自动双层停车场PLC控制

PLC控制系统课程设计目 录第1章 自动双层停车场控制工艺分析11.1 背景11.2 前景分析11.3 组成原理2第2章 自动双层停车场基本结构32.1升降装置32.2存取车过程32.3结构特点42.4 硬件电源及负荷52.5 系统硬件设计5第3章 自动双层停车场控制系统设计73.1 控制系统方案的确定73.2 系统软件设计及调试过程10第4章 自动双层停车场监控系统设计124.1 PLC与上位监控软件通讯124.2上位监控系统组态设计12结论与体会13参考文献14附 录15 第1章 自动双层停车场控制工艺分析1.1 背景作为解决城市静态交通的有效措施自动双层停车场。自动化立体停车设备已向空间、高层发展，以其占地面积小、停车效率高、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。立体停车设备的发展在国外，尤其在日本有近3040年的历史。无论在技术上还是在经验上均已获得成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有10年历程。机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。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30余平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高8090，如果采用地上多层立体式车库的话，土地面积将大大减少，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械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少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每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。1.2 前景分析发展立体停车库是当今社会的必然趋势，机械式立体停车库占地少、存车多，其在停车场听优势是明显的，适合于城市建设的各种场所。我国城市停车还处在初级阶段，专用和公共停车位数量距合理的车位与车辆比率相差甚远，停车难到处可见。目前我国的停车场仍以平面停车场、路上停车场、路外停车场、自行式停车场为主，立体停车库和机械式停车场数量还很少。以我国停车产业发展较快的上海为例。路上、路外停车仍占有相当比例，已建设的信这车场大部分是地下自行式停车场和在自行式停车场的基础上安装简易停车设备，增加存容数量。行式停车场存有较多缺陷，近年来在发达国家已很少新建。大量兴建的是具有现代水平的升降横移式立体停车库。随着社会经济的不断发展进步，对于升降横移立体停车库的需求是会越来越大。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和加入世界贸易组织步伐的加快，汽车普遍进入家庭已为期不远，停车市场前景广阔。机械式立体停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、地下停车库和停车楼组合实施。是解决城市停车难最有效的手段，是停车产业发展的必经之路。1.3 组成原理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33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2章 自动双层停车场基本结构2.1升降装置升降装置包括：1）曳引驱动机，即电机、减速箱和制动器；2）传动部件包括钢丝绳和滑轮（或升降链条、链轮）等；3）对重和平和平衡连；4）升降导轨和对重导轨。曳引驱动机通过钢丝绳（或链条）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。2.2存取车过程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，提示锁车门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，存车结束图2-1 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图2-2 取车流程图2.3结构特点 停车场的底层只能平移，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。自动双层停车场采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、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，产品特点：1) 节省占地，配置灵活，建设周期短。2) 价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。3) 可采用自动控制，构造简单，安全可靠。4) 存取车迅速，等候时间短。5) 运行平稳，工作噪声低。6) 适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。7）安全装置：防坠装置，限位保护器、急停开关等。2.4 硬件电源及负荷输入输出模块和电源的选择。PLC输入模块的功能主要是检测来自现场设备的输入信号，并将其转换成PLC内部可处理的电平信号。输入模块的类型选用交流形式的，由于信号的传送距离比较近，信号选用低电压形式，低压又分为5V,12V,24V,60V和68V，从可靠性角度考虑，我选用24V作为电平信号电压。车库系统的升降横移电机的工作电压选用交流220V,指示灯工作电压都选用24V。电气控制系统主电路供电为三相AC380V，控制回路用单相220V供电，信号电路由PLC可编程控制器本身提供DC24V供电。全线主要电控设备负荷如下（总负荷约13KW）：车盘横移电机 4X0.4KW，车盘升降电机 3X3.7KW。2.5 系统硬件设计I/O地址分配表如表2-3、表2-4所示表2-3 输入信号的地址分配表输入信号名称输入点1号车极限开关000102号车极限开关000113号车极限开关000124号车极限开关000135号车极限开关000141号车呼叫000012号车呼叫000023号车呼叫00003叫车按钮000006号车极限开关00015表2-4 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010001号车平台下降010012号车平台上升010022号车平台下降010033号车平台上升010043号车平台下降010054号车平台左移010064号车平台右移010075号车平台左移010105号车平台右移010111号车取走显示灯011002号车取走显示灯011013号车取走显示灯01102PLC外部硬件连接图如下图所示。 可编程控制器PLC0V220VABCDIN OUT OUTCOM +24V光电开关电源开关紧急停车复位运转传感器光电开关安全挂钩上限上限位行程开关下限位行程开关升降过载横移过载电磁铁反馈控制面板按钮电源220V接地警示灯蜂鸣器电磁铁控制升降大电视横移小电视防坠机构外轮廓超限灯运行灯故障灯电源灯+24VCOM显示器图2-5 PLC外部硬件连接图第3章 自动双层停车场控制系统设计3.1 控制系统方案的确定呼叫1号车盘时运行梯形图如下图所示。助记符见附录1。呼叫2号车盘时运行梯形图如下图图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。助记符见附录2。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。助记符见附录3。图3-3 呼叫3号车时运行的梯形图3.2 系统软件设计及调试过程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：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。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。第4章 自动双层停车场监控系统设计4.1 PLC与上位监控软件通讯本次课程设计涉及到欧姆龙PLC与力控组态软件的通讯。目前欧姆龙的小型PLC组要是CPM1A和CPM2A系列；PLC与组态软件通过串口RS232通信，那么就要了解PLC的通信协议是什么方式的。第一步：通过PLC的编程软件来了解通信协议，在欧姆龙PLC的“PLC设定”对话框中“外围端口”标签中设置“通信协议”为“标准”，模式是“Host Link”，单元号为“0”，在网络设置对话框的“驱动器”标签中，设置“端口名称”为“COM3”，“波特率”为“9600”，“数据位”为“7”，“校验”为“偶校验”，“停止位”为“2”，在“设备类型设置”的“通用”标签中，设置“CPU类型”为“CPU40”在“变更PLC”对话框中，“设备类型”为“CPM1（CPM1A）”，“网络类型”为“SYSMAC WAY”。第二步：与力控的通讯：在上位机力控组态软件的“设备配置第一步”的对话框中，设置“设备地址”为“0”，“通讯方式”为“串口（RS232/422/485）”，在“设备配置第二步”的对话框中，设置“串口”为“COM8”,点击“设置”按钮设置通信参数“波特率”为“9600”，“数据位”为“7”，“校验”为“偶校验”，“停止位”为“2”。4.2上位监控系统组态设计仿真程序的编写利用利用组态软件FORCECONTROL2.6，下位机程序的编制则利用PLC专用编程软件欧姆龙完成的。在详细设计过程中，没有将上位机的设计和下位机的设计整体分开来写，而是相互交替，尽量清楚地叙述。人机界面显示按键可以用来存、去相应号位的车。其应用方便直接，不需要复杂的应用知识。使用者只需选择存车或者叫车，确定后选取相应的车号即可。图4-1双层自动停车场存、取车的人机界面结论与体会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，让我知道了怎样做好一件事情，也明白了以往所学PLC课程还很不够，所以在本设计中可能存在考虑不周全、设计漏洞等问题。我希望大家提出宝贵意见与建议。近四年的大学学习，让我的专业知识有了进一步的提高。课程设计是我们学习中一个重要的实践性环节，它是一个综合性较强的设计课题，为我们以后从事实际的技术工作，打下了一个良好的基础。并且对我们掌握所学知识情况，进行了全面而又直观的检验。想想这次的课程设计，我在其中学到了很多知识，但其中所遇到的困难，也仍旧记忆犹新。它让我明白了无论是设计新产品，还是改造原先的老产品，都是一个复杂的技术过程，容不得半点含糊。这次的毕业设计，拓宽了我的知识面，是一个锻炼的好机会。参考文献1 徐灏. 机械设计手册M.北京:机械工业出版社,1992.2 钟肇新，彭侃. 可编程控制器原理及应用M.广州:华南理工大学出版社, 1991.3 杜桂荣. 多层升降横移式立体车库的结构和控制J.甘肃:甘肃工业大学学报，2003.4 任伯淼. 机械式立体停车库 M.北京:海洋出版社, 2001.5 高勤. 电器与PLC控制技术.M.北京:高等教育出版社，2002.附 录附录1：呼叫1号车的助记符1LD 0.00AND 0.01OUT TR0ANDNOT 0.14OUT 10.11LD TR0AND 10.11TIM 0000 #0100LD TR0AND T0000ANDNOT 0.14OUT 10.07LD TR0AND 10.07TIM 0001 #0100LD TR0AND T0001OUT 10.01LD TR