自動雙層停車場控制系統(tǒng)設(shè)計

1、隨著社會不斷進(jìn)步與發(fā)展，人民的生活水平在不斷地提高，城鎮(zhèn)人口劇增，汽車擁有量日益提高，由于汽車數(shù)量的迅速增加，對停車場的需求必將提高，停車難的問題越來越突出。然而地面空間是有限的，特別是對城市已經(jīng)特別擁擠的地面環(huán)境，單城市擁擠的環(huán)境已無法提供更多的車位，這就要求車位從地面向空間發(fā)展。資料顯示全國36個大中城市停車位滿足率不足20%，如何良好地解決城市泊、叫車問題，已成為建設(shè)一個現(xiàn)代化城市必須解決的課題，因此，車位的空間設(shè)計技術(shù)就不得不引起人們的注意，車庫的合理設(shè)計以及怎樣控制是設(shè)計者最需要考慮的問題。雙層立體停車庫就是在這種打背景下產(chǎn)生的，該種類型的停車庫車位需要完成上下移動和左右移動，這需要

2、一個很好的控制技術(shù)，設(shè)計者應(yīng)該根據(jù)不同的要求來設(shè)計控制系統(tǒng)，以執(zhí)行一系列的操作。本設(shè)計就是針對車庫能很好運(yùn)行來設(shè)計的，用PLC來控制，停車庫中每一個地面停車位都要有一個停車架，停車庫的下層裝有可以動的停車地板。在存、取車時，上停車地板僅作垂直升降運(yùn)動，下停車地板制作水平移動。呼叫車時，下排車位只需直接將車子開出即可，如要呼叫上排車位車子，只要按下1至3的按鈕，再按下【叫車】按鈕，則所按車位將降至下層，而下排車位將左右移動，讓出位置讓上層車位降下?？刂撇糠植捎美^電接觸器控制或者采用PLC控制，例如叫1號車只需判斷4有、無車，然后根據(jù)存車狀態(tài)，利用系統(tǒng)對地面車左右動作，1車再垂直下移，實(shí)現(xiàn)自動叫車

3、。目 錄第1章 引言················································&#

4、183;····································1第2章 雙層自動停車場系統(tǒng)繼電器-接觸器控制設(shè)計·········&

5、#183;·········32.1 繼電器接觸器主電路設(shè)計·····································

6、83;·······················3 2.11 繼電器接觸器主電路中電器元件動作的要求··3 2.12 繼電器接觸器主電路圖的設(shè)計32.2 繼電器接觸器控制電路的設(shè)計52.21 繼電器接觸器控制電路中電器元件的作用5 2.22 繼電器接觸器控制電路圖的設(shè)計······&#

7、183;····································5第3章 雙層自動停車場系統(tǒng)PLC控制設(shè)計73.1 PLC簡介73.2 PLC的選用原則及本設(shè)計PLC實(shí)現(xiàn)的功能8 3.21 PLC的選用原則·

8、83;·················································

9、83;················8 3.22 本設(shè)計PLC實(shí)現(xiàn)功能······························

10、3;······························83.3 自動雙層停車場系統(tǒng)PLC控制流程圖················

11、·······························93.4 自動雙層停車場系統(tǒng)PLC控制I/O地址分配表和I/O接線圖·············&#

12、183;10 3.5 自動雙層停車場系統(tǒng)PLC控制梯形圖·············································&#

13、183;123.6 自動雙層停車場系統(tǒng)PLC控制語句表·············································

14、83;18結(jié)論·················································

15、;··················································

16、;·21設(shè)計總結(jié)················································

17、;············································22謝辭·····&

18、#183;·················································&

19、#183;············································23參考文獻(xiàn)····&

20、#183;·················································&

21、#183;·····································24附錄···········

22、83;·················································

23、83;······································25第1章 引言實(shí)現(xiàn)自動叫車是城市的社會、經(jīng)濟(jì)、交通發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的結(jié)果，立體叫車自動控制的發(fā)展在國外，尤其日本已有近30-40年的歷

24、史，無論在技術(shù)上還是在經(jīng)驗(yàn)上均已獲得了成功。我國也于90年代初開始研究開發(fā)自動叫車系統(tǒng)，距今已經(jīng)近幾十年。這項(xiàng)研究具有很大的現(xiàn)實(shí)意義和潛在的市場經(jīng)濟(jì)效益?？删幊炭刂破骱喎QPLC,是今年來一種發(fā)展極為迅速，應(yīng)用極其廣泛的一種工業(yè)控制裝置。它是一種專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)行的電子系統(tǒng)，它采用可編程序的存儲器，用來存儲用戶指令，通過數(shù)字模擬的輸入和輸出完成確定的邏輯順序、定時、計數(shù)、運(yùn)算和一些確定的功能來控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過程。自動雙層停車場控制系統(tǒng)設(shè)計控制要求： 1、雙層自動停車場上層有三個車位，下層有兩個車位，上下層共可停5部車。圖1-1 雙層自動停車場配置圖 2、本停車場設(shè)計的規(guī)則

25、為1、2、3車位只能上下移動，不能左右移動，4、5車位只可左右不可上下移動。 3、下排車位只需直接將車子開出即可。 4、如果要呼叫上排車子，只要按下1至3按鈕，再按下叫車按鈕，則所按車位即將降至下層，而下排車位將左右移動，讓出位置讓上層車位降下。 課題要求： 1、假設(shè)車位的移動均由電動機(jī)驅(qū)動，設(shè)計該控制系統(tǒng)的主電路。 2、采用繼電接觸器控制，完成控制電路設(shè)計。 3、采用PLC控制，列出PLC輸入輸出點(diǎn)分配表。 4、畫出PLC輸入輸出設(shè)備的接線圖。 5、利用STEP7-Micro/WIN32軟件完成梯形圖、指令表的設(shè)計程序與調(diào)試。 6、完成課程設(shè)計說明書。設(shè)計思路： 叫下排車只需判斷有無車，如有

26、車只需直接開走。叫上排車時需判斷與其對應(yīng)的下排車位有無車盤，通過下排車盤的左右移動，給上排車留出車位，然后使其降至下排車位，實(shí)現(xiàn)自動叫車。第2章 雙層自動停車場系統(tǒng)繼電器-接觸器控制設(shè)計 這里需要控制對象的作用：一號、二號、三號電機(jī)分別控制上層1號、2號、3號車盤的上下移動，四號、五號電機(jī)分別控制下層4號、5號車盤的左右移動。這五臺電動機(jī)的啟動沒有直接的的關(guān)系，屬于互相對立的關(guān)系。鑒于他們的容量較小，可將其接于同一供電回路。2.11繼電器接觸器主電路中電氣元件動作的要求1.按下叫車按鈕開關(guān)，再按下叫1車或叫2車或叫3車開關(guān)，使其主觸點(diǎn)閉合。2.電路工作時應(yīng)具有一定的指示及保護(hù)功能。2.12繼電

27、器接觸器主電路圖的設(shè)計該電路圖中：KM1、KM2實(shí)現(xiàn)1車盤的上、下升降運(yùn)動，KM3、KM4實(shí)現(xiàn)2車盤的上、下升降運(yùn)動，KM5、KM6實(shí)現(xiàn)3車盤的上、下升降運(yùn)動，KM7、KM8實(shí)現(xiàn)4車盤的左、右移動，KM9、KM10實(shí)現(xiàn)5車盤的左、右移動。在該電路中所用到的保護(hù)元件有：FU、FU1、FU2、FU3、FU4、FU5為熔斷器，對電路起短路保護(hù)作用;FR1、FR2、FR3、FR4、FR5為熱繼電器對電路起過載保護(hù)作用。其電路圖如圖2-1所示。 圖2-1 繼電器接觸器主電路圖2.21繼電器接觸器控制電路中電器元件的作用 系統(tǒng)叫車過程中的泊車托板位置調(diào)整采用自動調(diào)整方式，叫上層車時只要按下叫車和對應(yīng)的車位

28、按鈕，下排泊車托板將按照設(shè)計的系統(tǒng)自動左右移動，進(jìn)而騰出車位，上層下泊車托板降至下層，即能實(shí)現(xiàn)自動叫車，叫下排車時，只需判斷泊車托板有無車，若有直接開走即可。車庫控制系統(tǒng)將自動完成托板位置調(diào)整動作。 從系統(tǒng)工作可靠性和可維性出發(fā)，系統(tǒng)中作如下考慮：系統(tǒng)控制方式為順序步進(jìn)邏輯控制；運(yùn)動部件定位采用行程開關(guān)；判斷泊車托板是否存在用偏光鏡片反射型光電開關(guān)；操作提示為聲形式；系統(tǒng)位置調(diào)整用按鈕點(diǎn)動（調(diào)整操作器）；上層托板防滑落用防落塊保護(hù)；系統(tǒng)短路及過載保護(hù)；在軟件和硬件上采用了自鎖、聯(lián)鎖和系統(tǒng)故障檢測手段。 時間繼電器：按指定時間長短通斷電路。此次由于叫車的情況較多，所以在順序控制電路中使用了較多的

29、通電延時閉合常開時間繼電器，為保證其精度，此次設(shè)計選擇電子式時間繼電器。 行程開關(guān)：利用泊車托板左、右或上、下移動的距離來決定電路通斷。 光電開關(guān)：判斷泊車托板的是否存在。 輔助觸點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)自鎖或聯(lián)鎖，接通線圈。2.22繼電器接觸器控制電路圖的設(shè)計 該電路圖：KT為時間繼電器；SM為行程開關(guān)；KM為線圈輔助觸點(diǎn)；X10、X11、X12、X13、X14、X15為光電開關(guān)。繼電器接觸器控制電路的電路圖如圖（2-2）所示。圖2-2 繼電器接觸器控制電路圖第3章雙層自動停車場系統(tǒng)PLC控制設(shè)計3.1 PLC簡介 PLC來源可編程序控制器的英文為Programmable Controller,在二十世紀(jì)7

30、0-80年代一直簡稱為PC。由于到90年代,個人計算機(jī)發(fā)展起來,也簡稱為PLC;加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大,所以美國AB公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器 (PLC-Programmable Logic Controller),為了方便,仍簡稱PLC為可編程序控制器。有人把可編程序控制器組成的系統(tǒng)稱為PCS可編程序控制系統(tǒng),強(qiáng)調(diào)可編程序控制器生產(chǎn)廠商向人們提供的已是完整的系統(tǒng)了。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個領(lǐng)域，是生產(chǎn)過程自動化必不可少的智能控制設(shè)備。掌握PLC的組成原理及編程方法，熟悉

31、PLC的應(yīng)用技巧，是每一位機(jī)電類專業(yè)技術(shù)人員必須具備的基本能力之一。 PLC功能特點(diǎn)：系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進(jìn)行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。 使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機(jī)知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。 能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置，它具有體積小，功能強(qiáng)，程序設(shè)

32、計簡單，靈活通用，維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)。目前，PLC以被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過程的 自動控制中，成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制裝置，被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱（機(jī)器人、PLC、CAD/CAM）之一。特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，使它成為大規(guī)?？刂乒こ痰睦硐胂挛粰C(jī)。3.2 PLC的選用原則及本設(shè)計PLC實(shí)現(xiàn)的功能3.2.1 PLC的選用原則隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品種類也越來越多，而且功能也日趨完善。不同種類之間的功能設(shè)置有著很大的差異，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、價格也不盡相同，適合的場合也個有側(cè)重。這既給PLC機(jī)型的選擇提供了十

33、分廣闊的空間，同時也帶來了一定的合理選用難度。PLC型號選擇的基本原則應(yīng)是在功能滿足要求的前提下，追求好的性價比。因此，合理選擇PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。PLC平均的I/O點(diǎn)的價格比較高,因此應(yīng)該合理選用PLC的I/O點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的I/O點(diǎn)最少，但是必須留有一定的余量。 考慮到本次設(shè)計的雙層自動停車場控制系統(tǒng)，一般要求PLC的反應(yīng)速度要滿足此控制的要求。根據(jù)PLCI/O節(jié)點(diǎn)使用原則，需要預(yù)留出20%-30%的I/O點(diǎn)來作為擴(kuò)展使用，雙層停車場有15個輸入信號，分別是叫車按鈕SB1、分別叫1、2、3號位上的車的按鈕1、2、3，SQ1至SQ

34、5 5個限位開關(guān)，SQ-1至SQ-5 5個關(guān)電開關(guān)。10個輸出信號，分別為1至3號3個托盤的上下移動，4號5號2個托盤的左右移動。在小型PLC中整體式比模塊式的價格便宜，體積也小，所以本系統(tǒng)選用PLC型號為西門子S7200(CPU226)，這種機(jī)型的I/O點(diǎn)數(shù)分別為24/16。2 本設(shè)計PLC實(shí)現(xiàn)功能升降橫移立體停車場使用時涉及到人身和車輛的安全,所以對設(shè)備的安全性和可靠性要求非常高。整個車庫設(shè)計由一臺PLC對車庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，通過PLC控制載車板縱橫傳動裝置以完成對車輛的存取操作。PLC是車庫控制系統(tǒng)的核心,聯(lián)系現(xiàn)場狀況的數(shù)據(jù)I/O操作，當(dāng)有叫車操作時,PLC會接收和分析操作人員在控

35、制面板按鈕輸入的指令,做出合理的工控安排：判斷檢測元件的狀態(tài),讀取車庫機(jī)械驅(qū)動部分的信息，然后,將信息反饋到執(zhí)行元件,拖動車位板,實(shí)現(xiàn)其位置移動,完成車輛的叫車操作。整個動作區(qū)域配有行程擋塊檢測及安全系統(tǒng),以防異常情況發(fā)生。該系統(tǒng)中PLC主要完成對托盤、托板位置及運(yùn)行狀態(tài)中叫車的操作。用各種按鈕開關(guān)、行程開關(guān)檢測位置狀態(tài),用接觸器、繼電器執(zhí)行對拖動電機(jī)的起?？刂?。對車位的操作就是控制橫移電機(jī)和升降電機(jī),使它們按邏輯關(guān)系在不同時間實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。而且上層升降動作和以下各層的橫移動作必須是互鎖的,即當(dāng)上層泊位在升降時,下面各層泊位不能移動,反之亦然。并且上層泊位每次只能有一個泊位進(jìn)行上下升降運(yùn)動。3.

36、3 自動雙層停車場系統(tǒng)PLC控制流程圖啟 動15 位 置 都 有 車 輛假 設(shè) 1、2、3 取 車4 或5位置按照不同情況左右移動1、2、3 取 車 位 上 下 移 動所 取 車 輛 到 達(dá) 出 口將 未 取 車 輛 回 復(fù) 原 位按 停 止 按 鈕？Y N 結(jié) 束圖3-1 PLC控制流程圖3-2 自動雙層停車場控制系統(tǒng)I/O地址分配表控制信號信號名稱元件名稱元件符號地址編碼輸入信號叫車常開按鈕SB1叫1車常開按鈕1叫2車常開按鈕2叫3車常開按鈕31號車限位信號限位開關(guān)SQ12號車限位信號限位開關(guān)SQ23號車限位信號限位開關(guān)SQ34號車限位信號限位開關(guān)SQ45號車限位信號限位開關(guān)SQ5光電信號

37、光電開關(guān)SQ-1光電信號光電開關(guān)SQ-2光電信號光電開關(guān)SQ-3光電信號光電開關(guān)SQ-4光電信號光電開關(guān)SQ-5光電信號光電開關(guān)SQ-6I輸出信號1號托盤上移接觸器KM11號托盤下移接觸器KM22號托盤上移接觸器KM32號托盤下移接觸器KM43號托盤上移接觸器KM53號托盤下移接觸器KM64號托盤左移接觸器KM74號托盤右移接觸器KM85號托盤左移接觸器KM95號托盤右移接觸器KM103-3 自動雙層停車場控制系統(tǒng)I/O接線圖3.5 自動雙層停車場系統(tǒng)PLC控制梯形圖 在V4.0 STEP7 Micro WIN SP4中輸入編制好的梯形圖，在該軟件上，有對應(yīng)的常開、常閉的輸入線圈，定時器、輸出

38、線圈等，編制的梯形圖如附錄1所示。在仿真軟件上的調(diào)試，首先在梯形圖的編制面板上分別導(dǎo)出程序塊和數(shù)據(jù)塊，導(dǎo)出到桌面，在打開仿真軟件，選擇PLC型號為226，在工具欄程序中裝載程序塊和數(shù)據(jù)塊，在點(diǎn)擊監(jiān)視器和運(yùn)行按鈕，則梯形圖可以仿真模擬，結(jié)果如附錄2所示。下面所示梯形圖為自動雙層停車場控制系統(tǒng)，當(dāng)線按下0.1、0.2兩個按鈕時，虛擬線圈M0.0得電，網(wǎng)絡(luò)2接通，限位開關(guān)SQ1作用，一號托盤下移后開出停車場。 當(dāng)四號車位上有車時，再判斷5號車位上是否有車，如果5號車位無車，關(guān)電開關(guān)I1.6閉合，同時限位開關(guān)SQ4作用，4號托盤右移，在線圈Q0.7上接一定時器T37，1號托盤下移在4號托盤右移定時一段

39、時間之后。如果5號托盤有車，則關(guān)電開關(guān)X15所在的位置一定沒車，5號托盤先右移并用計時器T38計時，然后四號托盤右移，最后一號托盤下移，就可以取出1車位上的車 當(dāng)要取2號車位上的車時，按下按鈕I0.1和I0.3，如果5號車位上沒車，虛擬線圈M0.2得電， 2號車限位開關(guān)SQ2作用，2號托盤下移后開出停車場。如果5號車位上有車，則關(guān)電開關(guān)X13、X15作用，判斷上面有無車，如果4號托盤上無車，則5號托盤左移同時限位開關(guān)SQ5作用并用定時器T37計時，如果4號托盤上有車，則5號托盤右移，2號托盤在5號左移或右移之后下移。 當(dāng)要取3號車位上的車時，首先X15判斷上面是否有車，若沒車虛擬線圈M0.5得

40、電，3號托盤直接下移同時限位開關(guān)SQ3作用。 若關(guān)電開關(guān)X15判斷其上面有車時，再判斷5號車位上有無車，若沒車，則托盤左移相應(yīng)的限位開關(guān)作用并用定時器T37計時，如果5號車位上有車，則4號車位上一定沒車，X14車位上的托盤先左移，并用定時器T38計時，X13車位上的托盤再左移，最后3號下移，將車開出3.6 自動雙層停車場系統(tǒng)PLC控制語句表 在梯形圖的編制輸入界面上，點(diǎn)擊標(biāo)題欄上的查看，選中STL(S),則自動生成語句表，語句表如下所示ORGANIZATION_BLOCK 主程序:OB1TITLE=程序注釋BEGINNetwork 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LPSLPPNetwork 2 N

41、etwork 3 TON T37, +60Network 4 TON T38, +60Network 5 LD T38Network 6 LD T37Network 7 LPSLPPNetwork 8 Network 9 TON T37, +60Network 10 TON T38, +60Network 11 LD T37O T38Network 12 LPSLPPNetwork 13 Network 14 TON T37, +60Network 15 TON T38, +60Network 16 LD T38Network 17 LD T37END_ORGANIZATION_BLOCKSU

42、BROUTINE_BLOCK SBR_0:SBR0TITLE=子程序注釋BEGINNetwork 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 網(wǎng)絡(luò)注釋END_SUBROUTINE_BLOCKINTERRUPT_BLOCK INT_0:INT0TITLE=中斷程序注釋BEGINNetwork 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 網(wǎng)絡(luò)注釋END_INTERRUPT_BLOCK結(jié) 論 自動雙層停車場控制系統(tǒng)，操作簡單、抗干擾能力強(qiáng)、可進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。能實(shí)現(xiàn)以下功能：若呼叫上排車子，只要按下1至3的按鈕，再按下叫車按鈕，則所按車位將降至下層，而下排車位將左右移動，讓出位置讓上層車位降下。若呼叫下排車子，只需判斷車子的有無，若有車子只需直接開

43、走即可。 本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動叫車，并且能夠大大減少多余勞動力，同時大大提高用戶的時間利用率，滿足人們追求效率、速度的市場經(jīng)濟(jì)觀念，具有很好的市場前景和使用價值，這種趨勢是不可阻擋的。 PLC控制系統(tǒng)與繼電器接觸器控制相比，具有使用方便、工作可靠的突出優(yōu)點(diǎn)。在繼電器接觸器控制系統(tǒng)中所用電器，均屬于機(jī)械觸頭。這些觸頭可能由于自身的靈敏度、觸點(diǎn)間會產(chǎn)生電弧(燒壞觸頭)，造成線路故障，影響工作的可靠性。在以后的研究中應(yīng)盡減少觸點(diǎn)的數(shù)量，提高觸點(diǎn)質(zhì)量，保證系統(tǒng)能夠按照指令進(jìn)行動作。設(shè) 計 總 結(jié) 本學(xué)期學(xué)校給我們開設(shè)了一科重要的專業(yè)課程機(jī)電傳動與控制，為了加深同學(xué)們對這門科目的理解，并且學(xué)以致用，因此安排我們進(jìn)行了兩個周的課程設(shè)計。每個人的設(shè)計題目都不一樣，通過設(shè)計自己的課題，能夠把學(xué)到的理論知識跟實(shí)踐相結(jié)合，我所做的是“自動雙層停車場控制系統(tǒng)設(shè)計”，分別采用繼電器接觸器控制和PLC控制，以