基于PLC立体车库控制系统的设计..

泰山学院本科毕业论文基于PLC立体车库控制系统的设计所在学院机械与工程学院专业名称机械设计制造及其自动化申请学士学位所属学科工学年级2011级（3+2）学生姓名、学号王永平2011170231指导教师姓名、职称陈宏圣副教授完成日期2013年5月30日摘要I摘要立体停车库生产在中国是个新兴行业，立体停车库可缓解城市动、静态交通问题，改善居住环境，有效利用土地价值。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：自动控制，立体停车场，垂直循环式，PLCAbstractIIAbstractParkingequipmentproductioninChinaisanemergingindustry,parkingcanrelieveurbandynamicandstatictrafficproblemsandimprovethelivingenvironmentandefficientuseoflandvalue.ThesystemusesPLC,combiningcomputerconfigurationscreenmonitoring,pressthebuttonorcontroltheconfigurationscreentocompletetheprocessofcaraccess,simpleoperation,easyaccess.ControlcircuitACcontactortraditionalwaytomakesafeandreliableoperation.Designusesacombinationseparable,modularinstallation,convenientandflexible,witheasymaintenanceanduse,andlowcost.Keywords:automaticcontrol,three-dimensionalparking,verticalcirculation,PLC目录III目录1引言..............................................................12西门子PLC简介....................................................32.1德国西门子S7-200系列PLC的性能指标和分类.......................32.11PLC的主要性能指标.............................................32.12PLC的分类.....................................................32.2可编程序控制器的工作方式及编程语言..............................43双层立体车库功能介绍..............................................63.1立体车库系统组成................................................6图3-1..............................................................63.2PLC核心控制部分...............................................63.3移动方案的比较..................................................63.4升降横移式立体车库的系统控制原理................................73.5检测点与控制点..................................................83.6控制点分布......................................................93.7电机控制及接线设计..............................................94硬件选型.........................................................104.1PLC型号的选择................................................104.1.1I/O点数的确定..............................................104.1.2选定PLC....................................................104.1.3控制系统I/O地址分配........................................104.14闸门控制程序..................................................124.1.5指示灯控制程序...............................................144.2变频器的选择...................................................154.3传感器的选择...................................................164.4车位停车信号...................................................16结论与讨论.........................................................17参考文献...........................................................18致谢...............................................................19附录：车库总程序...................................................20泰山学院本科毕业论文11引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30~40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。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40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80％—90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，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。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，每个单元可设计成两个，三个，四个，五个，半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。这种三维的地表和地下车库停车，配置灵活，成本低。（二）巷道堆垛式巷道堆垛式立体车库堆垛机作为一种工具来使用，存取车辆，所有车辆进行访问的堆垛机，堆垛机，因此技术要求较高，单堆垛机成本较高，所以巷道堆垛立体车库车位数量较大的客户所需。垂直升降式停车泰山学院本科毕业论文2类似的垂直升降类停车电梯工程，安排在两侧的电梯车位，通常需要一辆车转盘地面，省去司机掉头。垂直升降式停车设备的安全性，一般海拔较高（几十米），精密加工和安装的要求都很高，所以成本较高，但面积是最小的。（三）垂直循环式产品特点：1）占地面积小，两个泊位面积可停放6至10辆。2）可以添加只有屋顶和外墙装饰，消防栓。3）价格低，地基，外墙装修，火灾和其他投资少，建设周期短。4）可自动地控制，安全和可靠的操作。本课题以二层五车位为研究对象,采用德国西门子S7-200为控制元件,进行模拟,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。泰山学院本科毕业论文32西门子PLC简介2.1德国西门子S7-200系列PLC的性能指标和分类2.11PLC的主要性能指标(1)输入／输出点数（I／O点数）I／O点数是指可编程序控制器外部输入、输出端子数的总和。它标志着可以接多少个开关、按钮和可以控制多少个负载。(2)存储容量存储容量是指可编程序控制器内部用于存放用户程序的存储器容量，一般以步为单位，二进制16位即一个字为一步。(3)扫描速度一般以执行1000步指令所需时间来衡量，单位为ms/k步，也有以执行一步指令所需时间来计算的，单位用µs/步。(4)功能扩展能力可编程序控制器除了主模块之外，通常都可配备一些可扩展模块，以适应各种特殊应用的需要，如A／D模块、D／A模块、位置控制模块等。(5)指令系统指令系统是指一台可编程序控制器指令的总和，它是衡量可编程序控制器功能强弱的主要指标。2.12PLC的分类通常，PLC产品可按结构形式、控制规模等进行分类。按结构形式不同,可以分为整体式和模块式两类。按控制规模大小、则可以分为小型、中型和大型PLC三种类型。1)PLC系统的组成PLC是一种以微处理器为核心的通用工业自动控制设备，硬件结构和微电脑控制系统类似。PLC设置由硬件系统和软件系统两部分组成。泰山学院本科毕业论文42)PLC的硬件结构一个PLC系统硬件的基本单位（包含中央处理单元，存储器，中央处理单元，输入/输出接口，内部电源），I/O扩展单元和外部设备。图2-1PLC硬件结构图。图2-1PLC的硬件结构图2.2可编程序控制器的工作方式及编程语言1.PLC的工作方式1)PLC的扫描工作方式2)PLC的扫描过程输入电路CPUEPROMRAM输出电路基本单元内部电源扩展I/O接口各种外设接口输出信号现场输入信号主机编程器打印机…PC机…输入电路输出电路扩展单元…输出信号扩展连接电缆至其他扩展单元……现场输入信号开始内部处理通信处理RUN方式？输入扫描程序执行输出处理NY泰山学院本科毕业论文5图2-2PLC的扫描过程可编程控制器进入运行状态，循环扫描模式。从开始的第一个指令，或者，两不中断的控制下，根据所存储的程序的地址号码递增的顺序执行，该程序顺序执行一个接一个，直到程序结束。然后再次开始从头扫描和循环很重要。可编程控制器扫描工作过程如图2-3所示，包括五个阶段：内部处理，通信处理，输入扫描，程序执行和输出处理。PLC来完成扫描被称为扫描周期所需的时间。用户程序的长度和扫描速度的扫描周期的长度。3)PLC的程序执行过程PLC的程序的执行过程大体可以分为以下三个主要阶段：输入采样、程序执行和输出刷新，如图2-4所示。图2-3PLC的程序执行过程4)PLC的扫描周期PLC过程的实际工作中，除了以前通用的输入采样的每个扫描周期中，程序的执行，输出刷新三个阶段，同时也为自诊断，和外围设备（例如编程设备