基于 PLC 的立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)定稿

1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 基于plc的立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院 年 級(jí) 2011 專(zhuān) 業(yè) 自動(dòng)化 班 級(jí) yz04112 學(xué) 號(hào) yz0411224 學(xué)生姓名 張浩 指導(dǎo)教師 許仙珍 職 稱(chēng) 中級(jí) 論文提交日期 2013-05-20 常熟理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)誠(chéng)信承諾書(shū)本人鄭重聲明： 所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)號(hào)：

2、本人簽名： 日期：常熟理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解常熟理工學(xué)院有關(guān)收集、保留和使用畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的規(guī)定，即：本科生在校期間進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬常熟理工學(xué)院。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)被查閱和借閱；學(xué)?？梢詫厴I(yè)設(shè)計(jì)(論文)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、匯編畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），并且本人電子文檔和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。保密的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)在解密后遵守此規(guī)定。本人簽名： 日期：導(dǎo)師簽名： 日期： 基于plc的立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著城市汽車(chē)保有量的

3、不斷增加，停車(chē)難的問(wèn)題己經(jīng)成為大中型城市的一個(gè)普遍現(xiàn)象。機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)可充分利用土地資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢(shì)，成為解決城市靜態(tài)交通問(wèn)題的重要途徑。本文以升降橫移式立體車(chē)庫(kù)為研究對(duì)象，采用plc和組態(tài)軟件設(shè)計(jì)了立體車(chē)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)。首先，本文分析了升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的架構(gòu)和傳動(dòng)方式，在此基礎(chǔ)上給出了立體車(chē)庫(kù)控制要求，采用三菱plc設(shè)計(jì)了汽車(chē)存取、手自動(dòng)等控制程序。然后利用組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)了歡迎界面和汽車(chē)存取監(jiān)控畫(huà)面，通過(guò)動(dòng)畫(huà)連接和腳本語(yǔ)言編寫(xiě)完成了汽車(chē)的存取過(guò)程動(dòng)態(tài)效果和狀態(tài)顯示。所設(shè)計(jì)的立體車(chē)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，存取方便，組態(tài)畫(huà)面形象直觀，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。關(guān)鍵字：立體車(chē)庫(kù) 升降橫移式 plc the de

4、sign of three-dimensional garage control system based on the plcabstractas the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays, the hard-to-park problem has become a common phenomenon. mechanical stereo garage can use land resource sufficiently and bring space advantage into play

5、, it has become an important way for static traffic problem of cities. this article takes lifting and transferring stereo garage the traversing control as the object of study, using plc and configuration software design stereo garage control system. first, this paper analyzes the structure of the li

6、fting and transferring parking architecture and transmission mode, gives parking control requirement on this basis, then used mitsubishi plc to design the vehicle access and hand automatically and other control procedures. using the kingview software design welcome contact surface and automobile mon

7、itoring picture, through the animation and scripting languages completed access process dynamic effect and the states of the vehicle display. stereo garage control system design is simple in operation, convenient access, configuration screen visual image, to achieve the design goals.keywords: stereo

8、 garage; lifting and transferring;plc目錄1.緒論11.1 課題研究背景及意義11.2 國(guó)內(nèi)外立體車(chē)庫(kù)研究情況11.3 立體車(chē)庫(kù)的發(fā)展形式21.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)與主要內(nèi)容32.升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的概述42.1 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)概述42.1.1 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的工作原理42.1.2 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的主要組成42.1.3 升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律42.2 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的傳動(dòng)原理52.3 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制要求63.立體車(chē)庫(kù)控制方案設(shè)計(jì)73.1 現(xiàn)有的立體車(chē)庫(kù)控制方式73.2 控制方案設(shè)計(jì)83.3 控制系統(tǒng)的硬件選型93.3.1

9、plc的選型及i/o口的確定103.3.2 plc外部接線圖123.4 傳動(dòng)方案的確定133.4.1 電機(jī)的選擇133.4.2 光電開(kāi)關(guān)的選擇144.升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制程序設(shè)計(jì)164.1 plc控制程序的設(shè)計(jì)164.1.1 plc程序方案設(shè)計(jì)164.1.2 手動(dòng)控制程序184.1.3 自動(dòng)控制程序194.1.4 二層車(chē)庫(kù)選號(hào)程序224.1.5 一層車(chē)庫(kù)載車(chē)板檢測(cè)程序234.1.6 急停程序234.1.7 其他控制程序235.立體車(chē)庫(kù)的仿真界面設(shè)計(jì)245.1 立體車(chē)庫(kù)監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì)245.1.1 新建組態(tài)王工程245.1.2 組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)思想255.1.3 歡迎界面設(shè)計(jì)265.1.4 監(jiān)控畫(huà)

10、面設(shè)計(jì)265.1.5 通信設(shè)置275.1.6 建立變量285.1.7 動(dòng)畫(huà)及變量的連接295.2 仿真與調(diào)試326.總結(jié)35參考文獻(xiàn)36附錄一37附錄二38附錄三52致謝541.緒論1.1 課題研究背景及意義隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)和汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車(chē)的家庭越來(lái)越多，而與此相對(duì)應(yīng)的是城市停車(chē)狀況的尷尬。“車(chē)庫(kù)”在大中城市是一個(gè)熱門(mén)話題，國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)將“城市立體車(chē)庫(kù)”列為最近工業(yè)科技發(fā)展重點(diǎn)，隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)的增加，車(chē)輛在公共場(chǎng)所及社區(qū)的停車(chē)問(wèn)題將會(huì)日益突出，因?yàn)槿藗儗?duì)生活質(zhì)量和環(huán)境意識(shí)的日益增長(zhǎng)之時(shí)“車(chē)庫(kù)”的關(guān)注度逐漸增高，自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)將在新開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目和企業(yè)中大顯身手。當(dāng)前隨著汽車(chē)工業(yè)

11、的發(fā)展和人們購(gòu)買(mǎi)力的增強(qiáng)，汽車(chē)已經(jīng)逐漸走入普通家庭，特別是私家車(chē)的數(shù)量迅速增長(zhǎng)，一些大型城市面臨“車(chē)多位少”的困境，對(duì)于渴望“車(chē)者有其位”的車(chē)主來(lái)說(shuō)成為了一種奢侈，迫使很多車(chē)主只能直接把車(chē)停在道路上，一方面影響了道路交通的暢通，給道路交通帶來(lái)了不少安全隱患的問(wèn)題，另一方面也非常不利于車(chē)輛的管理，車(chē)輛很容易被人為破壞或者被盜，給車(chē)主帶來(lái)了許多不必要的財(cái)產(chǎn)損失。車(chē)輛無(wú)處停放的問(wèn)題是城市的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、交通發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的結(jié)果，立體停車(chē)設(shè)備的發(fā)展在國(guó)外，尤其在日本已有近30-40年的歷史，無(wú)論在技術(shù)上還是在經(jīng)驗(yàn)上均已獲得了成功。我國(guó)也于80年代末開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)機(jī)械立體停車(chē)設(shè)備，距今已將近三十年的歷程

12、。由于很多新建小區(qū)內(nèi)住戶(hù)與車(chē)位的配比率為1:1，為了解決小區(qū)停車(chē)位占地面積與住戶(hù)商用面積之間的矛盾，立體機(jī)械停車(chē)設(shè)備以其平均單車(chē)占地面積小的獨(dú)特特性，已被廣大用戶(hù)接受。 機(jī)械車(chē)庫(kù)與傳統(tǒng)的自然地下車(chē)庫(kù)相比可更加有效地保證人身和車(chē)輛的安全，人在車(chē)庫(kù)內(nèi)或車(chē)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(shuō)，機(jī)械車(chē)庫(kù)從管理上可以做到徹底的人車(chē)分流，而且也在許多其他方面顯示出優(yōu)越性。1.2 國(guó)內(nèi)外立體車(chē)庫(kù)研究情況1. 國(guó)外立體車(chē)庫(kù)研究情況在20世紀(jì)中后期，立體車(chē)庫(kù)的發(fā)展在國(guó)外就稍有成就，慢慢家庭開(kāi)始引入雙層停車(chē)設(shè)備；利用家中的住宅空地建起升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)；而距離市中心較近的地方則使用停車(chē)樓和停車(chē)塔；

13、利用廣場(chǎng)、建筑物下面的空間建設(shè)地下車(chē)庫(kù)。自80年代初起，經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，汽車(chē)開(kāi)始逐漸進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)，汽車(chē)的增長(zhǎng)速度越來(lái)越快，迫使地少人多的一些發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用機(jī)械式停車(chē)技術(shù)。部分發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)水平已處于世界領(lǐng)先地位，并開(kāi)始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品。2. 國(guó)內(nèi)立體車(chē)庫(kù)研究情況我國(guó)在機(jī)械式車(chē)庫(kù)方面的早期研究開(kāi)發(fā)工作是從80年代中期開(kāi)始的，90年代開(kāi)始逐漸引進(jìn)國(guó)外生產(chǎn)停車(chē)設(shè)備，在北京、上海、廣州等地都有所使用。參照日本等國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)制定出我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)內(nèi)停車(chē)設(shè)備生產(chǎn)廠越來(lái)越多，生產(chǎn)各種類(lèi)型的停車(chē)設(shè)備，有些停車(chē)設(shè)備已經(jīng)開(kāi)始向外出口。但在我國(guó)的立體停車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中還存在一些弊端，如沒(méi)有制定統(tǒng)一的技

14、術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；大多數(shù)產(chǎn)品是引進(jìn)國(guó)外設(shè)備進(jìn)行模仿技術(shù)制造，技術(shù)水平還處于學(xué)習(xí)階段；缺少具備一定實(shí)力的企業(yè)，在生產(chǎn)能力上感覺(jué)有些力不從心；市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，一些企業(yè)為了能夠在市場(chǎng)上能夠占有一席之地，采取低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的方式；科研設(shè)計(jì)單位的參與較少，技術(shù)的創(chuàng)新能力嚴(yán)重滯后；國(guó)家政策不配套，還存在很多缺陷。為了解決上述所列問(wèn)題，我們?cè)谡摺⑹袌?chǎng)、管理和技術(shù)多方面還需要做出很大的努力。1.3 立體車(chē)庫(kù)的發(fā)展形式目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時(shí)期，由于我國(guó)的城市化水平加快和人民生活水平的不斷提高，汽車(chē)進(jìn)入家庭的步伐也在不斷加快，由此與汽車(chē)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了人民的眼球。立體車(chē)庫(kù)行業(yè)急需突破，車(chē)位平均造價(jià)高，成本回收比較困難，這是

15、比較難以突破的。最關(guān)鍵的是，立體車(chē)位對(duì)于大部分人來(lái)說(shuō)還是一個(gè)新鮮事物，人民對(duì)它的了解太少，還需進(jìn)一步推廣。 立體車(chē)庫(kù)主要有以下幾種形式：升降橫移式、垂直循環(huán)式、簡(jiǎn)易升降式、垂直升降式、平面移動(dòng)式、巷道堆垛式等。 升降橫移式：是利用載車(chē)板的升降或（和）橫向平移存取停放汽車(chē)的機(jī)械式停車(chē)設(shè)備。適用于住宅小區(qū)、小型公司、大樓地下室、立交橋下?？臻g利用率高，存取車(chē)方便快捷，采用plc控制，自動(dòng)化程度高，人機(jī)界面友好，多種操作方式可選則，操作簡(jiǎn)便。 垂直循環(huán)式：是用一個(gè)垂直循環(huán)運(yùn)動(dòng)的載車(chē)板系統(tǒng)存取停放汽車(chē)的機(jī)械式停車(chē)設(shè)備 ，節(jié)省空間。使用plc自動(dòng)調(diào)車(chē)，一次按鍵即可完成存取車(chē)方便快捷。動(dòng)作迅速存取方便。

16、簡(jiǎn)易升降式：一個(gè)車(chē)位可以泊兩臺(tái)車(chē)，最適宜多車(chē)型家庭用。構(gòu)造簡(jiǎn)單實(shí)用，無(wú)需特殊地面基礎(chǔ)要求。適合裝置于工廠、別墅、住宅停車(chē)場(chǎng)，可任意遷移，搬遷安裝容易或根據(jù)地面情況，獨(dú)立及多臺(tái)設(shè)備。 垂直升降式：占地面積少，容車(chē)量大，并且可以提供多車(chē)位進(jìn)出口，等待時(shí)間短，智能化程度高，操作簡(jiǎn)單方便。 平面移動(dòng)式：每層車(chē)庫(kù)的載車(chē)板和升降機(jī)分別動(dòng)作，提高了車(chē)輛的存取車(chē)速度，地下空間利用自由，停車(chē)場(chǎng)的規(guī)?？梢赃_(dá)到幾千臺(tái)。在部分區(qū)域發(fā)生故障的時(shí)候，不會(huì)影響其他區(qū)域的正常運(yùn)行。保險(xiǎn)措施安全可靠。通過(guò)計(jì)算機(jī)和觸屏界面進(jìn)行綜合管理，可對(duì)車(chē)庫(kù)的運(yùn)行情況全面監(jiān)視，并且操作簡(jiǎn)單。 巷道堆垛：是用巷道堆垛機(jī)或特種起重機(jī)將汽車(chē)水平且同

17、時(shí)垂直移動(dòng)到預(yù)定泊車(chē)位置或相反取出汽車(chē)的機(jī)械式停車(chē)設(shè)備。適用于大規(guī)模社會(huì)公用停車(chē)樓及地下停車(chē)庫(kù) 。綜合考慮，最終我將對(duì)升降橫移式立體車(chē)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)了解升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的原理及控制要求，對(duì)其提出合理的控制方案，然后采用三菱plc進(jìn)行控制程序的編寫(xiě)，再運(yùn)用組態(tài)王軟件畫(huà)出組態(tài)監(jiān)控畫(huà)面，對(duì)汽車(chē)的存取過(guò)程全程監(jiān)控。1.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)與主要內(nèi)容本課題以較為典型的升降橫移式立體車(chē)庫(kù)為研究對(duì)象，綜合考慮立體車(chē)庫(kù)制造成本和運(yùn)行效率兩大因素，對(duì)立體車(chē)庫(kù)的傳動(dòng)部分和控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。在合理分析和選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用plc實(shí)現(xiàn)立體車(chē)庫(kù)的存取車(chē)控制；并采用組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)立體車(chē)庫(kù)監(jiān)控界面，完成動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)和組態(tài)，直

18、觀形象的模擬立體車(chē)庫(kù)運(yùn)作過(guò)程。后續(xù)內(nèi)容安排：第一章節(jié)介紹了課題研究背景及意義、國(guó)內(nèi)外立體車(chē)庫(kù)研究情況、立體車(chē)庫(kù)的發(fā)展形式及設(shè)計(jì)目標(biāo)和主要內(nèi)容。第二章節(jié)對(duì)升降橫移式立體車(chē)庫(kù)進(jìn)行一個(gè)總體概述，在總體概述中又對(duì)其控制系統(tǒng)、工作原理、主要組成、運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及升降系統(tǒng)和橫移系統(tǒng)的傳動(dòng)原理進(jìn)行一一介紹；第三章節(jié)對(duì)比其控制方式，提出控制方案，然后對(duì)其進(jìn)行硬件選型；第四章節(jié)對(duì)其控制程序提出方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)，介紹各個(gè)控制程序流程；第五章節(jié)仿真界面的設(shè)計(jì)，從建立到監(jiān)控進(jìn)行總體的詳解。2.升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的概述 上一章節(jié)的介紹使我們對(duì)立體車(chē)庫(kù)有了一個(gè)簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)，這一章節(jié)就對(duì)其控制系統(tǒng)、傳動(dòng)原理進(jìn)行深入的了解，并提出控

19、制要求。2.1 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)概述升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)必須保證車(chē)庫(kù)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確無(wú)誤的完成系統(tǒng)所要求的動(dòng)作，確保對(duì)車(chē)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的工作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并把監(jiān)控信息安全準(zhǔn)確的反饋到系統(tǒng)的控制中心，由它對(duì)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行動(dòng)作進(jìn)行補(bǔ)正，確保車(chē)庫(kù)在整個(gè)系統(tǒng)的正常狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行。所以，在確定車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的時(shí)候，首先要明確系統(tǒng)的控制任務(wù)。2.1.1 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的工作原理升降橫移式立體車(chē)庫(kù)每個(gè)車(chē)位上均有載車(chē)板，所需存取車(chē)輛的載車(chē)板只需通過(guò)升、降、左右橫移運(yùn)動(dòng)到達(dá)地面層，駕駛員駕駛車(chē)輛進(jìn)入車(chē)庫(kù)，存取車(chē)輛，完成存取過(guò)程。在這類(lèi)車(chē)庫(kù)地面停泊的車(chē)只需做橫移運(yùn)動(dòng)，不必升

20、降，上層車(chē)位則需要下層車(chē)位橫移出空位，將載車(chē)板降到地面層，駕駛員才可進(jìn)入車(chē)庫(kù)內(nèi)將汽車(chē)開(kāi)進(jìn)或開(kāi)出車(chē)庫(kù)。運(yùn)行特點(diǎn): 最下層只能進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng), 頂層只能進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng), 中間層既可平移又可升降。除頂層以外, 中間層和底層必須留出一空車(chē)位,以此保證上下車(chē)通道的暢通?？偟脑瓌t：升降復(fù)位, 平移不復(fù)位。2.1.2 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的主要組成升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的主要由主框架部分、載車(chē)板部分、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)措施等五大部分組成。升降橫移式立體車(chē)庫(kù)車(chē)位的結(jié)構(gòu)為nm而為矩陣形式，可設(shè)計(jì)為多層、多列，車(chē)庫(kù)提供的總車(chē)位容量為：p=nm-(n-1) 其中：n為車(chē)庫(kù)的層數(shù)，m為車(chē)庫(kù)的列數(shù) 。 由于受收鏈裝置及

21、進(jìn)出車(chē)時(shí)間的限制，一般設(shè)計(jì)為2-4層，以2，3層者居多，可根據(jù)泊車(chē)的多少?zèng)Q定停車(chē)的規(guī)模。假如要設(shè)計(jì)一座能夠提供9車(chē)位的兩層升降橫移式立體車(chē)庫(kù)。由公式可知，n=2，p=9則m=5，及設(shè)計(jì)25立體車(chē)庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)其要求。本論文就以25地面上布置的升降橫移立體車(chē)庫(kù)為例子，介紹其運(yùn)行原理。2.1.3 升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖2.1是全地上布置型式的25升降橫移式立體車(chē)庫(kù)，共有10個(gè)車(chē)位，9個(gè)載車(chē)板，最多可以停9輛車(chē)，載車(chē)板上面有車(chē)庫(kù)號(hào)。車(chē)在車(chē)庫(kù)內(nèi)的運(yùn)行情況是這樣的：圖中一樓的車(chē)庫(kù)是直接存取車(chē)的；10號(hào)車(chē)在初始狀態(tài)下可以直接下降到地面層后存取車(chē)輛；其他的車(chē)庫(kù)則需要通過(guò)一樓的車(chē)庫(kù)載車(chē)板橫移出空位后下降

22、到地面層存取車(chē)輛。如需在6號(hào)車(chē)位存取車(chē)，則要將1、2、3、4號(hào)車(chē)庫(kù)的載車(chē)板向右依次移動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)移動(dòng)到位后，6號(hào)車(chē)位下降即可。同樣n層m列的存取車(chē)原理都是大同小異的。圖2.1 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)2.2 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的傳動(dòng)原理1.上載車(chē)板及其提升系統(tǒng)每塊上載車(chē)板都配有一個(gè)自己獨(dú)立的電機(jī)與鏈傳動(dòng)組合的傳動(dòng)系統(tǒng)。如圖2.2所示，電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，載車(chē)板上升；電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，載車(chē)板下降。根據(jù)載車(chē)板及車(chē)重的情況確定鏈條所需要的傳動(dòng)力，根據(jù)鏈條所需要的傳動(dòng)力及載車(chē)板的移動(dòng)速度可以進(jìn)行電機(jī)功率的選擇，根據(jù)所設(shè)計(jì)允許進(jìn)入車(chē)的車(chē)身高度確定上下載車(chē)板之間的距離，再根據(jù)這個(gè)距離確定鏈條的長(zhǎng)度，最后根據(jù)傳動(dòng)力確定鏈

23、輪的大小，鏈節(jié)形狀及大小。1車(chē)位高層橫移導(dǎo)輪 2定長(zhǎng)鏈條 3載車(chē)板 4鏈輪 5地面橫移導(dǎo)輪6、9車(chē)位架 7升降鏈條 8升降電機(jī)圖2.2 鏈條傳動(dòng)型式升降機(jī)構(gòu)示意圖2.下載車(chē)板及其橫移系統(tǒng)如圖2.3所示，由于下載車(chē)板不需要懸掛鏈條，在考慮經(jīng)濟(jì)的情況下，下載車(chē)板可以比上載車(chē)板要短。每塊下載車(chē)板后部都配有獨(dú)立的電機(jī)，藏于載車(chē)板內(nèi)。在下載車(chē)板的底部裝有四只鋼輪，可以自由的在導(dǎo)軌上行走，其中兩個(gè)為主動(dòng)輪，裝于長(zhǎng)傳動(dòng)軸的兩側(cè)，另外兩個(gè)為獨(dú)立安裝的從動(dòng)輪。電機(jī)驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，長(zhǎng)傳動(dòng)軸上的主動(dòng)鋼輪在導(dǎo)軌上滾動(dòng)行走從而使下載車(chē)板可以作橫移運(yùn)動(dòng)。根據(jù)載車(chē)板及車(chē)輛的重量、滾動(dòng)速度、滾輪與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)確定橫移電

24、機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。1橫移導(dǎo)軌 2橫移行走輪 3軸 4伺服電機(jī) 5交流異步電機(jī) 6測(cè)速器 7鏈條、鏈輪 8制動(dòng)器圖2.3 橫移傳動(dòng)系統(tǒng)2.3 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制要求1將選擇開(kāi)關(guān)置于手動(dòng)位置（此時(shí)程序跳入到手動(dòng)程序的位置），操作面板上分別有上、下、左、右四個(gè)選擇。如果想把二層的某車(chē)庫(kù)載車(chē)板移下來(lái)，只需要將其對(duì)應(yīng)一層車(chē)庫(kù)的載車(chē)板移開(kāi)即可。運(yùn)行要平穩(wěn)，在接近極限位置的時(shí)候，應(yīng)執(zhí)行限位保護(hù)。2將選擇開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)位置，程序進(jìn)入初始化狀態(tài)，等待存取車(chē)。3.立體車(chē)庫(kù)控制方案設(shè)計(jì)通過(guò)前面對(duì)升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的一些基本介紹，我們也已經(jīng)對(duì)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律、傳動(dòng)原理以及升降、橫移系統(tǒng)和控制要求有了一個(gè)直觀的了解，下面就要

25、對(duì)其進(jìn)行控制方案的設(shè)計(jì)，通過(guò)提出一個(gè)合理的方案，然后對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，驗(yàn)證。3.1 現(xiàn)有的立體車(chē)庫(kù)控制方式在plc還沒(méi)出現(xiàn)之前，繼電器、接觸器控制在工業(yè)領(lǐng)域中占有主導(dǎo)地位。以繼電器、接觸器為核心元件的自動(dòng)控制系統(tǒng)也有許多固有的缺陷。按照以往的設(shè)計(jì)思路，采用一般的繼電器控制或單片機(jī)控制也不是未曾不可，但隨著科技的不斷進(jìn)步，社會(huì)的不斷發(fā)展，采用plc控制已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的主流。通過(guò)下面的比較我們就可以知道為什么在本次設(shè)計(jì)中采用plc控制。l 繼電器控制系統(tǒng)：繼電器控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，利用繼電器機(jī)械點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合成控制邏輯，需要大量的機(jī)械觸點(diǎn)，當(dāng)生產(chǎn)工藝流程

26、改變時(shí)要改變大量的硬件接線，同時(shí)也會(huì)受到機(jī)械觸點(diǎn)壽命的限制；一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能都很困難；同時(shí)還需要定期的更換繼電器，維修不方便，為此要耗費(fèi)許多人力，物力和時(shí)間；另外，繼電器觸點(diǎn)數(shù)目有限，每只繼電器一般只有4-8對(duì)觸點(diǎn)，因此靈活性和擴(kuò)展性很差；而且在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境差，會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定；安裝時(shí)的接線工作量比較大，圖樣多種多樣，安裝，調(diào)試周期比較長(zhǎng)；功能局限性大，體積大，功耗多。l 單片機(jī)控制系統(tǒng)：目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的單片機(jī)芯片品質(zhì)參差不齊，種類(lèi)數(shù)不勝數(shù)，很多的其實(shí)還是國(guó)外已經(jīng)淘汰出局的次等產(chǎn)品，批量小的那部分產(chǎn)品想讓它經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的技術(shù)篩選配對(duì)也是一件很難達(dá)到的事，

27、因此想要得到很好的一致性和高可靠性的控制系統(tǒng)也是很難做到的，因?yàn)闊o(wú)論任何一個(gè)元件的參數(shù)稍有偏差都會(huì)引起系統(tǒng)運(yùn)行的不可靠。再加上系統(tǒng)中其它外圍元件（如電感、電容、電阻等）的參數(shù)不穩(wěn)定性也很大，對(duì)于系統(tǒng)的調(diào)試工作會(huì)出現(xiàn)很多因各個(gè)元件之間的相互干擾而帶來(lái)的調(diào)試不成功，帶來(lái)很多不必要的麻煩。除此之外，對(duì)于單片機(jī)的抗電源干擾能力來(lái)說(shuō)也是很弱的，而國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的電源也都有著這樣或那樣的毛病，再加上變頻器對(duì)電源的干擾，因此，會(huì)更可能引起單片機(jī)系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定。由于單片機(jī)的線路設(shè)計(jì)是根據(jù)一定的功能要求而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此如果想要對(duì)其增加一個(gè)新的功能就要重新設(shè)計(jì)線路，而且與之相對(duì)應(yīng)的程序也都要重新設(shè)計(jì)。如果想要再增加

28、功能，則會(huì)增加單片機(jī)的開(kāi)發(fā)成本和周期。一旦單片機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就很難診斷出故障元件和故障原因，可能為了檢測(cè)出故障所在而要對(duì)線路進(jìn)行逐一排查。l plc控制系統(tǒng)：plc所采用的cpu都是由生產(chǎn)廠家專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，每個(gè)元件都可以直接向生產(chǎn)廠家購(gòu)買(mǎi)，都是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格篩選的工業(yè)級(jí)元件。當(dāng)你要增加一個(gè)新的功能的時(shí)候，只要對(duì)其增加相應(yīng)的模塊和修改對(duì)應(yīng)的程序即可，而且plc的編程方法也相對(duì)比較簡(jiǎn)單易懂，這樣開(kāi)發(fā)周期就會(huì)大大縮短。plc本身還具有很強(qiáng)的自診斷功能，一旦plc運(yùn)行系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可以根據(jù)自診斷很容易診斷出故障元件及故障原因，即使非專(zhuān)業(yè)人員只要能看懂也是可以維修的，如果故障是由于編程人員對(duì)程序設(shè)計(jì)的不合

29、理所引起的，而且它還提供了完善的調(diào)試工具，在運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)程序進(jìn)行監(jiān)控，也是比較容易找出到底程序上是因?yàn)槟睦锊缓侠矶斐傻墓收?。由于plc控制與其他控制方式相比編程與控制還是相對(duì)容易的，設(shè)計(jì)周期更短，成本相比較之下也更加低廉，檢查維護(hù)與調(diào)試工作也變得更加游刃有余。因此，根據(jù)現(xiàn)有條件綜合考慮之后，我將選用plc的控制方式對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.2 控制方案設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)中包括檢測(cè)單元、執(zhí)行單元和控制單元部分的設(shè)計(jì)，他們之間互相聯(lián)系，缺一不可，共同組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。在過(guò)程控制系統(tǒng)中，檢測(cè)環(huán)節(jié)還是一個(gè)相對(duì)比較重要的環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)中涉及到限位的檢測(cè)，將檢測(cè)的結(jié)果送給plc，通過(guò)plc執(zhí)行相應(yīng)的

30、動(dòng)作。如果檢測(cè)單元出來(lái)問(wèn)題的話，就會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)可能都無(wú)法動(dòng)作，還可能會(huì)帶來(lái)意想不到的后果。 執(zhí)行單元是構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)不可缺少的重要組成環(huán)節(jié)之一，它接收來(lái)自檢測(cè)單元的輸入信號(hào)，并使相應(yīng)的元件得電動(dòng)作，使plc進(jìn)入相應(yīng)的子程序，以便執(zhí)行下一步動(dòng)作，從而控制整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行?？刂茊卧钦麄€(gè)系統(tǒng)的核心。在系統(tǒng)中，plc是控制系統(tǒng)的中心元件，沒(méi)了它整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)癱瘓，它的選擇是控制單元設(shè)計(jì)的重要部分。系統(tǒng)應(yīng)用的三菱fx2n系列的plc，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活，編程方法通俗易懂，易于維護(hù)。它采用模塊化設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)主要包括cpu模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和電源模塊。立體車(chē)庫(kù)的整個(gè)控制系統(tǒng)由上

31、位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和下位機(jī)plc控制系統(tǒng)組成，圖3.1為該系統(tǒng)的組成框圖。該系統(tǒng)由上位機(jī)（計(jì)算機(jī)）、三菱fx2nplc 和現(xiàn)場(chǎng)操作機(jī)構(gòu)構(gòu)成，以計(jì)算機(jī)為核心。在控制方式上有三種方式，一是現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制，主要用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢修、調(diào)試或當(dāng)出現(xiàn)異常情況的處理；二是通過(guò)plc單獨(dú)控制，操作plc 控制面板上的按鈕可對(duì)其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)邏輯控制，在車(chē)庫(kù)容納量不大，節(jié)約成本的情況下可以考慮單獨(dú)采用這種方式控制；其三是上、下位機(jī)通信連接機(jī)構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式，由計(jì)算機(jī)給出存取命令，然后把命令傳送給plc執(zhí)行, 同時(shí)車(chē)庫(kù)的整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)的反映在上位機(jī)的監(jiān)控畫(huà)面上。三種方式可以任意選擇。如果車(chē)庫(kù)的規(guī)模足夠大，還可以考慮配備操作

32、器、觸摸屏和ic卡磁卡機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)控制。圖3.1 系統(tǒng)組成圖系統(tǒng)工作過(guò)程如下：（1）plc上電，程序開(kāi)始進(jìn)入初始化狀態(tài)，掃描一層載車(chē)板的位置；（2）當(dāng)有人按下操作面板上的車(chē)庫(kù)號(hào)按鈕時(shí)，plc就進(jìn)入相應(yīng)的子程序，就執(zhí)行該車(chē)庫(kù)相應(yīng)的動(dòng)作，車(chē)庫(kù)擋車(chē)桿打開(kāi)，使車(chē)輛能夠進(jìn)入；（3）按下按鈕的同時(shí)顯示相應(yīng)的車(chē)庫(kù)號(hào)，并且顯示剩余車(chē)庫(kù)數(shù)，當(dāng)存車(chē)到位后安全防墜掛鉤會(huì)動(dòng)作；（4）當(dāng)執(zhí)行完相應(yīng)的存取車(chē)程序后，會(huì)有對(duì)應(yīng)的指示燈顯示車(chē)庫(kù)的有無(wú)車(chē)情況（綠燈代表無(wú)車(chē)，紅燈代表有車(chē)）；（5）當(dāng)按下手動(dòng)按鈕時(shí)，就跳入手動(dòng)程序；按下自動(dòng)按鈕，又跳回自動(dòng)控制程序；當(dāng)出現(xiàn)故障，按鈕急停按鈕，全部電機(jī)斷電，報(bào)警指示燈閃爍。3.3

33、控制系統(tǒng)的硬件選型3.3.1 plc的選型及i/o口的確定1.plc的選型根據(jù)系統(tǒng)的控制要求及復(fù)雜程度，需要對(duì)所用到的i/o口要進(jìn)行初步的估算。plc的輸入輸出點(diǎn)數(shù)是有限的，通常在設(shè)計(jì)關(guān)于plc控制系統(tǒng)時(shí)可能會(huì)遇到其i/o口的點(diǎn)數(shù)問(wèn)題，我們根據(jù)所需的i/o點(diǎn)數(shù)選擇適合的plc或增加其擴(kuò)展單元。經(jīng)過(guò)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，本次設(shè)計(jì)一共需要36個(gè)輸入口（x）和37個(gè)輸出口（y），結(jié)合我自己所學(xué)的知識(shí)（我在學(xué)校所學(xué)的plc系統(tǒng)以三菱系列為主），因此我決定選擇三菱公司生產(chǎn)的fx2n-80mr plc,它是220vac電源輸入、24vdc晶體管輸出的主控制器。2.i/o口的確定下面分別列出輸入、輸出點(diǎn)的使用情況，如表

34、3-1，3-2所示：表3-1 輸入點(diǎn)序號(hào)輸入地址功能1x02f1#臺(tái)板下限位2x12f1#臺(tái)板上限位3x22f2#臺(tái)板下限位4x32f2#臺(tái)板上限位5x42f3#臺(tái)板下限位6x52f3#臺(tái)板上限位7x62f4#臺(tái)板下限位8x72f4#臺(tái)板上限位9x102f5#臺(tái)板下限位10x112f5#臺(tái)板上限位11x121f1#臺(tái)板限位12x131f2#臺(tái)板限位13x141f3#臺(tái)板限位14x151f4#臺(tái)板限位15x161f5#臺(tái)板限位16x172f1#按鈕17x202f2#按鈕18x212f3#按鈕19x222f4#按鈕20x232f5#按鈕 續(xù)表3-1序號(hào)輸出地址功能21x24存車(chē)按鈕22x25取車(chē)按

35、鈕23x26急停按鈕24x27手動(dòng)按鈕25x30自動(dòng)按鈕26x311f1#庫(kù)有無(wú)人檢測(cè)27x321f2#庫(kù)有無(wú)人檢測(cè)28x331f3#庫(kù)有無(wú)人檢測(cè)29x341f4#庫(kù)有無(wú)人檢測(cè)30x351f5#庫(kù)有無(wú)人檢測(cè)31x36超長(zhǎng)檢測(cè)32x37超重檢測(cè)33x40“上”按鈕34x41“下”按鈕35x42“左”按鈕36x43“右”按鈕表3-2 輸出點(diǎn)序號(hào)輸出地址功能1y01f1#左移電機(jī)2y11f1#右移電機(jī)3y21f2#左移電機(jī)4y31f2#右移電機(jī)5y41f3#左移電機(jī)6y51f3#右移電機(jī)7y61f4#左移電機(jī)8y71f4#右移電機(jī)9y102f1#上移電機(jī)10y112f1#下移電機(jī)11y122f2#上

36、移電機(jī)12y132f2#下移電機(jī)13y142f3#上移電機(jī)14y152f3#下移電機(jī)15y162f4#上移電機(jī)16y172f4#下移電機(jī) 續(xù)表3-2序號(hào)輸出地址功能17y202f5#上移電機(jī)18y212f5#下移電機(jī)19y222f1#安全防護(hù)閥20y232f2#安全防護(hù)閥21y242f3#安全防護(hù)閥22y252f4#安全防護(hù)閥23y262f5#安全防護(hù)閥24y27存車(chē)燈25y30取車(chē)燈26y31報(bào)警燈27y32等待燈28y331f1#指示燈29y341f2#指示燈30y351f3#指示燈31y361f4#指示燈32y471f5#指示燈33y402f1#指示燈34y412f2#指示燈35y422

37、f3#指示燈36y432f4#指示燈37y442f5#指示燈3.3.2 plc外部接線圖plc的接線設(shè)計(jì)：在升降橫移式立體車(chē)庫(kù)中，控制系統(tǒng)中的主要控制對(duì)象首先就是一層車(chē)庫(kù)內(nèi)的橫移電機(jī)和二層車(chē)庫(kù)內(nèi)的升降電機(jī)，為了能夠保證一層的載車(chē)板橫移到所設(shè)定位置以及二層載車(chē)板能夠上升或下降到所設(shè)定位置，就要求控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)能使它們?cè)诓煌那闆r下實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，是否達(dá)到設(shè)定位置采用接近開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。判斷載車(chē)板上是否有無(wú)車(chē)輛，而采用了光電開(kāi)關(guān)。最后就是立體車(chē)庫(kù)內(nèi)的各種輔助裝置的選擇，如存取車(chē)和車(chē)庫(kù)指示燈及其安全設(shè)施裝置等。同時(shí)在車(chē)庫(kù)中還采用了一些傳感器以及安全預(yù)警裝置，圖3.2為其簡(jiǎn)化的plc外部接線圖，整體外

38、部接線圖見(jiàn)附錄一。圖3.2 plc部分外部接線電機(jī)控制及其接線設(shè)計(jì)：在進(jìn)行存取車(chē)時(shí)，升降停車(chē)位的車(chē)在同一時(shí)間不能同時(shí)進(jìn)行升降和橫移，這兩個(gè)動(dòng)作必須進(jìn)行互鎖，否則plc將不知道程序如何執(zhí)行，造成程序的跑飛，可能會(huì)帶來(lái)不必要的事故發(fā)生，造成一定的財(cái)產(chǎn)損失。所以當(dāng)上層車(chē)庫(kù)的載車(chē)板升降，下層車(chē)庫(kù)的載車(chē)板就不能移動(dòng)，反之亦然，并且上層車(chē)庫(kù)的車(chē)位進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)的只能有一個(gè)。這些控制的方法可以在程序中可采用聯(lián)鎖或互鎖的方法來(lái)解決。由于我所設(shè)計(jì)的程序是用步進(jìn)的方式編寫(xiě)，因此有效的避免這一問(wèn)題的發(fā)生。3.4 傳動(dòng)方案的確定3.4.1 電機(jī)的選擇由于電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)良莠不齊，可以用不同的方法進(jìn)行分類(lèi)，如按結(jié)構(gòu)、安裝方式

39、、電源電壓、外殼保護(hù)、絕緣等級(jí)、功率大小、電源頻率，運(yùn)行特性，用途等各種方法分類(lèi)，但在不同的分類(lèi)之間都有著千絲萬(wàn)縷的相互連接。我國(guó)目前以功率大小為前提進(jìn)行總的劃分，并且把結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、用途、主要性能和型式等作為一個(gè)補(bǔ)充條件。對(duì)于兩層五列立體車(chē)庫(kù)的安裝原則是：底層的四個(gè)載車(chē)板各自裝有一個(gè)電動(dòng)機(jī)，以控制載車(chē)板的左右水平橫移；上層的五個(gè)載車(chē)板也各自裝有一個(gè)電動(dòng)機(jī)，只需在相應(yīng)地列下層有空車(chē)庫(kù)時(shí)控制載車(chē)板的升降運(yùn)動(dòng)。1升降電機(jī)的選擇升降電機(jī)可以選用yz系列，yz系列為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，具有很大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力，能夠進(jìn)行頻繁的起動(dòng)，轉(zhuǎn)差率也比較高，并且還具有良好的防護(hù)特性。它適用于短時(shí)或斷續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、啟動(dòng)、制

40、動(dòng)頻繁、有時(shí)過(guò)載以及有過(guò)強(qiáng)振動(dòng)的一般起重設(shè)備上。對(duì)于上層載車(chē)板來(lái)說(shuō)，它的大部分時(shí)間都處于靜止?fàn)顟B(tài)，只有在升降過(guò)程中電機(jī)才會(huì)動(dòng)作,所以適合采用yz系列電機(jī)。由于底部載車(chē)板大約重370kg，小車(chē)重量大約在1.4kg-1.8kg之間，載車(chē)板升降移動(dòng)速度v=4m/min，而一般電機(jī)效率為0.75，通過(guò)公式計(jì)算得知，選用yz132m1-6型號(hào)電機(jī)，功率為2.2kw，轉(zhuǎn)速935r/min，堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù)4.74，額定電壓380v，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速倍數(shù)3.11，效率75.5%，頻率50hz，功率因素0.77。2.橫移電機(jī)的選擇由于驅(qū)動(dòng)載車(chē)板橫向移動(dòng)所需克服的載荷不像升降電機(jī)所需那么大，故在這里選用小功率的異步電動(dòng)機(jī)即

41、可。小功率的異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，噪聲低，運(yùn)行安全可靠，對(duì)無(wú)線電干擾小等特點(diǎn)，是廣泛應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。由于底部載車(chē)板大約重300kg，小車(chē)重量大約在1.4kg-1.8kg之間，滾輪與導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)為f=0.005，載車(chē)板橫向移動(dòng)速度v=10m/min，鏈傳動(dòng)效率為0.96，電機(jī)效率為0.6，通過(guò)公式計(jì)算可知，選用ys系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為ys6324，功率為180w，轉(zhuǎn)速1440r/min，額定電流0.64a，額定電壓380v，效率64%，頻率50hz，功率因素0.66。3.4.2 光電開(kāi)關(guān)的選擇1.車(chē)位認(rèn)址信號(hào)在升降橫移式立體車(chē)庫(kù)中，通過(guò)載車(chē)板的升降橫移運(yùn)動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的存

42、取操作。設(shè)計(jì)的兩層九車(chē)位系統(tǒng)中，一層的載車(chē)板只有左右橫移運(yùn)動(dòng)，二層的載車(chē)板只有升降運(yùn)動(dòng)。因此，一層車(chē)位載車(chē)板的橫移運(yùn)動(dòng)需左右限位信號(hào)，則二層車(chē)位載車(chē)板的升降動(dòng)作需上下限位開(kāi)關(guān)。在本次設(shè)計(jì)中，車(chē)位認(rèn)址信號(hào)的選用是在車(chē)庫(kù)中安裝接近開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，接近開(kāi)關(guān)具有工作可靠、壽命長(zhǎng)、功耗低、復(fù)定位精度高、操作頻率高等特性。接近開(kāi)關(guān)感元件安裝在載車(chē)板上隨載車(chē)板一起運(yùn)動(dòng)，將接近開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)安裝在車(chē)庫(kù)的制動(dòng)點(diǎn)上固定起來(lái)。本次設(shè)計(jì)選用的接近開(kāi)關(guān)為上海坤式rdqf118，動(dòng)作距離20mm，輸出電流200ma，圖3.3所示：圖3.3 接近開(kāi)關(guān)2車(chē)位停車(chē)信號(hào)在升降橫移式立體車(chē)庫(kù)中，載車(chē)板上是否有停放車(chē)輛通過(guò)采用光電開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。在

43、本次設(shè)計(jì)中采用紅外對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)，在載車(chē)板的對(duì)角線上安裝。當(dāng)有車(chē)輛停放時(shí)，阻擋了紅外對(duì)射信號(hào)的接收，光電開(kāi)關(guān)無(wú)輸出，當(dāng)無(wú)車(chē)停放在載車(chē)板上時(shí)，存在紅外對(duì)射信號(hào)，光電開(kāi)關(guān)有輸出。 本設(shè)計(jì)選用的光電開(kāi)關(guān)為上海坤式gbl41x系列對(duì)射式，作用距離5m，直流2線輸出，電流1000ma，如圖3.4所示：圖3.4 光電開(kāi)關(guān)4.升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制程序設(shè)計(jì)上一章節(jié)已完成了控制方案的設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的硬件選型以及傳動(dòng)方案的確定，下面就要對(duì)其設(shè)計(jì)控制程序，以完成對(duì)小車(chē)的存取控制。4.1 plc控制程序的設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求，利用gx developer version編程軟件進(jìn)行控制系統(tǒng)的編程設(shè)計(jì)，所用的編程語(yǔ)言為

44、梯形圖，整體程序見(jiàn)附錄二。下面介紹程序的編寫(xiě)過(guò)程及部分控制程序。4.1.1 plc程序方案設(shè)計(jì)根據(jù)車(chē)庫(kù)的運(yùn)行控制要求，控制程序采用步進(jìn)結(jié)構(gòu)編程，由主循環(huán)程序和若干子程序狀態(tài)構(gòu)成。用編程軟件支持的梯形圖邏輯語(yǔ)言編寫(xiě)，存取車(chē)的流程如圖4.1，4.2所示：圖4.1 存車(chē)程序流程圖圖4.2 取車(chē)流程圖程序設(shè)計(jì)方案如下：（1）初始化程序恢復(fù)各個(gè)電機(jī)、指示燈、防墜（安全）掛鉤的信息，掃描各到位開(kāi)關(guān)信號(hào)；（2）主控制程序是按照進(jìn)車(chē)優(yōu)先的原則，將最多的車(chē)位保持在進(jìn)車(chē)位置。每個(gè)用戶(hù)可以根據(jù)操作面板上的車(chē)庫(kù)空位情況進(jìn)行選取車(chē)庫(kù)號(hào)，有車(chē)的車(chē)庫(kù)，其所對(duì)應(yīng)的燈就會(huì)變紅。判斷一層載車(chē)板是否到位是根據(jù)橫移電機(jī)所對(duì)應(yīng)的接近開(kāi)

45、關(guān)動(dòng)作信息來(lái)確定的。二層升降系統(tǒng)的啟、停動(dòng)作也是根據(jù)相應(yīng)的接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作信息來(lái)確定。（3）控制程序采用模塊化編程形式，當(dāng)載車(chē)板需要運(yùn)行的時(shí)候，只須根據(jù)程序執(zhí)行跳入到相應(yīng)的狀態(tài)下，這樣就會(huì)使程序的復(fù)雜程度得到有效的降低，即使你plc編程不怎么強(qiáng)，只要能看懂程序，程序的調(diào)試與修改也會(huì)很容易上手，且為車(chē)庫(kù)的下一步拓展也提供了不少便利條件。整個(gè)設(shè)計(jì)程序中包括程序的初始化模塊、手動(dòng)按鍵子程序模塊、自動(dòng)停車(chē)程序模塊、緊急停車(chē)程序模塊、空車(chē)位號(hào)顯示模塊、存取車(chē)位號(hào)賦值程序模塊與移動(dòng)車(chē)位號(hào)賦值程序模塊。當(dāng)按下急停按鈕時(shí)，就會(huì)中止目前系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)并保存現(xiàn)場(chǎng)斷點(diǎn)信息，當(dāng)發(fā)生機(jī)械或電氣故障時(shí)，如出現(xiàn)運(yùn)行過(guò)程中電機(jī)的

46、過(guò)載、過(guò)熱時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)中止運(yùn)行，與此同時(shí)系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警，提示工作人員系統(tǒng)已出現(xiàn)故障，這時(shí)要對(duì)其進(jìn)行檢修，然后人工選擇手動(dòng)方式進(jìn)行故障處理。由于plc和組態(tài)王連接的時(shí)候出現(xiàn)通信失敗，經(jīng)過(guò)調(diào)試發(fā)現(xiàn)，只有把所用的輸入（x）都換成了輔助（m），才可以實(shí)現(xiàn)plc與組態(tài)王的通信，所以最終我把程序中所有涉及到的輸入量都換掉了。4.1.2 手動(dòng)控制程序每個(gè)程序在編寫(xiě)之前都會(huì)考慮到手動(dòng)控制，防止在出現(xiàn)故障時(shí)維修人員可以進(jìn)入手動(dòng)方式對(duì)出故障的車(chē)庫(kù)進(jìn)行檢修、調(diào)試。下面只以2f1#車(chē)庫(kù)為例，對(duì)程序進(jìn)行解析，圖4.3為手動(dòng)控制程序： 圖4.3 手動(dòng)控制程序 程序的控制流程如圖4.4所示：圖4.4 程序的控制流程

47、當(dāng)想要進(jìn)行手動(dòng)控制的時(shí)候，首先按下手動(dòng)按鈕（m111），此時(shí)程序會(huì)自動(dòng)跳入s80狀態(tài)下（即手動(dòng)控制狀態(tài)）。然后按下2f1#選號(hào)按鈕，中間繼電器（m7就會(huì)得電自鎖），即使2f1#選號(hào)按鈕復(fù)位，也保證了選中的是2f1#車(chē)庫(kù)載車(chē)板，再通過(guò)按下向上或向下按鈕，就可對(duì)其載車(chē)板進(jìn)行上升、下降控制。4.1.3 自動(dòng)控制程序在車(chē)庫(kù)正常運(yùn)行的情況下，程序大部分時(shí)間是在自動(dòng)控制程序下運(yùn)行的，所以自動(dòng)控制程序是主要設(shè)計(jì)部分，下面以2f1#車(chē)庫(kù)為例介紹，下面是其自動(dòng)控制程序流程圖，如圖4.5所示，其他的車(chē)庫(kù)與此類(lèi)似，就不對(duì)其一一介紹。圖4.5 2f1#自動(dòng)控制流程當(dāng)想要進(jìn)行自動(dòng)動(dòng)控制的時(shí)候，首先按下自動(dòng)按鈕，這時(shí)程序

48、會(huì)自動(dòng)跳入s20狀態(tài)下（即自動(dòng)控制狀態(tài)），與此同時(shí)檢測(cè)程序也將檢測(cè)出的一層空出庫(kù)號(hào)送到d1里。然后按下2f1#選號(hào)按鈕，存取車(chē)指示燈閃爍，此時(shí)將選號(hào)送入d2中，然后按下存車(chē)或是取車(chē)按鈕，程序就會(huì)進(jìn)入2f1#號(hào)車(chē)庫(kù)存取車(chē)狀態(tài)下，再將d1和d2中的數(shù)進(jìn)行比較，然后開(kāi)始執(zhí)行相應(yīng)的程序，當(dāng)d1=d2的時(shí)候，就跳到s30狀態(tài)，二層1號(hào)車(chē)庫(kù)載車(chē)板開(kāi)始下降，下降到位后，小車(chē)上到載車(chē)板上，然后載車(chē)板復(fù)位，回到原來(lái)的位置，到位后防墜安全掛鉤下降鎖住載車(chē)板，存取車(chē)指示燈停止閃爍，2f1#號(hào)車(chē)庫(kù)存取車(chē)完成。其對(duì)應(yīng)plc程序如圖4.6所示：圖4.6 2f1#自動(dòng)控制程序4.1.4 二層車(chē)庫(kù)選號(hào)程序當(dāng)按下按鈕時(shí)，把數(shù)送

49、到寄存器中去比較，然后跳入相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)下。其控制流程如圖4.7所示：圖4.7 二層車(chē)庫(kù)選號(hào)流程 按下二層任一按鈕，然后把車(chē)庫(kù)號(hào)送入d2中即可，為下面的執(zhí)行成作準(zhǔn)備，plc控制程序如圖4.8所示： 圖4.8 二層車(chē)庫(kù)選號(hào)程序4.1.5 一層車(chē)庫(kù)載車(chē)板檢測(cè)程序檢測(cè)一層車(chē)庫(kù)載車(chē)板在哪個(gè)車(chē)庫(kù)，因?yàn)槲宜O(shè)計(jì)的是一層不復(fù)位控制，所以要進(jìn)行一層車(chē)庫(kù)載車(chē)板檢測(cè)設(shè)計(jì)，如圖4.9所示： 圖4.9 一層車(chē)庫(kù)載車(chē)板檢測(cè)程序 一層載車(chē)板檢測(cè)程序不熟任何狀態(tài)，在程序執(zhí)行過(guò)程中一直處在掃描，為下一次存取車(chē)做好準(zhǔn)備。4.1.6 急停程序當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，按下急停按鈕就會(huì)斷開(kāi)所有的電機(jī)和輔助繼電器，防止出現(xiàn)人員受傷或是車(chē)輛

50、損壞情況，程序如圖4.10所示：圖4.10 急停程序4.1.7 其他控制程序由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室條件有限，本次設(shè)計(jì)是通過(guò)組態(tài)王仿真實(shí)現(xiàn)，還有部分控制程序是通過(guò)在組態(tài)王里編程實(shí)現(xiàn)。5.立體車(chē)庫(kù)的仿真界面設(shè)計(jì)當(dāng)plc控制程序設(shè)計(jì)完成后，就開(kāi)始著手進(jìn)行組態(tài)監(jiān)控畫(huà)面的設(shè)計(jì)，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)畫(huà)連接，與plc進(jìn)行通信，監(jiān)控小車(chē)的整個(gè)存取過(guò)程。5.1 立體車(chē)庫(kù)監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì)5.1.1 新建組態(tài)王工程在電腦上安裝好組態(tài)王之后，雙擊桌面的組態(tài)王應(yīng)用圖標(biāo)，打開(kāi)工程管理器，然后建立一個(gè)新的工程，并對(duì)其進(jìn)行命名，選擇好存儲(chǔ)路徑即可。如圖5.1所示，最下面的一行是我新建的工程，工程名稱(chēng)為“立體車(chē)庫(kù)”。 圖5.1 建立工程然后雙擊工程

51、管理器中的工程名，就會(huì)跳出工程瀏覽器對(duì)話框。在工程瀏覽器中，雙擊新建圖標(biāo)，可以新建畫(huà)面，命名畫(huà)面名稱(chēng)，調(diào)好相應(yīng)的配置，如圖5.2所示。我新建了立體車(chē)庫(kù)歡迎界面和監(jiān)控畫(huà)面。圖5.2 新建畫(huà)面5.1.2 組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)思想 當(dāng)plc程序設(shè)計(jì)完成后，就開(kāi)始著手監(jiān)控組態(tài)畫(huà)面的設(shè)計(jì)，起初由于對(duì)組態(tài)王軟件不熟悉，只是想畫(huà)幾個(gè)按鈕，有指示燈，然后再設(shè)計(jì)出小車(chē)的動(dòng)態(tài)即可。隨著對(duì)課題和組態(tài)王的不斷深入了解，還有通過(guò)許老師的指導(dǎo)，我開(kāi)始慢慢向里面加入一些新的元素，組態(tài)畫(huà)面也在不斷美化，使其看起來(lái)更加具有立體感。 完成的效果：一層車(chē)庫(kù)只需按下車(chē)庫(kù)號(hào)就可完成小車(chē)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控；當(dāng)選好二層車(chē)庫(kù)號(hào)時(shí)，按下存車(chē)按鈕，操作面板上會(huì)

52、顯示所選車(chē)庫(kù)號(hào)與剩余車(chē)庫(kù)數(shù)，存車(chē)指示燈閃爍，與此同時(shí)車(chē)庫(kù)阻擋桿打開(kāi)，小車(chē)運(yùn)行到指定的車(chē)庫(kù)下，一層載車(chē)板同時(shí)也移動(dòng)到指定位置，然后二層載車(chē)板下降，到達(dá)一層限位時(shí)小車(chē)移動(dòng)上去，然后隨著載車(chē)板一起運(yùn)動(dòng)到二層，待車(chē)停好，防墜安全掛鉤下降鎖住載車(chē)板，存車(chē)指示燈復(fù)位，操作面板上對(duì)應(yīng)指示燈亮。5.1.3 歡迎界面設(shè)計(jì) 此界面只是作為進(jìn)入監(jiān)控畫(huà)面跳板，畫(huà)面上有字體左右滾動(dòng)和時(shí)間及日期的顯示，如圖5.3所示： 圖5.3 歡迎界面5.1.4 監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的監(jiān)控界面，設(shè)計(jì)有控制面板和車(chē)庫(kù)的整體構(gòu)架，還有動(dòng)態(tài)運(yùn)行的時(shí)候可以看到整個(gè)運(yùn)行效果，設(shè)計(jì)界面如圖5.4所示： 圖5.4 立體車(chē)

53、庫(kù)監(jiān)控畫(huà)面5.1.5 通信設(shè)置在設(shè)備配置中設(shè)置三菱plc的通信參數(shù)設(shè)置，具體內(nèi)容如圖5.5所示： 圖5.5 串行通信接口參數(shù)設(shè)置單擊工程瀏覽器中com1，然后雙擊新建邏輯設(shè)備，此時(shí)會(huì)蹦出如上圖所示的對(duì)話框，然后選擇“plc-三菱-fx2-編程口”，單擊下一步，給設(shè)備取一個(gè)邏輯名稱(chēng)，單擊下一步，選擇com1口-地址2，嘗試恢復(fù)間隔和最長(zhǎng)恢復(fù)時(shí)間不用改它，最后完成plc與組態(tài)王之間的數(shù)據(jù)通信連接。只是這樣還不能進(jìn)行plc與組態(tài)王之間的數(shù)據(jù)傳送，還要對(duì)其波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)、停止位進(jìn)行選擇，對(duì)應(yīng)的選擇分別為：9600、7、偶校驗(yàn)、1。設(shè)置完成后就可對(duì)plc與組態(tài)王之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送了。5.1.6 建立變量打開(kāi)組態(tài)王，進(jìn)入工程瀏覽器，單擊“數(shù)據(jù)詞典”，進(jìn)入建立變量界面，點(diǎn)擊“新建數(shù)據(jù)庫(kù)變量”，i/o離散變量要設(shè)置變量名、變量類(lèi)型、連接設(shè)備、寄存器、數(shù)據(jù)類(lèi)型和讀寫(xiě)屬性。內(nèi)存變量則只需設(shè)置變量名和變量類(lèi)型即可。變量名不能重復(fù)，而且在設(shè)置前最好把所需要用到的變量羅列出來(lái)，連接的時(shí)候與之一