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基于PLC的立体车库设计【机械毕业论文+CAD+程序】
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表 4.1 输入端子分配表1 号车位上限开关 X20 5 号车位右到位开关 X162 号车位上限开关 X21 4 号车位左到位开关 X173 号车位上限开关 X22 系统开关 X01 号车位下限开关 X23 复位开关 X12 号车位下限开关 X24 1 号车位呼叫开关 X23 号车位下限开关 X25 2 号车位呼叫开关 X35 号车位左到位开关 X26 3 号车位呼叫开关 X44 号车位右到位开关 X27 4 号车位呼叫开关 X5火灾检测 X7 检测是否有人误入 X101 号车位检测是否有车 X11 5 号车位呼叫开关 X62 号车位检测是否有车 X12 4 号车位检测是否有车 X143 号车位检测是否有车 X13 5 号车位检测是否有车 X15表 4.2 输 出 端 子 分 配 表1 号车平台上升 Y0 1 号车平台下降 Y12 号车平台上升 Y2 2 号车平台下降 Y33 号车平台上升 Y4 3 号车平台下降 Y54 号车平台左移 Y6 4 号车平台右移 Y75 号车平台左移 Y10 5 号车平台右移 Y11火灾报警灯 Y12 有人误入报警灯 Y13电子科技大学中山学院毕业设计（论文）任务书学生姓名 杨健恒 学号 2013100501085 专业班级 13 电气 A题目名称 立体车库控制系统设计指导教师 黎萍 职称 副教授 所在单位 电子科技大学中山学院 电话 13790716658课题类型 工程设计、产品开发；理论性研究、调研报告、案例分析；软件开发；应用（实验） ；其他课题来源 科研；社会生产实践；实验；其他毕业设计（论文）时间 2016 年 10 月 10 日 至 2017 年 5 月 5 日阶段工作进度安排：阶段工作进度安排：16.10.10-16.11.31 查阅相关文献,学习了解相关知识，写开题报告； 16.12.1-17.1.15 根据系统框架及功能需求，编写程序；17.1.16-17.2.28 将程序下载到仿真电路进行仿真、调试，并进行优化； 17.3.1-17.3.31 将程序下载到实物，进行调试，再次优化；17.4.1-17.5.5 撰写论文,根据指导老师意见修改论文；设计（论文）的主要内容和要求：设计任务：车辆入出库控制，车辆载车板横向和纵向运动控制，各种限位开关检测，安全保护，根据车辆存放情况，可手动和自动控制，使车辆运放到指定车位。上位机与 PLC 通讯。要求：1.通过查阅资料，了解系统应用的情况，分析方案，研究原理。2.熟悉系统的调试方法，充分利用知识，分析系统，实现功能。3.论文方案详细描述系统设计情况，进行分析，改良。推荐参考文献：1 张云生, 刘炜. 多层升降平移式立体车库监控系统J. 电气传动, 2000, 30(5):22-24.2 周雪松, 田密, 马幼捷,等. 智能化立体车库存取车优化控制策略的研究J. 制造业自动化, 2008, 30(10):29-34.3 韩立芳, 张明勤, 李海青,等. 基于 TRIZ 的新型立体车库创新设计 J. 工程设计学报, 2008, 15(2):86-89.4 蒋圣平, 颜景龙, 裴焕斗,等. PLC 在立体车库系统控制中的应用 J. 测试技术学报, 2000, 14(2):76-79.指导教师签名： 年 月 日毕业设计（论文）专家组意见：同意下达任务书不同意下达任务书负责人签名： 年 月 日注：阶段工作包括查阅文献、调研、撰写开题报告、实验或设计、撰写毕业设计（论文）或设计说明书、定稿及答辩等。I基于 PLC 的立体车库设计摘 要本文概述了我国停车场的现状，提出了在市区建设立体车库的必要性。在程序设计之前，首先进行了方案的论证与设计。设计立体车库作为模型，完成了控制系统的硬件设计。在本部分中选择了电动机，对检测和安全装置进行介绍。车库的控制系统可以用单片机控制、PLC 控制、继电器控制。通过认真仔细的论证，本设计的控制系统最终选用了西门子 s7-200 型号的 PLC 控制。用PLC（可编程序控制器）设计地下升降横移式立体车库的控制系统。最后对控制系统的软件进行了设计。分析了系统的控制流程，画了程序流程图、PLC 接线图。并用 STEP7 软件做了 PLC 控制的梯形图，从而完成立体车库控制系统的设计。关键词：立体停车库，控制系统，可编程控制器AbstractThis paper summarizes the present situation of the parking lot in our country, and puts forward the necessity of building the three-dimensional garage in the urban area. In the program design, the first demonstration and design of the program. As a model, the hardware design of the control system is completed. In this part, the motor is selected and the detection and safety device are introduced. Garage control system can be controlled by single-chip microcomputer, PLC control, relay control. Through careful demonstration, the final design of the control system uses the SIEMENS S7-200 model PLC control. The design of control system of underground lifting and moving stereo garage based on PLC (programmable logic controller). Finally, the software of the control system is designed. The control flow of the system is analyzed, and the program flow chart and PLC diagram are drawn. And use STEP7 software to do the ladder diagram of PLC control, so as to complete the design of three-dimensional garage control system.Key words: stereo parking garage, control system, PLC目 录前言 .11 可编程逻辑控制器概述 .21.1 PLC 的历史进程 .21.2 PLC 的性能特点 .21.2.1 高可靠性 .21.2.2 功能丰富 .31.2.3 使用便捷 .41.3 PLC 的应用及发展动向 .41.3.1 PLC 的应用 .41.3.2 PLC 的发展动向 .51.4 可编程序控制器的工作原理 .51.5 可编程序控制器的组成及各个部分的功能 .62 系统总体设计 .82.1 控制方案选择 .82.2 整体方案设计 .83 升降横移式立体车库硬件设计 .123.1 PLC 核心控制部分 .123.2 PLC 输入输出点分配 .123.3 PLC 外部端口连接图 .144 升降横移式立体车库程序设计 .154.1 车库控制系统软件设计 .154.2 控制程序流程图 .154.3PLC 梯形图设计 .18结论 .29致 谢 .30参考文献 .31附录 .320前言近些年，我国立体车库行业发展趋势利好，重要表现为：产业集中度升高，速率加快，产品更新换代快，在市场竞争和政策变革中，产业结构布局快而稳的发展。然则，立体车库行业已经进入到了成熟期，品种齐全、价位逐年降低、产能多余，尤其是中低端产品，同质化告急，行业竞争更为剧烈，洗牌动作已经起头。但是随着可编程控制器的不断发展，PLC 控制器和计算机组成的立体车库控制系统也越来越完善。经过实践证实选用 PLC 控制的立体车库可靠性高，开发周期短，维护方便，重点是用 PLC 控制的立体车库运行起来更灵活，能满足较复杂的运转任务，所以 PLC 立体车库控制系统已成为立体车库控制系统的主流方向。本课题是基于 PLC 的立体车库的设计，通过对升降横移式智能立体车库的研究，采用综合的方法来进行控制系统的确定。通过硬件设备的介绍并且结合软件方面进行设计，从而可以充分理解设计的目的。11 可编程逻辑控制器概述PLC 是英文 Programmable Logic Controller 的缩写，学术上理解为可编程逻辑控制器，是一种用于工业生产自动化控制的电子集成装置。它的硬件组成与微型计算机大致相同，采用一种可编程的存储芯片，用来存储由上位机写入的程序，进而进行各种复杂的运算。1.1 PLC 的历史进程1971，英特尔推出了第一块 CPU 英特尔 4004，从此进入微电子时代，很快人们将 CPU 应用在可编程控制器上。当然，第一代 PLC 并不是完全被称为PLC。由于汽车技术的繁琐和复杂的生产，1968 美国 GE 公司提出取代继电器控制装置的要求的控制器，然后进行该项目是美国数码公司，公司举行了基于集成电路和电子技术的控制装置，第二年全部的努力最终形成，这是了第一代可编程序控制器，可编程控制器，所使用的编程语言在电气控制，如图 1 - 1 所示。与上世纪 70 年代末的一个好的开始，PLC 已大幅起飞，微机技术在全PLC，使其功能在操作的速度，一个质的飞跃，产品体积、抗干扰优化和模拟转换有一个大的发展，甚至是价格也很合理，这奠定了在现代工业的坚实地位。Flash 是近十年来，在第二十世纪 80 年代早期，PLC 已应用于工业化国家的工业产品的生产也越来越多，这一次，美国一个 B（艾伦&布拉德利）公司真的抛弃了以前的名字，改名为可编辑的可编程逻辑控制器，简称 plc.plc 在 80年代中期到 90 年代中期已蓬勃发展，要保持 30 的年均增长 40%的输出。同时，在 A/D 处理操作，人机交互和网络传输容量的 PLC 有明显的改善，甚至在个别场合也开始动摇的 DCS 系统扎实的优势。到 90 年代末，PLC 的性能优势更为突出，完全符合现代产业的发展需求。1.2 PLC 的性能特点1.2.1 高可靠性PLC 被公认为最可靠的工业生产自动化控制设备之一，为何能有此美誉，源于工控人对于产品品质的不断追求，才有了现在如此可靠稳定的设备性能，首先对于设备的抗干扰能力，PLC 本身采取了许多方面的抗干扰措施，主要表现在软硬件上，两者结合，相互补充，甚至可以直接在工业生产有强干扰的场所使用，故障率极低。2抗干扰措施在硬件上主要有以下的表现：为了适应工业控制各种恶劣的环境，特采用密封防尘抗震的外壳将内部结构进行封装；不仅将输入和输出的电源进行隔离，在输入输出电路中还采用光电隔离技术，使抗干扰性能更加突出；相对于以前的继电器装置，为了避免繁缛的外接设备，直接使用软件替代大量继电器，节省空间，降低故障率。抗干扰措施在软件上主要有以下的表现：在系统的制作前期，PLC 中就自带了许多用于检测和防止故障的指令，用户在进行程序的编辑时用到这些指令，即可对 PLC 和控制系统进行监视；PLC 采取的是循环扫描的工作方式，那么在程序时，采用扫描加中断的工作方式，即不影响系统的正常运行，又能处理紧急情况；PLC 系统内部采用了 “看门狗”（watching dog）电路，即监视器，以确保CPU（中央处理器）工作的可靠稳定；在 PLC 每次启动之后，系统程序自动完成初始化并完成对系统的自检。1.2.2 功能丰富PLC 是利用应用程序实现控制的，在编写应用程序时灵活方便，可供使用的语言有顺序功能图（SFC ）、梯形图（LD）、指令表（ IL）、功能块（FBD ）、结构文本（ST ）等等。另外，PLC 拥有良好的通用性，主要体现在为实现不同的控制要求时，用不同的软件可以完成对相同硬件构成的 PLC 进行不同的控制。当被控对象的需要改变控制逻辑时，只需简单操作就可实现控制过程，若要在继电器控制中实现还是难度很高的。下面具体指出几点：丰富的指令功能。虽然不同厂商不同品牌的 PLC 的编程语言和指令或多或许有些差别，但是所有厂商都会提供功能强大且相当完备的指令集用以实现对逻辑关系的处理和数据运算；丰富的外部设备。PLC 的外部设备配置已经相当完备，每一款 PLC 都有许多配套的硬件装置可供选择，组成功能不一、规模不一的系统，一台 PLC 往往可以同时控制几台设备，从而实现了分散控制，集中管理的功能，这也是传统继电器系统不能匹敌的；3PLC 内部结构复杂。看似一台很小的 PLC 却往往包含了数以千计的内部继电器，还配置了几十种特殊用途的继电器和各类功能模块，对于大规模的系统控制易于实现；人机界面的建立。通过通讯线缆的连接可实现在线模拟监视，也可使用HMI 与 PLC 通讯，实现离线控制；自检功能。对于自身的硬件设施，系统内部进行自我诊断，并记录结果，便于以后的维护检修。1.2.3 使用便捷PLC 产品已经有了固定的标准、丰富的系列、多样的模块，使用者只需遵循控制系统的要求的内容进行灵活方便的系统配置即可。PLC 的安装接线也很方便，一般直接将外部接线与接线端子连接即可，并不需要内部接线，不像传统继电器系统，在使用的情况下接线变得繁琐复杂，因为在 PLC 内部已经使用程序软件取代了大量硬件器件，此外，为了适应工艺条件的额变化，PLC 控制系统在相同配置的情况下，仅仅可以通过修改用户程序即可实现不同的系统功能。而且 PLC 的用户程序可直接模拟调试，一些设备厂商还开发了相应的软件包，可大大缩短开发周期。1.3 PLC 的应用及发展动向1.3.1 PLC 的应用基于 PLC 的优良特性，使得它在现代工业中获得了广泛应用，尤其是在工业化较发达的国家，PLC 已经不仅仅在所有工业部门得以运用，应用已延伸至公共事业、楼宇自动化、商业、家庭自动化、测试设备和农业等领域，而且还在不断扩大其应用范围，以下几个方面表现突出：开关量的控制首当其冲，其作为 PLC 最基本的应用之一，也是传统继电系统的主要功能，利用与或非等逻辑指令实现电路的串并反向联接电路，在机床电气控制、运输带、电梯控制、化工系统中的各种阀门控制和电磁阀调节、铸造机械、冲压、包装机械等等方面；其次便是模拟量和数字量的控制，在工业生产过程中，通常要对温度、压力、流量、电压、电流、重量等等这些连续变化的模拟量进行控制和数据处理分析，而 PLC 可依靠内部的模拟量采集模块和 I/O 模块实现模拟量和数字量之4间的 A/D 转换和 D/A 转换，另外 PLC 的 PID（比例-微分-积分）闭环控制也被广泛的应用在了化工、电力、热力、机械、轻工等领域；大数据的处理方面，现代 PLC 已完全融入了微机技术，统一采用微处理器；PLC 的通信与联网，不在局限于同种类型设备的通讯，可自由的与不同的设备实现智能连接通讯，实现真正意义上的网络；运动控制，这是近些年刚刚兴起的功能块，PLC 采用专用的运动控制模块，可以实现检测物体的有无、检测产品的瑕疵、计算运动物体的速度等方面，主要应用包括装配机械、机器人等。1.3.2 PLC 的发展动向PLC 经过这么多年的发展，基本已经成型、定性，但任何事物总是在发展、革新，PLC 也不例外，随着工业自动化的升级需求，PLC 的发展动向主要会呈现在以后几个方面：PLC 设备标会向两个极端前行，高端设备将拥有更多的 I/O 点数，更强劲的 CPU，工作速度更快，容量也更大，而低端设备将分立为各个小模块，从而提供更契合需要的配置；相对于目前较多的开环控制，以后再 PLC 中进行闭环控制将现常态；通讯功能也将不断的增加，真正实现数据的无距离传输；设备更新加快，高端控制器不在局限于配备高端的微处理器来提速，更多的是，配备有协处理能力智能模块。；目前的编程工具丰富多样，各大厂商使用不一，为了使功能不断提高，用户体验更加协调，其编程语言也将趋向标准化，采用统一的格式标准，便于系统的开发；容错技术将在 PLC 中得到大面积的应用；追求软、硬件的标准化。1.4 可编程序控制器的工作原理PLC 的工作方式是 “循环扫描”，在其处于执行用户程序阶段的时候，CPU(PLC 的核心部件)都会对梯形图自上而下，自左而右地进行依次扫描。为了防止多个线圈在同一时间改变状态，PLC 按语句的先后顺序逐一进行扫描执5行，如此梯形图中的各线圈状态的变换就会错开。可编程控制器循环扫描的工作方式可以看成一种不论用户程序是否执行，CPU 都要周而复始的 UN 换扫描，没一个循环需要的时间成为一个周期，一个周期又可以分为五个阶段。PLC 在公共处理阶段：每次扫描前，CPU 监视定时器复位，硬件及用户内存检查等环节，有异常故障指示灯自动亮起。分为一般故障和严重故障，后者则会停止 PLC 运行。通常共处理阶段所用时间是固定的，但是不同机型有所不同。PLC 在用户执行阶段： CPU 从输入、元件映像寄存器内读取继电器目前状态，通过用户程序给出的信息进行逻辑运算，再将结果写入元件映像寄存器中。该阶段所耗时间的主要因素有语句条数的多少，每条指令执行的时间和改变程序执行流向的指令等。扫描周期计算处理阶段：预先设置扫描周期固定值进入等待状态，待达到设定值时扫描继续向下进行；如果扫描周期不定，则要对扫描周期进行计算。其时间很短，一般 PLC 都可归为零。I/O 刷新阶段：在此阶段，CPU 主要有两件事。一是读取输入状态并写入输入映像寄存器内；二是把所有输出继电器元件映像寄存器状态输送到对应的锁存器内，再传送到输出端，驱动执行元件。该阶段时间取决于 I/O 点数。外部设备端口服务阶段：主要工作是 CPU 完成外部设备端口连接的外围通信处理。1.5 可编程序控制器的组成及各个部分的功能（1）可编程序控制器的组成PLC 根据结构分为整体式和组合式，两者都是由 CPU、存储器、输入/出单元、通信端口、电源等组成，但后者将 CPU、I/O 口、通信端口等做成电板块，模块之间由底板总线相互连通，一般中，大型 PLC 采用后者，而小型 PLC 采用前者。PLC 系统结构图如图所示：6外设 I/O 口电源输入接口及模块中央处理器（CPU）系统程序储存器用户程序储存器输出接口及模块图 1-1 PLC 系统结构图（2）可编程控制器各部分的功能（a）中央处理单元：简称 CPU，是 PLC 控制的核心， PLC 执行用户程序，其性能决定了 PLC 的性能。 CPU 的主要功能是：接收和存储用户程序信息输入，并显示内容和地址;检查和校对用户程序，发现语法错误报警，发现 bug 挂起任务;存储接收输入信息，在适当的时候调整地址 ;进入实施阶段后，根据用户程序。操作顺序，最终驱动外部负载;终于可以自行诊断供电和内部电路，提示用户纠正，故障排除。（b）内存：内存分为三种类型，即系统程序存储器，用户程序存储器和工作数据存储器。系统是系统内存，用户无法更改内容。用户存储器根据控制要求进行编程，由于生产的不同要求，存储器的内容经常发生变化。（c）输入/输出模块：PLC 输入/输出接口采用光电耦合隔离或继电器隔离电路，使信号与 PLC 连接之间无直接电路输入输出的现场设备，减少 PLC 领域的电磁干扰，提高抗干扰能力。（d）电源：PLC 具有稳定的电源，电源满足 PLC 内部电路工作在直流电源的需要，目前大部分 PLC 开关稳压电源。72 系统总体设计2.1 控制方案选择在立体车库电气系统中，起主要作用的是逻辑判断，其控制系统必须由各种控制信号以及执行元件共同作用，要满足这些控制要求，方案有如下：方案一：继电器接触器控制系统早期立体车库大多采用这种控制系统，但相对于它控制较简单，易于理解和掌握，价格较便宜的优势，它的劣势更加明显致命：动合触点中容易磨损，并且接触不良、体积大笨重；系统能耗大噪音也大，尤其是后期维护工作复杂，费用高，所以这种立体车库控制跟不上时代发展的要求，慢慢被市场淘汰。方案二：PLC 控制系统PLC 是微机技术制造的通用自动控制设备，它能控制开关、模拟量，无触点控制使得其可靠性高，抗干扰能力强；多模块式样的硬件结构，软件线逻辑使得其运用灵活，通用性强，并且设计周期短； 采用梯形图语言编程，简单易懂；可编程控制器可直接与现场强电设备、接口电路模块连接，自诊断和监测功能成熟，并且维护方便。它不但能够满足基本的逻辑控制，计数定时，算数运算等，若和特定功能模块组合还能完成点位控制，PID 运算，过程、数字控制等功能，还能与上位机通讯，并且远程控制等，功能完善，性价比极高。 因此，这种控制系统能满足现代社会几乎所有的要求。方案三：微机控制系统微机系统控制立体车库本质上是让控制算法不受硬件逻辑控制，而是通过程序存储器中的程序来满足所需要的控制要求。由此可见，对于不同的立体车库控制要求，只需要修改储存器中的程序指令即可，无需再改变硬件系统和布线，使用和管理很简便，而且可靠性提高，系统体积减小，低能耗，低维护。但是，微机的接口电路一般不控制强电，没有标准件，而立体车库往往要求直接控制 110V 或者 220V 的用电设备，如果用户专门配备接口电路不方便也不可靠9 。所以，微机控制立体车库在经济上不合算。经过上述三种方案的比较，本课题采用第二种即 PLC 控制系统来控制立体车库。2.2 整体方案设计8升降横移式立体停车库中控制系统必须使车库的各运动机构能够在规定的时间内准确无误完成所要求的动作，确保对车库现场的工作状况进行实时监控，并将监控信息反馈到系统的控制核心，让它对系统机构的运作进行修正，保证整个车库系统在稳定状态下进行工作。本文以 4*9 升降横移式立体车库控制系统为例，进行以下分析。如下图 2-1所示。各车的存取车号码以及 IO 点如下所示，当按下所示车位的相应触点时，上升沿信号是存车，下降沿信号是取车，按第一次是存车，按第二次是取车。地面为一层为 I0.0，二层为 I0.1，三层为 I0.2，四层为 I0.3；同时有四个限位，顶层保护为 I0.4，底层保护为 I0.5，左边保护为 I0.6；另外一列为 I0.7，二列为 I1.0，三列为 I1.1，四列为 I1.2，五列为 I1.3，六列为 I1.4，七列为 I1.5，八列为 I1.6，九列为 I1.7。I5.428#I5.529#I5.630#I5.731#I6.032#I6.133#I6.234#I6.335#I6.436#I4.319#I4.420#I4.521#I4.622#I4.723#I5.024#I5.125#I5.226#I5.327#I3.210#I3.311#I3.412#I3.513#I3.614#I3.715#I4.016#I4.117#I4.218#I2.11#I2.22#I2.33#I2.44#I2.55#I2.66#I2.77#I3.08#I3.19#图 2-5 车库控制系统运动结构分析图 93 升降横移式立体车库硬件设计3.1 PLC 核心控制部分结合上面分析的输入、输出点的数量可知，选择西门 S7-200CPU 模块。该 CPU 是 S7-200 系列中资源最多的，通过扩展 I/O 口可以满足设计的要求。（2）光电传感器的选择 升降横移式立体停车库控制系统中主要通过光电开关来检测车库中有没有车辆和检测车辆在车库中是否停靠到位。光电开关是由受光器，投光器和电源所组成的。光敏元件用于受光器，发光二级管常用于投光器。它的工作原理是使投光器和受光器相对，如果被测物体挡住投光器射出光线时，受光器就得到控制信号。一般在停车库控制系统中所应用的光电开关均有这两种形式。（3）驱动电机升降电机部分：在主接触器后分别导出两路电路，接到升降电机组和横移电机组中，控制系统通过控制电动机的正转反转来实现车板的升降。每个接触器后都接一个热继电器 FR2，其作用是用来保护电机。分别与 3 个电机相接的接触器，用于对各个电路的控制，即控制电机是否转动。横移电机部分：跟升降电机部分相似，在主接触器后并接 KM1 和 KM2 两个接触器来控制车般的左右横移。在每个接触器后都有 1 个热继电器 FR1 保护电机。和 2 个电机分别相连的接触器，用来控制各个电路的通断。3.2 PLC 输入输出点分配表 3-1 输入输出输入地面为一层限位 I0.0 存取车 28 号 I5.4二层限位 I0.1 存取车 29 号 I5.5三层限位 I0.2 存取车 30 号 I5.6四层限位 I0.3 存取车 31 号 I5.7顶层保护 I0.4 存取车 32 号 I6.0底层保护 I0.5 存取车 33 号 I6.1左边保护 I0.6 存取车 34 号 I6.2一列限位 I0.7 存取车 35 号 I6.3二列限位 I1.0 存取车 36 号 I6.4三列限位 I1.1 启动 I6.5四列限位 I1.2 停止 I6.6五列限位 I1.3 急停 I6.7六列限位 I1.4 输出七列限位 I1.5 启动指示 Q0.010八列限位 I1.6 接送平台左行 Q0.1九列限位 I1.7 接送平台右行 Q0.2右边保护 I2.0 接送平台上行 Q0.3存取车 1 号 I2.1 接送平台下行 Q0.4存取车 2 号 I2.2 停止指示 Q0.5存取车 3 号 I2.3 故障指示 Q0.6存取车 4 号 I2.4存取车 5 号 I2.5存取车 6 号 I2.6存取车 7 号 I2.7存取车 8 号 I3.0存取车 9 号 I3.1存取车 10 号 I3.2存取车 11 号 I3.3存取车 12 号 I3.4存取车 13 号 I3.5存取车 14 号 I3.6存取车 15 号 I3.7存取车 16 号 I4.0存取车 17 号 I4.1存取车 18 号 I4.2存取车 19 号 I4.3存取车 20 号 I4.4存取车 21 号 I4.5存取车 22 号 I4.6存取车 23 号 I4.7存取车 24 号 I5.0存取车 25 号 I5.1存取车 26 号 I5.2存取车 27 号 I5.33.3 PLC 外部端口连接图根据上文 PLC 输入输出点分配表可进行 PLC 外部端口的连接，如下面图 3-1 所示。具体的 PLC 外部接线图如下图所示。11图 3-1 PLC 外部端口连接图124 升降横移式立体车库程序设计4.1 车库控制系统软件设计PLC 控制程序采用梯行图编写。整个程序包括各个车位的停车位安排程序，存取车程序，存取车运算程序等几个模块。做的是四层，每层有 9 个位置，一共 36 个车位，每一个车位有一个车位都有一个与它对应的开关，存取车开关，每一例分别用一个功能块控制，每个功能块控制四个车位，所以一共有九个功能块，车位的前面有一个可以左右移动，上下移动的平台，每一层和每一列都有一个位置信号，通过这个位置的交叉信号识别出位置，当存车时，它负责把车送到相应的停车位，取车时，它把接送平台移动到相对应的位置取车，使用完成后，接送平台会自动停在原位，程序定义 I0.0 和 I0.7 的地方为原位，为了安全，设定有左限保护，右限位保护，上限位保护和下限位保护，工作不正常会自动故障提示人员检查原因。4.2 控制程序流程图存取车程序流程根据立体车库的运行控制要求，程序设计方案如下：系统设计流程图 4-1所示：13开 始启 动运 送 平 台 到 相 应 的 行 与 列平 台 回 到 原 点等 待 下 一 次 存 取 车 信 号检 测 到 1 - 3 6 号 存 取 车信 号运 送 完 成是是否否图 4-1 图存取车库程序流程图分析说明：做的是四层，每层有 9 个位置，一共 36 个车位，每一个车位有一个车位都有一个与它对应的开关，存取车开关，每一例分别用一个功能块控制，每个功能块控制四个车位，所以一共有九个功能块，车位的前面有一个可以左右移动，上下移动的平台，每一层和每一列都有一个位置信号，通过这个位置的交叉信号识别出位置，当存车时，它负责把车送到相应的停车位，取车时，它把接送平台移动到相对应的位置取车，使用完成后，接送平台会自动停在原位，程序定义 I0.0 和 I0.7 的地方为原位，为了安全，设定有左限保护，右限位保护，上14限位保护和下限位保护，工作不正常会自动故障提示人员检查原因。4.3 PLC 梯形图设计（1）启动、停止设定15（2）按照 9 列，每一列的四个车位存取车进行存取车16171819（3）存取车运算、相关子程序编程20212223结论通过这段时间的努力，基本上完成了基于 PLC 的立体车库设计。主要完成以下几个阶段的工作：准备阶段的工作主要包括:查阅国内外相关文献，了解立体车库设备的发展过程及发展趋势。对控制系统的硬件设计，本文采用西门子 S7-200 系列的 PLC 设计立体车库，与传统控制系统相比成本低、体积小、维护方便。系统软件设计使用专门为西门子 PLC 设计的 STEP7 来编程，在编程时能够轻松使用内置资源，从而比较容易控制与 PLC 相联系的外围电路。在系统抗干扰、增强显示效果、提高其灵敏度及功能等方面上还需进一步改进。24致 谢时光飞逝，四年大学生活就快结束，通过一段时间的学习和努力我完成了毕业设计。在这里首先要感谢我的导师-XXX 老师，XXX 老师严谨的治学作风、渊博的知识、丰富的科研经验、认真严谨的作风，给予我莫大的帮助。藉此机会，感谢大学四年对我授业的所有老师，是你们兢兢业业的教学才使我拥有现在的知识水平。在毕业设计研究之中，从我查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中老师都给予了我悉心的指导，这使得我最终克服各种困难，顺利地完成了论文。在此，谨向我的导师表示最崇高的敬意和最衷心的感谢。在毕业之际借此机会再一次对曾经指导和帮助过我的老师和同学们，表示我最真挚的感谢！最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。25参考文献1 黄敏，花有清 基于 PLC 的立体车库控制系统设计 实践与应用，2009.10 ，26-1.2 王兆义.可编程控制器教程M.上海:机械工业出版社, 2004.28.3 范永胜，王岷电气控制与 PLC 应用2 版北京市：中国电力出版社，2007 .4 朱善君,翁樟,邓丽曼等. 可编程序控制器的系统原理应用维护M.北京清华大学出版社, 1993.5 杨莹.可编程控制案例教程J.上海:机械工业出版社, 2008.16.6 王军，郑新志 .PLC 自动控制系统J.山东：山东轻工业学院学报，2004.03.7 陈光明，赵连玉.可编程控制器应用J.天津：天津理工大学学报，2005.06.8 蔡瑞娟编 .西门子 PLC 高级培训教程J. 北京：人民邮电出版社，2009.88.9 林春方.可编程控制器原理及其应用M.上海: 上海交通大学出版社，2004.55 .10 王永华.现代电气及可编程控制技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2003.48.11 殷洪义.可编程序控制器选择设计与维护M.北京：机械工业出版社，2004.38.12 钟肇新，彭侃编译.可编程控制器原理及应用M.第二版.广州：华南理工大学出版社，2003.82 .13 S7-200Programmable Controller System Manual.2007.9.14 秦春斌，张继伟PLC 基础及应用教程：西门子 s7-200 系列1 版北京市：机械工 业出版社，2010.10.26附录2728293031323334I基于 PLC 的立体车库设计摘 要本文概述了我国停车场的现状，提出了在市区建设立体车库的必要性。在程序设计之前，首先进行了方案的论证与设计。设计选用了两层三列五个车位的升降横移式立体车库作为模型，完成了控制系统的硬件设计。在本部分中选择了电动机，对检测和安全装置进行介绍。车库的控制系统可以用单片机控制、PLC 控制、继电器控制。通过认真仔细的论证，本设计的控制系统最终选用了三菱 FX-2N 型号的 PLC 控制。用 PLC（可编程序控制器）设计地下升降横移式立体车库的控制系统。最后对控制系统的软件进行了设计。分析了系统的控制流程，画了程序流程图、PLC 接线图。并用 GX Developer 软件做了 PLC 控制的梯形图，同时采用组态王完成组态设计，从而完成立体车库控制系统的设计。关键词：立体停车库，控制系统，可编程控制器IIAbstractThis paper summarizes the present situation of the parking lot in our country, and puts forward the necessity of building the three-dimensional garage in the urban area. In the program design, the first demonstration and design of the program. Design selection of the up-down and translation stereo garage two layer three five parking spaces as a model, the control system hardware design. In this part, the motor is selected and the detection and safety device are introduced. Garage control system can be controlled by single-chip microcomputer, PLC control, relay control. Through careful demonstration, the final design of the control system uses the MITSUBISHI FX-2N model PLC control. PLC (programmable logic controller) control system design of the underground garage lifting and transferring. Finally, the software of the control system is designed. The control flow of the system is analyzed, and the program flow chart and PLC diagram are drawn. And the ladder diagram of PLC control using GX Developer software, while using King-view complete configuration design, so as to complete the design of stereo garage control system.Key words: stereo parking garage, control system, PLC目 录前言 .11 可编程逻辑控制器概述 .21.1 PLC 的历史进程 .21.2 PLC 的性能特点 .31.2.1 高可靠性 .31.2.2 功能丰富 .41.2.3 使用便捷 .51.2.4 体积小、能耗低、性价比高 .51.3 PLC 的应用及发展动向 .51.3.1 PLC 的应用 .51.3.2 PLC 的发展动向 .61.4 PLC 与继电器和单片机的优缺点比较 .61.5 可编程序控制器的工作原理 .81.6 可编程序控制器的组成及各个部分的功能 .92 系统总体设计 .112.1 控制方案选择 .112.2 整体方案设计 .113 立体停车库硬件设计 .133.1 硬件设计 PLC 选型及其资源配置 .133.2 I/O 地址分配 .133.3 控制电路图如下 .144 立体车库控制系统软件的实现 .154.1 程序流程图 .154.2 程序设计的整体思想 .154.3 程序说明 .165 上位机组态监控系统设计 .315.1 产品概述 .315.2 上位机组态王监控界面设计步骤 .326 结论 .35致 谢 .36参考文献 .37附录 .380前言近些年，我国立体车库行业发展趋势利好，重要表现为：产业集中度升高，速率加快，产品更新换代快，在市场竞争和政策变革中，产业结构布局快而稳的发展。然则，立体车库行业已经进入到了成熟期，品种齐全、价位逐年降低、产能多余，尤其是中低端产品，同质化告急，行业竞争更为剧烈，洗牌动作已经起头。但是随着可编程控制器的不断发展，PLC 控制器和计算机组成的立体车库控制系统也越来越完善。经过实践证实选用 PLC 控制的立体车库可靠性高，开发周期短，维护方便，重点是用 PLC 控制的立体车库运行起来更灵活，能满足较复杂的运转任务，所以 PLC 立体车库控制系统已成为立体车库控制系统的主流方向。本课题是基于 PLC 的立体车库的设计，通过对升降横移式智能立体车库的研究，采用综合的方法来进行控制系统的确定。通过硬件设备的介绍并且结合软件方面进行设计，从而可以充分理解设计的目的。11 可编程逻辑控制器概述PLC 是英文 Programmable Logic Controller 的缩写，学术上理解为可编程逻辑控制器，是一种用于工业生产自动化控制的电子集成装置。它的硬件组成与微型计算机大致相同，采用一种可编程的存储芯片，用来存储由上位机写入的程序，进而进行各种复杂的运算。1.1 PLC 的历史进程1971 年 Intel 推出第一块 CPU Intel 4004，自此进入微电子时代，很快人们将 CPU 应用在可编程控制器。当然，第一代 PLC 那时候还不完全叫做 PLC。由于生产汽车的工艺的繁琐复杂，美国 GE 公司在 1968 年提出了用控制器代替继电器控制装置的要求，当时承接此项目的是美国数字公司，公司举全员之力终于在第二年研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，这就是第一代Programmable Controller,即可编程序控制器，其将程序语言用在了电气控制上，如图 1-1 所示。有了良好的开端，到了 20 世纪 70 年代中末期，PLC 有了实质化的腾飞，微机技术全面引入到 PLC 中，使得其功能发生了质的飞跃。在运算的速度，产品的体积，抗干扰优化以及模数转换方面都有了大为改进，甚至价格也非常合理，为此奠定了牢固的地位在现代工业中。一晃又是近十载，到了20 世纪 80 年代初，PLC 已经在工业发达国家应用成熟广泛，此时设备生产厂商也逐渐增多，跟着产业财富的积累，工业产品产量也与日俱增，此时，美国A-B（Allen&Bradly）公司真正意义上摒弃了之前的名称并更名为可编程序逻辑控制器 Programmable Logic Controller，简称 PLC。PLC 在 80 年代至 90 年代的中期得到了蓬勃的发展，其产量每年保持 3040%的增长。与此同时，在 A/D的处理运算、人与机器的交流互动以及网络传输能力方面 PLC 都有了显著的提升，甚至在个别场合已经开始撼动 DCS 系统稳固的统治地位。到了 90 年代末，PLC 的性能优点更加突出，完全顺应现代工业的发展需求。目前，美国 A-B（Allen&Bradly）公司旗下的罗克韦尔（Rockwell）自动化公司、通用电气发那科（GE-Fanuc）公司、德国西门子（Siemens）公司、施耐德（Schneider ）自动化公司，日本的三菱及欧姆龙（Omron）公司占据了全世界超过 80%的 PLC 市场份额，国产 PLC 同样发展迅猛，中科院自动化研究所研制的 PLC-0088 和杭机的 DKK02 作为我国代表产品应用广泛。2图 1-1 世界上公认的第一台 PLC但是近年来，由于信息技术发展迅速，工业计算机技术(IPC) 和现场总线技术(FCS) 在此次浪潮中突兀出来，对控制器市场有一定的冲击，所以控制器的增长速度放缓，但是在工控场所的地位，依旧无法取代。现如今，全世界有两百多家厂商生产三百多种品类不一的 PLC 产品，主要应用在汽车制造(23%)、食品加工(16.4%)、能源化工 (14.6%)、矿藏开发(11.5%)及造纸(11.3%)等领域，如表 1-1 所示。表 1-1 PLC 使用领域分布状况1.2 PLC 的性能特点1.2.1 高可靠性PLC 被公认为最可靠的工业生产自动化控制设备之一，为何能有此美誉，源于工控人对于产品品质的不断追求，才有了现在如此可靠稳定的设备性能，首先对于设备的抗干扰能力，PLC 本身采取了许多方面的抗干扰措施，主要表现在软硬件上，两者结合，相互补充，甚至可以直接在工业生产有强干扰的场所使用，故障率极低。抗干扰措施在硬件上主要有以下的表现：为了适应工业控制各种恶劣的环境，特采用密封防尘抗震的外壳将内部结3构进行封装；不仅将输入和输出的电源进行隔离，在输入输出电路中还采用光电隔离技术，使抗干扰性能更加突出；相对于以前的继电器装置，为了避免繁缛的外接设备，直接使用软件替代大量继电器，节省空间，降低故障率。抗干扰措施在软件上主要有以下的表现：在系统的制作前期，PLC 中就自带了许多用于检测和防止故障的指令，用户在进行程序的编辑时用到这些指令，即可对 PLC 和控制系统进行监视；PLC 采取的是循环扫描的工作方式，那么在程序时，采用扫描加中断的工作方式，即不影响系统的正常运行，又能处理紧急情况；PLC 系统内部采用了 “看门狗”（watching dog）电路，即监视器，以确保CPU（中央处理器）工作的可靠稳定；在 PLC 每次启动之后，系统程序自动完成初始化并完成对系统的自检。1.2.2 功能丰富PLC 是利用应用程序实现控制的，在编写应用程序时灵活方便，可供使用的语言有顺序功能图（SFC ） 、梯形图（LD） 、指令表（ IL） 、功能块（FBD） 、结构文本（ST）等等。另外，PLC 拥有良好的通用性，主要体现在为实现不同的控制要求时，用不同的软件可以完成对相同硬件构成的 PLC 进行不同的控制。当被控对象的需要改变控制逻辑时，只需简单操作就可实现控制过程，若要在继电器控制中实现还是难度很高的。下面具体指出几点：丰富的指令功能。虽然不同厂商不同品牌的 PLC 的编程语言和指令或多或许有些差别，但是所有厂商都会提供功能强大且相当完备的指令集用以实现对逻辑关系的处理和数据运算；丰富的外部设备。PLC 的外部设备配置已经相当完备，每一款 PLC 都有许多配套的硬件装置可供选择，组成功能不一、规模不一的系统，一台 PLC 往往可以同时控制几台设备，从而实现了分散控制，集中管理的功能，这也是传统继电器系统不能匹敌的；PLC 内部结构复杂。看似一台很小的 PLC 却往往包含了数以千计的内部继电器，还配置了几十种特殊用途的继电器和各类功能模块，对于大规模的系统4控制易于实现；人机界面的建立。通过通讯线缆的连接可实现在线模拟监视，也可使用HMI 与 PLC 通讯，实现离线控制；自检功能。对于自身的硬件设施，系统内部进行自我诊断，并记录结果，便于以后的维护检修。1.2.3 使用便捷PLC 产品已经有了固定的标准、丰富的系列、多样的模块，使用者只需遵循控制系统的要求的内容进行灵活方便的系统配置即可。PLC 的安装接线也很方便，一般直接将外部接线与接线端子连接即可，并不需要内部接线，不像传统继电器系统，在使用的情况下接线变得繁琐复杂，因为在 PLC 内部已经使用程序软件取代了大量硬件器件，此外，为了适应工艺条件的额变化，PLC 控制系统在相同配置的情况下，仅仅可以通过修改用户程序即可实现不同的系统功能。而且 PLC 的用户程序可直接模拟调试，一些设备厂商还开发了相应的软件包，可大大缩短开发周期。1.2.4 体积小、能耗低、性价比高PLC 的体积小、质量轻，以 Simmons 公司的 S7-200 为例，CPU221 的外形尺寸为 90mm*80mm*62mm，其中 DC/DC/DC 型的 CPU221 质量仅为270g；CPU224 的外形尺寸为 120mm*80mm*62mm，其中 DC/DC/DC 型的CPU221 质量仅为 360g。其可为机电一体化控制提供优秀的设备支撑。如表 1-2所示，从各个方面对 PLC 控制系统和传统继电器系统进行了比较。1.3 PLC 的应用及发展动向1.3.1 PLC 的应用基于 PLC 的优良特性，使得它在现代工业中获得了广泛应用，尤其是在工业化较发达的国家，PLC 已经不仅仅在所有工业部门得以运用，应用已延伸至公共事业、楼宇自动化、商业、家庭自动化、测试设备和农业等领域，而且还在不断扩大其应用范围，以下几个方面表现突出：开关量的控制首当其冲，其作为 PLC 最基本的应用之一，也是传统继电系统的主要功能，利用与或非等逻辑指令实现电路的串并反向联接电路，在机床电气控制、运输带、电梯控制、化工系统中的各种阀门控制和电磁阀调节、铸5造机械、冲压、包装机械等等方面；其次便是模拟量和数字量的控制，在工业生产过程中，通常要对温度、压力、流量、电压、电流、重量等等这些连续变化的模拟量进行控制和数据处理分析，而 PLC 可依靠内部的模拟量采集模块和 I/O 模块实现模拟量和数字量之间的 A/D 转换和 D/A 转换，另外 PLC 的 PID（比例-微分-积分）闭环控制也被广泛的应用在了化工、电力、热力、机械、轻工等领域；大数据的处理方面，现代 PLC 已完全融入了微机技术，统一采用微处理器；PLC 的通信与联网，不在局限于同种类型设备的通讯，可自由的与不同的设备实现智能连接通讯，实现真正意义上的网络；运动控制，这是近些年刚刚兴起的功能块，PLC 采用专用的运动控制模块，可以实现检测物体的有无、检测产品的瑕疵、计算运动物体的速度等方面，主要应用包括装配机械、机器人等。1.3.2 PLC 的发展动向PLC 经过这么多年的发展，基本已经成型、定性，但任何事物总是在发展、革新，PLC 也不例外，随着工业自动化的升级需求，PLC 的发展动向主要会呈现在以后几个方面：PLC 设备标会向两个极端前行，高端设备将拥有更多的 I/O 点数，更强劲的 CPU，工作速度更快，容量也更大，而低端设备将分立为各个小模块，从而提供更契合需要的配置；相对于目前较多的开环控制，以后再 PLC 中进行闭环控制将现常态；通讯功能也将不断的增加，真正实现数据的无距离传输；设备更新加快，高端控制器不在局限于配备高端的微处理器来提速，更多的是，配备有协处理能力智能模块。 ；目前的编程工具丰富多样，各大厂商使用不一，为了使功能不断提高，用户体验更加协调，其编程语言也将趋向标准化，采用统一的格式标准，便于系统的开发；容错技术将在 PLC 中得到大面积的应用；追求软、硬件的标准化。61.4 可编程序控制器的工作原理PLC 的工作方式是 “循环扫描”，在其处于执行用户程序阶段的时候，CPU(PLC 的核心部件)都会对梯形图自上而下，自左而右地进行依次扫描。为了防止多个线圈在同一时间改变状态，PLC 按语句的先后顺序逐一进行扫描执行，如此梯形图中的各线圈状态的变换就会错开。可编程控制器循环扫描的工作方式可以看成一种不论用户程序是否执行，CPU 都要周而复始的 UN 换扫描，没一个循环需要的时间成为一个周期，一个周期又可以分为五个阶段。PLC 在公共处理阶段：每次扫描前，CPU 监视定时器复位，硬件及用户内存检查等环节，有异常故障指示灯自动亮起。分为一般故障和严重故障，后者则会停止 PLC 运行。通常共处理阶段所用时间是固定的，但是不同机型有所不同。PLC 在用户执行阶段： CPU 从输入、元件映像寄存器内读取继电器目前状态，通过用户程序给出的信息进行逻辑运算，再将结果写入元件映像寄存器中。该阶段所耗时间的主要因素有语句条数的多少，每条指令执行的时间和改变程序执行流向的指令等。扫描周期计算处理阶段：预先设置扫描周期固定值进入等待状态，待达到设定值时扫描继续向下进行；如果扫描周期不定，则要对扫描周期进行计算。其时间很短，一般 PLC 都可归为零。I/O 刷新阶段：在此阶段，CPU 主要有两件事。一是读取输入状态并写入输入映像寄存器内；二是把所有输出继电器元件映像寄存器状态输送到对应的锁存器内，再传送到输出端，驱动执行元件。该阶段时间取决于 I/O 点数。外部设备端口服务阶段：主要工作是 CPU 完成外部设备端口连接的外围通信处理。1.5 可编程序控制器的组成及各个部分的功能（1）可编程序控制器的组成PLC 根据结构分为整体式和组合式，两者都是由 CPU、存储器、输入/出单元、通信端口、电源等组成，但后者将 CPU、I/O 口、通信端口等做成电板块，模块之间由底板总线相互连通，一般中，大型 PLC 采用后者，而小型 PLC 采用前者。7PLC 系统结构图如图所示：外设 I/O 口电源输入接口及模块中央处理器（CPU）系统程序储存器用户程序储存器输出接口及模块图 1-2 PLC 系统结构图（2）可编程控制器各部分功能（a）中央处理单元：简称 CPU，是 PLC 的控制核心，指挥 PLC 执行用户程序，其性能决定 PLC 性能。CPU 主要作用是：接收、储存输入的用户程序信息，并且显示内容和地址；检查、校对用户程序，发现语法错误报警，发现程序错误暂停任务；接收现场输入的信息储存起来，在适当的时候调送到需要的地址；进入执行阶段后，根据用户程序的先后顺序进行操作，最终驱动外部负载；最后还能对电源以及内部电路自我诊断，提示用户纠正，排除故障。（b）存储器：存储器分为三种，即系统程序存储器、用户程序存储器和工作数据存储器 。系统是制度存储器，用户不能更改内容。用户存储器根据控制要求而编程，由于生产的要求不同，存储器中的内容常需要改动，所以用户存储器必须可读写。（c）输入/输出模块：PLC 输入/输出接口均采用光电耦合隔离或者继电器隔离电路，使得现场设备的输入、出信号与 PLC 之间没有直接的电路连接，减少现场电磁信号对其的干扰，提高 PLC 的抗干扰能力。（d）电源：PLC 内部有一稳压电源，把供电电源转化成满足 PLC 内部电路工作需要的直流电源，目前大部分 PLC 采用开关式稳压电源。82 系统总体设计2.1 控制方案选择在立体车库电气系统中，起主要作用的是逻辑判断，其控制系统必须由各种控制信号以及执行元件共同作用，要满足这些控制要求，方案有如下：方案一：继电器接触器控制系统早期立体车库大多采用这种控制系统，但相对于它控制较简单，易于理解和掌握，价格较便宜的优势，它的劣势更加明显致命：动合触点中容易磨损，并且接触不良、体积大笨重；系统能耗大噪音也大，尤其是后期维护工作复杂，费用高，所以这种立体车库控制跟不上时代发展的要求，慢慢被市场淘汰。方案二：PLC 控制系统PLC 是微机技术制造的通用自动控制设备，它能控制开关、模拟量，无触点控制使得其可靠性高，抗干扰能力强；多模块式样的硬件结构，软件线逻辑使得其运用灵活，通用性强，并且设计周期短； 采用梯形图语言编程，简单易懂；可编程控制器可直接与现场强电设备、接口电路模块连接，自诊断和监测功能成熟，并且维护方便。它不但能够满足基本的逻辑控制，计数定时，算数运算等，若和特定功能模块组合还能完成点位控制，PID 运算，过程、数字控制等功能，还能与上位机通讯，并且远程控制等，功能完善，性价比极高7。 因此，这种控制系统能满足现代社会几乎所有的要求。方案三：微机控制系统微机系统控制立体车库本质上是让控制算法不受硬件逻辑控制，而是通过程序存储器中的程序来满足所需要的控制要求14。由此可见，对于不同的立体车库控制要求，只需要修改储存器中的程序指令即可，无需再改变硬件系统和布线，使用和管理很简便，而且可靠性提高，系统体积减小，低能耗，低维护。但是，微机的接口电路一般不控制强电，没有标准件，而立体车库往往要求直接控制 110V 或者 220V 的用电设备，如果用户专门配备接口电路不方便也不可靠9。所以，微机控制立体车库在经济上不合算。经过上述三种方案的比较，本课题采用第二种即 PLC 控制系统来控制立体车库。2.2 整体方案设计9本次设计一个双层 5 车位的升降横移式立体车库，两层平面为：上平面 U和下层平面 M。上平面 U 只能进行升降动作，下层平面 M 只能进行平移动作。立体车库中总共有 6 个车位，其中一个为空位向载车盘提供上升和下降的通道，另外 5 个车位用于存放车辆。当下层平面 M 车位进出车时，不需要移动其他托盘就可直接进行进出车处理。当上平面 U 车位进出车时，首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到达下层平面 M，进行进出车处理，进出车完毕后上升回到原位置。根据运动的规律存取车的过程主要包括 3 个步骤:1.为了让出空位，载车板需要横移;2.为了存取车，需要载车板的升降;3.载车板左右横移一个准确的停车位行程和升降到准确的位置。下图是一个两层平面立体车库的结构示意图1 号车 2 号车 3 号车4 号车 空位5 号车空位图 2-1 立体停车库示意图103 立体停车库硬件设计3.1 硬件设计 PLC 选型及其资源配置计算机控制系统机型的选择：根据实际的控制点数和系统需要实现的控制要求，在本例中选用了三菱的 PLC 控制系统。按照控制点数来计算，可以选用FX-2N 这个型号的 CPU。3.2 I/O 地址分配本系统立体停车库的输入点、输出点的具体分布可按表 3.1 和 3.2 所示。如下是为 I/O 地址分配：表 3.1 输入端子分配表1 号车位上限开关 X20 5 号车位右到位开关 X162 号车位上限开关 X21 4 号车位左到位开关 X173 号车位上限开关 X22 系统开关 X01 号车位下限开关 X23 复位开关 X12 号车位下限开关 X24 1 号车位呼叫开关 X23 号车位下限开关 X25 2 号车位呼叫开关 X35 号车位左到位开关 X26 3 号车位呼叫开关 X44 号车位右到位开关 X27 4 号车位呼叫开关 X5火灾检测 X7 检测是否有人误入 X101 号车位检测是否有车 X11 5 号车位呼叫开关 X62 号车位检测是否有车 X12 4 号车位检测是否有车 X143 号车位检测是否有车 X13 5 号车位检测是否有车 X15表 3.2 输出端子分配表1 号车平台上升 Y0 1 号车平台下降 Y12 号车平台上升 Y2 2 号车平台下降 Y33 号车平台上升 Y4 3 号车平台下降 Y54 号车平台左移 Y6 4 号车平台右移 Y75 号车平台左移 Y10 5 号车平台右移 Y11火灾报警灯 Y12 有人误入报警灯 Y13113.3 控制电路图如下其连接电路如下所示。.X0 Y0 X1 P Y1Y2L Y3C X27 Y1Y12COM Y13220v .图 3.1 控制电路.124 立体车库控制系统软件的实现4.1 程序流程图图 4-1 所示为升降横移式立体停车库存取车控制流程图。初 始 化下 降 通 道 建 立否 ?弹 开 防 坠 挂 钩挂 钩 移 开 否 ?托 盘 下 降托 盘 到 底 层 否 ?发 出 存 取 车 信 号存 取 车 完 毕 否 ?系 统 安 全 检 测发 生 故 障 否 ?托 盘 上 升托 盘 到 达 最 高点 ?托 盘 复 位托 盘 复 位 ?上 层 存 取 车 完 成结 束上层立体车库存取车流程图选 取 车 位 号下 层 车 位 有 托盘 否 ？托 盘 左 右 移 动YNYNNYNYNYNYNYYN报 警故 障 处 理开 始图 4-1 立体停车库存取车控制流程图4.2 程序设计的整体思想根据车库的运行控制要求，用编程软件支持的梯形图逻辑语言编写，程序设计方案如下：1.初始化程序提出系统的控制信息，扫描各到位开关信号。2.主控制程序按照进车优先的原则，将最多的车位保持在进车位置。每个载车板运动之前，需要先判断目的地是否有空位，有空位才可以动作，前后动作互锁。判断是否有空位是根据横移电机所对应的到位行程开关动作信息来确定的。13整个程序的思路很简单，存取统一车位，系统原型路径相同，只是对于车位车辆感应传感器的状态不同而已，比如 1 号存车，那么就是 1 号此前没有车，才能存，相对于的就是 1 号取，那么 1 号此前有车才能取。这就是存取唯一的不同点。后面对程序的细节描述以及注解，深入了解系统的运行方式。4.3 程序说明模拟报警部分：当系统运行时，PLC 输入端 X7 检测到火灾信号，系统将输出 Y12，让报警灯点亮，PLC 输入端 X10 检测到有人员误入信号，系统将输出 Y13，让报警灯点亮，示意报警。以下是对 5 号车库的存取举例：运行中，按下 X6（存 5 号库） ，并且 5 号库没有车，以及当前没在存取进行中，M34 存 5 号库标志为 1 ，D5 为小车移动距离（组态王小车运行变量） 。14运行中， 因为 M34 存 5 号库标志为 1 ，存取车过程 M19 置 1，M8013 每秒通一次，D5 移动距离加 1（组态王小车运行变量） 。当 D5 等于 24 时，说明到 5 号库位置了， SET M15 就是让 M15 为 1 ，让组态王得知 5 号库有车了，画面就显示出小车。其他过程变量清 0，以待下一次运行使用。15运行中，按下 X6（取 5 号库） ，并且 5 号库有车（ M15 通） ，以及当前没在存取进行中，M39 取 5 号库标志为 1 ，D5 为小车移动距离（组态王小车运行变量） 。运行中， 因为 M39 取 5 号库标志为 1 ，存取车过程 M19 置 1，M8013 每16秒通一次，D5 移动距离加 1（组态王小车运行变量） 。当 D5 等于 55 时，说明到车道出门位置了， RST M15 就是让 M15 为 0 ，让组态王得知 5 号库无车了，画面就消失小车。其他过程变量清 0，以待下一次运行使用。以上描述都是对 5 车库的存取操作，不需要上下车库移动，因为 4 号以及5 号都在底层直接存取，故对 4 号的存取同 5 号车库。存取 3 号，就是 3 号库下移到位，然后存取 3 号库，之后库位回原位，存取 2 号，就是下层 5 号先右移到位，然后 2 号库下移并下移到位，存取车，然后 2 号库上移回原位，5 号库左移回原位。存取 1 号库，举例根据程序示意：1718运行中，按钮按下 1 号车库存取，当 1 号库无车 M11 为 0,并且系统此时没有存取运行，当 D45 时， SET Y10（右移电机）库位 5 向右移动，当 D4=5 时，表示 5 号库已到位，然后 D35，SET Y6，4 号库右移开始，当 D3=5 时，说明4 号库到位。此时 SET Y1，1 号库下移电机启动，1 号库下移，当 D0=5 时，1号库下移到位，此时车库可以存车，SET M30，准备控制画面小车移动过来模拟停车。19运行中，1 号存取车中，D5 小车移动到 D5=11，SET M11（让组态王画面1 号车上面有车，模拟传感器感应车信号）20车停好之后，1 号库上移电机
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