基于PLC的立体车库控制系统设计

浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计浙江工业职业技术学院毕业论文2013届基于PLC的立体车库设计控制学生姓名高军剑学号100701224分院电气工程分院专业电气自动化技术指导教师姜磊完成日期2013年4月16日浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计1论文题目：基于PLC的立体车库设计控制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。关键词立体车库PLC组态监控浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计2目录第一章车库的总类.........................................................41.1升降横移式...................................................................................................................41.2巷道堆垛式...................................................................................................................4第二章双层立体车库功能介绍...............................................................................................52.1立体车库系统组成.......................................................................................................52.2PLC核心控制部分........................................................................................................52.3立体车库控制要求.......................................................................................................6第三章立体车库系统设计.......................................................................................................73.1PLC选择........................................................................................................................73.2三菱FX2N系列PLC的性能指标和分类....................................................................73.3可编程序控制器的工作方式及编程语言.................................................................103.4I/O口分配..................................................................................................................123.5PLC外部接线端口图..................................................................................................133.6车位检测部分.............................................................................................................133.7手动控制部分.............................................................................................................143.8软件设计.....................................................................................................................15附录1:立体车库原理图..........................................................................................................16附录2:立体车库总程序..........................................................................................................17结论.............................................................................................................................................27浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计3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。浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计4第一章车库的种类1.1升降横移式升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、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。1.2巷道堆垛式巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。垂直提升式立体车库垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米），对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计5第二章双层立体车库功能介绍2.1立体车库系统组成系统主要由：PLC、组态监控部分、电气传动部分、检测部分、手动控制部分、支架模型系统图见(2.1-1)：图2.12.2PLC核心控制部分系统核心部分采用三菱FX2N-48MR为控制元件，它是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程控制器。它的基本指令执行时间高达0.08us，远远超过了很多大型可编程控制器。它功能强大实用，价格便宜，工作稳定可靠，24点输入，16点输出，采用继电器输出形式，可驱动交直流负载，负载电流在2A左右。220VAC供电。并且输入端内部自带24V直流电源，还可为负载提供直流电源。浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计62.3立体车库控制要求本系统通过检测车位运行状态和其它参数，控制电机轮流工作，合理调度电机运行。系统通过计算机以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地反映系统工作状态以及车位位置等参数，并通过PLC通讯模块与监测监控主机实现数据交换，该系统具有运行可靠、操作方便、自动化程度高等特点。如图2.3-1图2.11.１号车位、2号车位、3号车位只能上下移动，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.下排车位上的汽车可以直接开出；4.上排车位的汽车，要想开出需要先按下相应车位标号呼叫按键，再按下叫车按键，然后下排车位先左右移动，让出位置，上排车位降至下层，再进出车辆。浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计7第三章立体车库系统设计3.1PLC选择本系统采用三菱公司的型号为FX2N-48MR的PLC,是一种具有结构紧凑、抗干扰能力强、使用方便、同类产品价格便宜等优点。随着电子科技发展及产业应用之需要，PLC的功能也日益强大，例如位置控制及网络功能等。3.2三菱FX2N系列PLC的性能指标和分类3.2.1PLC的主要性能指标输入／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。存储容量浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计8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。1.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，也有以执一步指令所需时间来计算的，单位用µs/步。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。2.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。3.PLC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。4.PLC系统的组成PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其硬件结构与微型计算机控制系统相似。PLC也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。5.PLC的硬件结构浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计9一套PLC系统在硬件上由基本单元（包含中央处理单元、存储器、输入／输出接口、内部电源）、I／O扩展单元及外部设备组成。图2-1为PLC的硬件结构图。图2-1PLC的硬件结构图图2-2为三菱FX2N小型PLC产品主机示意图。本课题中FX2N－48MR为基本单元，(24入、16出)，M表示主机、R表示该单元为继电器输出型。浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计103.3可编程序控制器的工作方式及编程语言1.PLC的工