PLC双层停车场课程设计

电气工程学院 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 电气控制与 PLC 设计题目 设计题目 自动双层停车场控制设计 系系 别 别 年级专业 年级专业 组组 号 号 组员姓名 组员姓名 指导教师 指导教师 教师职称 教师职称 目 录 摘要 1 第第 1 章章 控制工艺流程分析控制工艺流程分析 2 1 1 自动双层停车场控制过程描述自动双层停车场控制过程描述 2 1 2 自动双层停车场控制工艺分析自动双层停车场控制工艺分析 2 第第 2 章章 控制系统总体方案设计控制系统总体方案设计 4 2 1 控制软件分析控制软件分析 4 2 2 控制硬件分析控制硬件分析 5 2 3 I O 分配分配 6 第第 3 章章 控制系统梯形图程序设计控制系统梯形图程序设计 7 3 1 控制程序时序图设计控制程序时序图设计 7 3 2 控制程序设计思路控制程序设计思路 8 第第 4 章章 系统调试及结果分析系统调试及结果分析 10 4 1 系统调试及解决的问题系统调试及解决的问题 10 4 2 结果分析结果分析 12 课程设计心得课程设计心得 13 参考文献 14 第 0 页 摘要摘要 随着城市机动车数量的迅速增加 尤其是近年来私家车的迅速增长 车辆 停放的供需矛盾十分突出 已成为城市交通的核心问题之一 由于停车场占地 面积大而城市用地紧张 从而造成了城市停车难的问题 在城市中单层的停车 场已不能满足现代的停车需要 双层立体停车库就是在这种打背景下产生的 该种类型的停车库车位需要完成上下移动和左右移动 这需要一个很好的控制 技术 设计者应该根据不同的要求来设计控制系统 以执行一系列的操作 本 设计就是针对车库能很好运行来设计的 用 PLC 来控制 停车库中每一个地面 停车位都要有一个停车架 停车库的下层装有可以动的停车地板 在存 取车 时 上停车地板仅作垂直升降运动 下停车地板制作水平移动 呼叫车时 下 排车位只需直接将车子开出即可 如要呼叫上排车位车子 只要按下 1 至 3 的 按钮 再按下 叫车 按钮 则所按车位将降至下层 而下排车位将左右移动 让出位置让上层车位降下 控制部分采用继电接触器控制或者采用 PLC 控制 例如叫 1 号车只需判断 4 有 无车 然后根据存车状态 利用系统对地面车左 右动作 1 车再垂直下移 实现自动叫车 第 1 页 第第 1 章章 控制工艺流程分析控制工艺流程分析 1 1 自动双层停车场控制过程描述自动双层停车场控制过程描述 可编程序控制器简称 PLC 是近年来一种极为迅速 应用极为广泛的工业 控制装置 它是一种专为工业环境应用而设计的数字运行的电子系统 它采用 可编程程序的存储器 用来存储用户指令 通过数字或模拟的输入 输出完成确 定的逻辑顺序 定时 记数 运算和一些确定的功能来控制各种类型的机械或 生产过程 本次设计是将 PLC 用于自动双层停车场控制 对学习与实用是很好的结合 1 2 自动双层停车场控制工艺分析自动双层停车场控制工艺分析 自动双层停车场的运行原理即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 2 4 层 2 层 3 层 者居多 现以较为典型的地上 3 3 升降横移式为例 说明停车库的运行原理 图 1 1 自动双层停车场原理图 第 2 页 下排车位只需直接将车子开出即可 如果要呼叫上排车位 只需按下 1 至 3 的按钮 再按下 叫车 按钮 择所按车位将降至下层 而下排车位将左右移 动 让出位置让上层车位降下来 即底层只能平移 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 由于停车设备对场地的适应性强 系统各机械部分可以根据不同地形和空间进 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 第 3 页 第第 2 章章 控制系统总体方案设计控制系统总体方案设计 2 1 控制软件分析控制软件分析 组态王开发监控系统软件 是新型的工业自动控制系统 它以标准的工业 计算机软 硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统 组态王 kingview6 55 提供了丰富的 简捷易用的配置界面 提供了大量的图形元素和 图库精灵 同时也为用户创建图库精灵提供了简单易用的接口 该款产品的历 史曲线 报表及 web 发布功能进行了大幅提升与改进 软件的功能性和可用性 有了很大的提高 使用组态王软件开发具有以下几个特点 1 实验全部用软件来实现 只需利用现有的计算机就可完成自动控制系统 课程的实验 从而大大减少购置仪器的经费 2 该系统是中文界面 具有人机界面友好 结果可视化的优点 对用户而 言 操作简单易学且编程简单 参数输入与修改灵活 具有多次或重复仿真运行的 控制能力 可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线 能很直观地显示控制 第 4 页 系统的实时趋势曲线 这些很强的交互能力使其在自动控制系统的实验中可以发 挥理想的效果 2 2 控制硬件分析控制硬件分析 在本控制系统中 所需的开关量输入为 6 点 开关量输出为 7 点 考虑到 系统的可扩展性和维修的方便性 选择模块式 PLC 由于本系统的控制是顺序 控制 选用 FX2n 48MR 作控制单元来控制整个系统 之所以选择这种 PLC 主 要考虑 FX 系列 PLC 有以下特点 系统配置既固定又灵活 编程简单 备有可自 由选择 丰富的品种 令人放心的高性能 高速运算 使用于多种特殊用途 外部机器通讯简单化 共同的外部设备 PLC 的一般结构主要有 6 个部分组成 包括 CPU 存储器 输入 输出接口 电路 电源 外设接口 I O 扩展接口 1 中央处理单元 CPU 与通用计算机中的 CPU 一样 PLC 中的 CPU 也是整个系统的核心部件 主 要有运算器 控制器 寄存器及实现它们之间联系的地址总线 数据总线和控 制总线构成 此外还有外围芯片 总线接口及有关电路 CPU 在很大程度上决 定了 PLC 的整体性能 如整个系统的控制规模 工作速度和内存容量等 2 存储器 存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器 存放应用软件的存储 器 称为用户程序存储器 PLC 常用的存储器类型有 RAM EPROM EEPROM 等 3 I O 模块 输入模块和输出模块通常称为 I O 模块或 I O 单元 PLC 的对外功能主要 是通过各种 I O 接口模块与外界联系而实现的 输入模块和输出模块是 PLC 与 现场 I O 装置或设备之间的连接部件 起着 PLC 与外部设备之间传递信息的作 用 通常 I O 模块上还有状态显示和 I O 接线端子排 以便于连接和监视 4 电源模块 输入 输出接口电路是 PLC 与现场 I O 设备相连接的部件 它的作用是将 输入信号转换为 PLC 能够接收和处理的信号 将 CPU 送来的弱电信号转换为 第 5 页 外部设备所需要的强电信号 2 3 I O 分配分配 I O 地址分配表如表 2 1 表 2 2 所示 表 2 1 输入信号的地址分配表 输入信号名称输入点 1 号车库限位开关X0004 2 号车库限位开关X0005 3 号车库限位开关X0006 4 号车库限位开关X0007 5 号车库限位开关X0010 6 号车呼叫X0011 1 号车呼叫X0001 2 号车呼叫X0002 3 号车呼叫X0003 返回按钮X0012 4 号车库指示X0013 5 号车库指示X0014 表 2 2 输出信号的地址分配表 输出信号名称输出点 1 号车平台上升Y0001 1 号车平台下降Y0002 2 号车平台上升 Y0003 2 号车平台下降 Y0004 3 号车平台上升 Y0005 3 号车平台下降 Y0006 4 号车平台左移 Y0007 4 号车平台右移 Y0010 5 号车平台左移 Y0011 5 号车平台右移 Y0012 第 6 页 第第 3 章章 控制系统梯形图程序设计控制系统梯形图程序设计 3 1 控制程序时序图设计控制程序时序图设计 呼叫 1 号车盘时运行梯形图如下图所示 图 3 1 呼叫 1 号车时运行的梯形图 呼叫 2 号车盘时运行梯形图如下图所示 第 7 页 图 3 2 呼叫 2 号车时运行的梯形图 呼叫 3 号车盘时运行梯形图如下图所示 图 3 3 呼叫 3 号车时运行的梯形图 3 2 控制程序设计思路控制程序设计思路 自动双层车库控制系统通过人机界面来实现 存车时 在人机界面的主界 面中按 存车界面 在选择需要存车的车位 判断无误后按确认 自动完成存 车过程 取车时人机界面进去取车界面 直接选择想要取车的库位 判断无误 后按确定 自动完成驱车过程 用户存车 进入存车界面 发布存车指令 人 机界面将相应信号送给 PLC 此时 大门打开 司机将车开到升降台指定位置 后下车 选择库位并按 确定 键 此时 大门开始关闭 PLC 判断是否升降 升降台低速上升 达到指定位置碰到主平层行程开关时 主电机制动 此时汽 车在制定车位 并且人机界面上显示相应库位有存车信息 司机开车入库 检测车辆是否停车到位 根据车库指令判断是否上升 检查车是否停放可靠 司机出库 库门关闭 升降机上升 停车到位 存车结束 第 8 页 图 3 4 存车流程图 取车时 在人机界面上选择取车界面 选择枯萎 判断无误后按确认 进 入驱车操作 根据库位位置 PLC 判断所取车位是否下降 升降台下降 并复 位 人机界面上显示相应库位的消失 并检测升降台是否到位 大门打开 司 机把车从升降台上开出 延时一段时间后大门自动关闭 驱车过程结束 取车指令输入 根据车位判断是否下降 升降机下降到底层 司机入库把车开出 升降机到驱车泊位处 车库门开 取车结束 第 9 页 图 3 5 取车流程图 第第 4 章章 系统调试及结果分析系统调试及结果分析 4 1 系统调试及解决的问题系统调试及解决的问题 在本停车库操作系统中 由于底层不需要升降 只需左 右横移 所以 可直接进行停 取车操作 1 X10 车盘停 取车的调试 系统上电以后 各指示灯正常情况下 当按下 SB1 I0 1 启动按钮时 KM1 线圈得电 其电机正转带动 X13 车盘右移 当车盘右移到行程开关 SQ1 I1 3 时 启动能耗制动 X13 车盘停止 同时 SQ1 触发 X10 车盘上挂钩 YB1 得电 挂钩动作 Q3 3 输出信号 I3 3 此时 KM8 得电 电机转 动带动 X10 车盘下降 当车盘下降到行程开关 SQ14 I3 0 时 电机制动 X10 车盘停稳 进行停车或取车过程 操作完毕之后 按下 SB6 I0 6 上升启动按钮时 线圈 KM7 得电 电机反 转并带动 X10 车盘上升 当车盘上升至行程开关 SQ9 I2 3 时 挂钩得电并 动作 Q3 3 输出信号 I3 3 促使线圈 KM2 得电 电机反转带动 X13 车盘左移 Q1 4 当左移到位触发行程开关 SQ2 I1 4 制动开始 X13 车盘停稳 即 完成了 X10 车盘停取车过程 2 X11 车盘停 取车的调试 第 10 页 在按下 SB2 I0 2 启动按钮 线圈 KM3 得电 电机正转带动 X14 车盘左 移 当车盘左移到位触发 SQ3 I1 5 开关时 输出信号使得 X12 车盘挂钩 YB2 Q3 4 动作 同时输出信号 I3 4 使线圈 KM12 得电 电机带动 X11 车盘下降 当下降到位 SQ16 I3 2 时 车盘停止动作 进行停取车操作 当按下 SB7 I0 7 上升启动按钮时 线圈 KM11 通电 电机反转带动 X11 车盘上升 当运动到行程开关 SQ10 I2 4 时 电机制动车盘停止运动 此时 挂钩 YB2 得电动作 Q3 4 输出信号 I3 4 使 KM4 线圈得电 电机 反转带动 X14 车盘右移 右移到位触发 SO14 I1 6 行程开关后 制动进行车 盘停止运动 即完成 X11 车盘停取车过程 3 X12 车盘停 取车的调试 在按下 X12 车盘启动按钮 SB3 I0 3 线圈 KM1 KM5 得电 横移电机 正转带动 X13 X10 车盘右移 Q1 7 Q1 3 当车盘左移到位触发 SQ SQ5 I1 3 I1 7 开关时 输出信号使得 X11 车盘挂钩 YB3 Q3 5 动作 并输出信号 I3 5 使线圈 KM14 得电 电机正传带动 X11 车盘下降 Q0 3 当下降到位 SQ14 I3 0 时 线圈 KM14 失电车盘停止动作 进行停取车操作 当按下 SB8 I1 0 X12 车盘上升启动按钮时 线圈 KM13 通电 电机反 转带动 X12 车盘上升 当运动到行程开关 SQ11 I2 5 时 电机制动车盘停止 运动 此时 挂钩 YB3 得电动作 Q3 5 输出信号 I3 5 使 KM2 KM5 线 圈得电 电机反转带动 X13 X14 车盘左移 Q1 4 Q2 0 当左移到位触发 SQ2 I1 4 SQ6 I2 0 行程开关后 制动进行车盘停止运动 即完成 X12 车 盘停取车过程 4 X13 车盘停 取车的调试 在按下启动按钮 SB4 I4 0 使得 X13 车盘挂钩 YB4 Q3 6 动作 同时 输出信号 I3 6 使线圈 KM16 得电 电机正转带动 X12 车盘下降 当下降到 位触及行程开关 SQ15 I3 1 时 线圈失电电机制动 车盘停止运动 进行停取车 操作 当按下 SB9 I1 1 上升启动按钮时 线圈 KM15 得电 电机反转带动 X13 车盘上升 Q1 1 当运动到行程开关 SQ12 I1 6 时 此时 挂钩 YB4 得 电并动作 Q3 6 即完成 X13 车盘停取车过程 第 11 页 5 X14 车盘停 取车的调试 当按下启动按钮 SB5 I0 5 线圈 KM3 KM9 得电 横移电机正转带动 X14 X12 车盘左移 Q1 5 Q2 1 当车盘分别左移到行程开关时触发 SQ3 I1 5 SQ7 I2 1 时 输出信号使得 303 车盘挂钩 YB5 得电并动作 Q3 7 同时输出信号 I3 7 使线圈 KM18 得电 电机正传带动 X14 车盘下 降 Q0 5 当下降到位 SQ16 I3 2 时 线圈 KM18 失电车盘停止动作 进行停 取车操作 当按下 SB10 I1 2 车盘上升启动按钮时 线圈 KM17 通电 电机 运转带动 X14 车盘上升 Q1 2 当车盘运动到行程开关 SQ13 I2 7 时 KM17 失电电机制动车盘停止运动 此时 挂钩 YB5 得电动作 Q3 7 输出信号 I3 7 使 KM4 KM10 线圈得电 电机反转带动 X14 X12 车盘右移 Q1 6 Q2 2 当右移到行程开关触发 SQ4 I1 6 SQ8 I2 2 后 线圈 KM4 KM10 失电 电机制动进行车盘停止运动 即完成 X14 车盘停取车过程 4 2 结果分析结果分析 自动停车场集中了现代多方面的先进技术 是科技含量较高的车库 其中 双层自动停车场停车方便 存取速度快 车库结构灵活 造价低的特点 将可 能成为今后停车库发展的主要形式 立体停车库目前在全国各地的很多新建小 区内逐渐开始应用 今后随着家庭轿车的增加 经济实用的自动的立体停车库 必将兴起 车库实现自动化控制是未来车库技术发展的主方向 可以设置 PC 机作为控制系统的上位机 通过灵活 友好的人机界面 以互联网作为信息通 道 可实现对停车库的远程网络化控制和管理 车库 是大中城市的热门话题 国家经贸委将 城市立体车库 列为 近期行 业技术发展重点 在现代化大都市中 自动停车场已经渗入到人们的各个生活 领域 在机关 宾馆酒店 医院和居民区等许多地方 升降横移式立体停车库 成了一个必不可少的基础设施 根据双层自动停车场的运动原理及特点 明确了运动规律 通过对 PLC 的 输入 输出信号数量的确定合理的对 PLC 进行了选型 并对其运行过程进行了 PLC 控制程序的编程 总体来说 此次设计给我的影响颇大 让我知道了怎样 第 12 页 做好一件事情 也明白了以往所学 PLC 课程还很不够 所以