自動雙層停車場控制系統(tǒng)設計

1、內容摘要隨著社會不斷進步與發(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，已成為建設一個現(xiàn)代化城市必須解決的課題，因此，車位的空間設計技術就不得不引起人們的注意，車庫的合理設計以及怎樣控制是設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

2、，這需要一個很好的控制技術，設計者應該根據不同的要求來設計控制系統(tǒng)，以執(zhí)行一系列的操作。本設計就是針對車庫能很好運行來設計的，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，實現(xiàn)

3、自動叫車。11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-接觸器控制設計········&

5、#183;··········32.1 繼電器接觸器主電路設計····································

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計32.2 繼電器接觸器控制電路的設計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計·····&#

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

8、183;·················································&#

9、183;·················8 3.22 本設計PLC實現(xiàn)功能·····························

10、83;·······························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、183;·18結論···············································

15、3;·················································

16、3;··21設計總結··············································

17、3;·············································22謝辭····

18、··················································

19、··············································23參考文獻···

20、··················································

21、·······································24附錄··········&#

22、183;·················································&#

23、183;·······································25第1章 引言 實現(xiàn)自動叫車是城市的社會、經濟、交通發(fā)展到一定程度產生的結果，立體叫車自動控制的發(fā)展在國外，尤其日本已有近

24、30-40年的歷史，無論在技術上還是在經驗上均已獲得了成功。我國也于90年代初開始研究開發(fā)自動叫車系統(tǒng)，距今已經近幾十年。這項研究具有很大的現(xiàn)實意義和潛在的市場經濟效益。可編程控制器簡稱PLC,是今年來一種發(fā)展極為迅速，應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)境應用而設計的數字運行的電子系統(tǒng)，它采用可編程序的存儲器，用來存儲用戶指令，通過數字模擬的輸入和輸出完成確定的邏輯順序、定時、計數、運算和一些確定的功能來控制各種類型的機械和生產過程。自動雙層停車場控制系統(tǒng)設計控制要求： 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

25、停車場設計的規(guī)則為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、假設車位的移動均由電動機驅動，設計該控制系統(tǒng)的主電路。 2、采用繼電接觸器控制，完成控制電路設計。 3、采用PLC控制，列出PLC輸入輸出點分配表。 4、畫出PLC輸入輸出設備的接線圖。 5、利用STEP7-Micro/WIN32軟件完成梯形圖、指令表的設計程序與調試。 6、完成課程設計說明書。 設計思路： 叫下排車只

26、需判斷有無車，如有車只需直接開走。叫上排車時需判斷與其對應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-接觸器控制設計2.1繼電器接觸器主電路設計 這里需要控制對象的作用：一號、二號、三號電機分別控制上層1號、2號、3號車盤的上下移動，四號、五號電機分別控制下層4號、5號車盤的左右移動。這五臺電動機的啟動沒有直接的的關系，屬于互相對立的關系。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，再按下叫1車或叫2車或叫3車開關，使其主觸點閉合。2.電路

27、工作時應具有一定的指示及保護功能。2.12繼電器接觸器主電路圖的設計 該電路圖中：KM1、KM2實現(xiàn)1車盤的上、下升降運動，KM3、KM4實現(xiàn)2車盤的上、下升降運動，KM5、KM6實現(xiàn)3車盤的上、下升降運動，KM7、KM8實現(xiàn)4車盤的左、右移動，KM9、KM10實現(xiàn)5車盤的左、右移動。在該電路中所用到的保護元件有：FU、FU1、FU2、FU3、FU4、FU5為熔斷器，對電路起短路保護作用;FR1、FR2、FR3、FR4、FR5為熱繼電器對電路起過載保護作用。其電路圖如圖2-1所示。 圖2-1 繼電器接觸器主電路圖2.2繼電器接觸器控制電路的設計2.21繼電器接觸器控制電路中電器元件的作用 系統(tǒng)

28、叫車過程中的泊車托板位置調整采用自動調整方式，叫上層車時只要按下叫車和對應的車位按鈕，下排泊車托板將按照設計的系統(tǒng)自動左右移動，進而騰出車位，上層下泊車托板降至下層，即能實現(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邏輯控制；運動部件定位采用行程開關；判斷泊車托板是否存在用偏光鏡片反射型光電開關；操作提示為聲形式；系統(tǒng)位置調整用按鈕點動（調整操作器）；上層托板防滑落用防落塊保護；系統(tǒng)短路及過載保護；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：

29、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通電延時閉合常開時間繼電器，為保證其精度，此次設計選擇電子式時間繼電器。 行程開關：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：判斷泊車托板的是否存在。 輔助觸點：實現(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計 該電路圖：KT為時間繼電器；SM為行程開關；KM為線圈輔助觸點；X10、X11、X12、X13、X14、X15為光電開關。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控制設計3.1 PLC簡介 PLC來源可

30、編程序控制器的英文為Programmable Controller,在二十世紀70-80年代一直簡稱為PC。由于到90年代,個人計算機發(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),強調可編程序控制器生產廠商向人們提供的已是完整的系統(tǒng)了。目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個領

31、域，是生產過程自動化必不可少的智能控制設備。掌握PLC的組成原理及編程方法，熟悉PLC的應用技巧，是每一位機電類專業(yè)技術人員必須具備的基本能力之一。 PLC功能特點：系統(tǒng)構成靈活，擴展容易，以開關量控制為其特長；也能進行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機構成復雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實現(xiàn)生產過程的綜合自動化。 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，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。 能適應各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，可靠性強，遠高于其他各種機型。PLC是以微處理器為基礎，綜合自動控制

32、技術和通信技術發(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，程序設計簡單，靈活通用，維護方便等一系列的優(yōu)點。目前，PLC以被廣泛應用于各種生產機械和生產過程的 自動控制中，成為一種最重要、最普及、應用場合最多的工業(yè)控制裝置，被公認為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱（機器人、PLC、CAD/CAM）之一。特別是它的高可靠性和較強的適應惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，使它成為大規(guī)?？刂乒こ痰睦硐胂挛粰C。3.2 PLC的選用原則及本設計PLC實現(xiàn)的功能3.2.1 PLC的選用原則隨著PLC技術的發(fā)展，PLC產品種類也越來越多，而且功能也日趨完善。不同種類之間的功能設置有著很大的差異，其結構形式、性能、容量

33、、指令系統(tǒng)、價格也不盡相同，適合的場合也個有側重。這既給PLC機型的選擇提供了十分廣闊的空間，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)技術經濟指標有著重要意義。PLC平均的I/O點的價格比較高,因此應該合理選用PLC的I/O點的數量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的I/O點最少，但是必須留有一定的余量。 考慮到本次設計的雙層自動停車場控制系統(tǒng)，一般要求PLC的反應速度要滿足此控制的要求。根據PLC I/O節(jié)點使用原則，需要預留出20%-30%的I/O點來作為擴展使用，雙層停車場有15個輸入信

34、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SQ5 5個限位開關，SQ-1至SQ-5 5個關電開關。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)，這種機型的I/O點數分別為24/16。3.22 本設計PLC實現(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,所以對設備的安全性和可靠性要求非常高。整個車庫設計由一臺PLC對車庫進行統(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

35、控制系統(tǒng)的核心,聯(lián)系現(xiàn)場狀況的數據I/O操作，當有叫車操作時,PLC會接收和分析操作人員在控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),讀取車庫機械驅動部分的信息，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、托板位置及運行狀態(tài)中叫車的操作。用各種按鈕開關、行程開關檢測位置狀態(tài),用接觸器、繼電器執(zhí)行對拖動電機的起?？刂?。對車位的操作就是控制橫移電機和升降電機,使它們按邏輯關系在不同時間實現(xiàn)正反轉。而且上層升降動作和以下各層的橫移動作必須是互鎖的,即當上層泊位

36、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行上下升降運動。3.3 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 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 出 口將 未 取 車 輛 回 復 原 位按 停 止 按 鈕？ Y N 結 束圖3-1 PLC控制流程圖3.4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SB1I0.1叫1車常開按鈕1I0.2叫

37、2車常開按鈕2I0.3叫3車常開按鈕3I0.41號車限位信號限位開關SQ1I0.52號車限位信號限位開關SQ2I0.63號車限位信號限位開關SQ3I0.74號車限位信號限位開關SQ4I1.05號車限位信號限位開關SQ5I1.1光電信號光電開關SQ-1I1.2光電信號光電開關SQ-2I1.3光電信號光電開關SQ-3I1.4光電信號光電開關SQ-4I1.5光電信號光電開關SQ-5I1.6光電信號光電開關SQ-6I1.7輸出信號1號托盤上移接觸器KM1Q0.01號托盤下移接觸器KM2Q0.12號托盤上移接觸器KM3Q0.22號托盤下移接觸器KM4Q0.33號托盤上移接觸器KM5Q0.43號托盤下移接

38、觸器KM6Q0.54號托盤左移接觸器KM7Q0.64號托盤右移接觸器KM8Q0.75號托盤左移接觸器KM9Q1.05號托盤右移接觸器KM10Q1.13-3 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，有對應的常開、常閉的輸入線圈，定時器、輸出線圈等，編制的梯形圖如附錄1所示。在仿真軟件上的調試，首先在梯形圖的編制面板上分別導出程序塊和數據塊，導出到桌面，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據塊，在點擊監(jiān)視器和運行按鈕，則梯形圖可以仿真模擬，結果如

39、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)，當線按下0.1、0.2兩個按鈕時，虛擬線圈M0.0得電，網絡2接通，限位開關SQ1作用，一號托盤下移后開出停車場。 當四號車位上有車時，再判斷5號車位上是否有車，如果5號車位無車，關電開關I1.6閉合，同時限位開關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時間之后。如果5號托盤有車，則關電開關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

40、圈M0.2得電， 2號車限位開關SQ2作用，2號托盤下移后開出停車場。 如果5號車位上有車，則關電開關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得電，3號托盤直接下移同時限位開關SQ3作用。 若關電開關X15判斷其上面有車時，再判斷5號車位上有無車，若沒車，則托盤左移相應的限位開關作用并用定時器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

41、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，點擊標題欄上的查看，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 / 網絡標題/ 網絡注釋LD I0.1A I0.2LPSAN I1.5= M0.0LPPA I1.5= M0.1Network 2 LD M0.0AN I0.5= Q0.1Network 3 LD M0.1A I1.6AN I1.0= Q0.7TON T37, +60Network 4 LD

42、M0.1AN I1.6AN I1.1= Q1.1TON T38, +60Network 5 LD T38O Q0.7AN I1.0= Q0.7Network 6 LD T37O Q0.1AN I0.5= Q0.1Network 7 LD I0.1A I0.3LPSAN I1.6= M0.2LPPA I1.6= M0.3Network 8 LD M0.2AN I0.6= Q0.3Network 9 LD M0.3A I1.6AN I1.5A I1.7AN I1.1= Q1.0TON T37, +60Network 10 LD M0.3A I1.6AN I1.7A I1.5AN I1.1= Q1.

43、1TON T38, +60Network 11 LD T37O T38O Q0.3AN I0.6= Q0.3Network 12 LD I0.1A I0.4LPSAN I1.7= M0.5LPPA I1.7= M0.6Network 13 LD M0.5AN I0.7= Q0.5Network 14 LD M0.6A I1.6AN I1.1= Q1.0TON T37, +60Network 15 LD M0.6AN I1.6AN I1.0= Q0.6TON T38, +60Network 16 LD T38O Q1.0AN I1.1= Q1.0Network 17 LD T37O Q0.5AN

44、 I0.7= Q0.5END_ORGANIZATION_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK SBR_0:SBR0TITLE=子程序注釋BEGINNetwork 1 / 網絡標題/ 網絡注釋END_SUBROUTINE_BLOCKINTERRUPT_BLOCK INT_0:INT0TITLE=中斷程序注釋BEGINNetwork 1 / 網絡標題/ 網絡注釋END_INTERRUPT_BLOCK結 論 自動雙層停車場控制系統(tǒng)，操作簡單、抗干擾能力強、可進行遠距離控制。能實現(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

45、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走即可。 本系統(tǒng)能夠實現(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、速度的市場經濟觀念，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。在繼電器接觸器控制系統(tǒng)中所用電器，均屬于機械觸頭。這些觸頭可能由于自身的靈敏度、觸點間會產生電弧(燒壞觸頭)，造成線路故障，影響工作的可靠性。在以后的研究中應盡減少觸點的數量，提高觸點質量，保證系統(tǒng)能夠按照指令進行動作。設 計 總 結 本學期學校給我們開設了一科重要的專業(yè)課程機電傳動與控制，為了加深同學們對這門科目的理解，并且學以致用，因此安排我們進行了兩個周的課程設計。每個人的設計題目都不一樣，通過設計自己的課題