关于升降横移式立体车库的PLC控制

河南理工大学万方科技学院本科毕业论文目 录摘要2Abstract4前 言61.立体车库的发展状况81.1本题设计的背景81.2本题设计的内容91.3本题设计的目的及意义92. 系统控制方案的设定112.1自动化立体车库的描述112.2 系统设计的基本步骤123. 立体车库系统硬件方面的设计143.1升降横移式立体车库的基本结构143.2 PLC程序设计要求194.升降横移式立体车库系统软件方面的设计224.1 PLC的概述224.2 可编程控制器的特点224.2 可编程控制器的选择244.2.1 I/O 点数的分配254.3电气控制系统284.4工作原理29致 谢31参考文献32附 录33摘要随着汽车的日益增多，解决停车难的问题显得越来越重要，尤其是在人口密集的大都市。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。全自动立体车库作为以其高效、快速、安全等特点，成为解决都市停车难问题最有效的途径。立体车库控制系统采用了以PLC作为控制核心的可编程控制元件。它具有可靠性高，功能完善，使用方便等特点。本次设计以实现立体车库的载车板的逻辑移动为为主要目标，并以其安全性能和逻辑判断为依据，设计了车库控制梯形图，并就其可靠性和控制策略、方法进行了研究，主要内容如下： 1在分析立体车库运行特点的基础上，得出了立体车库的分级分布式控制的控制思路，设计了立体车库分布式控制系统。 2结合车库系统的功能及运行特点，设计了各层的子控制器和辅助信息反馈元件控制。 3对车库控制系统进行了安全可靠性分析，提出了解决车库运行过程中的安全性能并对整个系统进行了可靠性分析，确保了系统运行的可靠性。本文设计了一种垂直提升平移式立体车库的自动控制系统，详细介绍了系统结构、工作原理、安全防护措施，分析了系统的控制流程和PLC控制的梯形图。 本系统采用PLC、计算机结合组态画面监控，按动按钮或控制组态画面即可完成汽车存取过程，操作简单，存取方便。控制电路部分采用交流接触器传统方式，使运行安全可靠。设计采用可分组合，模块式安装，方便灵活，具备维护使用方便，造价低等特点。关键词：立体车库 PLC 控制系统AbstractAs the car is increasing, solving the problem of the parking is becoming more and more important, especially in the densely populated metropolis. But as the solution of static traffic in city - the effective measures to space, develop to the high level of automated parking equipment, with its small area, parking rate is high, flexibility, high efficiency and low consumption, cost-effective, safe and reliable, more and more people of all ages. Full automatic stereo garage as with its efficient, fast, security features, solving urban parking problem become the most effective way to.Stereo garage control system adopts PLC as the control core of the programmable control element. It has the advantages of high reliability, perfect function, easy to use and so on characteristics of. This design to realize the stereo garage logic mobile car carrying board as the main target, and its safety performance and judgment logic as the basis, design of garage control ladder diagram, and the reliability and control strategy, method undertook study, the main contents are as follows:1 in the analysis of stereoscopic garage operation on the basis of the characteristics of, the stereo garage distributed control ideas, design of the stereo garage is a distributed control system. 2 combination garage system function and the operation characteristics, design of the sub controller and auxiliary information feedback element control. 3 pairs of garage control system for safety and reliability analysis, put forward to solve the garage during the operation of the safety performance of the whole system and the reliability analysis, ensure the reliability of the system operation. This paper introduces a design of vertical lifting and translation stereo garage control system, describes the system structure, working principle, safety protection measures, analyzes the system control flow and control of PLC ladder diagram.The system uses PLC, computer with configuration screen monitoring, presses the button or the control configuration picture then completes the automobile access process, simple operation, convenient access. The control circuit uses AC contactor traditional way, so that the operation is safe and reliable. The design uses can be divided mix, modular installation, convenient and flexible, with convenient maintenance and use, and low cost characteristics.Key words: stereo garage PLC control system 前 言车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近3040年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已将近二十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。 目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。 (一） 升降横移式 升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。 （二） 巷道堆垛式 巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。 垂直提升式立体车库 垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米），对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。 （三） 垂直循环式 产品特点： 占地少，两个泊位面积可停6-10辆车。外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。可采用自动控制，运行安全可靠。 在对国内外各种问类产品进行分析的基础上，再结合造价、技术难度以及用户需求等各个方面的因素，可以发现升降横移式立体车库形式比较多，规模可大可小，而且对场地的适应性较强，同时釆用这类设备的车库十分普遍。因此，最终确定硏究对象为升降横移式立体车库。本课题以升降横移式立体车库为研究方向,以双层五车位为具体研究对象，采用三菱FX2N-48MR为控制元件,进行控制系统的设计与开发,结合所学专业知识,成功的设计出二层五车位PLC 控制系统.由于本人水平有限，本设计中难免有不当和错误之处，恳请各位老师批评指正。 1.立体车库的发展状况1.1本题设计的背景随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，拥有私家车的家庭越来越多，而与此相对应的是城市停车状况的尴尬。以北京市为例，截止2007年底，市区仅有公共停车场 828处，共计车位5.7万个,仅占市区机动车拥有觉的8.6%，停车环境与城市规划的矛盾十分突出。上海的情况也让人无法乐观，仅有的229个地下车库使面枳不足60 万平方米，只能满足1.3万辆机动车停放的要求，路边停车渐呈泛滥之势，比例高达64%，而且还有继续上升之势。据建设部城市交通工程技术中心对全网15个大城市停车现状的调查，城市机动车保有辆、停车位之比平均为4.84:1，这比值对于渴望“有车者有其位”的车主来说，形式不容乐观。停车难产生最主要的原因是城市建设规划上的准备不足。上世纪80年代初期，北京市权威部门对2000年北京汽车发展数的预测仅仅是70万一80万辆，而事实上到新世纪钟声敲响之前，北京市汽车总量则足足比预期多了100万辆，其中私人小客车的数量就高达45万辆。面对迅速发展的城市车流，停车设施建设的落后也就不足为奇。据建设部停车技术开犮推广中心介绍，北京市停车设施的“欠账”最保守估计为2030%。停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通问题，静态交通是相对于动态交通而存在的一种交通形态，二齐相互联系，互相影响，停车设施是城市静态交通的主要内容, 随着城市的不断发展，各种车辆的不断增加，对停车设施的需求也在不断增加，如来两着之间失去平衡，城市里就会出现停车难的一系列问题。数据显示，最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在15%-20%,而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有 2%-3%，特别是大城市的机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度， 因此，我们必须重视城市停车难的问题，并积极探求解决的措施。专家们指出，解决城市静态交通问题，大体分为软硬两种措施。所谓软措施，就是通过政策法规，限制路面停车，提高停牟场利叫效率，使部分车主更愿改乘公共交通工具，以减少机动车对停车场的需求。而硬措施，主要包括增建停车场，建设地下及立体停车场、利用其它空间满足停车场的需求。而无论釆取什么措施，在规划后再收拾残局， 由于局限内弥补不足，政府和管理部门所耑投入得精力和资金都将大大增加。1.2本题设计的内容本课题的主要内容是基于三菱FX2N系列PLC的立体车库控制系统的设计，升降横移类机械停车库利用托板移位产生垂直通道，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，-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2x3升降横移式为例,说明停车库的运行原理。立体车库的运动特点是：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。底层车位进出车时，无需移动其他托板就可直接进出车辆；顶层进出车时,先要判断其对应的下力位置是否为空,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,出车完毕时，载车板停留在该位置，以便下次车辆的直接进入。其运动的总原则是：进车优先。1.3本题设计的目的及意义作为现代大都市的标志，城市中心商业区髙楼大厦林立，社区道路、萵架交通干道、立交桥和地下铁路，编织出城市立体交通网，汽车的住宅一停车场也有了长足的发展，由平面停车向立体停车，由简单的机械车库向计算机管理高度自动化的现代立体停车演变，成为具有较强的实用性、观赏性和适合城市环境的建筑。作为现代大都市的标志，立体建筑和立体交通都有了显著发展，道路拥挤、车满为患成为当今快节奏社会中的最不和谐之音，发展立体停车已成为人们的共识。目前我国经济正处在高速发展时期，随着人们生活水平的不断提高，汽车进入家庭的步伐正在加快，停车产业市场前景广阔。机械式立体车库既可以大面枳使用，也可以见缝插针的设置，还能与地面停车场、地下车库和停车楼组合实施，是解决城市停车难最有效的手段，机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多力面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果釆用双层立体式机械车库，可使地而的使用率提高80%-90%，如果采用地上21层立体车库的话，50平方米的土地而枳上便可存放40辆车，这可以大大地节饵有限的土地资源，并节约土建开发成本。机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。在地下车库中釆用机械存车，还可以免除釆暖通风设施，因此，运行中的耗电从比工人管理的地下车库低得多。这种升降横移式机械立体车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地地少、可化整为零的优势，在住宅凶的毎个组团中或毎栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。当以往的路边、人行道上停车、地下或地面停车场均解决不了上述问题时，釆用机械式立体停车设备是-个非常有效的措施。机械式立体停车设备又名立体车库，它占地空间小，并且可最大限度地利用空间，安全方便，是解决城市用地紧张，缓解停车难的一个有效手段。可以预见立体车库具有非常广阔的市场前景。2. 系统控制方案的设定2.1自动化立体车库的描述自动存取车系统一般由小型可编裎控制器PLC控制，包括卡号识别与移动载车板两个过程。用户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动把数据传送到PLC控制系统，PLC系统通过判断卡号，自动把对应的载车板移动到人车交接的位置，开启车库门，缩短存取车的时间。存车时，司机按照指示灯信号指引入库，只有当车辆停放在安全位置后，停车正常指示灯才会亮。存取车完成后，车库门自动关闭。移动载车板时，系统严格按照各种检测信号的状态进行移动，检测信号包括超长检测、到位检测、极限位置检测、人员误入检测、急停信号检测等。若有载车板运行不到位或车辆长度超出车库允许的长度，所有载车板将不进行动作，若检测到急停信号，将停止一切动作，直至急停信号消失。以上信号均为硬件信号，除此之外，还可从控制软件中设置保护信号，比如时间保护，以保证因硬件损坏而导致信号失灵时保证主体设备及车辆的安全。（1）存车操作司机驾驶车辆从车库入口进入。在入口处的非接触式读卡机前感应区域晃以下自己的IC卡，感应过程完毕，栅栏自动升起，司机开车进入车库。车辆进入后，栅栏自动关闭。划卡的同时，控制器读取车位号，车库内对应的载车板自动移动到人车交接的位置，车库单元门自动打开。司机开车进入，停车到位，拉手刹，下车走出车库，用比IC卡在车库出口处晃一下比IC卡，车库单元门自动关闭，完成存车操作。（2）取车操作司机进入车库时，在入口处的接接触式读卡机前感应区域晃以下己的比IC卡，控制器自动读取车位号，车库内对应的载车板自动移动到人车交接的位置，车库单元门自动打幵，司机进入车库，开车出来，在车库出口处的自动读卡机前感应区域晃一下自己的IC卡，感应完毕，读卡机接受信息，上位控制机自动记录、扣费，栅栏自动升起， 司机开车出场，出场后，栅栏自动关闭；同时，控制器自动读取车位号，对应的车库单元门自动关闭，取车操作完毕。车库在运行过程中，有完备的自我保护装置。一系列光电开关、接近开关、行程开关等对载车板准确运行到位起着决定性的作用。独特的防坠落装置、断绳报警装置、超速保护装置对车辆的安全起到保护作用。车辆超长检测、车辆停车不到位检测、以及人员误入检测等信矸对车辆及人员的安全起若决定性的作用。2.2 系统设计的基本步骤立体车序系统设计。调试的主要步骤，如图2.1所示(见下页) 在本次课题设计过程中主要考虑以下几点：1.深入的了解和分祈立体车库的工艺条件和控制要求；2.根据立体车库的控制系统的功能要求，确定系统的设计系统结构；3.根据所设计的场所，选择电动机的类型； 4.根据1/0的点数选择合适的PLC的类型； 5.分配1/0点，分配PLC的输入、输出点；6.设计立体车库系统的梯形图；7.将程序输入程序进行调试，查出错误，让程序更加完善形图设计。 确定课题研究内容按要求编写程序设计系统结构按要求确定硬件配置设计电气原理图查询资料制定方案总结记录运行结果并分析调试程序 图 2.1 设计流程图3. 立体车库系统硬件方面的设计3.1升降横移式立体车库的基本结构升降横移式立体车库是指利用载车板的升降或横向平移存取停放车辆的机械式停车设铬。升降横移式立体车库毎个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升降、 横移运动到达地而层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库地面的车只作横移，不必升降，上层车位要将载车板升或降到地面层，驾驶员才可进入：车库内将汽车开进或开出车库。图3.1为一个地上5车位的升降横移式停车设备，其工作原理是：第二层三个车位可以升降，一层的两个车位只能横向移动，空车位供二层的车位下降吋借用。5、6号车位可以直接存放车辆；1、2、3号车位需下降后再存放车辆;叫3号车位，则需先将5号和6号载车板右移，再将3号载车板下降;24号车位，则需先将5号载车板石移，再将2号存车板下降。由于升降横移式停车设备对场地的适应性强，介绍系统各机械部分部件结构和功能，可根据不同的地形和空间进行任意的组合、排列，规模可大可小，对土建的要求比较低，因此，应用非常广泛。图3.1整体图示意图17本设计以两层三列式立体车库为模型建立硏究对象。升降横移式立体车库主要由结 构框架部分、载车板部分、横移系统、提升系统、控制系统、安全防护系统六大部分组 成。下面我们重点对车库的主要组成(图3.2所示)进行分析。图 3.2 车库主要组成部分示意图1.结构框架立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主，在升降横移式车库中我们选用钢架结构(如图3.3所示)。钢架结构与其它建筑结构相比，具有如下特点： 图 3.3 立体车库的结构框架河南理工大学万方科技学院本科毕业论文钢材在生产时，整个过程可严格控制，质量比较稳定，性能可靠。钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体；钢材的物理力学特性与程力学对材料性能所作的基木假定符合较好；钢结构的实际工作性能比较符合目前釆用的理论计算结果，计算结果可靠，所以说钢结构的可靠性髙。钢材具有较好塑性很韧性，钢结构在一般条件不会因超载等而突然断裂。在韧性方面， 钢结构对动力荷载的适应性强，具有良好的吸能能力，抗篇性能优越。 同时，钢结构制造简便，施工工期短。结构主体采用热制H型钢、槽钢、角钢和钢扳等型材制造，具有较好的强度和刚度, 轻巧、美观，并可二次拆卸安装，运输方便。2.上载车板及其提升系统每块上载车板都配有一套独立的电机减速机与链传动组合的传动系统。其丁作原理 如图3.1所示,电机顺时针旋转时，载车板上升；电机逆时针旋转时，载车板下降。根据载车板及车重确定链条所需要的传动力。报据传动力及载车板的移动速度确定电机功率。 根据车身高度度确定上下载车板板间的距离，根椐这个距离确定链条的长度，最后根椐传动力确定链轮大小，链节形状及大小。3.下载车板及其横移系统由于下载车板不需悬挂链条，所以为了节省材料，下载车板比上载车板要短。毎块下载车板后部都配有一套独立的电机减速机传动系统，藏于载车板内。在下载车板底部装有四只钢轮，可以在计轨上行走，其中两只为主动轮，装在长传动轴两端，另两只为独立安装的从动轮。电机减速机驱动长传动轴运转，长传动轴上的主动钢轮在导轨上滚动行走从而使下载车板作横向平移运动。根据载车板及车辆的重量、行走速度、滚轮与导轨间的摩察系数确定横移电机的驱动功率。4.安全装置上载车板上装有上下行程极限开关和防坠落安全装置。防坠落安全装置装在纵梁与下载车板上停位之间，在纵梁两测各装两只挂钩，上载车板两侧相应位置处各装两只挂环，上载车板上升到位后，纵梁下面的四只挂钩便自动套入四个圆环内，以防止升降电机常闭制动器慢释放后，上载车扳在汽车和载车扳本分的重力作用下慢慢下滑，压坏下层汽车。另外也防止制动器一旦失灵，上载车板从上停车位坠落，砸坏下层汽车。下载车板的安伞装置主要是行裎极限开关和防碰撞板。行程极限开关的作用是：下载车板横移到位后自动停止。防碰撞板的作用是：下载车板横移时，如粜碰摘到人、遗留行李或车主宠物时，切断横移电机电源，横移停止。安全保护装置应符合GB17907-1999机械式停车设备通用安全要求。一般设有：（1）紧急停止开关；（2）防止超限运行装置（越程限位幵关）；（3）汽车长、宽、高、重限制装置；（4）阻车装置（防止车辆在搬运器上滑行；（5）载车板上汽车位置检测装置；（6）出入口门、围栏联锁安全检查装置；(7)防重叠存车自动检测装置；（8）车辆出入停车库时警示装置；（9）升降装置失速冲顶和礅底保护装置（如搬运器、缓冲器和对重缓冲器）;(10) 车辆出入停车库自动门防夹装置；（11）车辆门弹开自动停止运行 保护装置；（12)停电时的制动及恢复时正常运行保护等。5.立体车库的部分 整个车库设计由一台PLC对车库进行统一的管理和监控，通过PLC控制载车板纵横传动装置以完成对车辆的存取操作。各车位内车辆的调入调出由PLC根椐当前各车位的 车辆存放情况，按照相应的调度策略调度车辆进。立体车库的自动存取车控制系统包括弱电与强电两轾系统。弱电系统主要包括各种信号的釆集、报警与控制输出。PLC输出信号给接触器线圈，控制接触器的接通与关断。强电系统包括载车板电机控制线路、控制电机正反转接触器、到位限位及载车板的上下行程限位。车库采用车位检测装置代替人工找位，用升降装置输送汽车到位。系统在面板处设有急停开关，当发生意外吋，按下急停开关，断掉所有电机的电源，使载车板无法继续运行，以保护人员及设备的安全。系统输出控制信号包括控制电机运行方向信号，控制电机运行信号，控制电磁铁得、失电信号，控制灯光报警信号，控制车库照明信号。升降横移式立体车库是一种比较典型的跨学科机电一体化产品，集机械、电子、信息总技术于一体。其中，电子技术、信息技术和传感技术的合理运用与组合构成了车库的控制系统。升降横移式立体车库的控制系统是整个车库系统的重要组成部分，也是车库系统的核心。执行机构是“四肢”，框架是“躯体”，那么控制系统就是“大脑”。它指挥着车库的每个运作过程，并对整个系统的状态过程进行监控。升降横移式立体车库的系统控制原理：操作员(人)要通过控制系统信总交流的平台 (界面)把操作信息传送给控制系统，经系统处理后，系统把可识别的控制信息通过辅助设备驱动执行结构，来完成车库现场的运作。其系统控制原理框图，如图3.4所示。 控制系统车库现场操作员检测系统图 3.4车库系统控制原理框图 由干PLC的可靠性、抗干扰能力强。国内外现有的升降横移式立体车库，它们的系统控制形式大都采用可编程控制器控制，特别是应用在智能化要求程度髙、多车位、大容量的现代化升降横移式立体车库中。升降横移式立体停车设备的控制系统釆用PLC可编程序控制器控制，主要有手动、 自动、复位、急停四种控制方法。自动控制应用于平时的正常丁作状态，手动控制应用于调试、维修状态，复位应用于排除故障场合，急停应用于发现异常的紧急场合。对于本文中所列的5车位升降横移式立体停车设备，PLC主要要控制二层三个升降电机的正反转和一层横移电机的正反转。此外要控制上层车位上安全挂钩的电磁铁和系统报警显示装置等. 3.2 PLC程序设计要求本设计主要的是对车库的控制系统设计及设辂总体结构设计，确保客户停取车方便、快捷和安全。详细论述了控制系统设计的基础上，选择两层三列式车库结构为研究模型。升降横移式立体车库就其组成部分而言，可分为三大部分：车库结构部分、传动机构部分和控制系统部分。依据升降横移式立体车库的运行原理，在对升降横移式立体车库控制系统的设计中，采用了可编程的PLC控制，运用三菱公司的编程软件编制了升降横移式立体车库控制系统的程序，并经调试、运行，证明釆用可编程序控制器PLC)作为控制系统简单易行。升降横移式立体停车设备的控制系统釆用PLC可编程序控制器控制，主要有手动、自动、复位、急停四种控制方法。自动控制应用于平时的正常工作状态，手动控制应用于调试、维修状态，复位应用于排除故障场合，急停应用于发现异常的紧急场合。对于本文中所列的5车位升降横移式立体停车设备，主要要控制上层三个升降电机的正反转和下层横移电机的正反转。此外要控制上层车位上安全挂钩的电磁铁和系统报警显示装置等。这里具体详述了自动控制部分和手动控制部分：1.自动控制部分主程序按进车优先原则,将最多的车位保持在进车位置，便于下次车辆的停放；每个载车板运动之前，需要先判断目标位置是否有空位，有空位是可以移动，否则，先移动目标车位。载车板的上下移动动作时互锁的。判断的信后依据来自各车位的限位开关。其具体移动原则如下：a.1号车位、2号车位、3号车位只能上下移动，不能左右移动；b.4号车位、5号车位只能左右移动，不能上下移动； c. 下层车位上的汽车可以直接开出；d. 上层车位的汽车，要想开出需要先按下相应车位标号按键，再按下叫车按键，然后下排车位先左右移动，让出空位，上排车位降至下层，再开出车辆。2.手动控制部分程序所用状态元件、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；当出现如电机过载、过热电气或机械故障时，自动中止系统的运行，并发出声光报警，同时系统转入手动方式进行故障处理。考虑到组态控制可能出现上述问题，系统也设计了最基本的手动控制，设计了车库上层三个车位的选择按钮、呼叫车位按钮和复位按钮，并且考虑到如果车位动作出现错误，设计了急停按钮，这样就能使车库系统无论处于何种运行状态都能立即停止运行，避免事故的发生。依据以上原则，设计出控制系统的流程图如下：系统安全检测存车取车系统初始化发出声光报警（对应的信号灯亮）显示故障类型停车手动操作判断1或2或3号车位是否空位大电动机运转，带动载车板上升到达限位开关，弹出安全挂钩电动机不动电动机停止工作绿色信号灯熄灭是否有故障电动机是否接通开始是否有空车位载车板不移动下层车位不移动安全挂钩收回大电机转动，相应的载车板下移到达下层限位开关，电动机停止运转判断其下方是否为空判断所取车辆位置下层载车板移动 Y N N Y N Y 下 上 N Y 图 3.5 立体车库动作流程图 4.升降横移式立体车库系统软件方面的设计4.1 PLC的概述PLC英文全称Programmable Logic Controller，中文全称为可编程逻辑控制器,是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它釆用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制,定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器是六十年代末在美国首先出现的，目的是用来取代继电器的，以执行逻辑 判断、计时、计数等顺序控制功能，由此日本也称它为顺序控制器Sequence Controller提出PLC概念的是美国通用汽车公司。当时，根据汽车制造业生产线的需要，希望用电子化的新型控制器替代继电器控制板的成本和时间，以减少汽车改型时，重新设计制造继电器控制板的成本和时间。随着半导体技术尤其是微处理器和微型计算机技术的犮展，到七十年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出组件和外围电路也都釆用了中、大规模甚至超大规模的集成电路,这时的“PLC”已不再是仅有逻辑 (Logic）判断功能了，同时具有数据处理、PID调节和数据通讯功能。美国电气制造商协会 NEMA(National Electrrical Manu-factory Association) 从 1976 年开始，经过四年的调査，于1980年把它正式命名为可编程序控制器，简称“PLC”。4.2 可编程控制器的特点（1）功能齐全PLC的基本功能包括开关量输入输出、模拟量输入输出、跳转和强制I/O、鼓形控制器、延时ON/OFF继电器、内部中间继电器、主控继电器、锁存继电器、计时器、计数器、移位寄存器、四则运算、比较、二一十进制转换等。 PLC的扩展功能有通信联网、成组数据传送、矩形运算、PID闭环回路控制、排序查表功能、中断控制及特殊功能函数运算等功能，PLC还具有自诊断、报警、监控等功能。（2） 应用灵活其标准的积木式硬件结构，以及模块化的软件设计，使得它不仅可以适应大小不同、功能繁复的控制要求，而且可以适应各种工艺流程变更较多的场合。PLC的安装和现场的接线简单，可以按积木方式扩充和删除其系统规模。由于它的逻辑、控制功能是通过软件完成的，因此允许设计人员在没有购买硬件设备前就进行“软接线”的工作，从而缩短了整个设计、生产、调试周期，研制经费相对来说也少了。（3）操作方便，维修容易PLC采用电气操作人员习惯的梯形图形式编程与功能助记符编程，使用户十分方便的读懂程序和编写、修改程序，对于使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识。工程师编好的程序十分清晰直观，只要写好操作说明书，操作人员经短期的培习，就可以使用PLC; PLC带有完善的监视和诊断功能。PLC对于其内部工作状态、通信状态、I/O点状态和异常状态等均有醒目的显示。因此，操作人员、维修人员可以及时准确地了解机器故障点，利用替代模块获插件的办法迅速处理故障。（4）稳定可靠现代PLC采用了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠性程度是使用机械触点的继电器所无法比拟的。为了保证PLC能在恶劣的工业环境下可靠的工作，在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件方面的抗干扰的措施，而且各生产厂家都严格按有关技术标准进行出厂检验。所以尽管PLC有各种型号，但都可以适应恶劣的工业应用环境。PLC的硬件系统由微处理器(CPU)、存储器(ROM,EPROM)、输入输出部件(I/O)、电源部件、编程器、I/O扩展单元和其他外设备组成。各部分通过总线(电源总线、控制总线、地址总线、数据总线)连接而成。 输入接口输出接口中央处理器（CPU）存储器EPROM系统程序ROM用户程序编程器外围设备电源图4.1 PLC内部结构图4.2 可编程控制器的选择系统核心部分釆用三菱FX2N-48MR为控制元件，它是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程控制器。它的基本指令执行时间髙达0.08，远远超过了很多大型可编程控制器。它功能强大实用,价格便宜，工作稳定可靠,24点输入，16点输出，釆用继电器输出形式，可驱动交直流负钺，负载电流在2A左右。220V AC供电。并且输入端内部自带24V直流电源，还可为负载提供直流电源。4.2.1 I/O 点数的分配1、检测点分布：（1）载车板上汽车停放到位否检测釆用光电开关在底层进行扫描检测。光电开关的接收器和发射器分别安装在底层左右两边，在载车板前后位置均进行检测，当有车辆停放不到位时，车就把光电关光源挡住，此时系统不能动作，只有车辆停放到位后，系统才能正常工作。 (2）载车板上有无车检测在毎个钱车板上的一条对角线上安放一套光电幵关，用于检测载车板上有无车。 （3）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。（4）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。在上层载车板吊钩是否挂好。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。2、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，釆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 二层载车板有三个，毎个载车板有横移、升降四个动作，釆自动抱闸的三相交流电机控制。(3)吊钩动作控制只有二的载车板使用吊钩，每个载车板用两套吊钩，吊钩用电磁铁控制。 根据耑要控制的电机、电磁铁和检测点等条件，建立电气线路。3、输入点的分配针对本课题要求，规定了PLC输入/输出点的分配。其中，X0到X2为呼叫开关；X3到X6为功能开关；X10到X20为限位开关。表 4.1 输入点的分配1号车位上限开关X103号车位下限位开关X202号车位上限开关X111号车位呼叫开关X03号车位上限开关X122号车位呼叫开关X14号车位上限开关X133号车位呼叫开关X25号车位上限开关X14复位开关X36号车位上限开关X15叫车开关X41号车位下限开关X16停止开关X62号车位下限开关X174、关于输出点的分配，定义如下：表 4.2 输出点的分配1号车平台上升Y01号车平台下降Y12号车平台上升Y22号车平台下降Y33号车平台上升Y43号车平台下降Y54号车平台左移Y64号车平台右降Y75号车平台左移Y105号车平台右降Y116号车平台左移Y126号车平台右移Y13PLC外部接线端口图： 图 I/O设备与PLC接线图 图 4.2 PLC外部接线端口图PLC的编程语言有梯形图语言、助记符语言、顺序功能图语言等。其中前两种语言用得较多，顺序功能图语言也在许多场合被釆用。本设计所釆用的编程语言是梯形图语言。见附录4.3电气控制系统电气控制系统是垂直升降类停车库的核心技术之一，它根据操作输入指令通过电脑程序完成存车、取车的全部动作，直接关系到存取车的速度。电气控制系统主要包括：(1) 供电部分，提供各种动作 所需的电源及相应的短路、过载、缺相、错相等电源自动保护；(2) 程序控制部分，根据输入指令进行存取车程序分析，输出各种控制动 作指令；(3) 召唤操作盘和信号指示部分，用于输入存取车指令， 显示工作状态或故障信息，操作运行可采用全自动运行或手动分解运行方式；(4) 调速部分，比较先进的是釆用变频器控制电机实现升降速度、横移速度的调节；5故障自动跟踪检测及处理部分。表4.3 电气符号及名称符号名称及用途符号名称及用途M1升降电动机1