立体车库控制新版系统.doc

大连民族学院机电工程学院课程设计汇报题 目：基于plc立体车库控制系统设计专 业：机械设计制造及其自动化学 号：学生姓名：齐冬宇指导老师：孙禹辉设计完成日期： 12月10日目录 1引言- 3 -1.1立体车库研究背景- 3 -1.2立体车库发展情况- 3 -2多层立体车库组成及功效- 4 -2.1停车库模型- 4 -2.2升降横移式立体车库特点- 4 -2.3升降横移式立体车库工作原理- 5 -3立体车库电气控制系统设计- 6 -3.1 plc控制系统设计- 6 -3.2 plc控制系统程序设计- 7 -3.3 S7-300PLC特点- 8 -3.4车位检测部分- 8 -4结束语- 9 -5参考文件- 10 -6附录- 11 -立体车库主电路图- 11 -I/O分配地址表：- 13 - 1引言1.1立体车库研究背景 伴随中国城市经济和汽车工业快速发展，拥有私家车家庭越来越多，而和此相对应是城市停车情况尴尬。停车问题是城市在发展过程中出现静态交通（车辆停放状态）问题，静态交通是相对于动态交通（车辆行驶状态）而存在一个交通形态，二者相互联络，相互影响，停车设施是城市静态交通关键内容，伴随城市不停发展，多种车辆不停增加，对停车设施需求也在不停增加，假如二者之间失去平衡，城市里就会出现停车难一系列问题1。数据显示，最近几年中国城市机动车辆平均增加速度在15%-20%，而同时期城市停车基础设施平均增加速度只有2%-3%，尤其是大城市机动车拥有量增加速度远远超出停车基础设施增加速度，所以，我们必需重视城市停车难问题，并主动探求处理方法。教授们指出，处理城市静态交通问题，大致分为软硬两种方法。所谓软方法，就是经过政策法规，限制路面停车，提升停车场利用效率，使部分车主更愿意改乘公共交通工具，以降低机动车对停车场需求。而硬方法，关键包含增建停车场，建设地下及立体停车场、利用其它空间满足停车需求。在这种背景下立体停车库应运而生。1.2立体车库发展情况 立体车库起源于上世纪20年代美国，是在繁荣拥挤城市里为处理停车难而采取一个方法。其中，发展较早、很好日本企业有新明和、石川岛播磨、日精、三菱重工等欧洲有意大利SOTefin、Interpark、德国Palis等。这些国家和企业从上世纪六十年代初就开发并使用可最大程度地利用空间机械式停车设备，经过几十年不停发展，机械停车库从造型、结构、控制、驱动、监测、材料、保险等方面不停地更新换代，日趋完美。 但若要良性发展，就要处理现存问题。目前，中国设计制造立体车库大多处于初级停车功效，是最原始使用阶段，它设计水平、经济价值还有待于完善和开发。由此可见研究怎样降低立体车库设计制造成本及深入提升控制系统自动化程度实现快速、正确地存取，含有重大现实意义。2多层立体车库组成及功效2.1停车库模型 下图就是我们这次课设所研究四层16位升降横移式立体车库模型图1实物图2.2升降横移式立体车库特点 升降横移式 我们这次研究是停车位四层16位，有若干层同层置车板可左右横向移位，经过升降机构改变置车板高度。可为地上式或带地坑式。特点： 有效利用空间，提升空间利用率达数倍。 存取车快捷便利，独特跨梁设计，车辆出入无障碍。 采取PLC控制，自动化程度高。 环境保护节能，低噪音。 人机界面好，多个操作方法可选配，操作简便2.3升降横移式立体车库工作原理 升降横移式立体车库每个车位全部有载车板，车辆就停在载车板上，最下层载车板只做左右横移，不能升降，中间层车位能够左右横移和升降，上层车位只能升降，不能横移，若中间层车位需要存取车，则需下层车位移出空位，才能降至底层，上层车位需要存取车，则需要中间层车位和下层车位移出空位方能下降至底层，存车时，当载车板到位后，驾驶员将车开上载车板后下车离开，中间层和上层载车板自动升至所在层位，取车时，下层车位直接开出，上层和中间层则是载车板降至底层后，等驾驶员进入车库开走汽车后，载车板自动回至所在层位。3立体车库电气控制系统设计3.1 plc控制系统设计 PLC是车库控制系统关键，其操作大致分为3类:(1)以故障诊疗和处理为主操作;(2)联络现场情况数据vo操作;(3)实施用户程序和服务及外部设备命令操作。当进行存取操作时，PLC接收和分析操作人员在控制面板按钮(或上位机)输人指令，做出合理工控安排:判定检测元件状态，读取车库机械驱动部分信息，反馈信息到实施元件，拖动车位板，实现其位置移动，完成车辆存取操作和信号显示(指示灯)。整个动作区域配有光、电检测及多重安全系统，以防异常情况发生。经过光电检测、软硬件信号联锁、限位、防坠保护、过载保护等装置，来确保整个系统安全、平稳运行。其控制原理图见附录。 该系统中PLC关键完成对托盘、托板位置及运行状态检测和存取车操作。用多种光电开关、行程开关检测位置状态，用接触器、继电器控制拖动电机起停。 对车位操作即控制横移小电机和升降大电机，使它们在不一样时间实现正反转。而且上层升降动作和以下各层横移动作必需是互锁，即当上层泊位在升降时，下面各层泊位不能移动，反之亦然。而且上层泊位每次只能有一个泊位进行上下升降运动。 为了确保留取车可靠安全，系统要正确定位。行程开关设置确保了托板能平移到预定位置和托盘能上升或下降到正确位置，但行程开关逻辑要严格互锁。比如1, 2水平限位开关在静态情况下只能有一个是断开，假如2个以上开关闭合即表示托板不到位。在车库静止时，全部固定托板挂钩信号均应断开(负逻辑)，2层上限位开关断开，3层上限位开关闭合。 为了确保载车板运行过程安全性，必需采取传动系统自锁保险设计和安全挂钩保险设计:链传动采取制动电机，不管发生什么情况，全部处于自我保护状态;控制安全挂钩动作电磁铁上必需有一反馈信号，可用于指示挂钩是否已把托盘挂好。 光电开关部署在不一样位置有不一样功效:安装在托盘底层左右2边光电开关，能够检测托盘上汽车停放是否到位;在托盘对角线上安放光电开关能够检测托盘上有没有车;装设于停车库车辆人口处左右2侧光电开关还能够用于检测外界错误动作和车位移动时出现异常情况等。若遇车辆未停妥、动作区域有些人或物、运行过程中有车想开进等意外情况，光电开关光线被遮，会给PLC一个电平改变信号，从而改变PLC输人，蜂鸣器发出长音并报警，设备不运行或停止运行。 在车库中还利用了部分传感器，如烟温传感器、检测断绳松绳或断链报警位移传感器，和警示装置、紧急停车开关、手动按钮、复位开关等3.2 plc控制系统程序设计 （1）控制程序步骤图 该系统存取车控制只针对上层(2,3 ,4 层)车位，而对于下层车位，存取车直接开进开出即可。控制软件采取梯形图语言编写。程序步骤见图4，需要说明是，托盘用钢丝绳或链条依靠托盘上吊点悬吊在托架上，在静止状态时，防坠(安全)挂钩挂住托盘，托盘要下降时，必需先上升到最高点，移开安全挂钩，才能下降。 在设计不一样层进出车程序时利用了“并行分支和汇合”技巧，所谓并行分支指是各分支步骤可同时实施，待各步骤动作全部结束后，依据对应实施条件，汇合状态动作。即假如选择第3层托盘进出车，能够使一层二层同时平移(左移或右移)，这么，控制系统能自动处理设备动作次序之间联锁或双重输出，而且控制系统试运行及故障检验很方便，可节省大量时间，提升工作效率。 (2) 控制程序优化 因为上层托盘升降必需使其下层车位为空车位以后才能进行，以地上3层车位运动为例，1层空车位位置有N种，2层托盘升降包含运动方法有N2种，3层托盘可能运动方法有N3种，伴随车位和层数增加，程序会出现猛烈膨胀，所以，怎样寻求简便方法，使程序得到优化将是该系统程序设计难点。以第2层为例，在变量刀阴中存放第2层需要存取车位号1一N，如进行上层X (1XN)号车位存取，则Dm=X;在Dn中存放下层空车位号，如空车位号为Y，则Dn = Y;在进行存取车时，把Dm和Dn中数值进行比较，其结果为零，则上层车位托盘能够直接下移;假如结果大于零，则先把空车位右边第1个托盘左移到空位上，以后反复上述过程，直到空车位在上层需要存取车位正下方时，上层车位上托盘才能进行升降运动。3层和4层存取车处理方法和第2层类似。（3）模块化程序设计 PLC控制程序采取模块化编程形式，车位运行过程中只需调用子程序模块，这么大大降低了程序复杂程度，方便了程序修改，而且为车位拓展提供了便利条件。整个程序包含主程序模块、手动按键子程序模块、紧急停车按键子程序模块、初始化程序模块、存取车位号赋值程序模块、空车位号和移动车位号赋值程序模块、托盘平移运动程序模块、光电开关子程序模块、托盘升降运动程序模块和故障报警子程序模块。 （4）软件设计中多个关键问题处理 程序所用状态元件、定时器及数据存放器均选择含有掉电保护功效元件，当系统掉电时元件保持掉电前状态，以保留现场信息，待上电后继续完成被中止动作;当发生意外情况时，按下急停按钮中止系统运行并保留现场断点信息;当出现电气或机械故障时，如电机过载、过热时自动中止系统运行，并发出声光报警，同时系统转人手动方法进行故障处理。3.3 S7-300PLC特点 PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配置有种类齐全多种硬件装置供选择，能灵活方便地进行系统配置，组成不一样功效、不一样规模系统 本设计所选西门子S7-300PLC含有以下优点： （1）可靠性高，抗干扰能力强。（2）通用性强，控制程序可变，使用方便。（3）功效强，适应面广 。（4）编程简单，轻易掌握。（5）降低了控制系统设计及施工工作量。（6）体积小、重量轻、功耗低、维护方便。3.4车位检测部分 S7-300PLC可编程控制器采取直流输入形式，车库全部车位到位及限位检测采取了光电对管，检测电路电源使用PLC内部提供24V直流电源，其最大驱动电流可达400mA.光电对管导通电流在30mA左右，内阻为600，总驱动电流小于可编程控制器24V直流电源最大输出电流，满足设计要求。4结束语 本设计控制系统经过采取PLC和机柜总线控制,使整个控制系统可靠性大大提升,满足了车库控制功效和使用性能要求,完全实现了进出车智能控制。系统还在硬件设计上采取了手动、半自动和全自动多级控制方法,配合软件/硬件连锁保护,大大提升了系统可靠性;同时,因为PLC软件设计上优化处理,使得本系统对于车位扩展实现较为简便;另外,软件设计还采取了“并行分支和汇合”技巧,从而大大缩短了进出车时间,提升了工作效率。同时，本文还介绍了基于可编程控制器(PLC)车库控制系统,简述了多层升降横移立体停车库工作原理和结构特点，经过PLC软件设计及其优化,实现了立体车库自动控制。升降横移类立体车库控制系统经过采取PLC和机柜总线控制,使整个控制系统可靠性大大提升,满足了车库控制功效和使用性能要求,完全实现了进出车智能控制。在现实生活中立体停车库中车辆是比较珍贵，车位车盘升降和左右移动应该是比较平稳，而本设计调试时在车盘移动过程中存在中止和轻微摇摆，停车时有一定冲击。假如合理接入变频器就能处理这一问题。变频器是经过调整交流电频率来达成调整电动机转速一个设备。本设计中把传感器模拟量信号转变成数字信号传给PLC，再用程序运算后用PLC传输变频器运行频率给变频器，就能达成平稳目标。5参考文件 1 付翠玉，关景泰.立体停车库发展现实状况和挑战J.机械设计和制造，： 2 任伯淼. 机械式立体停车库M.北京:海洋出版社, ： 3 杜桂荣，等.多层升降横移式立体停车库结构和控制系统J.甘肃工业大学学报， ： 4 李壮辉，沈利华.机械立体车库设计概论J.中国电梯，： 5 殷际英. 机电一体化基础M. 北京:冶金工业出版社, 1997： 6 张广明，李果.机电系统PLC控制技术M.国防工业出版社，： 7 郁汉琪，郭健. 可编程序控制器原理及应用M.北京：中国电力出版社，： 8 苗深.PLC在立体停车装置控制中应用J.机电工程，, 17 (1): 34-35 9 徐世许.可编程序控制器原理应用网络M.合肥:中国科学技术大学出版社， 10 张寿明等多层升降横移式立体停车库及其控制仁77 .电气自动化，, 25 (1): 56-586附录立体车库主电路图I/O分配地址表： 输入 输出地址代号 信息名称 注释地址代号信息名称注释I124.0S开开始按钮Q124.0X轴左移I125.0S关停止按钮Q124.1X轴右移I126.0S取取车按钮Q124.2Y轴下移I127.0S放停车按钮Q124.3Y轴上移I124.1S1按键11号车位Q124.4Z轴内移I124.2S2按键22号车位Q124.5Z轴外移I124.3S3按键33号车位I124.4S4按键44号车位I125.1S5按键55号车位I125.2S6按键66号车位I125.3S7按键77号车位I125.4S8按键88号车位I126.1S9按键99号车位I126.2S10按键1010号车位I126.3S11按键1111号车位I126.4S12按键1212号车位I127.1S13按键1313号车位I127.2S14按键1414号车位I127.3S15按键1515号车位