立体停车库控制系统的PLC设计

东华理大学毕业论文PAGE立体停车库控制系统的PLC设计摘要：近几年，随着人民生活水平的提高，及汽车价格的一降再降，有车在老百姓看来已是越来越平常的事。可是，如果你住在一些较老的小区，会发现，买车容易，停车可就难了；更有甚者，有些人为了能在市中心上班地找到一个泊车位，不得不比挤公车起得还早。为什么会这样，这既有历史原因，人们没想到国人会如此快的拥有自己的家庭轿车，也有中国过于太快的城市化，使城市本就薄弱的基础设施捉襟见肘，所以，国家不能承受城市无限度的外扩，也就不允许在每个建筑外面留下大块的空地作为停车场。因此，随着汽车的急增致使城市停车难问题不断恶化,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。目前市面上常见的机械式立体停车库有：升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等8种,其中水平循环类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点,在国内车库市场占有绝对优势的市场份额。本文介绍了一种由PLC作为主控制器，位于地下2层8车位的水平循环式立体停车库的控制系统，详细论述了其电控系统的软硬件结构，为立体停车库提供了一种新的存储方式。其稳定、可靠、快速、性价比高的特点使得控制系统非常完美。关键词：PLC；立体停车库；升降机；载车板；自动化；车位控制。Abstract:Inrecentyears,withtheimprovementoflivingstandards,andvehiclepricesdroppedlowerandlower,therearecarpeopleseemtohavebecomemoreandmorecommonplace.However,ifyouliveinsomeoldercommunities,youwillfindeasytobuyacar,parkingcanbedifficult;Evenworse,somepeoplegotoworkinthecitycenterinordertofindaparkingspace,hadtoplaymorethancatchthebuswasstillearly.Whythisisso,ithasahistoricalreason,peopledidnotthinkpeoplewouldbesoquicktohavetheirownfamilycars,aswellasChineseGuoYutoofasturbanization,theurbanpoorinthisrespectoftheinfrastructurestretched,sothecountrycannotaffordcityWuXiandegreeofforeignexpansion,Alsonotallowedtoleaveineachlargeopenspaceoutsidethebuildingasaparkinglot.Therefore,the"garage"isahottopicincities,theStateEconomicandTradeCommissionto"cityparking"as"therecentindustryfocusontechnologicaldevelopment",asthefamilycarincreases,thepublicspacesandcommunitymemoryconflictscar,carscrowdedgreenissueswillbecomeincreasinglyprominentinpeople'squalityoflifeandtimeofgrowingenvironmentalconsciousness,"thegarage"isbecomingahottopic,automatedparkingmachineswillbeinthenewrealestateandbusinessinthedevelopmentoftheirskills.Withthesurgeintheurbancarparkingdifficultiesareworsening,andsolvethecityasaneffectivemeasureofstatictraffic-tospacedevelopmenttothehighlevelofautomatedparkingequipment,withitssmallarea,parkingrates,flexiblelayoutefficientlowpower,cost-effective,safeandreliable,moreandmorepeopleofallages.Currentlyonthemarketcommonmechanicalparkingare:liftingandclass,verticalcirculationclass,multi-cycleclass,levelloop,plainmobileclass,lanewaytype,verticalliftingtypeandsimplemovementssuchas8classes,Cycleinwhichthelevelofitsclassstructureissimple,convenient,safe,reliableandlowcostadvantagesofmarketshareinthedomesticgarageabsoluteadvantageofthemarket.ThispaperintroducesabythePLCasthemastercontroller,8parkingspacesatgroundfloorlevelof2circularparkingcontrolsystem,discussedindetailtheelectroniccontrolsystemhardwareandsoftwarestructureforparkingprovidesanewisstored.Itsstable,reliable,fastandhighperformancefeaturesmakethecontrolsystemisperfect.Keyword:programmablelogiccontrol(PLC)；stereoparkinggarage；lifter；carry-board；automation;parkingcontrol.目录【摘要】······························································【关键词】····························································第一章绪论··························································1．PLC相关的介绍···················································11．1什么是PLC·····················································11．2PLC的发展历史·················································11．3PLC的市场情况··················································2第二章系统的构成····················································22.1机械系统的功能转换···········································22.2立体停车库电气系统···········································3第三章控制系统的软件设计············································53.1存取车控制系统的流程图··········································53.2控制器PLC的I/O口分配表········································8第五章结束语························································10第六章致谢··························································11参考文献····························································12PAGE12绪论1．PLC相关的介绍1.1什么是PLCPLC来源可编程序控制器的英文为ProgrammableController,在二十世纪70-80年代一直简称为PC。由于到90年代,个人计算机发展起来,也简称为PC;加之可编程序的概念所涵盖的范围太大,所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器(PLC-ProgrammableLogicController),为了方便,仍简称PLC为可编程序控制器。有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统,强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。PLC是以微处理器为基础，综合自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，它具有体积小，功能强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等一系列的优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，使它成为大规模控制工程的理想下位机。1.2PLC的发展历史自1968年美国GM(通用汽车)公司第一次提出取代继电器控制装置以来,现在已有第五代PLC产品了。PLC除了以连续量为主的反馈控制外,特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求,所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。1.3PLC的市场情况在PLC应用方面,我国是很活跃的,近年来每年约新投入10万台套PLC产品,年销售额30亿元人民币,应用的行业也很广。但是与其它国家相比,在机械加工及生产线方面的应用,还需要加大投入。我国市场上流行的有如下几家PLC产品:1.3.1西门子公司的产品,目前有SIMATICS7-400/300/200系列产品。1.3.2GE公司的产品;日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。1.3.3PLC的市场的潜力是巨大的,不仅在我国,即使在工业发达的日本也有调查表明,PLC配套的机电一体化产品的比例占42%,采用继电器、接触器控制尚有24%。所以说,需要应用PLC的场合还很多,在我国就更是如此了。1.3.4从技术创新的角度看,我国大中型企业还要大力发展CIMS(计算机集成制造系统),在机械制造厂要形成FMS柔性制造系统,PLC是基础,所以PLC市场是广阔的。1.3.5PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点,这是它能持久的占有市场的根本原因。2．系统的构成立体停车库建在高层住宅楼的地下室，其车辆的出入口位于地面。整个车库主要由机械系统、电气系统二部分组成。机械系统由起升机构、交接机构、平移机构和车位载车板等组成。起升机构分为垂直升降机构和水平拖动机构，在电机的驱动下完成升降、平移等动作；车辆在库内停放于车辆载车板上；起升机构的平台上装有液压交接机构，可将车辆载车板的水平运动转换成垂直运动，或将垂直运动转换成水平运动。电气系统由出入口检测系统和搬运控制系统等组成，分别完成汽车在出入口处的停车位姿检测和载车板搬运工作。2．1机械系统的功能描述机械系统主要完成汽车的提升、运送、回转、交接等入库及出库动作。包括一套回转盘、两套升降设备、两套搬运器、一套快速门、8块载车板等。升降机额定荷载3吨，具有VVVF变频调速功能，最大提升速度可达28m/min带有与载荷相关的运行检测系统。快速门位于车库出入口处，用来隔离车库的内外空间，以保证操作人员和司机的人身安全。2．2立体停车库电气系统图1是本车库（2层8位地下立体停车库）的结构示意图，上层为U，下层为D，水平面为M；N为机动位。水平面M为出入口，车辆从水平面出口处进出，上下层1～8号车位载车板，通过上下移位进入水平面，完成车辆的存取。上下层车位载车板在机动位N处能够升降移动；上层停车位载车板U和下层停车位载车板D在电机的拖动下可以水平移动，从而使车辆在程序的控制下达到合理的存取动作。车库的工作原理如下：为安全起见，升降机的初始状态在出入口平层位置，且上面有载车板；当有存车动作发生时，且有车辆经转盘交接到升降机上后，控制程序根据就近原则快速将车辆存入库内。当有取车动作发生时，升降机下降到U层或D层（根据取车要求）等待载车板的交接—车辆的取出。如图1所示：1～8号位置为载车板的停放位置，N为机动停车位。1号位载车板可以直接上升；8号位载车板可以上升或下降；2＃、3＃、4＃、5＃、6＃、7＃位载车板横移，与1＃、8＃位的升降构成内部的循环过程。用户想要存1#～8#车辆并按下控制面板上相应的车位按钮时，车库内部的上层载车板按照逆时针方向在上层拖动电机的带动下向出口处移动，当载车板移动到1#车位时，由相应的限位开关和光电开关检测，将要运送出车库的载车板是否为用户所要存储的车位。到达1#车位的载车板是用户所要求的编号时，出口处的1号升降机将载车板提升到出口处，执行存车动作。若到达1#车位的载车板不是用户所要求的编号时，出口处升降机将载车板降至底层机动位N，当载车板和下层平移履带结合完毕时，在下层拖动电机的带动下，按照逆时针方向将载车板送至下层存车位，此时8#载车板到达内部升降机底部，当8#载车板和内部升降机链条结合完毕时，内部升降机将8#载车板提升至上层机动位N，同样载车板与履带结合完毕时，在上层拖动电机的带动下继续执行上层车位的平移工作，直到到达原1#车位的载车板为用户要求的编号时为止，系统内部的循环过程告一段落。其中多个电磁阀处于上层、下层水平拖动履带和垂直升降轨道的接合处，用于车辆载车板的平移、升降过渡。升降电机A用于出口处的载车板升降控制，自动状态下可双向运行。升降电机B用于车库内部的升降控制，自动状态下单向运行，手动控制下可双向运行。拖动电机A用于车库内部的上层车辆水平移动控制，自动状态下单向运行，手动状态下可双向运行。拖动电机B用于车库内部的下层车辆水平移动控制，自动状态下单向运行，手动状态下可双向运行。对于出入口检测系统，要求快速可靠完成车辆外形检测、车辆停放姿态检测以及快速门的开闭控制等任务。在汽车进入停车区域之后，系统将显示汽车的停车姿态，要对该车辆的车型、车姿（长、宽、高、左右歪斜）等状态进行检测，并通过显示屏或指示灯提示给司机，并自动提示给司机调整车位的信息。车库入口处的检测器件采用超声波和光电开关，其布置如图2所示。3．控制系统的软件设计3.1存取车控制系统流程图车库系统的操作为存车和取车2种，由操作者在控制面板上选择，即存取车转换开关处于存车位置时，所发生的动作即为存车流程，取车依然。存车控制流程和取车控制流程如图所示。存车控制流程：取车控制流程：3.2控制器PLC的I/O分配表可编程序控制器采用LG公司的MASTER-K系列PLC，为节省资金采用4个小型的一体机做控制器，其I/O分配列表如下：I/O资源输入输出备注P0000启动（存、取）－输入点位于主站PLC（h1F）P0001手动控制－P0002限位开关1－P0003限位开关2－P0004限位开关3－P0005行程开关1－P0006故障解除(运行)P0010－故障报警输出点位于主站PLC（h1F）P0011－运行指示P0012－停止指示P0013－旋转电机开P0014－提示车辆超标P0015－重新选择提示P0000检测开关1－输入点位于主站PLC（h00）P0001检测开关2－P0002检测开关3－P0003检测开关4－P0004检测开关5－P0005检测开关6－P0006光电开关2P0010－快速门开输出点位于从站PLC（h00）P0011－快速门关P0012－提示左P0013－提示右P0014－提示前P0015－提示后P0000按钮1－输入点位于从站PLC（h01）P0001按钮2－P0002按钮3－P0003电磁阀1－P0004电磁阀2－P0005电磁阀3－P0006光电开关1－P0010－状态指示1输出点位于从站PLC（h01）P0011－状态指示2P0012－状态指示3P0013－升降电机A正转P0014－升降电机A反转P0015－拖动电机A正转P0000按钮4－输入点位于从站PLC（h02）P0001按钮5－P0002按钮6－P0003电磁阀4－P0004电磁阀5－P0005光电开关1－P0010－状态指示4输出点位于从站PLC（h02）P0011－状态指示5P0012－状态指示6P0013－拖动电机B正转P0014－升降电机B正转P0015－P0000按钮7－输入点位于从站PLC（h03）P0001按钮8－P0010－状态指示7输出点位于从站PLC（h03）P0011－状态指示8．结束语：本论文设计采用多PLC通信互连的方式共同控制系统的运行。其中主站PLCH1F为中央集控单元，负责协调从站各PLC信息的采集与处理工作。下设4个从站分别为H00、H01、H02、H03。程序具体流程及实现的功能如下：主站PLC(H1F)连接用户控制面板的存取车转换开关、手动控制开关和故障解除开关等操作按钮。用于车位编号识别的为一组限位开关（3个）。提示信号有系统运行、系统故障、车辆超标、用户误操作等。当系统处于存车状态时，控制面板的所有车位按钮有效，相应车位状态指示灯亮。当按下空车位对应的按钮后，系统开始运行，提示车辆可进入入口处，并对进入的车辆位置进行检测。待检测合格后开始调整车辆的停车姿态，以便于存入库内。调整完毕后主站PLC向从站发出指令，从站PLC控制其相应的平移、升降电机运行，将车辆存入库内；等车辆存入库内状态完毕后，控制面板上对应该车位的指示灯亮，表明此时该车位已经存有车辆。如果用户由于误操作，即在存车状态下按下了原来存有车辆车位的按钮，则面板指示灯提示用户重新选择车位。取车控制过程和存车的流程大致相同，即用户将控制面板的选择转换开关旋到取车状态，相应的车位指示灯提示有车的车位，用户此时只需要按下当初存车的车位按钮即可，而无须知道自己车辆在车库内的具体位置。当车辆被提升至出口处后，提示用户将车辆开走。同时取走车辆的车位的指示灯熄灭，表示该车位为空，为下一次存车做准备。从站PLC(H00)连接有光电开关2对，用于检测是否有车辆停放在载车板上。超声波传感器1～6#，主要用于车辆存储过程中的检测，即根据车库的机械尺寸所允许停放车辆的标准，来检测所存车辆的车型，并通过指示灯提示司机在停车过程中的具体停放位置，比如车辆过于靠近载车板的左、右、前、后等方位以及车辆是否超高。从站PLC(H01)连接的终端设备为用户控制面板上的存、取车操作制按钮1#~3#和检测、驱动等控制信号。如：用于检测在车库内部，1＃载车板初始位置时其板上是否有车的光电开关信号；检测载车板运行过程中用于方向变换控制的电磁阀1～3#的位置信号；控制升降机A升降的控制输出信号；以及拖动电机A的正反向的输出控制等。从站PLC(H02)连接的终端设备有：用户控制面板上的存、取车操作按钮4#～6#以及相应的载车板到位的检测信号、控制升降机B和拖动电机B的正反向运行的驱动信号等。从站PLC(H03)连接的终端设备有：用户控制面板上的存、取车按钮7#、8#以及相应检测车位指示信号等。本设计采用PLC组成的立体车库控制系统具有较高的自动化程度，尤其是当串联车位较多时，可实现车位的自动调配，满足了车库的智能需求。该控制系统实现了设计目标，功能完善，运行稳定可靠。另外本设计采用多个PLC做了一个小型集散控制系统，其目的就是为了