毕业论文-基于PLC的立体车库控制系统设计-plc设计类.doc
基于PLC的立体车库控制系统设计【机械毕业论文+程序】
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输入 输出X0 启动 Y0 运行指示X1 停止 Y1 停在 1 号指示X2 停在 1 号位置 Y2 停在 2 号指示X3 停在 2 号位置 Y3 停在 3 号指示X4 停在 3 号位置 Y4 停在 4 号指示X5 停在 4 号位置 Y5 停在 5 号指示X6 停在 5 号位置 Y6 停在 6 号指示X7 停在 6 号位置 Y7 停在 7 号指示X10 停在 7 号位置 Y10 停在 8 号指示X11 停在 8 号位置 Y11 停在 9 号指示X12 停在 9 号位置 Y12 停在 10 号指示X13 停在 10 号位置 Y13 停在 11 号指示X14 停在 11 号位置 Y14 停在 12 号指示X15 停在 12 号位置 Y15 停止指示X16 电机减速位 Y16 电机速度 1X17 电机停止位 Y17 电机速度 2X20 存车信号 Y20 电机正转X21 进车位检测 Y21 电机反转X22 出车位检测 Y22 电机抱闸D10Profibus 来自扫描仪车位D20 当前车停靠位D30 打印数据输出- I -基于 PLC 的立体车库控制系统设计摘 要随着我国经济的飞速发展，城市人口日益增多，特别是随着改革开放以来，我国进入了汽车拥有率迅速上升时候。以往那种单层平面停车场也越来越不能满足市场的需求。对多停车位、少占空间、使用操作简单、安全可靠的“立体停车库 ”的建设，是解决目前寸土寸金的大都市内停车难的有效办法。立体车库是一种以单层平面停车场为核心、多平面的空间停车车库，通过可编程控制器(Programming Logic Controller，简称 PLC)控制车位空间位置的变动，使车位能够实现空间到平面的转化，实现多重单层平面停车的功能。升降横移式立体车库利用托盘移位产生垂直通道，实现多层车位的升降来存取车辆。本文主要通过对升降横移式立体车库原理的研究，探讨了应用可编程控制器 PLC 实现车库的控制系统，介绍了 33 立体车库模型实现情况。在结构方面完成了升降横移式车库的总体结构设计，在控制方面从软硬件对系统进行设计，并绘制了动作功能图和运行梯形图。完整地实现了立体车库的设计。关键词立体车库；升降横移式；可编程控制器- II -Design of Control and Simulation System for Lifting and Translation Stereo GarageAbstractWith the rapid development of Chinas economy, the urban population is increasing day by day, especially with the reform and opening up, China has entered a rapid rise in car ownership. In the past, the single deck parking lot has been unable to meet the demand of the market. The parking space, little space occupation, simple operation, safe and reliable Parking construction is the effective way to solve the urban metropolis in the parking.Stereo garage is a single plane parking lot as the core, multi planar space parking garage, through the programmable controller (Programming Logic Controller, referred to as PLC) control parking space position changes, which can realize the parking space to plane transformation, achieve multiple monolayer plane parking function. The lifting and traversing type stereoscopic garage uses the pallet shift to generate vertical passages, and realizes the lifting and lowering of multi-storey parking spaces to access vehicles.In this paper, through the study of the principle of lifting and traversing type stereoscopic garage, the control system of parking garage with programmable controller PLC is discussed, and the model of 3 * 3 stereoscopic garage is introduced. In the aspect of structure, the overall structure design of the lifting and traversing garage is completed. In the aspect of control, the hardware and software are designed for the system, and the action function diagram and the running ladder diagram are drawn. The design of stereoscopic garage is realized completely.Keywords：Three-Dimensional Garage；Lifting and transferring parking；Programmable Controller- III -目录摘要 .IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 立体车库概述 .11.1.1 立体车库简介 .11.1.2 立体车库的分类及其特点 .11.2 立体车库的国内外发展状况 .41.2.1 立体车库国外的发展状况 .41.2.2 立体车库国内的发展现状 .51.3 本设计主要内容 .6第 2 章 立 体 车 库 工 作 原 理 、 结 构 特 点 和 主 要 技 术 参 数.72.1 升降横移式立体停车库的运行原理 .72.2 立体车库主要构件及其功能 .82.3 升降横移式体停车库主要技术参数 .10第 3 章 立体车库控制系统硬件设计 .123.1 控制系统方案的确定 .123.2 系统硬件设计及 PLC 选型设计 .133.3 系统其他硬件资源配置 .15第 4 章 立体车库控制系统软件设计 .184.1 控制系统程序的设计原理 .184.2 系统软件设计及调试过程 .194.2.1 各车盘运行梯形图及语句表 .194.2.2 停、取车的调试 .27致谢 .39参考文献 .40- -0第 1 章 绪论1.1 立体车库概述1.1.1 立体车库简介机械式立体车库就是以立体化的方式用机构来存取、停放车辆的整个停车设施，即用机械设备将汽车存放到立体化的停车位或从停车位取出的方式。机械式立体停车库是近几十年顺应市场经济发展，在市场需求的迫切影响下应运而生的一种新型停车系统，与传统的自走式停车库不同，在用地紧张，车多位少的状况下，将车辆多层存放，其最大的优点是能够大量节省有限的地表面积，将停车位向空间和地下发展，采用光机电方式存取汽车，自动化程度较高，代表了停车场的发展方向。1.1.2 立体车库的分类及其特点机械式立体车库种类较多，运行原理和结构组成各有特点，目前我国把机械式停车设备共分为九大类，代码 4D104D90，即：升降横移类(psh)，垂直循环类(pcs)、多层循环类(pds)、平面移动类(ppy) 、巷道堆垛类(pxd)、水平循环类 (psx)、垂直升降类 (pcs)、简易升降类(pjs)、汽车专用升降机类(pqs) 1。上述各种类型的停车设备，采用不同的工作原理和技术，适用于不同的场地条件，各有其特点和优势。1升降横移类采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备的立体停车库叫升降横移机械式车库。升降横移式立体车库采用模块化设计，车位数从几个到上百个均可采用，能利用多种场地条件，运用多种组合方式，有效利用场地现有空间，也能广泛使用于地下停车场及地面停车场的改造，主要应用在住宅社区的公用停车场、机关单位、商用写字楼、宾馆饭店的地上、地下停车场，如图 1-1 所示。2垂直循环类采用垂直方向做循环运动的停车系统存取车辆的停车设备直循环类立体车库。这种停车库设备动力单一、控制简单、占地面积小，适散地块，小规模停车场，也可用于机关单位及车辆不多、停车区域小又分散车场，如图 1-2 所示。3水平循环类采用一个水平循环运动的车位系统存取停放车辆的机械式设备的存车库叫做水平循环类立体车库，如图 1-3 所示。4多层循环类多层循图环式机械立体车库是通过使载车板作上下循环运动，来实现车辆多层循环式停车的，从而实现减少占地面积，提高存取车自动化程度的机械式立体车库。多层循环式立体车库最适宜建造于地形细长且地面只允许设置一个出入口的场所，如建筑的地下室、广场、便- -1道的地下以及高架桥的下面，如图 1-4 所示。图 1-1 升降横移类立体车库 图 1-2 垂直循环类立体车库图 1-3 水平循环类立体车库 图 1-4 多层循环类立体车库5平面移动类采用在同一层上用搬运台车或起重机平面移动车辆，或使载车板平面横移实现存取停放车辆，亦可用搬运台车和升降机配合实现多层平面移动存取停放车辆的机械式停车设备叫平面移动类立体车库，如图 1-5 所示。6巷道堆垛类巷道堆垛机械式停车库采用以巷道堆垛机或桥式起重机将进到搬运器的车辆水平且垂直移动到存车位，并用存取机构存取车辆的机械式停车设备。这种停车库的设备是 20 世纪 60 年代后欧洲根据自动化立体仓库原理设计的一种专门用于停放小型汽车的立体停车库。该种立体车库的设备采用先进的计算机控制，是一种集机、光、电、自动控制为一体的全自动化立体停车库，它的出现解决了人们希望解决的大型自动化停车难题：全封闭车库，存车安全等特点。巷道堆垛机械式立体车库主要适用于需要大型密集式存车的地方，如图 1-6 所示。- -2图 1-5 平面移动类立体车库 图 1-6 巷道堆垛类立体车库7垂直升降类垂直升降类汽车停车库亦称为塔式机械立体停车库，它是通过提升机的升降和装在提升机上的横移机构将车辆或载车板横移，实现存取车辆的机械式停车设备。它又称为塔式立体停车库或电梯式立体停车库。垂直升降类停车库在我国发展比较快，特别是一些电梯企业因这类设备的升降机构部件与电梯类似，而对其进行了大量的研发上作，并大量生产，如图 1-7 所示。8简易升降类将停车位分成上、下二层或二层以上，借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或取出的简易机械式停车设备叫做简易升降类机械式停车设备。简易升降类机械式停车设备一般为准无人方式，即人离开后移动汽车的方式，如上图 1-8 所示。图 1-7 垂直升降类立体车库图 图 1-8 简易类立体车库9汽车专用升降机汽车专用升降机是专门用于处于不同平面汽车搬运的升降机，它只起搬运作用，无自接存取的作用。当前，由于土地资源的稀缺，建设立体车库时，往往会遇到土地狭小而无法采用建设自走式坡道车库的情况，这个时候，就可以采取利用汽车升降机的办法，将汽车自接升降，替代汽车进入车库的斜坡道，大大节省了空间，提高了车库的利用效率。汽车升降机适用于小区、医院、酒店、写字楼、空港等多层车库，替代汽车自走坡道，节省了大量的土地，如下图 1-9 所示。- -3图 1-9 汽车专用升降机因此，改进清洗系统的现状，提高效率、减小劳动强度，提高人员的安全性等方面，成了企业亟需的关键性技术。故而本论文对此系统设计的价值性可想而知，对企业的发展和整体行业以及环境等方面的改善都是显而易见的。1.2 立体车库的国内外发展状况1.2.1 立体车库国外的发展状况机械立体停车是解决大都市出现的停车难问题的有效方法。土地资源紧张是大都市的现状，在亚洲各国大城市表现的尤为突出，所以机械式立体停车在亚洲的应用比较广泛，目前统计结果表明，市场都在亚洲的日本、韩国、中国等地。亚洲的停车设备技术起源于日本，日本从 20 世纪 60 年代开始从事机械停车设备的开发、生产、销售和服务，至今已有四十几年的历史。目前在日本从事机械式停车库及其设备开发、制造的公司约有 200 多家，其中生产机械式停车设备的公司约 100 多家，比较大的公司有新明和、石川岛播磨、日精、三菱重工等。从 90 年代起日本每年投入运行的机械停车泊位都在 10 万以上。目前全日本已经投入使用机械式停车位超过 300 万个，其中以升降横移式停车设备为主。对于日本，优势在多层升降横移类、垂直升降类、水平循环类、垂直循环类、简易升降类等产品上。德国和意大利等欧洲国家从事停车设备开发和生产也比较早。较好的公司有：意大利 Sotefin、Interpark、德国 Palis 等。由于欧洲国家土地资源比较富余，停车问题表现不很突出，停车设备应用量不是很大。多数为巷道堆垛式产品，多层升降横移式产品应用很好。德国和意大利等欧洲国家的优势在巷道堆垛类产品上 2。韩国机械停车设备技术是日本技术的派生。产业从 20 世纪 70 年代中期开始起步，80 年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化，90 年代开始为供应使用阶段。由于这几个阶段得到政府的高度重视，各种机械停车设备得到普遍开发和利用，韩国近几年增长速度都在 30%左右。目前- -4韩国停车设备行业进入稳步发展阶段。1.2.2 立体车库国内的发展现状随着我国汽车工业和房地业的快速发展和轿车进入家庭速度的加快，从二十世纪八十年代开始在我国使用机械式停车设备经过近 20 年的发展，尤其是 2000 年以后得到了高速发展，机械式停车设备行业已从不为人知到目前已形成朝阳产业。1我国机械停车设备的发展二十世纪 80 年代，我国的国民经济进入了高速发展阶段，人们在修建楼堂馆所和房地产开发中，开始注意到与建筑物配套的停车位的建设。1988 年我国第一个采用二层升降横移式机械停车设备的地下车库建成。两年后，首座竖直循环式机械车库建成；这两个机械车库的建成，揭开了我国机械式停车设备行业的开篇，为解决城市停车难的问题开了新的途径。从 1999 年开始，国内城市的汽车保有量开始大幅增加，再加上国内房地产开发不断的升温，城市停车难的问题日益突出。在此情况下，我国的机械式停车设备行业行到了一个高速发展的机遇，行业年销售机械车位数由 1000 多个，迅速增加到 50000 多个；生产企业也由最初的 3-4 家猛增到 100 多家，据统计截止到 2004 年底，已获得国家质量监督局颁发的生产许可证的主机生产厂为 52 家。市场的需求，推动了行业的发展，同时也促进了产品技术的更新。我国机械停车设备从最初简单的两层升降横移式，发展到现在技术含量最大的平面移动类，已拥有了九大类多种规格的停车设备。机械停车设备是一种机电一体化的产品，根据其使用的场合和数量，分为多种形式，每一种设备其结构不同，动作过程不同，它的控制复杂程度也不同，技术含量也不同。我国机械停车设备技术发展经过了三个阶段，第一个阶段为自主开发阶段，此阶段为行业发展初期，市场较小，主要靠生产企业根据客户要求，自行开发设计，因此种类较少，技术单一；第二阶段是技术引进阶段，当停车设备市场的需求加大时，国内外许多企业都开始看好这个行业，为了弥补各自的不足，开始寻求合作，于是国内出现了许多合资企业，或一些有实力的企业引进国外的技术，利用国外的成熟技术、国内的廉价的生产成本，加入到行业的竞争中；第三阶段就是消化与创新阶段，从 2005年开始，市场竞争加剧，开始在降低产品成本，提高产品技术水平方面下功夫，对引进的技术，进行充分的消化与分析，并根据国内的实际使用情况进行改造与创新，走上自主开发的道路。我国机械停车设备经过了十多年的研制、开发与使用，现有产品可以说已基本上能够满足国内的需求，而且产品的质量也有很大的提高尤其是变频调速、激光测距、PLC、IC 卡触摸屏等新兴智能控制技术、信息技术、传感器技术在停车设备上的应用，大大提高了产品的高技术含量和现代化- -5水平。2未来机械式停车设备与技术的展望随着社会的发展，人们对城市的交通状况越来越重视。面对各大中城市日益增加的汽车，在解决动态交通问题的同时，也要加强对静态交通的管理。据有关部门统计，2004 年，我国城市汽车保有量已突破 1000 万辆，到 2012 年将达到 2000 万辆。就北京市而言，汽车的保有量已超过了 230 万辆。数量如此众多的汽车停放，将对城市的交通和环境起着重大的影响。而停车难问题的出现，也给我们机械停车设备行业带来了巨大的市场，我国的机械停车设备行业也将从快速发展阶段进入稳定发展阶段。未来市场是巨大的，但对产品的需求，将会向两个极端发展：一个极端就是价格的极端，市场大量需要低价格的机械停车设备，它只要能够达到增加停车位的目的，能够保证最基本的使用性能，以价格优势占领市场，这一部分的市场份额预计将达到 70%-80%；另一个极端就是技术与性能的极端，要求停车设备具有优越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。1.3 本设计主要内容立体车库是一种多平面的空间立体停车车库，它以单层平面停车场为核心，通过可编程控制器(Programming Logic Controller，简称 PLC)控制车位的空间位置变动，使车位能够实现空间到平面的转化，实现多重单层平面停车的功能。论文在查阅大量资料的基础上，以立体车库车位设备控制为研究对象，通过对可编程控制器 PLC 的学习和研究，实现了用可编程控制器 PLC 对12 车位升降横移式立体车库模型控制系统的控制。主要研究的内容包括:1 升降横移式立体车库存取车策略的研究。2 可编程控制器 PLC 在升降横移式立体车库模型中的研究与实现。- -6第 2 章 立 体 车 库 工 作 原 理 、 结 构 特 点 和 主 要 技 术 参 数2.1 升降横移式立体停车库的运行原理升降横移式立体车库每个车位都有载车板，车辆就停在载车板上，最下层的载车板只做左右横移，不能升降，中间层车位可以左右横移和升降，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。下图为一个地上 33 型七车位的升降横移式立体车库，其工作原理是:上层载车板可以做升降运动，中间层载车板可以做升降运动和横移运动，下层载车板只能做横移运动。通过中间层和下层的空位，利用载车板横移变换空位，将汽车停到上层或降至下层，第一层的汽车可直接开进和开出，无需变换位置 3。图 2-1 七车位升降横移式立体车库工作原理图如图 2-1 所示：1 、2 号车位可以直接存取车辆；7 号车位需下降后再存取车辆；3 号车位，则需先将 1 号和 2 号载车板右移，再将 3 号载车板下降后才能存取车辆； 4 号车位，则需先将 2 号载车板右移，再将 4 号- -7存车板下降后才能存取车辆；5 号车位需要先将 1、2、3、4 号四个载车板右移，再将 5 号载车板下降后才能存取车辆；6 号车位则需要先将 2、4 号载车板右移，再将 6 号载车板降下。由于升降横移式立体车库对场地的适应强性，可根据不同的地形和空间进行相应的组合，规模可大可小，对场地的要求比较低，因此，应用非常广泛。2.2 立体车库主要构件及其功能以三层三列升降横移式立体车库为例，其主要有六大部分组成，分别是：结构框架部分，载车板部分，横移部分，升降系统，控制系统，安全防护系统。1框架立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主，在本文中，选择用钢结构。2一层载车板横移传动系统（链传动系统）第一层车位设置在地面上，汽车的存取可以直接在对应的位置进行，车辆驶上载车板后，只能实现水平移动的方式，如图 2-2 所示。图 2-2 一层载车板横移链传动结构传动方式为减速电机带动主动链轮，使链条带动从动链轮从而带动主轴，进而驱动行走轮带动载车板在导轨上做横移运动，采用这种链传动方式与齿轮齿条传动方式相比，结构简单，成本低。同样可以达到传动准确，效率高的目的。3二层载车板升降横移运动的传动系统（链传动系统）第二层车位是由一个横移矩形框架及一个悬挂载车板组成，汽车驶上载车板后不光要进行横移运动，还要进行垂直升降运动。如图 2-3 所示。横移传动方式为：横移减速电机带动横移主动链轮，使链条带动横移从动链轮从而带动横移主轴，进而驱动行走轮带动横移框架，实现二层载车板的横移运动做横移运动。- -8图 2-3 二层载车板升降横移传动结构图升降传动方式为：升降减速电机带动升降主动链轮，使链条带动升降从动链轮从而带动升降主轴，进而驱动升降链轮带动升降链条，从而带动载车板，实现二层载车板的垂直升降运动。4三层载车板垂直升降运动的传动系统（链传动系统）第三层车位是由一个焊接在立体车库骨架上的框架和一个悬挂载车板组成的。当汽车驶上载车板后，只能进行垂直升降运动。如图 2-4 所示。图 2-4 三层升降传动结构图升降传动方式为：减速电机带动主动链轮，使链条带动从动链轮从而带动主轴，进而驱动升降链轮带动升降链条，从而带动载车板，实现二层载车板的垂直升降运动。5安全装置在立体车库上层停车位和下层停车位的纵梁处装有上下行程极限开关，- -9在中间层和底层车库横梁两端装有左右行程极限开关。上载车板上装有防坠落安全装置，防坠落安全装置安装在纵梁和上载车板停泊位置之间，在纵梁两边各安装两只电磁铁控制的挂钩，上载车板两侧相应位置出个装两只勾环，当上载车板上升到位后，纵梁上安装的四只挂钩便会自动勾住四只勾环，以防止当升降电机制动器失灵后，上载车板汽车和上载车板坠落，从而压毁下层的汽车。行程极限开关的作用是当载车板到达位置是自动停止。6控制系统升降横移式立体车库的控制系统采用 PLC 控制，主要有自动，急停，手动三种控制方式，立体车库一般采用自动控制方式工作，当出现紧急异常的情况时候使用急停控制，当故障排除或急停取消后，可以用手动按钮使车库复位。2.3 升降横移式体停车库主要技术参数底层只能平移，顶层只能升降。除顶层外，底层都必须预留一个空车位，供进出车升降之用。当底层车位进出车时，无需移动其他托盘就可直接进出车；顶层进出车时，先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的平移处理，直到下方为空才可进行下降动作，进出车完成后再上升回到原位置。其运动的总原则是：升降复位，平移复位。主要技术参数如表 2-1 所示：表 2-1 主要技术参数停车数 见车位布置图 上车位 下车位D(大型) D(大型) T(特大型) 面包车车辆长 mm 5000 5000 5300 5000车辆宽 mm 1850 1850 1900 1850车辆高 mm 1550 1550 1550 2050适用车辆参数车辆自重 kg 1700 1700 2350 1850D(大型) T(特大型) 下层停面包车a 73502 73502 73502b 58952 58952 58952e 5845 5845 5845h 4000 4000 4428c 1800 1800 2250车库容量 (mm)如图g 2480 2450 2480驱动方式 电机(链条)升降 功率(KW) 2.2电动机速度 8.0- -10续表 2-1停车数 见车位布置图 上车位 下车位(m/min) 6.5横移 功率(KW) 0.2速度电动机(m/min) 8.0-9.0操作方式 按钮箱、 自动、 手动操作电源 3 相 380V 50HZ平均存取时间 60 秒2.4 垂直循环立体车库的介绍（1）定义垂直循环式立体车库是以垂直方向做循环运动的停车系统，完成存取车辆。分为小型循环和大型循环两种，小型循环一般设置车位 810 个，大循环一般设置 1234 个车位。（2）运行原理通过减速电机带动传动机构，在牵引链条上，每隔一定距离安装一个存车拖架，存车拖架随链条一起作循环运动，从而达到存取车辆的目的。主要优点编辑1、占地面积小，有效利用土地空间；2、操作简单，电脑全自动控制；3、设备动力单一，一次转运即可完成存取车；4、布局灵活，场地限制小，可独立设置，也可附设在建筑物内。适用范围编辑一般情况下小型循环多安装在室外，大型循环可与主体建筑连在一起，或在室外设置独立的车库。安全要求运转限制及警示1、人员未离开设备，设备不能运转；2、设备运转前应警示，运转时，进入设备的门可开可闭；3、开门运转的车库，当人或车进入时，设备应自动停止运转。操作位置设备的操作箱（盘）应设置在可直接观察到人及车辆出入和设备运转状况的位置。- -11图 2-1 垂直循环立体车库- -12第 3 章 立体车库控制系统硬件设计3.1 控制系统方案的确定升降横移立体停车库以停放小型车为主，其代价较昂贵，而且立体停车库使用时涉及到人身和车辆的安全，所以对设备的安全性和可靠性要求非常高。PLC 是车库控制系统的核心，联系现场状况的数据 I/O 操作，当有存取操作时，PLC 会接收和分析操作人员在控制面板按钮输入的指令，做出合理的工控安排：判断检测元件的状态，读取车库机械驱动部分的信息;然后，将信息反馈到执行元件，拖动车位板，实现其位置移动，完成车辆的存取操作和信号的显示(指示灯)。整个动作区域配有行程挡块检测及安全系统，以防异常情况发生。该系统中 PLC 主要完成对托盘、托板位置及运行状态中存取车的操作。用各种按钮开关、行程开关检测位置状态，用接触器、继电器执行对拖动电机的起停控制。对车位的操作就是控制横移小电机和升降大电机，使它们在不同时间实现正反转。而且上层升降动作和以下各层的横移动作必须是互锁的，即当上层泊位在升降时，下面各层泊位不能移动，反之亦然。并且上层泊位每次只能有一个泊位进行上下升降运动。为了保证存取车可靠安全，系统要精确定位。行程开关的设置保证了托板能平移到预定位置以及托盘能上升或下降到准确位置，但同时，行程开关逻辑要严格互锁。例如 1、2 水平限位开关在静态情况下只能有一个是断开的，如果 2 个以上开关闭合即表示托板不到位。在车库静止时， 2、3 层所有挂钩信号均应断开(负逻辑)，2 层上限位开关断开，3 层上限位开关闭合。行程开关、信号压力块布置在不同的位置有不同的功能：安装在托盘底层左右两边的行程开关，可以检测托盘上汽车停放是否到位;安装在二层、三层框架底端和一层底端的行程开关，可以检测托盘在上升、下降是否到位。托盘对角线上安放的信号压力块可以检测托盘上有无车。如车辆动作未完成，行程开关不能输出信号，则托盘无动作，停止运行。同时在车库中还运用了断链报警的位移开关，以及警示装置、紧急停车开关、手动按钮、复位开关等。该停车库的运行是通过相应限位开关的动作来自动循环的，各限位开关之间的安全联锁已通过程序的编制做到充分考虑。车库控制系统结构如图 3-1 所示：- -13上位工控机PLC传感器等检测元件 操作面板按钮 电机等执行机构图 3-1 车库控制系统结构图3.2 系统硬件设计及 PLC 选型设计本节主要介绍升降横移式立体车库的控制系统和所需的各种硬件设备，如图 3-2 所示。目前，工业领域使用的 PLC 种类繁多。据不完全统计，全球共有 200 多家 PLC 厂商，400 多个品种的 PLC 产品。通常按地域分成了美国产品、欧洲产品和日本产品。美国产品以 A-B 公司的 PLC 为代表，欧洲产品以德国的西门子 PLC 为代表，日本产品以较早进入中国市场的三菱公司的 PLC 为代表。根据控制要求，将个输入设备和被控设备详细列表，准确的统计出被控设备对数需求量，然后在实际统计的 I/O 点数的基础上增加 20%的备用量，以便以后调整和扩充。同时要充分利用好输入和输出扩展单元，提高主机的利用率，例如 S 7-200 系列可编程控制器主机分为 16 个输出、24个输入，还有各种输入和输出扩展单元，这样在增加 I/O 点数时，不必改变机型，可以通过扩展模块实现，降低了经济投入。在确定好 I/O 点数后，还要注意它的性质，类型和参数。例如是开关量还是模拟量，是交流还是直流以及电压大小的等级，同时还要注意输出端的负载的特点，以此选择和培植相应机型和模块 6。小型车库电气控制系统有输入信号 38 个，输出信号 38 个。其中，外部输入元件包括:检测元件、按钮、取、送、急停、限位开关、超限位保护等等; 输出有三个电机的正反向、动作动作指示、错误显示等等。按照上述配置，所选 S7-200 CPU226 系列 PLC。此外扩展了 EM233 和 EM222 模块个一个，以满足系统的设计要求。PLC 模块配置及扩展如下图 3-3 所示。- -14图 3-2 PLC 模块配置根据立体车库控制系统的要求功能，对 PLC 进行 IO 分配，具体分配如表 3-1 所示：表 3-1 输入输出信号的地址分配表输入 输出X0 启动 Y0 运行指示X1 停止 Y1 停在 1 号指示X2 停在 1 号位置 Y2 停在 2 号指示X3 停在 2 号位置 Y3 停在 3 号指示X4 停在 3 号位置 Y4 停在 4 号指示X5 停在 4 号位置 Y5 停在 5 号指示X6 停在 5 号位置 Y6 停在 6 号指示X7 停在 6 号位置 Y7 停在 7 号指示X10 停在 7 号位置 Y10 停在 8 号指示X11 停在 8 号位置 Y11 停在 9 号指示X12 停在 9 号位置 Y12 停在 10 号指示X13 停在 10 号位置 Y13 停在 11 号指示X14 停在 11 号位置 Y14 停在 12 号指示X15 停在 12 号位置 Y15 停止指示X16 电机减速位 Y16 电机速度 1X17 电机停止位 Y17 电机速度 2X20 存车信号 Y20 电机正转X21 进车位检测 Y21 电机反转X22 出车位检测 Y22 电机抱闸D10Profibus 来自扫描仪车 位- -15D20 当前车停靠位D30 打印数据输出3.3 系统其他硬件资源配置1继电器和接触器在立体车库中，由于载车板的运行过程并不是连续的，而是根据按钮操作进行动作的，因此需要 PLC 根据当前按钮的情况来控制载车板的启动和停止。系统电机控制主电路图：以电机正反转控制为例，主控电路如图 3-3 所示：低压断路器 车盘控制电机正反转 车盘控制电机正反转图 3-3 系统控制主电路图1 号载车板右移接触器，2 号载车板左移接触器，2 号载车板右移接触器，3 号载车板左移接触器，3 号载车板右移接触器，4 号载车板左移接触器，4 号载车板右移接触器。用到了一个继电器，用来控制 PLC 的启动。3-7 号载车板升降接触器：载车板升降接触器是连接升降电机到变频器的接触器，通过 PLC 输出指令控制升降电机的变频运行或停止。1-4 号载车板左移接触器：1 号载车板左移接触器是连接横移电机到工- -16频电网的接触器，通过 PLC 输出的指令控制横移电机的正转或停止。1-4 号载车板右移接触器：1 号载车板右移接触器是连接横移电机到工频电网的接触器，通过 PLC 输出的指令控制横移电机的反转或停止。2传感器（1）载车板上有无车检测在每个载车板上的一条对角线上安放一套光电开关， 用于检测载车板上有无车。（2） 载车板平移运动是否到位检测只有下层载车板有平移运动， 在每个车位上分别安装一只限位开关，用于检测载车板平移运动是否到位。（3）载车板升降是否到位检测只有上层载车板有升降运动， 在每个载车板垂直运动的轨道上， 在低层和上层分别安装一只限位开关， 用于检测载车板下降和上升是否到位。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。光电传感器采用 BEN10M-TFR 型光电传感器。探测方式：透过型探测距离：10M 电源：24-240VAC10% 50/60HZ，24240VDC10%（幅度 P-P：MAX。10%）环境温度：-20+65 （未结冰状态）保存温度：-25+70 环境湿度：3585%RH。采用 KCB-1 型双稳态磁性开关。KCB-1 型用于高速电梯平层控制,各类升降机限位及工业自动化方面作控制元件，具有控制灵敏度高，开关双稳态保持形式稳定，不耗电等优点（4）上层载车板吊钩是否挂好检测控制吊钩动作的电磁铁上有一反馈信号， 可用于指示吊钩是否已把载车板挂好。3控制点分布(1) 一层载车板左右平移控制一层载车板只有两个，每个载车板只有左右移动两个动作， 采用带自动抱闸的三相交流电机控制。(2) 二层载车板升降横移运动控制二层载车板有两个，每个载车板有横移、升降四个动作，采自动抱闸的三相交流电机控制。(3)三层载车板升降运动控制三层载车板有三个， 每个载车板只有升降两个动作， 采用带自动抱- -17闸的三相交流电机控制。(4)吊钩动作控制只有二、三层的载车板使用吊钩， 每个载车板用 2 套吊钩， 吊钩用电磁铁控制。- -18第 4 章 立体车库控制系统软件设计4.1 控制系统程序的设计原理本控制系统程序的编制采用顺序控制设计法的思路进行，按照存取车的工作步骤预先规定的动作，在各输入信号的作用下，根据内部的状态和时间的顺序，在工作过程中各个执行机构自动的、有秩序进行操作。中间用大量的单元来完成记忆、自锁、互锁等功能 8。根据立体车库的运行控制要求，程序设计方案如下：每个载车板在运动之前，需要根据各传感器的状态，来判断目的地是否有空位，有空位才可以移动，如果没有空位，则需要通过周边载车板横移运动来挪出空位，然后再进行相应的运行。系统设计流程图 4-1 所示：图 4-1 图存取车库程序流程图程序所用状态元件、定时器及数据存储器均选用具有掉电保护功能的元件， 当系统掉电时元件保持掉电前的状态， 以保存现场信息， 待上- -19电后继续完成被中断的动作当发生意外情况时， 按下急停按钮中止系统的运行并保存现场断点信息当出现电气或机械故障时， 如
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