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全自动立体停车库的控制系统设计,全自动,立体,车库,控制系统,设计
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概要概要 自动立体车库是一套自动化，机器人化，电脑化为一体的智能立体运输设备，可以自动地完成车辆储备和相应信息治理。该设备的开发研究可以解决中国停车问题，具有很大的理论意义和使用价值。 在顺序计划之前，先确认车库的种类和平面构造。不同的三维车库布局和相同的三维车库选择是不一样的，所以相对的一些限制设备将会有一样的区别。由于堆叠式三维车库具有运行效率高，可靠性好等优点，可实现全自动化管理，具有广阔的应用前景，因此采用 PLC（可编程控制器）设计了一个地下堆叠式三维车库控制设备在设计过程中，为了方便设备检查，整理设备思路，试图进出车库限制设备和智能解决设备，堆放限制设备分别进行计划。整个设备的设计充足展现了 PLC 在自动控制中的优点。设计方案是：以平面停车场为目的，凭借泵，电机等移位停车位，采用 PLC 命令来限制停车方位的变化过程。设计了一种新颖双层机械车库限制设备。说出软件设计方案，提升速度。这种方案具备广泛意义，可用在所有的停车设计。 本文概述了中国停车场的目前状况，说出了在市区建造三维车库的必须性，并简要介绍了自动立体车库的类型，特点和选择标准;还介绍了 PLC 设备结构，工作原理，工作方式和编程规则。最后详细介绍了地下堆叠三维车库和控制设备的结构，工作原理和软件实现，分析了设备控制流程和 PLC 控制梯形图。设备达成三维车库的有用限制和治理，充足的展现车库特点。关键词：控制设备，PLC，传感器，堆叠三维车库IabstractThe automated multi-storey garage is an intelligent and three-dimensional system based on the physical distribution, storage and transportation of automation technology, robotics and computer technology. Can automatically and reliably complete the vehicle storage and related information management. The development of the system can solve the problem of parking in China, which has important theoretical significance and use value.Before programming, determine the type of garage and its planer structure. Different multi-storey garage mechanism layout is not the same, the same choice of multi-storey garage is different. Therefore, the corresponding part of the control system is different. As the multi-storey garage running high efficiency, its reliability is good. It can achieve fully automated management, with a wide range of applications. In this paper, a programmable logic controller is used to design an automatic control system for underground stacking multi-storey garage. In the design process, in order to facilitate the inspection system, understand their ideas, respectively, the design of the control system, the design of the garage control system, intelligent transportation systems and storage control system. The whole system shows the advantages of PLC in automatic control.Key words: control system; PLC; sensor; towing multi-storey garage II目 录摘摘 要要 .IABSTRACTABSTRACT .II第第 1 1 章章 绪绪 论论 .11.11.1 本文的目的和意义本文的目的和意义.11.21.2 国内外立体车库的研究现状国内外立体车库的研究现状.1第第 2 2 章章 全自动立体车库全自动立体车库的简介的简介 .42.12.1 全自动立体车库全自动立体车库的类型的类型.42.22.2 全自动立体车库全自动立体车库的特点的特点.82.32.3 立体车库的主要技术指标立体车库的主要技术指标.92.3.1 适用车型.92.3.2 停车车位空间.92.3.3 库容与库容利用率.102.3.4 车辆存取时间.102.42.4 立体车库设计选型的要点立体车库设计选型的要点.112.4.1 立体车库库址选择.112.4.2 适用车型的确定.112.4.3 立体车库容量的确定.122.4.4 选型.12第第 3 3 章章 可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）的简介）的简介 .133.13.1 可编程序控制器的特点可编程序控制器的特点.133.23.2 PLCPLC 的硬件结构的硬件结构.143.2.1 中央处理单元（CPU）.153.2.2 开关量输入/输出单元.153.33.3 PLCPLC 的工作原理的工作原理.183.3.1 输入刷新阶段.193.3.2 程序执行阶段.193.3.3 输出刷新阶段.193.43.4 可编程序控制器的编程方式可编程序控制器的编程方式.213.4.1 梯形图语言.223.4.2 指令助记符语言.23第第 4 4 章章 堆垛式立体车库的堆垛式立体车库的设备设备构成构成 .254.14.1 运行原理和特点运行原理和特点.254.24.2 车库车库设备设备的结构的结构.254.34.3 信息管理信息管理设备设备.264.3.1 上位机.264.3.2 热备机设备.274.44.4 出入口控制出入口控制设备设备.27III4.4.1 服务器.274.4.2 激光检测设备.274.4.3 主控 PLC 设备.274.54.5 智能机械智能机械设备设备.284.5.1 堆垛机设备.284.5.2 水平交接设备.28第第 5 5 章章 立体车库控制立体车库控制设备设备的设计的设计 .295.15.1 进出车控制进出车控制设备设备的设计的设计.295.1.1 设备设计.295.1.2 梯形逻辑图.325.1.3 小结.345.25.2 地下停车库控制地下停车库控制设备设备设计设计.355.2.1 设备构成和工作原理.355.2.2 堆垛机到位原理.365.2.3 控制设备设计.365.2.4 逻辑梯形图.415.35.3 控制控制设备设备的改进和运行速度的改善的改进和运行速度的改善.42结结 论论 .44参考文献参考文献 .45致致 谢谢 .47附录附录 1 1：指令语言：指令语言.484第 1 章 绪 论1.11.1 本文的目的和意义本文的目的和意义 代表现代大城市的标志，立体建筑和立体交通已经有了快速的进展，三维停车场的发展成为一个共识。如今中国经济正呈现迅速伸展的时代。伴着人民生活质量的不断提升和世贸组织的迅速加快，这辆车已经进入家庭了很长时间，停车场前景光明。机械停车库可以在大范围运用，也可以和地面停车场，地下停车库一起利用。城市停车的最有用方法是停车场进展的唯一手段。 国内外三维车库研究现状介绍了三维车库国内外发展差距，指出中国的静态交通滞后于动态交通的正常运行。第第 2 2 章全自动三维车库简介章全自动三维车库简介2.12.1 自动立体车库的类型自动立体车库的类型 国外三维车库控制设备的研究与应用具有悠久的历史。伴着 PLC 技能的日渐熟练和自动化程序的不断提升，三维车库限制技能得到了一定的推理运用。许多发达国家正在运用自动化三维车辆限制设备，有效处理了土地资源缺少和停麻烦。目前，三维车库结构为：卧式圆形停车库，循环塔三维车库，升降立体车库，输送带三维停车库等等。2.1.12.1.1 水平圆形停车库水平圆形停车库 图 2-1 是三维车库图的横向循环。车库的主要结构是水平输送链，车辆停在链条输送带上，车辆进车库，所有车辆同时以固定顺序进行圆周运动，通过平移机制确保车辆总是处于水平状态，整个设备由大电机驱动。 水平循环的立体车库形状狭窄，通过采用两层停车结构，可以有效提高狭窄地区的土地利用率。所有车库只有一个水平轮回，电气限制设备简便容易。但是因为平移机构轨道容易损坏，从而增添了维修工作量。水平轮回的三维车库停车数据由单驱动电机的效率和构造束缚，通常十几辆车就可以实现所需要的停车数量。5图 2-1 水平循环式立体停车库62.1.22.1.2 垂直循环式立体车库垂直循环式立体车库图 2-2 为笔直轮回式立体车库，这种车库减少了用地面积，有用地提升了土地使用率。图 2-2 垂直循环塔式立体车库 笔直轮回塔三维车库主要是笔直转动链式输送机，车辆停在托盘上，由链条的笔直轮回驱动，在容易机构的限制下维持停车位，车库是一个大型电机，电气限制设备简便，但其平移机构也容易磨损导轨，导致运行卡住现象。立体停车库的垂直循环由驱动电机的功率和结构等因素决定，一般可以 1040 辆。2.1.3 垂直升降三维车库垂直升降三维车库 图 2-3 为垂直升降机（塔式）三维车库，主要由高层停车，升降梯，车辆接入机构和转盘等组成。这个车库的主要结构是用工字钢或槽钢焊接。结构简单制造不难。由于起重车升降梯应具有较高的提升速度，来降低车辆的通往时间，采取直流转速配置或交流变频转速配置展现自动加减控制，实现高速运行和顺利启动和停止双重目的。起重电梯必须要一个平整的停车锁定配置，必须要一套驾驶检验设备，起升技能通常不超过 5t，速度应大于 90m / min。 车辆通道机构是电梯升降机的子公司，一般采用多段伸缩叉。转盘的作用是调整车辆进出位置。7垂直升降三维车库动作更加复杂，一般采用工业电脑或高端可编程控制器形成自动控制设备，实现车辆控制，自动计费等功能，还可实现无人值守的管理。图 2-3 垂直升降式立体车库2.1.42.1.4 升降横移式立体车库升降横移式立体车库 图 2-4 是一个升降三维车库。这种车库大多是中小型车库，停车数量从几十辆到几十辆车，一般采用 24 层结构。整个车库由一个支架和多台同样的手推车组成，典型的手推车由提升机构组成。每辆车之间相互独立运行，一般情况下不会因车失灵而影响车库的正常运行。 上下三维车库可按照地面形式和高度要求随意组搭，可建在广场，建筑旁边的地下通道或地下室，非常适合工厂与矿山内部停车和社区停车。 升降式三维车库可通过手动控制或可编程控制器进行控制。 升降式三维车库的土地利用率取决于层数。一般情况下，单位停车场可停放 238辆车辆。图 2-4 升降横移式立体车库2.1.52.1.5 输送带式立体停车库输送带式立体停车库图 2-5 为运输带式立体车库，采取升降电梯提高车辆，再用运输带将车辆配送至停车位。整个车库设备较复杂，必须采用计算机控制，适合建在大型娱乐场所或繁华商业区中。图 2-5 输送带式立体车库除了上面各式立体车库外，还有双层提高式简单停车库，如图 2-6 所示。它是由液压传动配置构成的微型立体车库，也是一种通用的家庭立体车库。9图 2-6 无平移双层提升式简易停车库2.2 自动立体车库的特点 这些特色是相当于自行式三维车库，自走式立体停车库（停车场每单位面积）低，因为每个车道都有一定的占用面积;拿车不方便，坐司机长途跋涉;车库水平不能太大，不安全，容易被盗等等。1.1.保存区域，空间利用率高保存区域，空间利用率高 除了必要的停车位，几乎没有浪费。如机械停车库的垂直循环，占用尺寸为 50 平方米，能存放 30 多辆车，而普通停车场存储 30 辆车需要覆盖 1000 多平方米，差距超过 20 次。2.2.轻松访问仓储和管理轻松访问仓储和管理 计算机控制简单，库中存储的数量，存储位置，存储时间等都可以全部显示在操作面板上，一目了然。3.3.设备安全可靠设备安全可靠 完善的锁定配置，保证汽车安全靠谱，外界人员无法自由进出，车内不会人为损坏而丢失，车主可以放心。4.4.灵活配置灵活配置 可以单独布置也可以并排布置，或附着在其他建筑物上，可以位于地面，品种齐全，适应范围广。5.5.节能节能 由于汽车在车库内行驶时间短，废气排放少，所以不用通风，且无大范围照明，耗能低。6.6.节省时间节省时间 业主不需要找到停车位，分流时间短。2.32.3 三维车库的主要技术指标三维车库的主要技术指标10 这里主要描述三维车库产品及其使用车辆速度等方面指标的车库建设，选择结构和空间布局提供了技术指标。2.3.12.3.1 适用机型适用机型 大多数汽车是以标准尺寸设计和制造的。根据不同的车型，可分为S，D，M，G，L 型，以及高档 H 型车。各种车型的尺寸和重要参数如表 2-1 所示。 显然不同类型的汽车需要停车位的大小不一样。根据三维车库的模型可以设计成比其他车型小的停车场。例如，根据 G-car 设计的三维车库可以停放 S，D，M 和 G 型车。我们说车库可以是适用车库的停车模型，哪些是最大尺寸型号表 2-1 汽车车型参数项目小型轿车中型轿车中大型轿车大型轿车超大型轿车微型面包车总长L/mm470050005100530057005100总宽W/mm170018001900205020501900总高H/mm155015501550155015502050总重 G/kg1600170019002100230025002.3.22.3.2 停车车位空间停车车位空间车库最大适用车型的停车空间大小决定了有效空间，应根据接入设备的准确性向某方向增加一定的安全幅度，一般需要 200300mm。停车位的实际空间与其他结构（如托盘，起重设备等）构成了可以计算停车位的空间。如果停车位的总长度 L，总宽度 W 和总高度 H 则：V=LWH。112.3.32.3.3 库容与库容利用率库容与库容利用率 可以同时容纳的轿厢的总数称为三维车库的容量（称为容量 N） 。使用有限的土地面积停放更多的车辆，最大的存储容量是最基本的三维车库设计目标。一般由车库尺寸使用率（Rs）和空间储存量使用率（Rv）来表示： 总SWLNRS=总VVNRV= 其中 S总主要车库总范围，m2;V总主要车库总容量，m3；N由于车库内总是要留有一些辅助空间，所以Rv总小于 1，而Rs 一直都大于 1，Rs越大反应立体车库土地使用率越高。2.3.42.3.4 车辆存取时间车辆存取时间 车辆行驶时间展现了车库的速率。对于具备一个提高配置的立体车库，例如垂直升降三维车库，车辆通行 t 包括进入 t1，升降 t2，停车 t3，起重配置 t4，提升配置t5，拣选 t6，提升配置下降 t7，车辆出口 t8。 以车库为例，每个阶段的车辆访问速度 - 时间曲线如图 2-7 所示，其访问时间为 110 秒。图 2-7 车辆存取动作曲线 显然，对于不同的停车位，车辆通行时间是不一样的。所以全部车库应运用一般车辆通往时间来表现车库的速率。对于具有多提升平行动作装置的三维车库，车辆通行时间取决于顺序完成每个动作的最大时间。 对于进入车辆比较集中的场所，如体育场馆，停车场旁边的电影院，平均车辆通行时间可以更大，如 120 秒。122.42.4 三维车库设计选择的要点三维车库设计选择的要点本节的主要目的是提供三维车库建设的准确数据，选择正确的位置和适当的三维车库，实现车库的最大利用。2.4.12.4.1 三维车库选址三维车库选址使用停车场的车辆有两种主要类型（1）娱乐和商业区域的临时停车场;（2）夜间在工矿企业和社区内存放。前者通常不固定，后者相对固定。在建设停车场时，首先要查明车辆的分布情况和停车场的车辆数量。那么按照城市整个划分，交通要求，地形和政策法规，我们将决定使用三维车库。2.4.22.4.2 适用车型的确定适用车型的确定最大适用车库模型的选择决定了存储容量的范围。因此到车库周边车型和统计分析数确定车库的适用车型。根据表 2-1 中的车辆分类方法，令 q1，q2，q3，q4，q5 是可以使用车库的S，D，M，G 和 L 车辆的数量，Q 是两者之和，2 可以对车库适用模型比例进行统计分析。从表 2-2 可以得出，车库选择的面积越大，车型的 P 值就越大，可以存放的车辆品种就越多。当 P = 1 时，车库可运用全部 S-L 车。大型汽车的分配不大时，应根据统计分析数据，按表 2-2 所列的 P = 0.8，对车库进行计算，并对车库进行计算。存储车辆总数：T=PQ表 2-2 适用车型比率分析车型数量比例适用车型比率Sq1q1/QP=q1/QDq2q2/QP=(q1+q2)/QMq3q3/QP=(q1+q2+q3)/QGq4q4/QP=(q1+q2+q3+q4)/QLq5q5/QP=(q1+q2+q3+q4+q5)/Q合计Q=q1+q2+q3+q4+q51132.4.32.4.3 立体车库容量的确定立体车库容量的确定 三维车库的容量应根据车辆进出车辆总数，车辆通行规则（集中或分散）确定。根据日本的资料显示，在商业区的建筑面积超过 2000 平方米的地方必须附在停车场，按照 300 平方米的停车位来确定。这些经验数据也可以用作确定容量的参考。2.4.4 选择选择在选用车库类别时，关键要考虑周围的情况。如果您在立交桥或地下室建立三维车库，则应选择升降式三维车库。如果您在高层建筑旁边搭建车库，则应选择垂直升降机或立式回收塔。其次根据车辆通行特点选择，如立体车库旁边的娱乐场所应选择短时间内采取垂直立体车库，以方便集中在商业区车库。 对于主要的各种选择，经济分析，施工成本分析和优缺点的比较，从中找到最好的方案。 经过选定的车库类型，应用专业知识完成车库结构设计和控制设备设计。14第 3 章 可编程序控制器（PLC）的简介3.13.1 可编程控制器功能可编程控制器功能PLC 优越的性能使其可以在恶劣的环境中工作，并且受到客户的欢迎，关键是出于以下优点。1.灵活性和多功能性2.抗干扰能力强，可靠性高3.编程语言很容易学习4.PLC 与外部设备的连接简单，使用方便5.PLC 功能强大，功能扩展能力强6.PLC 控制设备设计，调试周期短7.PLC 体积小巧，重量轻，易实现机电一体化3.23.2 PLCPLC 硬件结构硬件结构 根据不同的结构形式，PLC 可分为两种积分和模块化。 PLC 的整个结构是中央处理单元（CPU） ，储备器，输入单元，输出单元，电源，通信端口，I/0 扩展端口组装在一个盒子中形成一个主机。此外还有单独的 I/O 扩大单元与主机合并运用。整个 PLC 构造紧密，面积小，机器经常采用此构造。集成 PLC 的基本组成如图 3-1 所示。图 3-1 整体式 PLC 的组成示意图模块化 PLC 的组成如图 3-2 所示。 PLC 的这种结构是 CPU 单元，输入单元，输出单元，智能 I/O 单元，通讯单元分别由相应的电路板或模块组成，模块可插入地板，模块之间通过地板巴士相互关联。配有 CPU 的单元称为 CPU 模块，其他单元称为扩展模块。 CPU 和模块化 PLC 设备配置灵活性，一些小型机也使用这种结构。15图 3-2 组合式 PLC 的组成示意图下面主要介绍 CPU 和输入/输出单元，3.2.13.2.1 中央处理单元（中央处理单元（CPUCPU） CPU 是 PLC 的中心部件，它相似于人的大脑，可以按照预编程的设备程序命令 PLC完成各种任务。其作用如下：（1）通过编程工具接收和存储用户程序和数据输入，并通过显示屏显示程序的内容和存储地址。（2）检测客户程序。正在输入客户程序来检测并知道语法错了立刻报警，并停止输入;在程序运行过程中发现错误，立即报警或停止执行程序。（3）接收，调用场景信息。保存接收到字段输入的数据，在需要数据时调用它，并将其发送到需要数据的位置。（4）实施用户程序。当 PLC 进入运行状态时，CPU 根据用户程序按顺序存储，逐个读取。说明并实行客户程序，完成客户程序中规定的各种操纵，并将实行成果发送到输出以驱动 PLC 的外部负载。（5）故障诊断。诊断电源，PLC 内部电路故障，根据故障类型或错误，通过显示屏显示相应信息，提示用户及时排除故障或纠正错误。3.2.23.2.2 二进制输入二进制输入/ /输出单元输出单元 输入/输出单元是 PLC 与外部设备相连的位置。输入单元接受在场设备向 PLC 供应的信号，比如由按键供应的开关信号，操纵开关，定位开关，接触开关，打码器等。这些信号经过输入电路滤波，光电隔开，电平转变等解决，进入 CPU 可以接受和解决信号。输出单元经过光电隔开，功效放大等转变由 CPU 解决的微电信号，以转变外面设备所需要的强大信号，以驱使所有执行器，如接触器，电磁铁，速率控制设备。16 一些 PLC 内部提供 24V 直流电源，那么直流输入单元没有外部电源，客户只需要在输入一端和公共一端之间转换即可，这就是所说的无源直流输入单元。无源直流输入单元简单了输入的接线，容易客户使用。图 3-3 PLC 的输入接口电路（直流输入型）1.1.交流输入单元交流输入单元 交流输入单元的电路如图 3-4 所示。虚箱为 PLC 内部输入电路，左侧为外接用户接线盒。仅绘制对应于一个输入点的输入电路，并且与每个输入点对应的输入电路相同。图 3-4 交流输入电路 在图中，电容器 C 是对应于短路的隔直流电容器。 R1 和 R2 构造分压电路。这里光耦合器是两个反的并联合发光二极管，任何一个二极管都可以使光电晶体管导通。两个 LED 指示灯也以反向并行显示。所以这个电路可以接收外部交流输入电压，其工作道理和直流输入电路差不多一致。 PLC 输入电路有一个总点，组类型，隔离型的另一个。输入单元只有一个公共点，外部设备输入元件有一个相连到 COM 的点子。分组类别将输入终点分成几组，每组分享一个公共终端;输入单元是具有彼此隔离的公共终端的一组输入点，并且可以使用单独的电源。172.2.切换输出单元切换输出单元 输出接口是将 CPU 解决的输出数字信号传达到输出端子的电路元件，使得控制器被接通或断开以驱动输出装置，例如接触器，电磁阀，指示灯等所需的电压或电流。为了适合不同类别的输出设备负载，PLC 输出接口有三种类别：继电器类别输出，晶闸管类别输出和晶体管类别输出，分别如图 3-5，3-6，3-7 所示。继电器类别输出是接触输出形式，可用于打开或关闭具备低开关效率的直流负载电路，具有继电器接触的电气使用和机械使用;晶闸管类别输出和晶体管类别输出为非接触输出形式，开关动作迅速，使用寿命长，这普遍用在具备交流电的晶闸管输出功效负载，晶体管类别输出用在皮带直流电源负载。图 3-5 电器输出接口电路 图 3-6 晶闸管输出接口电路 a) b)图 3-7 晶体管输出接口电路 从三种类型的输出电路可以看出，继电器，晶闸管和晶体管成为开关部件的输出由 PLC 输出指令限制，完成或断开相应的输出连接到负载环路任务，他们不加载提供工作 功率。负载电源的类型，电压电平和极性应根据负载要求和 PLC 输出接口电路18的技术性能指标来确定。 因为输入输出接口电路选用光电合成或继电器隔开电路，所以使输入输出设备与PLC 之间无电源触碰，从而直接减少了电磁干扰，并且提高了 PLC 的可靠性，也是其中的关键措施之一。3.33.3 PLCPLC 工作工作 PL 固然以微处理器为中心，具备电脑的许多功效，但它与电脑的工作却完全不一样。微机一般等待指令和终止工作的方法，如普通键盘浏览形式或 I/O 浏览形式，当按键或 I/O 动作时，转换到相对的程序或终止服务程序，然后再次等待浏览。 PLC 是采用“顺序扫描，连续循环”的方式工作。当 PLC 行驶时，CPU 按照环限制要求编辑储存在客户存放器中的步骤，并按照命令步骤号循环性地读取程序。如果没有转跳命令，则用户从第一个命令步骤逐渐实行客户程序直到结束，然后回到第一个命令，开始下一轮新浏览。在每次浏览步骤中，还要完成输入信号采取样品和输出状态更新等。 PLC 工作步骤可分为输入更新，程序实行，输出更新三个阶段，轮回周期，如图3-8 所示。图 3-8 PLC 的扫描工作过程3.3.13.3.1 进入刷新阶段进入刷新阶段 PLC 在输入更新时段，主要为了浏览从输入储存器的次序读取全部输入端子的开关状况或输入参数，并将其（写入）存储器放入相应的输入状态图像寄存器中，此过程为称为采样或输入刷新。然后关掉输入端口，进入步骤实行阶段，就算输入状况变了，输入状态寄存器的内容也不会改变。改掉的输入状态信号只有在下一个浏览周期的输入更新时段读取。3.3.23.3.2 程序执行阶段程序执行阶段19 PLC 在程序实行时段，按照客户程序步骤浏览执行每条命令，从输入状态图像寄存器和组件状态寄存器执行所需的条件（有辅助继电器，定时器，计数器，输出继电器和其他 PLC 内部组件状态）后，相应的计算处理结果将被重写到组件状态图像寄存器中， 因此对于每个元件，存储在组件状态映射寄存器中的内容将随程序进行而改变。3.3.33.3.3 输出刷新阶段输出刷新阶段 由于扫描时间被定义为完成扫描所需的时间，浏览周期的长度（I/O 更新，程序实行和查视服务）关键决定于三个原因：CPU 执行指令的速度;慢慢来;指令的数量也就是用户程序的长度。 对于这种集合采样，集合输出，使得在每个浏览周期中，PLC 只有对输入状况实行一次采样，更新一次输出状况，在一定程度上降低了设备响应速度，也就是说存在输入/输出滞后现象。输入/输出响应延迟示例如图 3-9 所示。图 3-9 PLC 输入/输出的相应延迟 第一次扫描：由于 00000 输入图像寄存器为 OFF，所有输出 01000，01001，01002都处于 OFF 状态。 第二次扫描：在输入采样时段，由于 00000 输入图像寄存器从 OFF 变为 ON，执行程序后，01001 输出图像寄存器变为 ON，01002 输出图像寄存器变为 ON。在输出端子01000 = OFF 之后刷新输出，01001 = ON，01002 = ON。 第三次扫描：01001 输出图像寄存器为 ON，因此执行程序 01000 后也打开。从上述循环扫描处理可以看出，在输入条件开启之后，输出将呈现响应延迟。最大延迟时间可能是 2 到 3 个扫描周期时间，所以响应延迟时间和程序长度，指令执行速度。203.43.4 可编程控制器编程可编程控制器编程 可编程逻辑控制器最突出的优点之一是使用“软”继电器而不是“硬”继电器，使用软件编程逻辑而不是传统的硬件路由逻辑来实现控制。而 PLC 编程语言是被控制对象，操作人员容易熟练的继电器限制电路，大多数电气技能人员了解并掌握。通常来说，PLC 梯形图语言，命令助记符语言，控制设备流程图语言，布尔代数语言等，为加强参数计算和通信网络技能，一些 PLC 也可以运用高级语言编程。在这些语言中，特别是梯形图语言，命令助记符语言是最经常使用的。 应该注意的是，由于 PLC 的设计和生产没有统一的国际标准，所以制造商使用编程语言和编程语言中的符号不一样。 下面是最经常使用的三相同步电动机直接开启继电器接触限制电路为例，用 PLC 编程实现控制。 首先应该确定原来的继电器接触器控制电路，这是输入量，即输出量，以分配对应的 PLC 输入和输出端子（即 I/O 分配） 。从图 3-10 可以看出，SB2 和 SB3 是电动机的正向和反向按钮。SB1 是电机停止转动的按钮。它们都发送信号使线圈 KM1 / KM2 通电或断电。因此，我们可以知道 SB1，SB2，SB3 是输入，KM1，KM2 是输出。图 3-10 三项异步电动机正反转控制电路 电机正负控制与 PLC 的外围接线图如图 3-11 所示。启动按钮 SB2，SB3 和停止按钮 SB1 分别输入到 PLC 的输入端子 00000,00001 和 00002。 触点 KM1 和 KM2 的触点由于输出装置和 PLC 输出 01000 和 01001 连接。以及通过 PLC 编程语言来表达程序的直接启动控制逻辑。21图 3-11 PLC 用于电机正反转控制的外围接线和梯形图第 4 章 堆垛式立体车库的设备构成如今三维车库的结构多样化，垂直升降式，起升横向型和道路堆垛三维车库使用最广泛。设计是一种堆叠式自动立体车库，不仅可以在地面上设计，堆叠三维车库机械结构复杂，但自动化程度高，甚至可以实现整车库的无人值守管理。主要先确认了欧姆龙 CPM1A 系列 PLC 的选用，为了设计三维车库限制设备，因为中小型 PLC 系列的选取更加实惠。4.14.1 工作原理及特点工作原理及特点载体上的车辆经过轨道堆垛机或桥式起重机水平和笔直地转移到停车位，并且通过接入装置有序地访问车辆。因此，车辆通过堆垛机进行访问和智能处理车辆运动来实现。堆叠三维车库图如图 4-1 所示：1堆垛机 2水平回转盘图 4-1 地上堆垛式立体车库 停车场由混凝土或钢结构组成，确保地下空间的结构安全。易于维护和管理。可免费使用地下空间，可提供大型停车位;由电脑进行综合管理，可以全面监控设备的运行情况，操作方便。然而堆垛机对技术的需求更高，单个堆垛机的成本更高。因此堆22叠三维车库适合需要更多停车位的客户。4.2 车库设备的结构车库设备的结构 根据三维停车库的结构和性能要求，设计控制设备可分为三个层次：第一层是信息管理层，主要完成 IC 卡的管理，规划，存储，任务匹配，运行状态监控等;第二层是工业计算机和数据采集和检测，显示设备组成的监控级别或调度监控级别;第三层是以PLC 设备为核心，功能方面的底层控制设备，形成了现场控制水平，设备独立于每个功能，但彼此合作，从而实现信息管理和实时控制，同时也保证了设备的可扩展性和开放性。此外，该分层设备还可以与其他设备共享资源。 根据这种分层结构，控制设备从上到下分为信息管理设备，进出口主控制设备和智能机械设备。智能管理设备包括道路堆垛机设备和水平切换设备等智能设备。智能控制设备包括智能终端设备。控制设备的结构如图 4-2 所示：图 4-2 控制设备结构简图 以下描述了控制设备的三个部分，具体描述了智能机械设备，因为在设计的后面，我们专注于图书馆门开关和停车控制部分的设计，所以主要介绍智能机械设备方便后台了解。4.3 信息管理设备信息管理设备 信息管理设备以参数库为中心，关键完成智能 IC 卡管理和停车计划及相应信息管理，包括主机和热备机系统。他们通过 LAN 替换信息，完成任务发送和设备状况反应。4.3.1 PC 设备基于数据库记录管理智能卡（IC 卡） ，用户信息，访问车辆等相关信息，访问23规划车辆的任务。 沟通的步骤如下： （1）打开主机的通讯端口，初始化和发送数据。 （2）PC 确定请求信号（通信请求，或发送指令和数据请求）是否发出。 （3）如果发出信号，则判断通信信号是否终止。如果不是通信终止信号，则通常的控制过程（即将数据发送到 PLC，或 PLC 的数据被接受并且执行控制任务） 。完成后，循环直到第二步开始，PLC 发送停止信息，通信完成。4.3.2 热备设备热备设备 热机备份是提高设备可靠性的常用方式。主机负责管理和数据采集，热备份机通过监控设备从主机获取信息，一旦主机故障，热备机成为主机工作。4.4 出入口控制设备入口限制设备由服务器，激光检验设备和主 PLC 三部分组成。4.4.14.4.1 服务器服务器服务器负责转发信息管理设备的命令和管理。在服务器外部显示屏上，信用卡机和充电设备等智能终端，辅助信息管理设备完成信用卡的显示任务。4.4.24.4.2 激光检测设备激光检测设备激光检测设备同时在 X，Y，Z 这三个方向上，在指定的空间扫描，通过数据拟合的三个方向获取车辆的外部尺寸和停车位置，并自动调整车辆停放确保安全。4.4.34.4.3 主主 PLCPLC 设备设备PLC 设备以 PLC 为主控，完成出站和出站过程的功能，其中涉及到设备有：入口门，转盘等设备。它经过服务器总线连接到表面服务器。以下陈述了图书馆门和转盘设备。图书馆门通常由驱动电机，驱动轴，卷帘机构和门组成，以实现堆叠三维车库门的自动打开和关闭。通常车库通道带有读卡器，进/出图书馆读卡器，图书馆门在 PLC和中央控制设备管理中自动打开和关闭。水平旋转盘用于达到进入和离开车库的车辆的 90或 180的水平。起重台主要由驱动电机，传动设备和旋转台等部件组成，实现 PLC 控制。驱动电机通常由变频器驱动，以实现平稳运动。4.54.5 智能机械设备智能机械设备智能机械设备包括堆垛机设备和水平传送设备。4.5.14.5.1 堆垛机设备堆垛机设备24堆垛机用于实现车辆的水平和垂直升降。堆垛机主要由水平行驶驱动器和垂直提升驱动设备组成。为了在巷道中的任何位置实现堆垛机的状态检测，通常使用光电地址。垂直提升设备由起重钢架，车辆平台，起升传动设备和缓冲器组成。它有两种类型的机械和液压。4.5.24.5.2 水平切换设备水平切换设备水平传送设备（停车机构）安装在堆垛机上，并且停车机构可以向左和向右延伸，以实现从堆垛车到停车位的车辆进入。堆垛机具有不同的传送水平，因此有梳状传送和托盘式（承载板）传送，处理机器人处理设备。铰接进入机构允许左右伸缩和短距离的垂直运动。这种转运设备的停车位一般为钢或梳，堆垛机整平精度5mm。停车位的高度很大。第五章三维车库控制设备设计第五章三维车库控制设备设计 在这里我们设计了地下堆叠三维车库进入车库控制设备和停车控制设备，地下三维车库主要用于市区，这样的车库可以根据需要扩展的停车位数量。5.15.1 进出车控制设备的设计进出车控制设备的设计 我们设计了一个自动三维车库，并行进出口可同时进入汽车。入口处设有售票机。汽车前面有一个栏杆，当司机按车票，乘坐机票时，栏杆上升，车子通过。当汽车确认通过时，栏杆自动下降。同样的，在出口有一个令牌机，当司机在出口栏杆上升之后放置令牌时，车子可以打开车库。驾驶远离车库的司机可以将图表中的票据交给车库经理处理。正，负电动机的车库门可在开合时上下驱动。车库的设计是上下级，其容量为 20，当达到最大限制时不允许进入车库。5.1.15.1.1 设备设计设备设计 首先考虑传感器。它们将用于确定车辆的位置以及栏杆和门的极限等。当司机将车停在售票机旁边或令牌机器上时，放置令牌，汽车前轮应位于压力传感器下方，以确定是否有汽车通过。传感器不应将信号输出低于某一最低有效压力。其目的是防止车库外的人出车，站在车门入口处的压力板上，由车库门打开引起的车辆，借机赶走，达到逃跑的目的，支付停车费。但这种最小有效压力不能低于轻型电动机或微型汽车25的值。 为了使栏杆平稳运行，另外两个计数器，也由内部 PLC，不是另一个硬件，并可以在每个动作后立即清除。定时器设置为 2 秒，即栏杆在视觉传感器移动后等待两秒钟。这确保了轿厢和栏杆之间至少有一个安全距离。当然这个时机也可以避免类似于由栏杆故障造成的持续身体的摩托车。 最后，每个导轨还应有一个极限位置传感器来检测轨道臂的位置。该传感器仅在栏杆完全抬起时输出信号。这些传感器与其他传感器结合使用，例如栏杆上升后两秒，以及随后的栏杆，信号的输出应中断。 图 5-1 显示了整个设备的传感器位置图 5-1 进出车库的传感器位置示意图程序流程图见图 5-2 所示：26 Y N N N Y Y N Y图 5-2 程序流程图开始CT1=0CT1=20锁取票机显示车库满进库？升起进口栏杆开启车库门计 时落下栏杆计数器加 1出库传感器输入开启车库门升起出口栏杆计 时落下栏杆计数器减 1C门下有无障 碍物？关闭车库门C275.1.25.1.2 梯形逻辑图梯形逻辑图1.PLC 输入地址分配表输入地址元件代号元件说明00000MRB1计数器手动清零00001DTB1取票按钮00002DTB2取车按钮00003DTS1投入令牌开关00004RTS1取走票开关00005PPS1压力板开关 100006PPS2压力板开关 200007LS1车库门上极限00008LS2车库门下极限00009LS3进口栏上极限00100LS4出口栏上极限00101OS1进口视觉传感器00102OS2车库门视觉传感器00103OS4出口视觉传感器00104OS5-3视觉传感器由 5 至 300105OS3-5视觉传感器由 3 至 500106LS5进口栏下极限00107LS6出口栏下极限282.PLC 输出地址分配表输出地址元件代号元件说明01001KM2关闭取票机01002KM3车库满01003KM4启动取票机01004KM5拾取票01005KM6开启车库门01006KM7升起入口栏杆01007KM8落下入口栏杆01008KM9落下车库门01009KM10升起车库门01100KM11升起出口栏杆01101KM12落下出口栏杆01102KM13可以取车 逻辑梯形图逻辑梯形图 附有逻辑梯形图。 程序描述程序描述 在程序开始时，首先判断计数器 CT100 是否达到 20，并且分别具有计数控制触点，递减计数触点和复位触点三个输入，它们是计数功能，递减和重置。当车进时间，PLC内部继电器 20000 常开触点闭合，计数器进行附加控制操作，计数器加 1;当车辆出库时，PLC 内部继电器 20001 常开触点闭合，计数器减法运算控制，计数器减 1;交换机00000 作为手动清除功能。当计数器达到 63 时，PLC 内部特殊继电器 25506 关闭，然后常开触点 22000 关闭，常闭触点 22000 打开，所以 01001,01002 输出，从而关闭售票机，打开“GARAGE FULL（车库满） ”标志。常闭触点 22000 可以保证当机票功能连续工作时，计数器不能达到 20。 最后，PLC 回到程序的开始，继续循环，不断询问计数器达 63，等待传感器输入。因此根据总结，共有 18 个输入点和 11 个输出点，因此选择小型计算机 OMRON CPM1A-30CDT-D。5.PLC5.PLC 外部接线图外部接线图外部接线图。295.1.35.1.3 总结总结在进出口车辆控制设备设计中，传感器类型和设置当然是优先考虑的。当然考虑安全因素和可能的事故和不便。这些问题可以通过设置必要的传感器来解决。设计图可以帮助组织各部分动作的逻辑顺序，以生成最终的过程，起到桥梁底部的作用。地下车库控制设备设计地下车库控制设备设计地下堆叠三维车库和地面堆叠三维车库的机构基本相同，最大的区别在于存储转盘。当车辆进入和离开仓库时，地板堆叠三维车库的水平转台旋转 90 度或 180 度。而地下堆叠立体车库，水平转盘被电梯取代，因为存放，车辆从地面的水平降到车库地板;从图书馆出发，车辆应从地面升起，因此电梯需要具有旋转和提升功能。5.2.15.2.1 设备构成和工作原理设备构成和工作原理所涉及的双层机械式停车设备采用梳型结构，结构如图 5-3 和如图 5-4 所示： 图 5-3 立体车库单层俯视图图 5-4 车位示意图 车库停车场采用梳子式结构，即自主行走车（水平转移机构/搬运车） ，通过通讯设备接收地面管理指示，继续驾驶车辆的状态车辆等信息返回主机）和停车空间之间的特殊结构的梳子，两个交叉对面到车轮的位置作为车辆的支撑点，与车型三维修车库结构，不仅可以方便到达汽车，而且节省时间，适合大多数小型，家用和商用车。30机械传动部件主要包括停车位，搬运手推车，堆垛机，转盘，起重电机，横动电机等，使用位移传感器检测堆垛，搬运车，电梯提升，平移和旋转位置，光电传感器检测是停车空间空吗？5.2.2 堆垛机原理堆垛机原理堆垛机与水平传送机构配合，进入车辆，实时向信息管理设备报告状态信息。当堆垛机水平或垂直运行时，相应的列层数被设置为减少 1，并且当前值和设定值之间的差逐渐减小。当差值为 2 时，速度从高速变为中速。当差值为 1 时，接受中速至微速转换指令，用于调整减速点的定时器 T1 开始运行，如图 5-5 所示。T1 后 t1 时间将实际减速信号发送到指定的微速操作。当差为 0 时，停止点的定时器 T2 根据停止命令进行调整。 T2 在 t2 后启动，堆垛机停在允许范围内。指定 t1 和 t2，堆垛机正在运行速度，惯性和制动能力。在步行和提升的各个位置，固定的编码器地址是固定的，并且堆垛机依赖地址与目的地址进行比较，并且堆垛机每次通过一个位置停止记录移动的数字直到它与预定位置号一致。这种定位方法在堆垛机速度上，定位精度为10mm，高速度为40mm。 图 5-5 堆垛机速度控制示意图5.2.35.2.3 控制设备设计控制设备设计 通过 PLC 控制提升液压缸和旋转缸上的电梯;在变频器和阅读器上处理车辆以及由PLC 控制的液压装置。 2 PLC 通过 ControllerLink 通讯，IPC 作为主机用于监控两台PLC 的运行。 车库无人值守操作，乘车和汽车都是基于用户的 IC 卡进行操作。IC 卡包含用户的停车场号码和用户的姓名和个人信息。用户将 IC 卡插入读卡器，控制设备比较其上的信息和工业控制计算机数据库的内容。如果正确，计算机向两台 PLC 控制单元发送命令，执行相应的动作。处理车没有设定初始位置，车辆停在原地，所以可以避免回电，达到节电的目的。搬运车横向电机采用自适应控制，以最大限度地降低功耗。控制设31备的结构如图 5-6 所示。图 5-6 停车库控制设备框图控制设备通过对电机、液压设备的控制来实现载车板的升降、横移。升降到位由定位开关和限位开关检测。同时为在发生异常情况时能及时让停车设备停止，装有紧急停止开关。图 5-7 PLC 控制设备原理图取车流程框图如图 5-8 所示:32图 5-8 取车流程图33存车流程图如图 5-9 所示。图 5-9 存车流程框图1.1.升降机和调平控制升降机和调平控制为了提高车辆的使用效率，为保证平台平整精度，由 PLC 通过变频器对牵引机电机进行无级调速，上下拖动电梯。原理如图 5-10 所示。 PLC 发送到变频器的信号有：正向，反向，外部故障，故障复位等。变频器回到 PLC 信号，包括零速，速度一致，就绪，制动电阻过热等。为了使电梯升降机平稳，可以预设几个加减速度，以获得适当的 S 曲线。34编码器安装在牵引电机的主轴上，其输出被发送到变频器，形成电机转速的闭环控制。编码器的输出信号与 PLC 的高速计数（CT）模块分频（11/64） ，停车位的调平信号用于实现精确的测量和定位举升位置。图 5-10 升降台升降控制原理图2.2.横移机构的伸缩控制横移机构的伸缩控制横移机构是把车存入泊位和从泊位上取下的关键部件，它由臂和钩两部分组成。为使车能快速而平稳存取，臂与钩应协调动作。为此配有速度、位置传感器和轻便的传动机构。臂与钩分别由 2 只电机驱动，其中钩的灵活而准确的控制由 PLC 经变频器对电机调速来实现。图 5-11 为这部分原理图。图 5-11 横移机构控制原理图5.2.45.2.4 逻辑梯形图逻辑梯形图1.PLC 输入地址分配表输入地址元件代码元件说明3500000DW1搬运器定位 100001DW2搬运器定位 200008BYQJT搬运器急停00009ZB热继电器00010RJ制动电阻保护00011SB1小车移动限位00012SB2小车复位限位00013SB3搬运器左限位00014SB4搬运器右限位00015SB5微升上限位00100SB6微升下限位00101SB7升降台上限位00102DB1变频器制动00103DB2变频器故障00108DM1读码器接收 100109DM2读码器接收 200110DM3读码器接收 300111DM4读码器接收 400112DM5读码器接收 500113DM6读码器接收 600114DM7读码器接收 700115DM8读码器接收 8362.PLC 输出地址分配表输出地址元件代码元件说明01000KM3P变频器01001KM4P油泵电机01002JZP小车移动01003JFP小车复位01004DCFP电磁阀01005GD同时关断01006BJQ搬运器报警01007GZD搬运器故障灯01008DI0控制器禁止01009DI1CW 停止01010DI2CCW 停止01011DI3快速停止01012DI401013DI501014ZF总阀3.逻辑梯形图逻辑梯形图另附。4.PLC 外部接线图外部接线图另附。5.3 控制设备的改进和运行速度的改善 在控制设备中，由于现场设备如定位开关，限位开关等输入信号，以及继电器，接触器等输出和 PLC 连接，设备数量过多，使接线设计和联合打样工作，端子和开槽盒也很大，不仅增加投资，不便维护，而且对设备的安全运行埋藏隐患。使用现场总线技术，连接一对双绞线或电缆的设备数量可以大大简化接线，设备扩展更加灵活，而且由于现场总线设备的智能化，数字化，而且还提高了控制设备精度。 在稳定和安全条件中，作为运动元素的速度，也是判断车库的重要依据是好还是坏。一般来说，为了保证车库的安全稳定运行，车库保持恒速运动，但车库在起停时不可避免地会产生加速。随着车库规模的增加，车库运行速度要求较高，但也要求车37库的稳定性不受影响，加速度不增加。为此，提出了实现车库变速运动的方式，也是保证运行的稳定性。 阀门是上下移动的开关，对操作速度有直接的影响。目前，国内车库设计基本上是通过一个阀门控制一个停车位。当阀 1 打开时，停车速度 v1（参见图 5-12 a） ） ，起始时间为 ts，结束时间为 tE，恒速移动时间为 tR-ts，从 0ts，tR tE 加速度 a1（参见图 5-12 b） ） ，启动时间 ts 中达到速度 v2（v2 v1） ，加速度增加，停车位开始时振动很大。现在，在每个停车场添加一个控制阀 2。 （Ts2-ts1） ，油门 2 完全打开，速度达到v2，加速度仍然为，速度为 v1，加速度为 a1（见图 5-12c）A1;停车位到 v2 速度移动到 tR1，关闭阀门 1，然后移动到 v1 的结尾。在图 t1 中，t2 是分别开启或关闭油阀的过渡时间。整个过程中，加速度没有增加，但速度已经增加了近一倍（考虑到液压过载，不能简单地认为 v2 是 v1 的 2 倍，所以当 PLC 编程时，计算的时间是正确的） 。 通过这种设计，您可以节省近一半的时间，大大提高了车库
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