基于PLC立体停车库的设计论文.doc

分类号 毕毕 业业 设设 计 论计 论 文 文 题 目 基于 PLC 控制的立体停车库设计 并列英文题目 Design of three dimensional Garage Control System Based On PLC 系 部 机电工程系 专业 机电一体化 姓 名 班级 指导教师 职称 助教 论文报告提交日期 2011 年 6 月 6 日 郑州电力高等专科学校 摘要摘要 现在 在我国 拥有车辆的人口越来越多 以往那种露天停车场越来越不能满足现在 在我国 拥有车辆的人口越来越多 以往那种露天停车场越来越不能满足 市场的需求 对于多停车位 少占空间 使用操作简单 安全可靠的市场的需求 对于多停车位 少占空间 使用操作简单 安全可靠的 立体停车库立体停车库 的建设 是解决目前寸土寸金的大都市内停车难的有效办法 通过可编程控制器的建设 是解决目前寸土寸金的大都市内停车难的有效办法 通过可编程控制器 PLCPLC 控制车位空间位置的变动 使车可以实现多重单层平面停车的功能 本研究课题利用控制车位空间位置的变动 使车可以实现多重单层平面停车的功能 本研究课题利用 CPU226CPU226 编程并对垂直升降横移式立体车库进行设研究与设计 通过一定的机械结构实编程并对垂直升降横移式立体车库进行设研究与设计 通过一定的机械结构实 现车库的半自动化运行 现车库的半自动化运行 关键词 立体车库关键词 立体车库 可编程控制器可编程控制器 PLCPLC 升降横移升降横移 AbstractAbstract Now Now moremore andand moremore peoplepeople havehave individualindividual carscars inin ourour country country TheThe open open parkingparking groundground couldn tcouldn t meetmeet thethe needsneeds ofof thethe markets markets OwningOwning a a constructconstruct ofof mechanicalmechanical parkingparking systemsystem whichwhich hashas moremore parkingparking space space lessless room room simplesimple methodmethod ofof operation operation SafeSafe andand reliablereliable performanceperformance isis anan effectiveeffective methodmethod toto solvesolve thethe problemproblem ofof parking parking ThisThis systemsystem controlscontrols thethe changechange ofof thethe emptyempty wagonwagon positionposition byby PLC PLC whichwhich willwill reachreach thethe aimaim thatthat makesmakes thethe carcar realizerealize thethe functionfunction ofof multiplemultiple singlesingle planeplane parking parking ThisThis researchresearch programsprograms byby CPU226 CPU226 andand setset upup a a researchresearch ofof thethe verticalvertical liftinglifting andand transferringtransferring parkingparking whosewhose aimaim isis toto achieveachieve semi automaticsemi automatic operationoperation throughthrough thethe designdesign ofof certaincertain mechanicalmechanical structurestructure ofof thethe garagegarage Keywords Keywords constructconstruct ofof mechanicalmechanical parkingparking systemsystem ProgrammableProgrammable ControllerController LiftingLifting andand transferringtransferring 目录目录 第第 1 1 章章 绪论绪论 3 3 第第 2 2 章章 立体车库总方案选择立体车库总方案选择 5 5 2 12 1 五车位立体车库总方案分析五车位立体车库总方案分析 5 5 2 22 2 空车位的选择空车位的选择 6 6 2 32 3 控制环节设计控制环节设计 7 7 第第 3 3 章章 机械结构设计机械结构设计 9 9 3 13 1 横移装置设计横移装置设计 9 9 3 1 13 1 1 底层横移装置底层横移装置 9 9 3 1 23 1 2 载车板横移方式载车板横移方式 9 9 3 23 2 上层升降机构上层升降机构 1010 3 33 3 安全防坠装置安全防坠装置 1010 3 43 4 电动机的选用计算电动机的选用计算 1111 3 53 5 减速器的选用减速器的选用 1212 3 63 6 出入口及通道出入口及通道 1313 第第 4 4 章章 立体车库的电气控制部分设计立体车库的电气控制部分设计 1414 4 14 1 工作原理工作原理 1414 4 24 2 车库控制系统硬件设计车库控制系统硬件设计 1414 4 34 3 检测系统设计检测系统设计 1515 4 3 14 3 1 车位认址信号车位认址信号 1616 4 3 24 3 2 车位停车信号车位停车信号 1717 4 3 34 3 3 车位正确停放信号车位正确停放信号 1818 4 3 44 3 4 系统正常运行信号检测系统正常运行信号检测 1919 4 3 54 3 5 车位满信号检测车位满信号检测 1919 4 3 64 3 6 火灾报警信号火灾报警信号 1919 4 44 4 车库控制系统软件设计车库控制系统软件设计 2020 4 4 14 4 1 PLCPLC 控制系统设计控制系统设计 2020 4 54 5 控制流程及控制流程及 PLCPLC 选择选择 2020 4 5 14 5 1 控制流程图控制流程图 2121 4 5 24 5 2 PLCPLC 设计要求设计要求 2323 4 5 34 5 3 PLCPLC 输入 输出点分配输入 输出点分配 2424 4 5 44 5 4 PLCPLC 的选择的选择 2626 4 5 54 5 5 PLCPLC 接线图接线图 2828 第第 5 5 章章 编程编程 2929 总结及展望总结及展望 4343 致谢致谢 4545 附录 附录 中英互译中英互译 4646 参考文献参考文献 6666 第第 1 1 章章 绪论绪论 近年来 随着经济的发展 我国的城市化水平的提高 汽车 数量的不断增加 截至 2003 年底 我国个人汽车保有量为 12427672 辆 其中 个人轿车 4890387 辆 比 2002 年增加 1462441 辆 增长率为 42 7 但同时 汽车停车场地的增长却 不能与之同步 汽车泊位与汽车数量的比例严重失调 由此带来 停车难 违章停车 停车管理困难等一系列难题 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 采用 机械式立体停车设备是一个非常有效的措施 机械式立体停车设 备又名立体车库 它占地面积小 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 随着人类社会的不断进步和科学技术的发展 人类的生产 生活方式趋于集中 城市的规模越来越大 人们再城市里德生存 空间却越来越小 于是出现了要利用空间的理念 城市中开始建 设立体建筑 立体交通和立体停车 作为现代答都市的标志 城 市中心商住区高楼大厦林立 社区道路 高架交通干道 立交桥 和地下铁路 编织出城市立体交通网 汽车的住宅 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 伴随着汽车进入家庭 城市 动态 静态交通管理制度的不断完善和人们对居住环境要求的提 高 给停车产业提供了前所未有的发展机遇 停车产业市场前景 广阔 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 车满为患已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 面积使用 也可以见缝插针设置 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 也是停车 产业发展的必由之路 目前 立体车库要有以下几种形式 升降横移式 巷道堆垛 式 垂直升降式 垂直循环式 箱型水平循环式 圆形水平循环 式等 在对国内外各种同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方面的因素 可以发现升降横移式立 体车库形势比较多 规模可大可小 而且 对场地的适应性较强 同时 采用这类设备的车库十分普遍 因此 本论文最终决定研 究对象为升降横移式立体车库 第第 2 2 章章 立体车库总方案选择立体车库总方案选择 2 12 1 五车位立体车库总方案分析五车位立体车库总方案分析 图图 2 1 此车位分为 上下两层 上下层都有三个车位 上层的三个 车位可全用于停车 下层的车位要有一个空位 用于上层所停车 辆的上与下 车位的编号如上图所示 根据设计任务书的基本要求和给出的相关依据 下面列出了 三种方案进行比较 以供选择选择 a 底层边位作为出入口兼周转空车位 b 底层中间位作为出入口兼周转空车位 c 底层 3 个车位均为出入口 其中任意一个均可用于周转 d 底层中间座位出口兼周转空位 其余两个也可作为出口 以上四种方案的示意图如图 2 2 所示 1111 周转空位 周转空位 均可作口 兼周转位 可作出口 出口兼周转空位 可作出口 图 2 2 3 2 1 6 5 4 3 2 1 6 5 4 3 2 1 6 5 4 3 2 1 6 5 4 对这四种方案的比较如下表 2 1 1 方案2 方案3 方案4 方案 1 存取车最多 最 少移动的车辆数 5 13 13 0 3 0 2 横移机构数目 221 1 3 升降机构数目 233 3 表 2 1 由表 2 1 第 1 项 满载时存取车时最多 最少移动的车 辆数的分析结果可知 方案 3 4 在存取某一辆车时 对其他车位上 车辆的影响最小 这样车库工作时就最安全 速度最快 顾客满 意度最高 由表 2 1 第 2 项 横移机构数目的分析结果可知 方案 3 4 的横移机构只有底层的一套 前两个方案则在二层也须设计 安装横移机构 而在二层安装横移机构一方面要考虑该横移机构 与升降机构的合理过渡 另一方面对车库的整个框架建筑也提出 了更高的承载和结构要求 这都给设计及施工带来一定的困难 也必然增加相应的建设资金 方案 3 与方案 4 相比 存车时 若 4 5 号车位都有车 若 要在 3 号车位停车 需要 4 5 号载车板都横移来提供四号空位 若空车位兼周转车位留在 5 号车位 只需移动一个载车板即可 由此看来 将空车位留在 5 号车位更经济划算 因而 采用方案 4 2 22 2 空车位的选择空车位的选择 以取车为例 方案 1 将 4 6 车位任何一个作为空车位 以 4 车位作为空车位进行说明 若 3 号车位的正下方没有停有车辆 若要取 3 号车位上的车 只需让 3 号在车板垂直下降即可 若 3 号车位的正下方刚好停有 车辆 且 5 号车位也停有车辆 要取 3 号车位上的车时 首先要 将要 5 号车位上的车横移至 4 号车位上 再将 6 号车位上的车横 移至 5 号车位上空出 6 号车位 此时 再将 3 号载车板下降 方案 2 将 5 号车位作为空车位 若要取 2 号车位上的车 直接让 2 好在车板下降即可 若要取 1 号或是 3 号车位上的车 如果它们的下方刚好是空车位 直接让 载车板下降即可 如果正下方停有车辆 以取 3 号车为例进行说 明 只需将 3 号车正下方的 6 号停车位的车横移至 5 号空位 将 3 号载车板下降即可 1 2 方案相比较很容易看出 将 5 号车位设置为空车 位移动的车辆最少 节省了电源 省去了很多麻烦 因而 空车 位的选择采用方案 2 2 2 3 3 控制环节设计控制环节设计 当车辆进入停车系统时存车过程有两种设计方案 方案一 全过程采用自动控制 方案一 全过程采用自动控制 停车停车 当车辆将要进入停车库时 在车库外面设有的光电开关会 收到信号传输到 PLC 控制系统 系统会自行计算出最近距离的空 车位 如果空车位在第一层 当车板自动移开后 车辆进入车库 内进行停车操作 如果空车位在上层 载车板先移下来 当碰到 底层的限位开关时自动停止 此时 当车板才自动移开 车辆准 许进入停车库进行停车 取车取车 需要取车时 若车辆位于第一层 直接进入停车库取 车 如果车辆位于上层停车位 以取 3 号车位上的车为例 上 层停车板下降到下限位之前先判断 6 号车位是否有车辆 若检测 开关检测到 6 号车位没有停有车辆 上层载车板直接下降到下限 位 若检测开关检测到 6 号车位停有车辆 6 号车位的载车板先 横移到 5 号车位上 移动到位 遇到限位开关 3 号载车板开始 下降 车辆取走后 3 号载车板回到原来的位置 6 号载车板从 回到 5 号车位回到 6 号车位的位置 方案二 全过程采用自动控制和手动控制方案二 全过程采用自动控制和手动控制 停车停车 当车辆要进入停车库时 位于停车系统外部的光电开关会 将收 集到的信号传输到操作室 此时操作员会在控制面板 上点击空车位 如果空车位刚好位于下层 车辆进入停车库进行 停车 如果空车位位于上层 载车板会自动下降到下限位 此时 车辆进入停车库开始停车 取车 取车 取车时 操作员在操作面板上点击所取车辆所在的车位 若车辆位于下层停车位 直接将车辆取走即可 若车辆位于上层 停车位 需要先判断它的正下方是否停有车辆 判断的过程同全 自动控制取车时判断的过程一样 在这两个方案中 方案一面临一个问题 把车辆停在上层停车 位后 要保证人员从载车板上安全走出来后上层载车板再上升 经过讨论 我们的解决方案是在停车系统中安装一个利用波特率检测载 车板上的人是否全部离开的仪器 当人全部离开载车板后 载车 板再上升 这样 保证了人员的安全 由于方案二中有人工操作 因而 不存在这样的问题 只要在车主取走车后操作人员控制车 位上升即可 上述两种方案中 当车辆进入载车板时 要在进入车库门的 地方安装一个光电开关 用于检测车辆是否完全进入载车板 这 样 能保证载车板上升时车辆的安全问题 同时避免了载车板载 着车辆上升过程中的磨蹭现象 相比之下 方案二因为有人员的加入 在一定程度上降低了 编程的工作量 节省了材料 降低了成本 因而 在本设计中采 用方案二 第第 3 章章 机械结构设计机械结构设计 3 13 1 横移装置设计横移装置设计 升降装置采用电梯式垂直升降结构 包括 1 电机 减 速箱和制动器 2 传动部件 包括升降链条 导轨等 3 升降导轨和对重导轨 电动机通过链条使载车台升降 同时对重 也相应运动 平衡重量 这样有利于减小电机功率 3 1 13 1 1 底层横移装置底层横移装置 目前在有轨起重设备的运行中 横移机构的驱动方式 即驱 动轮的布置通常有 对面双轮驱动 单边中心驱动 对角双轮驱 动 四角四轮驱动和一角单轮驱动等五种形式 本设计采用对面 双轮驱动的方式 它是由电机通过传动轴带动两边轨道上的驱动 轮一起工作 它的特点是集中驱动 使驱动轮的转速相等 从而 保证了下停车板横移时各轮的同步运行 提高了运动的平稳性 另外对下停车板的整体刚度要求不高 对传动轴的加工要求较低 对面驱动单边驱动对角驱动一角驱动四角驱动 3 1 23 1 2 载车板横移方式载车板横移方式 图3 1 横移驱动 方式 上载车板结构 1 下载车板 2 滚轮 3 横移导轨 4 导轨路基 5 上载 车板支承架的槽钢 6 架高用的角铁或槽钢 7 立柱 8 导向板 9 斜拉杆 10 上载车板 11 引坡段 以上各部 件将在后文作详细设计介绍 图3 2 载车横移的方式 链传动载车式 车辆与载车板一起提升 且与 载车板一起由链传动通过导轨横移至存车室 3 23 2 上层升降机构上层升降机构 上将结构采用链条式结构 在车库的上方各安装一台电动机 并通过齿轮 链条等各部位的传动来实现停车般的上升和下降 传动部分采用单相交流 220V 恒速电动机 转速为 9r min 它可提 供稳定的力矩 使车库升降稳定 3 33 3 安全防坠装置安全防坠装置 上载车板上装有上下行程极限开关和防坠落安全装置 坠 落安全装置装在纵梁与上载车板上停位之间 在纵梁两侧各装有 两只挂钩 上载车板两侧相应位置处各装有两只耳环 当上载车 板上升到位后 纵梁下面得四只挂钩便自动套入四只耳环内 以 防止升降电机常闭制动器慢释放后 上载车板在汽车和载车板本 身的重力作用下慢慢下滑 压坏下层汽车 下载车板的安全装置主要是行程极限开关和防碰撞板 行程 极限开关的作用是使载车板横移到位后自动停止 防碰撞板得作 用是 下载车板横移时 如果碰到人 遗留行李或车主宠物时 切断横移电源 横移停止 机械结构如图 3 3 所示 图 3 3 防坠机构的简图及工作原理 工作原理 默认状态下挂钩被弹簧片弹向右侧 防止载车板 坠落 电磁铁通电挂钩被拉向左侧释放载车板 3 43 4 电动机的选用计算电动机的选用计算 电动机的驱动力是通过主动轮与轨道间的粘着摩擦实现的 设电机输出的牵引力最大值为 F 而总牵引力是各从动轮的运行 静摩擦力 FC 和运动惯性力 Fa 之和 于是主动轮不打滑的条件为 单个从动轮的滚动摩阻力偶矩 M 用下式计算 3 Ca FFF MN 式中 滚动摩阻系数 查得钢质车轮与钢轨的滚动摩阻 系数 0 05mm N 滚轮与钢轨支承面的正压力 N 于是N mm 设滚轮的直径 1 0 0054000 9 8490 4 M r 100mm 则单个从动轮运动所需的牵引力为N 490 4 9 100 c M F r 设横移速度为 v 0 15m s 则其速度最大变化量 v 0 15m s 根据具体情况选取 t 0 2s 其范围通常在 0 01 0 5s 于是运动惯性力N 因此总牵 0 15 40002625 0 2 a v Fma t A 引力为 N 22 4 926252634 8 ca FFF 电机要输出的功率W 查表 JB3074 2634 8 0 15400PFv 82 Y 系列 IP44 电动机的技术数据 选用电机型号为 Y801 4 该电机的额定功率 0 55kW 满载转速 1390r min 质量 17kg 3 53 5 减速器的选用减速器的选用 为保证下停车板的横移速度 即 v 0 15m s 选用传动比较 大的蜗轮蜗杆减速器 滚轮直径取mm 于是滚轮的周长 100d 轮 为m 所以下停车板横移时 滚轮的转速 1000 314Cd 轮轮 为 r min 故传动比 取蜗杆头数 0 15 28 6 0 314 v n C 轮 轮 1390 49 6 28 6 i 查表 GB T10085 1988 CWU 型减速器主要技术参数 取蜗 1 1z 轮齿数 选用 CWU160 53 F 减速器 GB9147 88 中心 2 53z 距mm 160a 3 63 6 出入口及通道出入口及通道 1 垂直升降类停车库距离道路规划红线应有一定后退距 离 距离城市主要道路和次要道路以及设置的基地出入口不应小 于 10m 距城市支路以及设置的基地出入口不应小于 6m 距 离基地内主要道路不应小于 6m 2 对于双向行驶的出入口 通道 宽度不小于 6m 对于单向行驶的出入口 通道宽度不小于 3 5m 3 停车库内 人行通道宽度不应 小于 600mm 高度不应小于 1 图 3 4 下停车板尺寸 800mm 4 停车库的安全通道 安全门 紧急出口应设置醒目标 志 紧急出口应能保证不会把人关在停车库内 第第 4 4 章章 立体车库的电气控制部分设计立体车库的电气控制部分设计 4 14 1 工作原理工作原理 立体车库的工作原理如图所示 控制器是车库控制系统的核 心 由单片机 plc 完成 当用户对操作平台进行动作时 单片机 或 plc 会接收并分析用户操作 判断检测原件的状态 读取执行 元件的信息 然后通过软件做出合理的工控安排 并反馈信息到 执行元件 操作平台 以拖动车位移动到相应的水平和垂直位置 实现车位的位置移动 工作原理示意图如下图 4 1 图图 4 14 1 立体车库工作原理立体车库工作原理 4 24 2 车库控制系统硬件设计车库控制系统硬件设计 立体车库控制系统包括硬件和软件两方面的设计内容 硬 件集中安放在控制箱内 控制箱采用的金属外壳起到屏蔽作用 以保护系统运行的可靠性 本研究控制系统采用 PLC 控制器 PLC 是计算机技术及微电子技术结合形成的微机系统 很适合逻 辑控制 特别是 PLC 的梯形图编程语言 PLC 在设过程中考虑了 对工业环境的适应性 因而抗干扰行强 稳定性好 车库控制系 统硬件主要分为 4 个部分 1 电源部分 在第一个空气开关前设有熔断器 以防止 过高的电流流入电路而烧坏电气元件 起到保护整个电路的作用 状态检测单元 车位执行单元控制器操作平台 取 220V 的交流电供给 PLC 而这个 220V 的交流电又并接到一个 PSW 上 从而得到 24V 的直流电供给操作面板和行程开关等低压 元件 这个 220V 交流电的取得是在接第一个接触器即主接触器 KO 前完成的 是 PLC 得电工作而升降电机和横移电机不得电工作 更安全的控制升降电机和横移电机 在主接触器之前接有相序保 护器 起作用时在交流电发生相序不正常是使电路发生断路 从 而保护电气元件不被破坏 2 PLC 部分 PLC 由 220V 交流供电 并与操作面板直接 连接 本研究采用 CPU226 24 点输入 16 输出 220V 交流 24V 直流输入 控制 3 升降电机部分 在主接触器后导出两路电路分别接 到升降电机组和横移电机组 控制电动机的正反转 以实现车板 的升降 在每个接触器后各接有一个热继电器 FR2 其作用是保护 电机 与 3 个电机分别相接的接触器 用于控制各个电路的通断 即控制电机是否转动 4 横移电机部分 与升降电机部分相似 在主接触器后 并接两个接触器 KM1 和 KM2 以控制车般的左右横移 在接触器后 皆有 1 个热继电器 FR1 用于保护电机 与 2 个电机分别相连的接 触器 用于控制各个电路的通断 4 34 3 检测系统设计检测系统设计 在自动化立体停车库中 车库检测信号时控制程序执行的 重要依据 控制程序根据检测到的信号顺序执行 控制输出 在 本设计中 检测系统有 车位正确停放信号检测 车位限位信号 检测 载车板上下左右移动位置检测 车位是否停有车辆信号 检测 一层有无车辆检测 系统正常运行信号检测 是否有空 车位信号检测 烟雾报警检测 4 3 14 3 1 车位认址信号车位认址信号 升降横移式立体车库 通过载车板的升降横移运动实现车 库存取车操作 在本设计的二层五位立体车库设计中 一层车位 只有横移动作 二层车位只有升降动作 因此 一层车位载车板 横移动作需要左右限位信号 二层车位载车板升降动作需要上下 限位信号 在本设计中 车位认址信号选用在车库中安装接近开关来 实现 相比传统的限位开关 接近开关具有工作可靠 寿命长 功耗的 复定位精度高 操作频率高等优点 接近开关感测元件 安装在载车板上随载车板运动 将接近开关触点安装在车库制动 点上固定 本设计中选用的接近开关为欧姆龙电感式接近开关 LW 18 系列 如下图所示 欧姆龙电感式接近开关欧姆龙电感式接近开关 LWLW 1818 系列系列 图图 4 24 2 4 3 24 3 2 车位停车信号车位停车信号 立体停车库中 载车板上是否停放车有车辆 通过采用光电 开关实现 在此采用红外对射式光电开关 在载车板的对角线上 安装 当有车辆停放时 阻挡红外对射信号 光电开关无输出 当无车辆停放时 存在红外对射信号 光电开关有输出 红外光电开关是一种对射式光电传感器 其物体不限于金 属 该传感器具有探测距离远 可调节测量范围的优点 关于该红外开关的测量范围问题 厂家给出的范围是 0 8m 但本产品并非精密传感器 测量范围有误差 但在本设计中 此 种型号的光电开关就能满足设计要求 本设计中采用的红外对射开关型号为 E18 M8NK 如下图所 示 图图 4 34 3 红外对射开关红外对射开关 E18 M8NKE18 M8NK 4 3 34 3 3 车位正确停放信号车位正确停放信号 立体停车库中 为保证系统正常的运行以及车辆的停放安 全 对车辆的停放有一定的要求 要求只有车辆正确停放在载车 板的一定区域内系统才能正确的运行 在此设计中 亦采用在载 车板中安装两个红外对射式光电开关实现对车辆正确停放的信息 的检测 将两个开关分别布置于载车板正确停放区域的边线上 前方边线上一对 载车板后方边线上也要有一对 当有车辆 停放时 车辆在载车板正确停车区域内 车辆没有阻挡红外对射 信号 检测器不产生输出 当车辆错误停放时 车辆就会阻挡红 外对射信号 检测器产生输出报警信息 本设计中选用的光电开关与车位停放信号的光电开关一样 型号为 E18 M8NK 图形与功用都与上述相同 不再另加说明 4 3 44 3 4 系统正常运行信号检测系统正常运行信号检测 为了能够直观的检测到系统是否在正常运行 当报警信号 都未检测到特殊状况时 显示绿灯 表示处于正常运行状况 4 3 54 3 5 车位满信号检测车位满信号检测 当有车辆进入停车系统时 为了使操作员能够很快得判断 是否有空车位 需要有指示灯指示车辆的存放情况 这里 用监 控录像来监控整个车库的车辆存放状况 4 3 64 3 6 火灾报警信号火灾报警信号 立体停车库中 为保证车库的正常安全运行 在检测系统 中采用了烟雾探测器 进行火灾报警 报警 信号接入控制系统中 当车库内的烟雾达到 一定的浓度时 传感器会检测到并产生报警 信号 人员接到信号后进行灭火 本设计采用的烟雾探测器为 欧安 联网型烟雾探测器 型 号为 ON640 12V 联网型感烟探测器 有线烟雾报警器 图 4 4 图 4 4 4 44 4 车库控制系统软件设计车库控制系统软件设计 本立体车库控制方式分为手动和自动 手动是在现场用手 控制每个载车板 自动控制为操作面板上的按钮由 PLC 自动逻 辑控制 4 4 14 4 1 PLCPLC 控制系统设计控制系统设计 本系统中 PLC 主要检测各载车板位置及运行状态并控制电 机的启动和停止 利用光电开关 行程开关检测载车板位置状态 用接触器 继电器控制点击的启动和停止 当要对车辆进行存取 操作时 PLC 根据操作人员在控制面板上输入的指令 首先判断 各检测元件的状态 然后读取车库机械部分的反馈信息到电机 带动载车板实现升降或横移 在整个过程中 通过光电检测 限 位开关 过载保护等装置 来确保整个系统的安全 平稳运行 4 54 5 控制流程及控制流程及 PLCPLC 选择选择 图 4 5 4 5 14 5 1 控制流程图控制流程图 以取 1 号车为例 图图 4 64 6 将车存于将车存于 1 1 号车位的流程图号车位的流程图 NY N 4 号载车板横移到 5 号车位 1 号载车板下降 判断 4 号车位是 否停有车辆 按下 1 车位下降键 1 号载车板下降 判断 1 号载车板 上的车是否停好 1 号载车板不运动4 号载车板从 5 车位回到 4 车位 1 号载车板上升 Y 判断 1 号载车板 上的车是否停好 1 号载车板上升1 号载车板不运动 NY 图图 4 74 7 将将 1 1 号车位上的车取出的流程图号车位上的车取出的流程图 1 号载车板上升 1 号载车板不运动4 号载车板从 5 号车位回到 4 号车 1 号载车板不运动 1 号载车板上升 1 号载车板下降 判断 1 号载车板 上是否有车辆 判断 1 号载车板 上是否有车辆 判断 4 号车位是 否停有车辆 按下 1 车位下降按键 4 号载车板横移到 5 号车位1 号载车板下降 YN N N Y Y 分析及说明 存车时 当车辆进入车库时操作人员按下存车按键 1 首先 要确定 4 号车板上是否停有车辆 若 4 号车板上停有车辆 系统 会自动将 4 号载车板横移至 5 号车位 当 4 号载车板碰到限位开 关时停止运动 1 号停车板下降 将车辆开进 1 号载车板 光电 开关检测到车辆停放后 1 号载车板会自动上升 上升到位后 4 号载车板从 5 号车位回到 4 号车位 完成停车过程 若关电检 测开关检测到 4 号车位没有车辆时 1 号载车板直接下降 车辆 停放在 1 号载车板上 光电开关检测到停放好后 1 号载车板直 接上升 完成停车过程 取车时要移动 1 号载车板 首先要确定 4 号车板上是否停有 车辆 若 4 号车板上停有车辆 系统会自动将 4 号停车板向左移 动 当 4 号停车板碰到左限位开关时停止运动 1 号停车板下降 1 号车取走后 1 号停车板会自动上升 遇到上限位开关停止运 动 此时 4 号停车板回到原来的位置 若 4 号停车板上没有停 有车辆 1 号停车板直接下降 取走车后 1 号停车板仍要回到 原来的位置 对于下层的车辆 若要取走 可直接开出车库 当不用停车库时 为了节省电源 要将这个系统处于卸荷状 态 即 上层的停车板也要下降到下限位 直到启动整个停车系 统时 用到上层的在车板 车开到载车板上 载车板再上升 当出现电气或机械故障时 自动终止系统运行 并发出报警 信号 如下图所示 当电机过载 动力电源欠相 逆相时或松链 人 车误入是 紧停线圈立即得电 自动终止系统运行 并使的 报警蜂鸣器报警 4 5 24 5 2 PLCPLC 设计要求设计要求 1 1 号车位 2 号车位 3 号车位职能上下移动 不能左右移 动 2 4 号车位 5 号车位只能左右移动不能上下移动 3 顶层车位的汽车 要想开出需要先按下相应车位标号呼号 按键 再按下叫车按键 然后底层车位左右移动 让出空 位 使顶层的车下降到底层 由工作人员开出 4 底层的车可以直接开入或者开出 4 5 34 5 3 PLCPLC 输入 输出点分配输入 输出点分配 1 输入点分配 限位开关10 存取车开关4 光电开关5 烟雾检测传感器1 启动 停止 急停开关3 总数23 表 4 1 其中 I0 3 I1 4 为限位开关 I1 5 I1 7 及 I2 3 为控制面 板上的操作开关 I2 0 I2 2 I2 4 和 I2 6 为光电开关 I2 5 为 烟雾检测开关 I0 0 为启动开关 I0 1 为停止开关 I0 2 为急 停开关 1 号车上限位开关I0 3检测车辆是否在前 部停好的光电开关 I2 0 2 号车上限位开关I0 4检测车辆是否在后 部停好的光电开关 I2 1 3 号车上限位开关I0 5检测 4 车位是否有 车的光电开关 I2 2 1 号车下限位开关I0 6检测 5 车位是否有I2 6 车的光电开关 2 号车下限位开关I0 7检测 6 车位是否有 车的光电开关 I2 4 3 号车下限位开关I1 0烟雾检测传感器I2 5 4 号车左限位开关I1 11 2 3 号车位上升 开关 I2 3 6 号车左限位开关I1 2启动开关I0 0 4 号车右限位开关I1 3急停开关I0 1 6 号车右限位开关I1 4停止开关I0 2 1 车位存取车开关I1 5 2 车位存取车开关I1 6 3 车位存取车开关I1 7 表 4 2 2 输出点分配 升降台电动机线圈6 水平横移电动机线圈4 正常运行 车位满 报警信号灯线 圈 3 防坠电磁阀3 总数14 表 4 3 具体情况如下 1 号车平台上升Q0 01 号车平台下降Q0 3 2 号车平台上升Q0 12 号车平台下降Q0 4 3 号车平台上升Q0 23 号车平台下降Q0 5 4 号车平台左移Q1 04 号车平台右移Q1 2 6 号车平台左移Q1 16 号车平台右移Q1 3 报警信号灯Q1 41 号防坠电磁阀Q1 5 2 号防坠电磁阀Q1 63 号防坠电磁阀Q1 7 绿灯Q0 6红灯Q0 7 表 4 4 4 5 44 5 4 PLCPLC 的选择的选择 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器 Programmable Logic Controller PLC 它主要用来代替继电器实现逻辑控制 随着技术的发展 这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功 能已经大大超过了逻辑控制的范围 因此 今天这种装置称作可 编程控制器 简称 PLC 但是为了避免与个人计算机 Personal Computer 的简称混淆 所以将可编程序控制器简称 PLC PLC 自 1966 年美国数据设备公司 DEC 研制出现 现行美国 日本 德国的可编程序控制器质量优良 功能强大 PLC Programmable Logic Controller 可编程逻辑控制 器 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 它采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 是工业控制的核心部分 1 PLC 的品牌选择 目前 PLC 的品牌有 美国 AB ABB 松下 西门子 汇川 三菱 欧姆龙 台达 富士 施耐德 信捷 和利时等 其中德 国的西门子有以下以下优势 1 品牌优势 价格优势 市场占有率高优势 同时市场占有率 第一的西门子公司具有良好的售后服务 2 网络优势 解决一般的通信方便 可行 3 德国人的严谨性 SAMATIC 指令集 多语言环境 使顾客能够 放心使用 基于西门子公司的 PLC 具有以上优点 我决定选用西门子的 PLC 作为本设计立体车库的核心控制系统 PLC 2 PLC 的系列选择 在西门子的众多小型系列 PLC 中 由于 S7 200 系列 PLC 具 有紧凑的设计 良好的扩展性 低廉的价格和强大的指令系统 使它近乎完美地满足小规模控制要求 适用于各种行业 S7 200 系列的功能使其无论在独立运行中或相连网络中 皆能实现复杂 的控制功能 此外 其丰富的 CPU 类型及电压等级 使其在解决 用户的自动化问题时 具有很强的适应性 故选用 S7 200 系列 的 PLC 3 PLC 电源模块的选择 电源模块选择 PS307 标准电源模块 额定电流为 5A 输入 DC24V 电压 4 CPU 的选择 结合上面分析的输入 输出点的数量 可知 CPU 选择西门子 S7 200CPU226 模块 图 4 8 该 CPU 是 S7 200 系列中资源最多的 具有 24 个输入和 16 个输 出 通过扩展 I O 口可以满足设计的要求 4 5 54 5 5 PLCPLC 接线图接线图 1M 0 0 0 1 0 2 0 3 2M 0 4 0 5 0 6 0 7 3M 1 0 1 1 1 2 1 3 4M 1 4 1 5 1 6 1 7 5M 2 0 2 1 2 2 2 3 6M 2 4 2 5 2 6 2 7 M L AC L1 N 地 1 7 1 6 1 5 1 4 4L 1 3 1 2 1 1 1 0 3L 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 2L 0 2 0 1 0 0 1L CPU226 SB1 SB2 SB3SB4 SB5 S1S2S3S4 S5SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5SQ6 SQ7 SQ8 SQ9SQ10SB6 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6 KM7 KM8KM9KM10 KM11 KM12KM13 120 240 AC DC24 S6 KM14 1 1 2 2 3 3 1 1 2 2 3 3 4 4 6 6 4 4 6 6 1 1 2 2 3 3 4 4 1 1 2 2 3 3 6 6 1 1 2 2 3 3 1 1 2 2 3 3 4 4 6 6 4 4 1 1 6 6 5 5 S7 2 2 3 3 KM15 KM16 图 4 9 第第 5 5 章章 程程序设计序设计 梯形图 MAIN SBR 0 SBR 1 SBR 2 SBR 3 SBR 4 SBR 5 程序 程序 MAIN TITLE PROGRAM COMMENTS Network 1 启动和急停 Network Comment LD I0 0 O M0 0 AN I0 1 M0 0 Network 2 若有火灾则报警 LD I2 5 Q1 4 Network 3 停止 LD I0 2 R S0 0 2 Network 4 按一次取车 按两次存车 LD I0 0 EU M0 1 Network 5 LD M0 1 AN M0 2 LDN M0 1 A M0 2 OLD M0 2 Network 6 取车 LD M0 1 EU S S0 0 1 Network 7 存车 LD M0 2 EU S S0 1 1 Network 8 取车 LSCR S0 0 Network 9 LD M0 0 LPS A I1 5 CALL SBR 0 SBR0 LRD A I1 6 CALL SBR 1 SBR1 LPP A I1 7 CALL SBR 2 SBR2 Network 10 SCRE Network 11 存车 LSCR S0 1 Network 12 LD M0 0 LPS A I1 5 CALL SBR 3 SBR3 LRD A I1 6 CALL SBR 4 SBR4 LPP A I1 7 CALL SBR 5 SBR5 Network 13 SCRE 一号车取车程序 一号车取车程序 TITLE 一号车取车程序 Network 1 防坠电磁阀得电松开 LD I1 5 O Q1 5 AN T37 Q1 5 TON T37 100 Network 2 如果四号有车则移动否则一号车板下降 Network Comment LD T37 LPS A I2 2 AN I1 1 S Q1 0 1 LPP AN I2 2 AN I0 6 S Q0 3 1 Network 3 左移到位一号下降 LD I1 1 LPS AN I0 6 S Q0 3 1 LPP R Q1 0 1 Network 4 下降到位车开出后停车板上升 LD I0 6 R Q0 3 1 AN I2 2 AN I0 3 S Q0 0 1 Network 5 上升到位后四号车板回原位 LD I0 3 AN I1 3 S Q1 1 1 R Q0 0 1 Network 6 程序结束 LD I1 3 R Q1 1 1 CRET 二号车取车程序 二号车取车程序 TITLE 二号车取车程序 Network 1 防坠电磁阀得电松开 网络注释 LD I1 6 O Q1 5 AN T40 Q1 6 TON T40 100 Network 2 延时时间到二号车板下降 LD T40 AN I0 7 S Q0 4 1 Network 3 下降到位车开出后停车板上升 LD I0 7 R Q0 4 1 AN I2 6 AN I0 4 S Q0 1 1 Network 4 上升到位后程序结束 LD I0 7 R Q0 1 1 CRET 三号车取车程序 三号车取车程序 TITLE 三号车取车程序 Network 1 防坠电磁阀得电松开 网络注释 LD I1 7 O Q1 7 AN T41 Q1 7 TON T37 100 Network 2 如果六号有车则移动否则一号车板下降 LD T41 LPS A I2 4 AN I1 4 S Q1 1 1 LPP AN I2 4 AN I1 0 S Q0 5 1 Network 3 右移到位三号下降 LD I1 4 LPS AN I1 0 S Q0 5 1 LPP R Q1 1 1 Network 4 下降到位车开出后停车板上升 LD I0 6 R Q0 5 1 AN I2 4 AN I0 5 S Q0 2 1 Network 5 上升到位后四号车板回原位 LD I0 5 AN I1 2 S Q1 3 1 R Q0 2 1 Network 6 程序结束 LD I1 2 R Q1 3 1 CRET 一号存车程序 一号存车程序 TITLE 一号存车程序 Network 1 防坠电磁阀得电松开 网络注释 LD I1 5 O Q1 5 AN T38 Q1 5 TON T38 100 Network 2 如果四号有车则移动否则一号车板下降 LD T38 LPS A I2 2 AN I1 1 S Q1 0 1 LPP AN I2 2 AN I0 6 S Q0 3 1 Network 3 左移到位一号下降 LD I1 1 LPS AN I0 6 S Q0 3 1 LPP R Q1 0 1 Network 4 下降到位停车板停止 LD I0 6 R Q0 3 1 Network 5 车停好后按上升开关停板上升 LD I2 0 A I2 1 A I2 3 AN I0 3 S Q0 0 1 Network 6 上升到位后四号车板回原位 LD I0 3 AN I1 3 S Q1 1 1 R Q0 0 1 Network 7 程序结束 LD I1 3 R Q1 1 1 CRET 二号存车程序 二号存车程序 TITLE 二号存车程序 Network 1 防坠电磁阀得电松开 网络注释 LD I1 6 O Q1 6 AN T42 Q1 6 TON T42 100 Network 2 延时时间到二号车板下降 LD T42 AN I0 7 S Q0 4 1 Network 3 下降到位停车板停止 LD I0 7 R Q0 4 1 Network 4 车停好后按上升开关停板上升 LD I2 0 A I2 1 A I2 3 AN I0 4 S Q0 1 1 Network 5 上升到位后程序结束 LD I0 4 R Q0 1 1 CRET 三号存车程序 三号存车程序 TITLE 三号存车程序 Network