn)生垂直通道，實(shí)現(xiàn)高層車位升降存取車輛。其車位結(jié)構(gòu)為2維矩陣形式，可設(shè)計(jì)為多層和多列。由于受收鏈裝置及進(jìn)出車時(shí)間的限制，一般為2-4層，2層、3層者居多。利用PLC控制停車的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)是一種高效快捷、公正準(zhǔn)確、科學(xué)經(jīng)濟(jì)的停車場(chǎng)管理手段，是停車場(chǎng)對(duì)于車輛實(shí)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)管理的綜合。從用戶的角度看，其服務(wù)高效、準(zhǔn)確無誤；從管理者的角度看，其易于操作維護(hù)、動(dòng)化程度高、大大減輕管理者的勞動(dòng)強(qiáng)度；從投資者角度看，徹底杜絕失誤及任何形式的作弊，防止停車費(fèi)用流失，使投

3、資者的回報(bào)有了可靠的保證。（三） 設(shè)計(jì)要求（四） 設(shè)計(jì)步驟. 查找資料，了解和分析題目所要求具體工程項(xiàng)目控制的過程。. 確定I/O點(diǎn)數(shù)，選擇PLC 的型號(hào)，并根據(jù)需要進(jìn)行硬件系統(tǒng)配置。. 繪制外部I/O接線圖及相關(guān)的電氣原理圖。. 編程。. 調(diào)試。. 編寫設(shè)計(jì)說明書。（五） 設(shè)計(jì)說明書要求.完整的設(shè)計(jì)任務(wù)書。. 確定I/O點(diǎn)數(shù)，選擇PLC 的型號(hào)，完成系統(tǒng)組態(tài)或硬件配置。.正確合理地進(jìn)行編程元件的地址分配。.畫出輸入/輸出接線圖及相關(guān)電氣原理圖。.設(shè)計(jì)梯形圖控制程序。.編制系統(tǒng)的操作說明。.編制系統(tǒng)的調(diào)試說明及注意事項(xiàng)。.設(shè)計(jì)體會(huì)（可選）.參考文獻(xiàn).（六） 列出設(shè)計(jì)參考資料目錄設(shè)計(jì)時(shí)間 201

4、5 年 3 月 2 日至 2015 年 3 月 15 日（2周）指導(dǎo)教師 目錄1、引言21.1背景21.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及目的22、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)32.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理32.1.1系統(tǒng)硬件配置32.1.2 PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成32.1.3自動(dòng)雙層停車場(chǎng)組成原理32.2 系統(tǒng)變量定義及分配表42.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)53、控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)73.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)73.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)程序83.3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容104、控制系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計(jì)114.1 人機(jī)界面選擇114.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)114.2.1通訊連接114.2.2變量設(shè)置124.2.3畫面組態(tài)125、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析1

5、45.1 PLC程序調(diào)試及解決的問題145.2 PLC與上位機(jī)聯(lián)調(diào)155.3 結(jié)果分析15結(jié)束語15參考文獻(xiàn)16附錄：程序梯形圖161、引言1.1背景隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)家用汽車擁有量也在迅速增加，這使得城市道路交通變得十分擁擠，各大城市高峰時(shí)塞車已經(jīng)成為天天可見的一道景觀。家用汽車的停放也逐漸成為一個(gè)社會(huì)問題。我國(guó)大城市中由于停車位少，而土地越來越緊缺的情況下，停車位價(jià)格十分昂貴，為解決城市停車難的問題，立體車庫是必然出路。作為解決城市靜態(tài)交通的有效措施自動(dòng)雙層停車場(chǎng)。自動(dòng)化立體停車設(shè)備已向空間、高層發(fā)展，以其占地面積小、停車效率高、布置靈活、高效低耗、性價(jià)比高、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，越

6、來越受到人們的青睞。立體停車設(shè)備的發(fā)展在國(guó)外，尤其在日本有近3040年的歷史。無論在技術(shù)上還是在經(jīng)驗(yàn)上均已獲得成功。我國(guó)也于90年代初開始研究開發(fā)機(jī)械立體停車設(shè)備，距今已有10年歷程。我國(guó)立體車庫發(fā)展雖經(jīng)歷了近十年的發(fā)展，但仍處于初級(jí)的停車功能，是最原始的使用階段，它的設(shè)計(jì)水平、經(jīng)濟(jì)價(jià)值還有待于完善和開發(fā)。為此對(duì)立體車庫設(shè)計(jì)方案優(yōu)化具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和潛在的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及目的本次的課程設(shè)計(jì)的主題就是：自動(dòng)雙層停車場(chǎng)控制設(shè)計(jì)。通過本次課程設(shè)計(jì)掌握PLC的編程原理、思路。目的是要解決車輛越來越多，停車位少的問題，使停車提高，使停車、取車更加安全可靠。2、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)

7、硬件配置及組成原理2.1.1系統(tǒng)硬件配置（1） 西門子s7-200。（2） 傳感器感應(yīng)裝置； （3） LED顯示燈2.1.2 PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成1）中央處理器（CPU）2）存儲(chǔ)器3）輸入單元、輸出單元4）通信接口5）電源等部分組成。圖2-1 PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖2.1.3自動(dòng)雙層停車場(chǎng)組成原理自動(dòng)雙層停車場(chǎng)的運(yùn)行原理即升降橫移類機(jī)械停車庫利用托盤移位產(chǎn)生垂直通道，實(shí)現(xiàn)高層車位升降存取車輛。其車位結(jié)構(gòu)為2維矩陣形式，可設(shè)計(jì)為多層和多列。由于受收鏈裝置及進(jìn)出車時(shí)間的限制，一般為2-4層，2層、3層者居多，本次的設(shè)計(jì)任務(wù)是較為典型的地上3×3升降橫移式停車庫，其原理圖2-2所示。圖2-2

8、 自動(dòng)雙層停車場(chǎng)原理圖2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表根據(jù)不同控制要求，可以定義不同的變量名來代替外界發(fā)來的開關(guān)信號(hào)，并且合理的分配對(duì)應(yīng)的變量，從而針對(duì)性的進(jìn)行開關(guān)信號(hào)的轉(zhuǎn)變，使程序的可讀性增強(qiáng)，使程序在擴(kuò)展方面更加方便。在我的設(shè)計(jì)方案中，I/O分配如表2-1、表2-2所示。表2-1 輸入信號(hào)的定義及地址分配表控制信號(hào)信號(hào)名稱元件名稱元件符號(hào)地址編碼輸入信號(hào)存車信號(hào)常開按鈕SB1I0.0取車信號(hào)SB2I0.6選擇1號(hào)車位SB3I0.1選擇2號(hào)車位SB4I0.2選擇3號(hào)車位SB5I0.3選擇4號(hào)車位SB6I0.4選擇5號(hào)車位SB7I0.51號(hào)車位有無車判斷行程開關(guān)SQ10I1.12號(hào)車位有無車判斷S

9、Q11I1.23號(hào)車位有無車判斷SQ12I1.34號(hào)車位有無車判斷SQ13I1.45號(hào)車位有無車判斷SQ14I1.51號(hào)車位下降停止限位開關(guān)SQ1.0I1.61號(hào)車位上升停止SQ1.1I1.72號(hào)車位下降停止SQ2.0I2.02號(hào)車位上升停止SQ2.1I2.13號(hào)車位下降停止SQ3.0I2.23號(hào)車位上升停止SQ3.1I2.34號(hào)車位右移停止SQ4.0I2.44號(hào)車位左移停止SQ4.1I2.55號(hào)車位右移停止SQ5.0I2.65號(hào)車位左移停止SQ5.1I2.7表2-2 輸出信號(hào)的定義及地址分配表控制信號(hào)信號(hào)名稱元件名稱元件符號(hào)地址編碼輸出信號(hào)1號(hào)車位下降接觸器KM1Q0.01號(hào)車位上升KM2Q

10、0.12號(hào)車位下降KM3Q0.22號(hào)車位上升KM4Q0.33號(hào)車位下降KM5Q0.43號(hào)車位上升KM6Q0.54號(hào)車位右移KM7Q0.64號(hào)車位左移KM8Q0.75號(hào)車位右移KM9Q1.05號(hào)車位左移KM10Q1.11號(hào)車位有車指示燈KM11Q1.22號(hào)車位有車KM12Q1.33號(hào)車位有車KM13Q1.44號(hào)車位有車KM14Q1.55號(hào)車位有車KM15Q1.62.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)接線圖，是根據(jù)電氣設(shè)備和電器元件的實(shí)際位置和安裝情況繪制的，只用來表示電氣設(shè)備和電器元件的位置、配線方式和接線方式，而不明顯表示電氣動(dòng)作原理。主要用于安裝接線、線路的檢查維修和故障處理。 根據(jù)系統(tǒng)變量定義及分配表可以

11、看出，要實(shí)現(xiàn)控制目的要利用PLC中的22個(gè)輸入繼電器和15個(gè)輸出繼電器，所以本系統(tǒng)可以選用PLC型號(hào)為西門子S7200(CPU226)，這種機(jī)型的I/O點(diǎn)數(shù)分別為24/16；而輸入部分的電壓可以采用DC24V的直流電，輸出部分的電壓則必須采用AC220V的交流電，并且熱繼電器的輔助常閉觸點(diǎn)要接在主線上，這樣才能達(dá)到保護(hù)的目的。此自動(dòng)雙層停車場(chǎng)控制的接線圖可如圖2-3所示。圖2-3 自動(dòng)雙層停車場(chǎng)控制系統(tǒng)接線圖3、控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)3.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的自動(dòng)雙層停車場(chǎng)控制系統(tǒng)分為兩個(gè)主要部分：存車和取車；具體的程序流程圖如圖3-1、圖3-2所示。圖3-1 存車控制的程序流程圖圖3-2

12、取車控制的程序流程圖3.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)思路：我將自動(dòng)雙層停車場(chǎng)的功能分為兩個(gè)部分存車與取車，設(shè)置了存車I0.0和取車I0.6兩個(gè)開關(guān)。當(dāng)用戶要存車時(shí)，打開存車開關(guān)I0.0，輔助繼電器M0.1置位，進(jìn)行后續(xù)步驟，如果中途想改變主意，只要斷開存車開關(guān)I0.0，所有的輸出線圈和輔助繼電器都會(huì)復(fù)位，用戶就可以重新進(jìn)行；取車的情況類似于此。因?yàn)榭偣灿?個(gè)車位，所以我設(shè)置了5個(gè)選擇開關(guān)，分別是I0.1、I0.2、I0.3、I0.4和I0.5。在存車之前，表相應(yīng)車位中是否有車指示燈。例如，當(dāng)1號(hào)車位有車時(shí)，I1.1就會(huì)閉合，Q1.2指示燈接通，顯示1號(hào)車位有車。確定了各個(gè)車位里的存車情

13、況之后，就要建立各個(gè)車位存取的邏輯路線。1號(hào)位的存?。海?）如果4號(hào)車位無車 存1號(hào)車：1號(hào)直接下降，下降停止（下降到極限開關(guān)I1.6）在開車入庫，然后1號(hào)車上升，上升到極限開關(guān)I1.7后，1號(hào)車停止上升，顯示1號(hào)有車即Q1.2亮。取1號(hào)車： 1號(hào)車直接下降，下降到極限開關(guān)I1.6后下降停止，然后開車出庫，1號(hào)車上升，上升到極限開關(guān)I1.7后，上升停止，Q1.2復(fù)位。（2）如果4號(hào)車位有車（即I1.4常開觸點(diǎn)閉合），存1號(hào)車： 5號(hào)有車 5號(hào)車右移，右移停止后（右移到極限開關(guān)I2.6）4號(hào)車右移，4號(hào)車右移停止后（右移到極限開關(guān)I2.4），1號(hào)車下降，1號(hào)車下降停止（下降到極限開關(guān)I1.6），

14、開車入庫，然后1號(hào)車上升，1號(hào)車上升停止（上升到極限開關(guān)I1.7），Q1.2亮。 5號(hào)沒車4號(hào)車右移，右移到極限開關(guān)I2.4后，4號(hào)車右移停止；1號(hào)車下降，下降到極限開關(guān)I1.6后，1號(hào)車下降停止；開車入庫，然后1號(hào)車上升，上升到極限開關(guān)I1.7后，1號(hào)車上升停止，Q1.2亮。取1號(hào)車： 5號(hào)有車5號(hào)右移，右移到極限開關(guān)I2.6后，右移停止；4號(hào)車右移，右移到極限開關(guān)I2.4后右移停止,1號(hào)車下降，下降到極限開關(guān)I1.6后，下降停止，開車出庫，然后1號(hào)車上升，上升到極限開關(guān)I1.7后上升停止，4號(hào)左移，左移到極限開關(guān)I2.5后，左移停止，5號(hào)開始左移，左移到極限開關(guān)I2.7后，左移停止，Q1.

15、2復(fù)位。 5號(hào)沒車4號(hào)右移，右移到極限開關(guān)I2.4后右移停止，1號(hào)下降，下降到極限開關(guān)I1.6后下降停止，開車出庫，1號(hào)車上升，4號(hào)左移，左移到極限開關(guān)I2.5后左移停止，Q1.2復(fù)位。這樣就完成存取全過程，所有開關(guān)復(fù)位。2號(hào)車位的存?。海?）如果5號(hào)車位無車 存2號(hào)車：2號(hào)下降，下降停止后開車入庫，然后2號(hào)上升，2號(hào)有車（Q1.3亮）取2號(hào)車：2號(hào)下降，下降停止后開車出庫，2號(hào)上升，上升停止后，Q1.3復(fù)位。（2）如果5號(hào)車位有車存2號(hào)車：5號(hào)車位開始左移（即Q1.1接通），左移到左限位開關(guān)（I2.7）時(shí)， 5號(hào)車位停止左移，2號(hào)下降，下降停止后開車入庫，然后2號(hào)上升，2號(hào)有車（Q1.3亮）

16、。取2號(hào)車：5號(hào)車位開始左移（即Q1.1接通），左移到左限位開關(guān)（I2.7）時(shí)， 5號(hào)車位停止左移，2號(hào)下降，下降停止后開車出庫，2號(hào)上升，上升停止后，Q1.3復(fù)位。這樣就完成存取全過程，所有開關(guān)復(fù)位。3號(hào)車位的存取：對(duì)于存取車輛于3號(hào)車位存3號(hào)車：3號(hào)下降，下降停止后，開車入庫，3號(hào)上升，上升停止后Q1.4亮。取3號(hào)車：3號(hào)下降，下降停止后，開車出庫，3號(hào)上升，上升停止后Q1.4復(fù)位。完成存取過程，所有開關(guān)復(fù)位。4、5號(hào)車位的存?。捍妫ㄈ。?號(hào)車：開車入庫，Q1.5亮（開車出庫，Q1.5復(fù)位）。存（?。?號(hào)車：開車入庫，Q1.6亮（開車出庫，Q1.6復(fù)位）。存取過程完成。具體的邏輯程序見附錄

17、。3.3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容在我的程序中，主要的創(chuàng)新點(diǎn)是一個(gè)限位開關(guān)同時(shí)控制幾個(gè)車位的移動(dòng)，例如：4號(hào)車位右移的限位開關(guān)I2.4同時(shí)控制4號(hào)車位的右移和1號(hào)車位的下降，當(dāng)I2.4閉合時(shí)，4號(hào)車位停止右移，1號(hào)車位開始下降，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)化。當(dāng)然，我還運(yùn)用了置位、復(fù)位指令，從而使程序能夠循環(huán)使用。4、控制系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計(jì)4.1 人機(jī)界面選擇對(duì)于人機(jī)界面，我選擇用組態(tài)王6.53軟件來制作。4.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)4.2.1通訊連接在系統(tǒng)的設(shè)備欄里，點(diǎn)擊COM1，接著點(diǎn)擊出現(xiàn)的新建設(shè)備，西門子S7-200系列PPI，然后選擇串口號(hào)、設(shè)置地址指南等，如下圖（圖4-1）所示。22圖4-1 通訊連接相關(guān)圖4.2.

18、2變量設(shè)置表4-1 上位機(jī)輸入、輸出變量4.2.3畫面組態(tài)我的人機(jī)界面具體分為兩個(gè)界面：進(jìn)入程序界面和存取車界面（如下圖）。圖4-2 進(jìn)入程序界面圖圖4-3 存取車界面圖圖4-3為存取車輛的主界面圖，我設(shè)置了8個(gè)按鈕和15個(gè)指示燈。當(dāng)用戶要存車時(shí)，首先需要按下存車按鈕，接著按下要存的車位按鈕，這時(shí)系統(tǒng)就會(huì)開始運(yùn)行，車位自動(dòng)上下左右移動(dòng)，界面上的指示燈也會(huì)相應(yīng)地亮起。完成存車后，按下返回按鈕，系統(tǒng)就會(huì)返回進(jìn)入界面等待下次開啟。當(dāng)用戶需要取車時(shí)，只需按下取車按鈕，其他操作與存車一致。5、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1 PLC程序調(diào)試及解決的問題根據(jù)設(shè)計(jì)思路利用V4.0 STEP7 Micro WIN S

19、P9軟件編寫程序，經(jīng)過編譯確認(rèn)無誤后，導(dǎo)出程序，接著打開S7-200仿真軟件，選擇CPU型號(hào)為226，在工具欄程序中裝載之前導(dǎo)出程序塊和數(shù)據(jù)塊，點(diǎn)擊監(jiān)視器和運(yùn)行按鈕，就可進(jìn)行仿真模擬。（也可以在實(shí)體機(jī)上進(jìn)行通信-下載-運(yùn)行，利用監(jiān)控與狀態(tài)表來判斷正誤。）PLC程序的調(diào)試是我們寫程序中相當(dāng)關(guān)鍵的一步，調(diào)試不僅可以幫我們檢查程序的正誤及如何改進(jìn)，而且還能提前讓我們了解我們所編程序的最終效果。利用S7-200仿真軟件調(diào)試3號(hào)車位的存車如下圖（圖5-1）。圖5-1 3號(hào)車位存車的仿真圖5.2 PLC與上位機(jī)聯(lián)調(diào)上位機(jī)我是采用LEVI Studio來編寫，人機(jī)界面中根據(jù)下位機(jī)PLC的程序新建一些I/O變量，這些變量需要添加進(jìn)PLC程序中，才能進(jìn)行PLC與上位機(jī)的聯(lián)調(diào)。（添加后的程序見附錄）PLC與上位機(jī)的聯(lián)調(diào)：首先在實(shí)驗(yàn)室將線路接通后，在V4.0 STEP7 Micro WIN SP9中打開程序，進(jìn)行程序的通信，并下載程序，隨后運(yùn)行程序，關(guān)閉V4.0 STEP7 軟件。緊接著，打開組態(tài)王軟件，選擇自己的工程，點(diǎn)擊VIEW，運(yùn)