立体车库控制设计

福 州 职 业 技 术 学 院毕业设计设计题目 系 别 年级专业 学 号 姓 名 指导教师 职 称 2010 年 3 月 26 日1目录内容摘要 2关键词 2一、可编程控制器的简介 2（一）可编程控制器的定义2（二）可编程控制器的应用3（三）可编程控制器的特点3二、立体车库的构成及工作原理4三、双层立体车库控制要求5四、双层立体车库的硬件设计6（一）输入/输出（I/O）地址分配6（二）PLC 的选型6（三）PLC 外部接线图6五、双层立体车库控制系统软件设计7（一）流程图7（二）梯形图程序8六、指令表16结论 22参考文献 222立体车库控制设计【内容摘要】升降横移式立体车库由机电机构和控制系统构成，本文对其控制系统的工作原理进行了分析，控制系统主要由 车位扫描、叫 车、车位移动等部分构成。设计采用三菱 FX2n 系列PLC 为主控单元， 应用三菱编 程软件，完成梯形图的编写及仿真调试，并通过试验调试、运行，证明采用可编程控制器可以很好的对立体车库实现自动控制，具有稳定、可靠、操作方便、性价比高等优点。【关键词】立体车库 控制系统 可编程控制器 随着汽车的急增致使城市停车难问题不断恶化,而作为解决城市静态交通的有效措施向空间、向高层发展的自动化立体停车设备,以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点,越来越受到人们的青睐。目前市面上常见的机械式立体停车库有：升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等 8 种,其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点,在国内车库市场占有绝对优势的市场份额。升降横移类机械停车库利用托盘移位产生垂直通道,实现高层车位升降存取车辆。其车位结构为 2 维矩阵形式,可设计为多层和多列。由于受收链装置及进出车时间的限制,一般为 24 层(国家规定最高为 4 层),2 层、3 层者居多,现以典型的地上 2X2 升降横移式为例,说明停车库的运行原理。本系统采用三菱 FX2N-40MR-D 作为主控设计一种横移式立体车库的自动控制系统。一、可编程控制器的简介（一）可编程控制器的定义早期的可编程控制器主要是用来代替继电器控制系统的，因此功能较为简单，只能进行开关量逻辑控制，称为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称 PLC。 随着微电子技术，计算机技术和通信技术的发展，20 世纪 70 年代后期位处理器被用作可编程控制器的中央处理单元（Central Processing Unit,简3称 CPU），从而大大扩展了可编程控制器的功能，除了进行开关量逻辑控制外，还具有模拟量控制、高速计数、PID 回路调节、远程 I/O 和网络通信等许多功能。1980年，美国电气制造协会正式将其命名为可编程控制器简称 PC，其定义为：PC 是一种数字式的电子装置，它使用可编程序的存储器以及存储指令，能够完成逻辑、顺序、定时、计数及算术运算等功能，并通过数字或模拟的输入、输出接口控制各种机械或生产过程。（二）可编程控制器的特点编程方法简单易学HTSS PLC 配备了梯形图语言进行程序设计,梯形图语言的表达方式与继电器电路原理图中电路符号的表示法极为相似，且某些仅有开关量逻辑控制功能的 PLC 只有十几条指令。工程技术人员能够很快熟悉并掌握梯形图语言的使用方法并用他来编制用户程序,这就为使用者快速的编制出本单位所需要的控制程序提供了非常便捷的条件。PLC 的硬件配套齐全,接线端子一目了然，便于用户使用HTSS 由于 PLC 的设计和生产大多是系列化和模块化的，其硬件配置相当灵活，可以组合成多种规模的，满足用户各种控制要求的控制系统。（三）可编程控制器的应用目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。可归纳如下几类1、开关量的逻辑控制这是 PLC 最基本最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制。2、模拟量控制在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器能够处理模拟量，必须实现模拟量和数字量之间的 A/D 转换及 D/A 转换，使可编程控制器用于模拟量控制。3、运动控制4PLC 可用于圆周运动或直线运动的控制。如应用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4、过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC 能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。5、数据处理现代 PLC 具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸业、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。6、通信及联网PLC 通信包含 PLC 间的通信及 PLC 与其他智能设备间的通信。二、立体车库的结构及工作原理立体车库有双层五个车位，由底盘、仓位、运动机械及电气控制四个部分组成。机械部分由滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件组成，采用步进电机、支流电动机作为拖动元件。控制部分采用三菱 FX 型可编程控制器、步进电机驱动电源模块、开关电源、位置传感器等元件组成。立体车库的工作原理如图 1 所示，PLC 是车库控制系统的核心，当用户对操作平台进行动作时，PLC 会接受并分析指挥用户的操作，判断检测元件的状态，读取执行元件的信息，然后通过软件作出合理的工控安排，反馈信息到执行元件、操作平台，拖动车位移动到相应的水平位置，实现车位的位置移动到相应的水平位置，实现车位的移动5车位执行单元 PLC 操作平台 用户状态检测单元图 1 立体车库工作原理图三、双层立体车库控制要求1、1、2、3 号车位只能上下移动，不能左右移动，4、5 车位只可左右移动不可上下移动。2、4、5 号车位可直接将车开出。3、如要呼叫上层车位，自动运行时，先按下车位编号按钮，再按下取车按钮，可自动运行将车移至下排车位。图 2 立体车库配置图6四、双层立体车库的硬件设计（一）输入/输出（I/O）地址分配输入信号 输出信号名称 代号 输入点编号 名称 代号 输出点编号叫车按钮 SB0 X0 1 号车位平台上升 KM0 Y01 号车位呼叫 SB1 X1 1 号车位平台下降 KM1 Y12 号车位呼叫 SB2 X2 2 号车位平台上升 KM2 Y23 号车位呼叫 SB3 X3 2 号车位平台下降 KM3 Y31 号位限位开关 SQ1 X10 3 号车位平台上升 KM4 Y42 号位限位开关 SQ2 X11 3 号车位平台下降 KM5 Y53 号位限位开关 SQ3 X12 4 号车位平台左移 KM6 Y64 号位限位开关 SQ4 X13 4 号车位平台右移 KM7 Y75 号位限位开关 SQ5 X14 5 号车位平台左移 KM10 Y106 号位限位开关 SQ6 X15 5 号车位平台右移 KM11 Y11（二）PLC 的选型根据控制功能需要及输入输出点数选择三菱 FX 系列 PLC：FX2N-64MR。（三）PLC 外部接线图图 3 立体车库电气控制原理图7五、双层立体车库控制系统软件设计（一）流程图开始输入要存取的车位号调程序并启动相应传动机构托盘到位 否发出存取车的信号搬运器复位车停好否报警灯闪托盘上升托盘到位否车已停好存取车完成完成图 4 双层车库控制流程图8（二）梯形图程序1、车位扫描（032）当 X10 的常闭触点闭合 X11 和 X12 常开触点闭合时表明 1 号位为空位号，2 号和3 号位不为空，已停放了车，则输出 M10。其它车位同理。2、车位按键及叫车按键（3659）当按下对应的车位号按键时 M1、M2、M3 形成互锁，再按叫车。如按下 1 按钮，再按叫车按钮 SB0，1 号车位就将下降到底层。93、车位移动控制（63212）本段程序以叫 1 号车位为例说明具体的控制过程。按 1 号车位键 SB1，X1 常开触点闭合、M1 接通并自锁，按叫车键 SB0，X0 常开触点 M100 常开触点闭合并自锁。1) 4 号车位没车位（X13 常闭触点闭合 X14，X15 常开触点闭合或 M13 闭合）M200 接通并自锁、Y1 接通，1 号车位下行。当 1 号车位下行至 4 号位时，X13 常闭触点断开，M200，Y1 失电，1 号车位停止，完成车位移动控制过程。102) 4 号位有车位、5 号位没车位（X14 常闭触点闭合 X15，X13 常开触点闭合或 M14常开触点闭合）M201 常开触点闭合并自锁，Y7 接通，4 号车位右移。当 4 号车位右行至 5 号位时，X14 常闭触点断开，M201、Y7 失电，4 号车位停止。M201 的下降沿触发 M301 使M200 接通并自锁，Y1 接通，1 号车位下降。当 1 号车位下降至 4 号位时，X13 常闭触点断开，M200、Y1 失电，1 号车位停止。3) 4 号位有车位、5 号位有车位、6 号位没车位（X15 常闭触点闭合 X14、X13 常开触点闭合或 M15 常开触点闭合）：M202 常开触点闭合并自锁，Y11 接通，5 号车位右移。当 5 号车位右移至 6 号位时，X15 常闭触点断开，M202、Y11 失电，5 号车位停止。M202 的下降沿触发 M302使 M201 接通并自锁，Y7 接通，4 号车位右移。当 4 号车位右移至 5 号位时，X14 常闭触点断开，M201、Y7 失电，4 号车位停止。M201 的下降沿触发 M301 使 M200 接通并自锁，Y1 接通，1 号车位下降。当 1 号车位下降至 4 号位时，X13 常闭触点断开，M200、Y1 失电，1 号车位停止。4) 4 号位 5 号位 6 号位均有车位且 2 号位没车位（X11 常闭触点闭合 X12、X10 常开触点闭合或 M11 常开触点闭合）：M203 常开触点闭合并自锁，Y2 接通，5 号车位上升。当 5 号车位上升至 2 号位时,X11 常闭触点断开，M203、Y2 失电，5 号车位停止。M203 的下降沿触发 M303 使 M201接通并自锁，Y7 接通，4 号车位右移。当 4 号车位右移至 5 号位时，X14 常闭触点断开，M201、Y7 失电，4 号车位停止。M201 的下降沿触发 M301 使 M200 接通并自锁，Y1 接通，1 号车位下降。当 1 号车位下降至 4 号位时，X13 常闭触点断开，M200、Y1失电，1 号车位停止。 5) 4 号位 5 号位 6 号位均有车位且 3 号位没车位（X12 常闭触点闭合 X10、X11 常开触点闭合或 M12 常开触点闭合）：M204 常开触点闭合并自锁，Y4 接通，6 号车位上升。当 5 号车位上升至 3 号位时，X12 常闭触点断开，M204,Y4 失电，6 号车位停止。M204 的下降沿触发 M304 使 M202接通并自锁，Y11 接通， 5 号车位右移。当 5 号车位右移至 6 号位时，X15 常闭触点断开，M202、Y11 失电，5 号车位停止。M202 的下降沿触发 M302 使 M201 接通并自锁，Y7 接通，4 号车位右移。当 4 号车位右移至 5 号位时，X14 常闭触点断开，M201、Y711失电，4 号车位停止。M201 的下降沿触发 M301 使 M200 接通并自锁，Y1 接通，1 号车位下降。当 1 号车位下降至 4 号位时，X13 常闭触点断开，M200、Y1 失电，1 号车位停止。同理可分析“叫 2 号车位” “叫 3 号车位”时的控制过程。121314154、输出（216251）16八 指令表0 LDI X101 AND X112 AND X123 OUT M104 LD X105 ANI X116 AND X127 OUT M118 LD X109 AND X1110 ANI X1211 OUT M1112 LDI X1313 AND X1414 AND X1515 OUT M1316 LD X1317 ANI X1418 AND X1519 OUT M1420 LD X1321 AND X1422 ANI X1523 OUT M1524 LDI X1325 ANI X1426 ANI X1527 OUT M1628 LD X1329 ANI X1430 ANI X1531 OUT M1732 LD X1333 AND X1434 AND X1535 OUT M1836 LD X137 OR M138 ANI M239 ANI M340 OUT M141 LD X242 OR M243 ANI M144 ANI M345 OUT M246 LD X347 OR M348 ANI M149 ANI M250 OUT M351 LD M152 AND X053 OR M10054 OUT M10055 LD M21956 AND X057 OR M10158 OUT M10159 LD M360 AND X061 OR M10262 OUT M10263 LD M1364 OR M20065 OR M30166 AND M10067 ANI X1368 OUT M20069 LD M20070 PLF M30073 LD M1474 OR M20175 OR M30376 OR M30277 AND M10078 ANI X1479 OUT M20180 LD M20181 PLF M30184 LD M1585 OR M20286 OR M30487 AND M10088 ANI X1589 OUT M20290 LD M202 91 PLF M30294 LD M1195 OR M20396 AND M10097 ANI X1198 OUT M203 99 LD M203100 PLF M303103 LD M12104 OR M204 105 AND M100 106 ANI X12107 OUT M204108 LD M204109 PLF M304112 LD M14113 OR M205114 OR M306 115 OR M307116 AND M101117 ANI X14118 OUT M205119 LD M205120 PLF M305123 LD M13124 OR M206125 OR M30820126 AND M101127 ANI X13128 OUT M206129 LD M206130 PLF M306133 LD M15134 OR M207135 OR M309 136 AND M101137 ANI X15138 OUT M207 139 LD M207140 PLF M307143 LD M10145 AND M101146 ANI X10147 OUT M208148 LD M208149 PLF M308152 LD M12153 AND M101154 ANI X12155 OUT M209156 LD M209157 PLF M309160 LD M15161 OR M210162 OR M311163 AND M102164 ANI X15165 OUT M210166 LD M210167 PLF M310170 LD M14171 OR M211172 AND M102173 ANI X14174 OUT M211175 LD M211176 PLF M310179 LD M14180 OR M211181 AND M102182 ANI X14183 OUT M211184 LD M211185 PLF M311188 LD M13189 OR M212190 OR M314191 AND M102192 ANI X13193 OUT M212194 LD M212195 PLF M312198 LD M11199 OR M213200 AND M10221201 ANI X11202 OUT M213203 LD M213204 PLF M313207 LD M10208 OR M214209 AND M102 210 ANI X10211 OUT M214212 LD M214213 PLF M314216 LD M200217 ANI X13218 OUT Y1219 LD M208220 OR M214221 ANI X10222 OUT Y0223 LD M203224 OR M213225 ANI X11226 OUT Y2227 LD M205228 ANI X14229 OUT Y3230 LD M204 231 OR M209232 ANI X12233 OUT Y4234 LD M210235 ANI X15236 OUT Y5237 LD M212238 OR M206239 ANI X13240 OUT Y6241 LD M201242 ANI X14243 OUT Y10244 LD M211245 ANI X14246 OUT Y10247 LD M202248 OR M207249 ANI X15250 OUT Y1122结论经过三个月的梯形图编写及仿真调试，通过试验调试、运行，成功的实现了立体车库控制系的设计目标。设计中也考虑到了立体车库的控制功能和使用要求。在硬件方面选择三菱 FX 系列 PLC：FX2N-64MR，为系统的控制核心。通过这次的毕业设计不但把 PLC 原理与应用完整的复习了一遍而且还学习到了很多课堂上没学到的知识。设计过程中不断的把实践与应用结合起来，曾强了我的动手能力，培养了查阅资料的能力；通过查阅课本和文献资料，进一步熟悉常用设备的类型和特性，并掌握合理选用的原则，配养了独立分析与解决问题的能力，也曾进了师生之间的感情交流，同时也使我更熟悉了有关 PLC 的开发设计的过程，加深了我对 PLC 的理解和运用。参考文献1王也仿.可 编程控制器应用技术.机械工业出版社.2008 年2张玉华.可 编程控制器原理及应用.北京大学出版社.2009 年3洪志育.