基于三菱PLC控制的升降橫移式立體車庫設(shè)計(jì)

摘要近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市人口日益增多，特別是隨著改革開放以來，我國進(jìn)入了汽車擁有率進(jìn)入急速上升時(shí)期。Stereogarageisspecificallyimplementcheckofvehiclesautomaticparkingandscientificstorageacilities.Withtheincreasingofurbancarownership,parkingproblemhasbecomeacommonphenomenonoflargeandmedium-sizedcities.Mechanicalstereogaragecanmakefulluseoflandresources,makingfulluseoftheadvantagesofspaceandmaximizetheparkedvehicles,becometheimportantwaytosolvetheproblemofurbanstatictraffic.Thistopicwastypicaltoliftmovetransverselytypeparkingequipmentastheresearchobject,consideringthethree-dimensionalgaragedualfactorsofmanufacturingcostandoperationefficiency.Basedonthegarageathomeandabroadpresentsituationandthedevelopmenttrendonthebasisofinvestigationandchoosethreelayerthreecolumntypegaragestructureastheresearchmodel.Liftingandmovingtypestereogarageintermsoftheircomponentparts,canbedividedintothreeparts:thegaragestructuralparts,transmissionpartsandcontrolsystem.Thisarticlesimplyintroducesthemainstructureandcharacteristicsofgarage,thegaragecontrolsystemalsomadeasimpledescription,basedonthree-dimensionalgarageliftingandmovingtype,theoperationprincipleofusingthetheoryofthree-dimensionalgarageforliftingandmovingstructurehascarriedonthecomprehensiveanalysis,includingtheliftingoftheframetransversetransmissionsystemandelevatordrivesystemofaxialstrengthandsoon.Inthree-dimensionalgarageforliftingandmovingthedesignofcontrolsystem,adoptadvancedPLCcontrol,byuseofmitsubishi'sprogrammingsoftwaredevelopedliftingandmovingtypethree-dimensionalgaragecontrolsystemapplication,andthedebuggingandrunning,provethatusingprogrammablecontroller(PLC)ascontrolsystemissimple.Itsstable,reliable,rapid,cost-effectivefeaturesmakecontrolaccordingtothestateofmechanicalparkingequipmentgeneralsafetystandards,liftthelateralmovementtypeparkingequipmentandactualuseintheliftmovetransverselytypeparkingequipmentnecessarysecuritytechnology,sothatensuresthecompletesafetyofthevehicle,makethewholegaragecanbesafeandsmoothoperation.Keywords:Stereogarage;Controlsystem;ThePLC目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論 11.1本課題設(shè)計(jì)的背景 11.2本題設(shè)計(jì)的目的及意義 11.3立體車庫在國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀 21.4本題設(shè)計(jì)的內(nèi)容 32系統(tǒng)方案的設(shè)定 42.1方案論證 42.2自動(dòng)化立體車庫常見形式 52.3升降橫移式立體庫控制系統(tǒng)整體方案 53立體車庫機(jī)械部分設(shè)計(jì) 63.1立體車庫的基本結(jié)構(gòu) 63.1.1升降橫移式立體車庫的工作原理 63.1.2立體車庫主要機(jī)械構(gòu)件及其功能 73.2立體車庫中的安全防護(hù)裝置 84立體車庫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 94.1電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 94.2硬件系統(tǒng)配置 94.2.1PLC概述 94.2.2PLC的工作方式 104.3其他硬件資源配置 115立體車庫控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 125.1PLC的特點(diǎn)及選型 125.2PLC的I/O口資源配置 135.3電氣控制系統(tǒng)PLC接線圖 145.4PLC控制程序設(shè)計(jì) 175.5控制系統(tǒng)程序梯形圖 18基于組態(tài)王的監(jiān)控界面設(shè)計(jì) 196.1組態(tài)王軟件介紹 196.2利用組態(tài)王實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控 196.2.1建立組態(tài)王新工程 196.2.2創(chuàng)建組態(tài)畫面 196.2.3定義I/O設(shè)備 216.2.4構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 226.2.5建立動(dòng)畫連接 226.2.6運(yùn)行和調(diào)試 237立體車庫控制系統(tǒng)程序仿真 25結(jié)束語 29參考文獻(xiàn) 30致謝 31附錄 321緒論1.1本課題設(shè)計(jì)的背景隨著我國城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來越多，截至2012年8月底，全國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)到2.19億輛。其中，汽車保有量首次突破1億輛。而早在2001年，全國機(jī)動(dòng)車保有量僅為1249萬輛，汽車保有量為625萬輛。通過以上數(shù)據(jù)可以看出，短短10年里，中國的機(jī)動(dòng)車輛增加了17倍，汽車增加了16倍。而與此相對應(yīng)的是城市停車狀況的尷尬。以北京市為例，截止2007年底，市區(qū)僅有公共停車場828處，共計(jì)車位5.7萬個(gè)，僅占市區(qū)機(jī)動(dòng)車擁有量的8.6％，停車環(huán)境與城市規(guī)劃的矛盾十分突出。上海的情況也讓人無法樂觀，僅有的229個(gè)地下車庫使用面積不足60萬平方米，只能滿足1.3萬輛機(jī)動(dòng)車停放的要求，路邊停車漸呈泛濫之勢，比例高達(dá)64％，而且還有繼續(xù)上升之勢。停車問題是城市在發(fā)展過程中出現(xiàn)的靜態(tài)交通問題，靜態(tài)交通是相對于動(dòng)態(tài)交通而存在的一種交通形態(tài)，二者相互聯(lián)系，互相影響，停車設(shè)施是城市靜態(tài)交通的主要內(nèi)容，隨著城市的不斷發(fā)展，各種車輛的不斷增加，對停車設(shè)施的需求也在不斷增加，如果兩者之間失去平衡，城市里就會(huì)出現(xiàn)停車難的一系列問題。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國城市機(jī)動(dòng)車輛平均增長速度在15%~20%，而同時(shí)期城市停車基礎(chǔ)設(shè)施的平均增長速度只有2%-3%，特別是大城市的機(jī)動(dòng)車擁有量的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過停車基礎(chǔ)設(shè)施的增長速度，因此，我們必須重視城市停車難的問題，并積極探求解決的措施。專家們指出，解決城市靜態(tài)交通問題，大體分為軟硬兩種措施。所謂軟措施，就是通過政策法規(guī)，限制路面停車，提高停車場利用效率，使部分車主更愿意改乘公共交通工具，以減少機(jī)動(dòng)車對停車場的需求。而硬措施，主要包括增建停車場，建設(shè)地下及立體停車場、利用其它空間滿足停車需求。而無論采取什么措施，在規(guī)劃后再收拾殘局，于局限內(nèi)彌補(bǔ)不足，政府和管理部門所需投入得精力和資金都不小。1.2本題設(shè)計(jì)的目的及意義作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車滿為患已成為當(dāng)今快節(jié)奏社會(huì)中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車已成為人們的共識。目前我國經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時(shí)期，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車進(jìn)入家庭的步伐正在加快，停車產(chǎn)業(yè)市場前景廣闊。機(jī)械式立體車庫既可以大面積使用，也可以見縫插針設(shè)置，還能與地面停車場、地下車庫和停車樓組合實(shí)施，是解決城市停車難最有效的手段，機(jī)械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機(jī)械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù)40平方米的面積，而如果采用雙層機(jī)械車庫，可使地面的使用率提高80％~90％，如果采用地上21層立體式車庫的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。機(jī)械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內(nèi)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說，機(jī)械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。在地下車庫中采用機(jī)械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機(jī)械車庫一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每個(gè)組團(tuán)中或每棟樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車樓。這對眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件。當(dāng)以往的路邊、人行道上停車、地下或地面停車場均解決不了上述問題時(shí)，采用機(jī)械式立體停車設(shè)備是一個(gè)非常有效的措施。機(jī)械式立體停車設(shè)備又名立體車庫，它占地空間小，并且可最大限度地利用空間，安全方便，立體車庫的設(shè)計(jì)目的：是解決城市用地緊張，緩解停車難的一個(gè)有效手段。可以預(yù)見立體車庫具有非常廣闊的市場前景。1.3立體車庫在國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀早在50多年前，立體停車就在國外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對家庭使用的雙層停車設(shè)備；利用住宅空地建起2-4層升降橫移停車設(shè)備；適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔；利用廣場、建筑物下面的空間建設(shè)地下車庫。自70年代末起，世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，汽車逐漸普及，擁有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國家、地區(qū)和一些發(fā)達(dá)國家積極開展了機(jī)械式停車技術(shù)的研究開發(fā)和制造應(yīng)用。以日本、美國、德國等為代表的發(fā)達(dá)國家在停車技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平，韓國和我國的港、澳、臺地區(qū)的停車業(yè)也通過引進(jìn)移植制造，得到了蓬勃發(fā)展，較好地解決了本地區(qū)的停車難，并開始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品。目前世界停車產(chǎn)業(yè)正向多元化發(fā)展，其停車技術(shù)幾乎包含了當(dāng)今機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的所有成熟先進(jìn)技術(shù)。機(jī)械方面，應(yīng)用了許多新材料、新工藝。設(shè)備結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于組合使用，易于安裝拆卸。鋼結(jié)構(gòu)選用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，既提高了設(shè)備的強(qiáng)度和剛度，又使設(shè)備輕巧美觀，載車板采用一次成型的鍍鋅板或彩涂板組裝，美觀、強(qiáng)韌、耐用?？刂萍夹g(shù)方面，廣泛采用可編程序控制器和矢量變頻變壓調(diào)速閉環(huán)控制技術(shù)，使運(yùn)行高速平穩(wěn)，節(jié)省電力，振動(dòng)和噪音也趨于最小?？刂菩问接?，按鈕式、鎖匙式、IC卡式、鍵盤式、觸摸屏式、遙控式等。安全元件采用各種光柵顯示屏、光電管、機(jī)械式行程開關(guān)、磁性接近開關(guān)、光敏感應(yīng)開關(guān)等，安全保護(hù)裝置日臻完善，如汽車出入聲光引導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自動(dòng)識別、限速保護(hù)與多重機(jī)構(gòu)互鎖、停車泊位自動(dòng)跟蹤、鏈條和鋼絲繩長度超范圍報(bào)警和彈性變形自動(dòng)補(bǔ)償、汽車圖象攝影對比安全檢測、自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)等。在我國的停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一些問題，如沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；多數(shù)產(chǎn)品是仿效或引進(jìn)國外技術(shù)制造，技術(shù)水平低；缺少具有一定規(guī)模的企業(yè)，生產(chǎn)能力不足；市場競爭無序，個(gè)別企業(yè)為搶占市場，采取低價(jià)競爭；缺少科研設(shè)計(jì)單位的參與，技術(shù)創(chuàng)新能力嚴(yán)重不足；政策不配套，對停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和管理嚴(yán)重滯后等。解決上述問題，需要我們在政策市場、管理和技術(shù)多方面做出努力。政策方面應(yīng)參照發(fā)達(dá)國家的有關(guān)政策法規(guī)，規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數(shù)量，實(shí)現(xiàn)投資主體多元化，確定車庫的管理屬性和停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，給予投資和經(jīng)營者相應(yīng)的優(yōu)惠政策，使其有利可圖。市場方面應(yīng)建立車庫市場運(yùn)行機(jī)制，利用價(jià)格杠桿調(diào)高占路停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，逐步消除“路滿庫空”現(xiàn)象。鼓勵(lì)按市場規(guī)則經(jīng)營車庫，并實(shí)施政府監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。1.4本題設(shè)計(jì)的內(nèi)容本課題的主要內(nèi)容是基于三菱FX2N系列PLC的立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，升降橫移類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。由于受收鏈裝置及存取車時(shí)間的限制,一般為2~4層(國家規(guī)定最高為4層),2層、3層者居多,現(xiàn)以典型常見的地上3×3升降橫移式為例,說明停車庫的運(yùn)行原理。立體車庫結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:最底層只能平移,最頂層只能升降，中間層既可升降也可平移。除頂層外,底層都必須預(yù)留一個(gè)空車位,供進(jìn)出車升降之用。當(dāng)?shù)讓榆囄贿M(jìn)出車時(shí),無需移動(dòng)其他托盤就可直接進(jìn)出車；頂層進(jìn)出車時(shí),先要判斷其對應(yīng)的下方位置是否為空,不為空時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理,直到下方為空才可執(zhí)行下降動(dòng)作,進(jìn)出車完成后再上升回到原位置。2系統(tǒng)方案的設(shè)定2.1方案論證隨著我國城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來越多。所以順應(yīng)時(shí)下的現(xiàn)狀立體車庫迅速發(fā)展起來，其設(shè)計(jì)也在不斷的趨向于完善化，本車庫模型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有很多不同的方法。我們對車庫模型控制作了兩種設(shè)計(jì)方案，并對其進(jìn)行了研究和討論

方案一：基于單片機(jī)的立體車庫模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。采用單片機(jī)作為主控制器來控制步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)所要設(shè)計(jì)的控制電路較多，較為復(fù)雜。（1）單片機(jī)抗干擾能力比較弱，所以對現(xiàn)場工作環(huán)境要求很苛刻。（2）單片機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)周期比較長，系統(tǒng)調(diào)試耗時(shí)比較多。（3）單片機(jī)自身就是弱電驅(qū)動(dòng)，但是對于停車庫運(yùn)行系統(tǒng)來說，執(zhí)行部件是電機(jī)，屬強(qiáng)電系統(tǒng)，這就需要由弱電驅(qū)動(dòng)強(qiáng)電，隨著驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)的增加，系統(tǒng)的可靠性就會(huì)下降。（4）單片機(jī)控制系統(tǒng)，其控制程序基本上是匯編語言，匯編語言雖然功能比較強(qiáng)大，但是程序編制工作量比較大。因此，單片機(jī)在升降橫移式立體停車庫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)在還不成熟，只是停車庫系統(tǒng)研究開發(fā)的一個(gè)方向。方案二：基于PLC立體車庫模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它具有很多其他設(shè)計(jì)方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：（1）可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)：可編程控制器輸入/輸出端口均采用繼電器和光電耦合器件，采取了隔離和抗干擾措施，所以具有很強(qiáng)的抗干擾能力。（2）通用性好：

由于可編程控制器采用模塊化結(jié)構(gòu)，一般有CPU

模塊、電源模塊、PID

模塊、模擬輸入和輸出模塊等，可以用這些模塊靈活的組成各種不同的控制系統(tǒng)，對不同的控制系統(tǒng)，只需選取不同的模塊即可，因而具有很好的適用性

。（3）使用方便、靈活：對于不同的控制系統(tǒng)，當(dāng)硬件結(jié)構(gòu)選定后，如果輸入/輸出作很小的變動(dòng)時(shí)，只需修改相應(yīng)程序即可，無需對系統(tǒng)連線做較大的修改，減少了現(xiàn)場調(diào)試的工作量，使用起來靈活方便。（4）具有順序、周期性的工作特征。（5）體積?。河捎谠谥圃鞎r(shí)采用了大規(guī)模集成電路和微處理器，用軟件編程代替了硬連線，便于安裝，實(shí)現(xiàn)了小型化。綜上所述：我們選擇方案二，即PLC作為設(shè)計(jì)中的主控制系統(tǒng)，能夠更好的滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。2.2自動(dòng)化立體車庫常見形式目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式等。在對國內(nèi)外各種同類產(chǎn)品進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，再結(jié)合造價(jià)、技術(shù)難度以及市場需求等各個(gè)方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)升降橫移式立體車庫形式比較多，規(guī)?？纱罂尚?，而且對場地的適應(yīng)性較強(qiáng)，采用這類設(shè)備的車庫十分普遍。因此，最終確定研究對象為升降橫移式立體車庫。2.3升降橫移式立體庫控制系統(tǒng)整體方案升降橫移式立體停車庫是一種比較典型的跨學(xué)科機(jī)電一體化產(chǎn)品，集機(jī)械、電子、信息和電氣技術(shù)于一體。升降橫移式立體停車庫的控制系統(tǒng)是整個(gè)車庫系統(tǒng)的核心組成部分。如果說執(zhí)行機(jī)構(gòu)是“四肢”，框架是“區(qū)體”，那么控制系統(tǒng)就是“大腦”。它指導(dǎo)著車庫的每個(gè)運(yùn)作過程，并對整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)過程進(jìn)行監(jiān)控。圖1立體車庫系統(tǒng)控制整體框圖升降橫移式立體停車庫的系統(tǒng)控制原理:操作者(人)要通過控制系統(tǒng)信息交流的平臺(界面)把操作信息傳送給控制系統(tǒng)，經(jīng)經(jīng)系統(tǒng)處理后，然后系統(tǒng)把可識別的控制信息通過控制設(shè)備（PLC）來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，進(jìn)而完成車庫現(xiàn)場的運(yùn)作。同時(shí)該動(dòng)作的信息通過檢測裝置傳送到檢測系統(tǒng)，經(jīng)處理后反饋到控制系統(tǒng)的監(jiān)控界面，這樣操作者就可以直觀的看到車庫現(xiàn)場的運(yùn)行實(shí)況了，由此可以使車庫更安全的運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)控制原理框圖，如圖1所示。3立體車庫機(jī)械部分設(shè)計(jì)3.1立體車庫的基本結(jié)構(gòu)3.1.1升降橫移式立體車庫的工作原理3.1.2立體車庫主要機(jī)械構(gòu)件及其功能3.2立體車庫中的安全防護(hù)裝置當(dāng)載車板?？康轿粫r(shí)，電磁鐵由通電狀態(tài)轉(zhuǎn)為失電狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)掛鉤勾住鐵環(huán)。當(dāng)載車板要下脫離鐵環(huán)。電磁鐵由失電狀態(tài)轉(zhuǎn)為通電狀態(tài)，按下急停按鈕使車庫立即停止。4立體車庫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)4.2硬件系統(tǒng)配置4.2.1PLC概述1.PLC的分類2.PLC系統(tǒng)的組成3.PLC的硬件結(jié)構(gòu)PLC的硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖3為三菱FX2N小型PLC產(chǎn)品主機(jī)示意圖。本課題中FX2N－80MR為基本單元，(40個(gè)輸入點(diǎn)、40個(gè)輸出點(diǎn))，M表示基本單元、R表示該單元為繼電器輸出型。4.2.2PLC的工作方式開始內(nèi)部處理開始內(nèi)部處理通信處理RUN方式？輸入掃描程序執(zhí)行輸出處理NY圖4PLC的掃描過程可編程序控制器在進(jìn)入RUN狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)的地址號遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始地重要進(jìn)行。可編程序控制器工作時(shí)的掃描過程如圖4所示，包括五個(gè)階段：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC完成一次掃描過程所需的時(shí)間稱為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關(guān)。輸入端子輸入映象寄存器輸出映像寄存器輸入端子輸入映象寄存器輸出映像寄存器輸出鎖存器輸出端子輸入……….輸出程序執(zhí)行階段輸入采樣階段輸出刷新階段X001Y001Y001M1讀讀①②③④⑤2.PLC的程序執(zhí)行過程PLC的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)主要階段，如圖5所示。4.3其他硬件資源配置5立體車庫控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1PLC的特點(diǎn)及選型1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)（1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms。（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。（5）對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。（7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。2.通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動(dòng)化中也被大量采用。3.功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過程。4.編程簡單，容易掌握目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語句表等編程語言。5.減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)，PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。6.體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低，具有強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。綜上所述，根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，從經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性和可靠性等方面考慮，本次采用三菱FX2N-80MR-001型PLC作為控制系統(tǒng)的核心控制器。本控制器集成了40點(diǎn)輸入,40點(diǎn)輸出，共有80個(gè)數(shù)字量I/O口。而本次控制系統(tǒng)需要24個(gè)輸入點(diǎn)和22個(gè)輸出點(diǎn)，所以，選用三菱FX2N-80MR-001型PLC可以滿足課題需要，而且也保證了I/O口的使用裕量，可以滿足控制系統(tǒng)適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展需求。5.2PLC的I/O口資源配置根據(jù)立體車庫控制系統(tǒng)的要求功能，對PLC進(jìn)行I/O分配，具體分配如下：輸入分配如表1所示。輸入5.3電氣控制系統(tǒng)PLC接線圖圖6PLC外部接線圖圖7電動(dòng)機(jī)控制原理圖5.4PLC控制程序設(shè)計(jì)圖8取車程序流程圖圖9存車程序流程圖5.5控制系統(tǒng)程序梯形圖6.1組態(tài)王軟件介紹6.2利用組態(tài)王實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控建立新組態(tài)王工程的一般過程是1.設(shè)計(jì)圖形界面（定義畫面）。2.定義設(shè)備。3.構(gòu)造數(shù)據(jù)庫（定義變量）。4.建立動(dòng)畫連接。5.運(yùn)行和調(diào)試。建立組態(tài)王新工程要建立新的組態(tài)王工程，首先為工程指定工作目錄（或稱“工程路徑”）?！敖M態(tài)王”用工作目錄標(biāo)識工程，不同的工程應(yīng)置于不同的目錄。工作目錄下的文件由“組態(tài)王”自動(dòng)管理。進(jìn)入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，就可以為每個(gè)工程建立數(shù)目不限的畫面，在每個(gè)畫面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖形對象。這些畫面都是由“組態(tài)王”提供的類型豐富的圖形對象組成的。系統(tǒng)為用戶提供了矩形（圓角矩形）、直線、橢圓（圓）、扇形（圓?。?、點(diǎn)位圖、多邊形（多邊線）、文本等基本圖形對象，及按鈕、趨勢曲線窗口、報(bào)警窗口、報(bào)表等復(fù)雜的圖形對象。提供了對圖形對象在窗口內(nèi)任意移動(dòng)、縮放、改變形狀、復(fù)制、刪除、對齊等編輯操作，全面支持鍵盤、鼠標(biāo)繪圖，并可提供對圖形對象的顏色、線型、填充屬性進(jìn)行改變的操作工具。第一步：定義新畫面進(jìn)入新建的組態(tài)王工程，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“文件\畫面”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出對話框如圖10所示。圖10新建畫面在“畫面名稱”處輸入新的畫面名稱:立體車庫，其它屬性目前不用更改。點(diǎn)擊“確定”按鈕進(jìn)入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)。如圖11所示。圖11組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)第二步：在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中通過“工具箱”和“圖庫”，繪制立體車庫組態(tài)畫面，如圖12所示。圖12創(chuàng)建圖形界面設(shè)計(jì)好組態(tài)畫面之后選擇“文件\全部存”命令保存現(xiàn)有畫面。組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的設(shè)備或程序都作為外部設(shè)備。外部設(shè)備包括：下位機(jī)（PLC、儀表、模塊、板卡、變頻器等），它們一般通過串行口和上位機(jī)交換數(shù)據(jù)；其他Windows應(yīng)用程序，它們之間一般通過DDE交換數(shù)據(jù)；外部設(shè)備還包括網(wǎng)絡(luò)上的其他計(jì)算機(jī)。只有在定義了外部設(shè)備之后，組態(tài)王才能通過I/O變量和它們交換數(shù)據(jù)。為方便定義外部設(shè)備，組態(tài)王設(shè)計(jì)了“設(shè)備配置向?qū)А币龑?dǎo)用戶一步步完成設(shè)備的連接。本設(shè)計(jì)中使用三菱FX2N-80MRPLC和組態(tài)王進(jìn)行通信。PLC為組態(tài)王提供數(shù)據(jù)。其中PLC連接在計(jì)算機(jī)的COM1口。繼續(xù)上面的工程。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備\COM1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А?。選擇“FX2系列PPI”項(xiàng)，單擊“下一步”。為外部設(shè)備取一個(gè)名稱，輸入“三菱PLC”，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А?。為設(shè)備選擇連接串口，假設(shè)為COM1，單擊“下一步”。填寫設(shè)備地址，為1，單擊“下一步”。設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù)(一般情況下使用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置即可)，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А薄z查各項(xiàng)設(shè)置是否正確，確認(rèn)無誤后，單擊“完成”。設(shè)備定義完成后，可以在工程瀏覽器的右側(cè)看到新建的外部設(shè)備“三菱PLC”。在定義數(shù)據(jù)庫變量時(shí)，只要把IO變量連結(jié)到這臺設(shè)備上，它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)了。數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動(dòng)畫的形式反映在屏幕上，操作者在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)，所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。在TouchVew運(yùn)行時(shí)，它含有全部數(shù)據(jù)變量的當(dāng)前值。變量在畫面制作系統(tǒng)組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)中定義，定義時(shí)要指定變量名和變量類型，某些類型的變量還需要一些附加信息。數(shù)據(jù)庫中變量的集合記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“數(shù)據(jù)庫\數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出“變量屬性”對話框如圖13所示。此對話框可以對數(shù)據(jù)變量完成定義、修改等操作，以及數(shù)據(jù)庫的管理工作。在“變量名”處輸入變量名：a1；在“變量類型”處選擇變量類型：IO離散，在“連接設(shè)備”中選擇先前定義好的IO設(shè)備：三菱PLC；在“寄存器”中定義為：X1；在“數(shù)據(jù)類型”中定義為：Bit類型。其它屬性目前不用更改，單擊“確定”即可。圖13創(chuàng)建IO變量建立動(dòng)畫連接定義動(dòng)畫連接是指在畫面的圖形對象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系，當(dāng)變量的值改變時(shí)，在畫面上以圖形對象的動(dòng)畫效果表示出來；或者由軟件使用者通過圖形對象改變數(shù)據(jù)變量的值。雙擊圖形對象——即“小車”，彈出“動(dòng)畫連接”對話框，如圖14所示。圖14動(dòng)畫連接同理，其余變量也如此設(shè)置后返回組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)。設(shè)置完成之后，選擇“文件\全部存”菜單命令。組態(tài)王工程已經(jīng)初步建立起來，進(jìn)入到運(yùn)行和調(diào)試階段。在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中選擇“文件\切換到View”菜單命令，進(jìn)入組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)。在運(yùn)行系統(tǒng)中選擇“畫面\打開”命令，從“打開畫面”窗口選擇“立體車庫”畫面。調(diào)出組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)畫面，即可看到畫面的動(dòng)態(tài)變化。自動(dòng)調(diào)試如圖15所示。1、調(diào)試結(jié)果：此車庫設(shè)置了自動(dòng)和手動(dòng)操控方式。自動(dòng)方式下車庫由PLC設(shè)計(jì)的程序控制；手動(dòng)方式下，車庫則由人工按鈕觸發(fā)接觸器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)對車庫進(jìn)行控制，手動(dòng)控制是人工的調(diào)整車位進(jìn)行存車和取車操作。本次調(diào)試在組態(tài)王里進(jìn)行，調(diào)試效果良好。2、存在問題：本次課題設(shè)計(jì)的立體車庫，雖然經(jīng)過仿真和演示看到了基本部分的實(shí)際效果，但整個(gè)課題還是存在不足之處。本次設(shè)計(jì)由于自身的編程水平和時(shí)間限制，所以PLC的程序使用基本指令編程，只實(shí)現(xiàn)了基本功能，所以程序存在漏洞和不妥之處；本次設(shè)計(jì)只對車庫的控制部分做了詳細(xì)說明，而對其他機(jī)械構(gòu)建和硬件部分只做了圖示和基本概述，所以有所欠缺；本次設(shè)計(jì)只是理論和仿真，所以真正的實(shí)際運(yùn)用還是有待實(shí)踐。15自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)控制界面手動(dòng)動(dòng)調(diào)試如圖16所示。圖16自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)控制界面7立體車庫控制系統(tǒng)程序仿真下面僅就3號載車板的進(jìn)與出進(jìn)行仿真：1.按下啟動(dòng)按鈕后X0后，輔助繼電器M0得電；呼叫3號載車板X2，輔助繼電器M1得電，輸出繼電器Y1得電，自鎖，2號載車板右移。如圖17所示。圖172號載車板右移2.2號載車板右移碰到限位開關(guān)，輸入繼電器X10瞬間得電，常閉斷開使輸出繼電器Y1失電，2號載車板停止右移；同時(shí)輸入繼電器X10常開閉合使輸出繼電器Y0得電，自鎖，1號載車板右移。如圖18所示。圖181號載車板右移3.1號載車板右移碰到限位開關(guān)，輸入繼電器X7瞬間得電，常閉斷開使輸出繼電器Y0失電，1號載車板停止右移；同時(shí)輸入繼電器X7常開閉合使輸出繼電器Y10得電，自鎖，3號載車板下降。如圖19所示圖193號載車板下降4.3號載車板下降碰到限位開關(guān)，輸入繼電器X17瞬間得電，常閉斷開使輸出繼電器Y10失電，3號載車板停止下降，這時(shí)可以停車。如圖20所示。圖20停車5.停好車后，按下復(fù)位按鈕后，輸入繼電器X31瞬間得電，常開閉合使輸出繼電器Y12得電，自鎖，3號載車板上升。如圖21所示。圖213號載車板上升6.3號載車板上升碰到限位開關(guān)，輸入繼電器X21瞬間得電，常閉斷開使輸出繼電器Y12失電，3號載車板停止上升；同時(shí)輸入繼電器X21常開閉合使輸出繼電器Y2、Y22得電，自鎖，彈出防墜機(jī)構(gòu)，同時(shí)1號載車板左移。如圖22所示。圖221號載車板左移7.1號載車板左移碰到限位開關(guān)，輸入繼電器X11瞬間得電，常閉斷開使輸出繼電器Y2失電，1號載車板停止左移；同時(shí)輸入繼電器X11常開閉合使輸出繼電器Y3得電，自鎖，2號載車板左移。如圖23所示。圖232號載車板左移8.2號載車板左移碰到限位開關(guān)，輸入繼電器X12瞬間得電，常閉斷開使輸出繼電器Y3失電，2號載車板停止左移，同時(shí)使輔助繼電器M1失電，本次動(dòng)作結(jié)束。如圖24和25所示。圖242號載車板停止左移圖25動(dòng)作結(jié)束結(jié)束語隨著中國經(jīng)濟(jì)的騰飛，城市化進(jìn)程加快，汽車越來越快的走進(jìn)工薪階層家庭，而土地越來越緊缺的情況下，為解決城市停車難的問題，立體車庫是必然出路。我國立體車庫發(fā)展雖經(jīng)歷了十來年的發(fā)展，但仍處于初級的停車功能，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)意義和潛在的市場經(jīng)濟(jì)效益。本文在參閱了國內(nèi)外有關(guān)立體停車庫的大量資料的前提下，對升降橫移式立體車庫設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)裝置和控制系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致研究，得出了以下重要的結(jié)論：1．通過大量的調(diào)研工作，對自動(dòng)化立體車庫的發(fā)展特點(diǎn)和發(fā)展方向進(jìn)行了總結(jié)，通過對市場需求的分析和對比國內(nèi)外立體車庫的發(fā)展?fàn)顩r，分析了智能立體車庫廣闊的市場前景和趨勢。2．為提高車庫生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，對車庫構(gòu)架的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)省了鋼材，降低了建造成本。3．在分析目前立體車庫常用的傳動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，