双层立体车库控制系统设计

本科生毕业设计（论文）（2013届）设计（论文）题目基于FX2N的双层立体车库控制系统设计作者张雨龙分院信息与机电工程分院专业班级机械092班指导教师（职称）王玉槐（讲师）论文字数9200论文完成时间2013年4月18日杭州师范大学钱江学院教学部制基于FX2N的双层立体车库控制系统设计机械092班张雨龙指导教师王玉槐摘要：城市土地资源紧缺，停车难已制约中国城市的发展。据报道：30%的堵车是为找停车位造成的。在人们对生活质量和环境意识不断增强之时“车库”日渐成为热门话题，它以占地面积小、效率高、安全可靠、空间灵活等优点越来越受欢迎。机械自动化立体车库将会在新开发的楼盘及商业区大显身手。本设计基于日本三菱公司的FX2N系列PLC作为核心控制器建立双层五车位升降式立体车库的设计，完成了系统需求分析、硬件选型、控制电路设计和控制梯形图程序设计。同时，以组态王6.53工业组态软件对其立体车库的工作过程进行模拟。关键词：升降式立体车库；PLC；组态王；Designofcontrolsystemforthedouble-layerparkinggaragebasedontheFX2NMechanicalclass092ZhangYulongInstructor:WangYuhuaiAbstract：Urbanlandresourcesarescarce,difficultparkinghasrestrictedthedevelopmentofChinesecity.Accordingtothedailyreports:30%ofthetrafficjamcausedbyfindingaparkingspace,Moreandmorepopularinpeople'squalityoflifeandtheenvironmentandincreasingawarenessofthegarageisbecomingahottopic,smallfootprint,highefficiency,safeandreliable,flexiblespace,etc..ThemechanicalautomaticstereoscopicGaragewillplayanactiveroleinthenewrealestatedevelopmentandcommercial.ThisdesignisbasedonJapan'smitsubishiFX2NseriesPLCasthecorecontrollerisadoublefiveliftingofstereoscopicparkinggaragedesign,atthesametimetoandconfigurationsoftwarekingview6.53tosimulatetheprocessofthestereogaragework.Keywords:elevatingthethree-dimensionalgarage;PLC;Kingview;I目录1引言……………………………………………………………………………………11.1研究背景…………………………………………………………………………………11.1.1国内研究现状……………………………………………………………………11.1.2国外研究现状……………………………………………………………………12概述……………………………………………………………………………………22.1需求分析………………………………………………………………………………22.2整体方案设计…………………………………………………………………………43.1PLC控制器的选型………………………………………………………………………53.2硬件电路设计…………………………………………………………………………63.2.1电机驱动电路设计………………………………………………………………63.2.2PLC控制电路设计…………………………………………………………………74系统软件设计………………………………………………………………………………84.1软件结构设计……………………………………………………………………………84.2PLC程序设计…………………………………………………………………………84.2.1主程序设计………………………………………………………………………84.2.2手动子程序设计…………………………………………………………………94.2.31#车位自动程序设计……………………………………………………………94.2.42#车位自动程序设计……………………………………………………………114.2.53#车位自动程序设计……………………………………………………………124.2.6公共程序设计……………………………………………………………………134.3组态仿真系统设计……………………………………………………………………144.3.1仿真界面设计……………………………………………………………………144.3.2取车仿真脚本程序………………………………………………………………174.3.3存车仿真脚本程序………………………………………………………………174.4系统测试及分析………………………………………………………………………185总结与展望………………………………………………………………………………20参考文献……………………………………………………………………………………21致谢………………………………………………………………………………………22II附录………………………………………………………………………………………231基于FX2N的双层立体车库控制系统设计机械092班张雨龙指导教师王玉槐1引言1.1研究背景1.1.1国内研究现状随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，世界各大中城市轿车拥有量的迅速膨胀，车辆的增加、交通拥挤所造成的商场、酒店车位限制，使得车主为停车发愁。因此，扩展停车场引起人们的广泛关注。普通露天停车场和建筑物下的停车场虽然停车方便，但占地面积广，且停车数量有限，加上当今土地价格突飞猛进增长。因此，减少土地占用成本，充分利用立体空间，缓解城市中道路空间小的矛盾，减少污染，规范和科学管理汽车的停放，建立立体停车场已经刻不容缓。升降横移式立体停车库是一种比较典型的机电一体化产品形式，它主要涉及机械、电子、建工等多个领域，它需要各方面的专业技术人员协同工作。在现代化大都市中，升降横移式立体车库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道必不可少的基础设施。但是我国的机械式停车库技术发展比较晚，大部分还沿用着日本80年代的技术。经济的飞速发展，机械式车库的现有功能已落后于人们的要求。现有车库技术的不足主要表现在取车得时间比较长，智能化程度比较低，安全程度不够，设计型式比较陈旧。上海和北京等地现有的许多高质量的立体停车库，都是运用大量的外汇从国外进口的，并且售后服务也得不到令人满意的保障。为了打破这种依赖进口的格局，打出具有自身特色的车库产品，就得要在原有技术上有重大突破，从而带动国内车库行业的发展。因此，对立体停车库的系统研究显得尤为重要。1.1.2国外研究现状立体停车库设备的应用已有30多年的历史了发展较早、较好的有日本、韩国、台湾省、德国等众所周知，我国经济在经历了近30年的高速增长之后，大众对生活质量的要求日益提高，“衣食住行”中的“行”提高到一个新的高度。随之而来的交通方面的情况也日加紧张，而这包含了动态与静态两个方面。如同城市中由平房改建成高楼大厦一样，停车也从平面转向立体化停放，立体停车在静态交通中已经占有越来越重要的地位。立体停车库与传统的地下车库相比，在许多方面都显示出优越性首先是节地优势，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，而如果采用双层立体停车库，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，可以节省土地资源和减少土建开发成本。例如北京印度尼西亚驻华大使馆未建多层立体停车库前平面只能放五辆车，现建成三层立体升降横移类停车库后，能停放13辆车，基本能满足驻华大使馆要求。人们普遍认为停车设备行业发展前景良好，并已被誉为21世纪最热门的行业之一。22概述2.1需求分析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,其中升降横移类以其结构简单、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。升降横移式立体停车库作为一种新兴的停车设备，以其独特的特点应用在酒店、宾馆、机关单位以及居民小区等各种场所。本文主要以升降横移式立体停车库为研究对象，对其进行控制系统研究与设计。升降横移式立体车库利用托盘左右移位产生垂直通道，实现车位升降存取车辆。在系统中，PLC作为控制器直接控制车库运行，工控机作为上位机通过网络通信监视整个车库的运行状态，实现车库的安全运行和管理。停车库控制系统的硬件和软件相互依托，相互补充，才能有效地以最低的成本完成对车库系统的控制。升降横移式立体停车库具有非常广阔的发展空间和发展前景，其未来的发展方向就是要使停车库实现真正的智能化，以互联网为依托，实现网络化。操作人可通过灵活多样，比较友好的人机界面，控制灵活，系统的安全性和可靠性高。在工业自动化控制中，最常用的三种控制方式有单片机控制、可编程控制器控制和继电器控制，这三种控制方式各有优缺点。在20世纪80年代以来单片微机依它的控制功能强、体积小、成本低、功耗小、成本低和使用方便等优势得到飞速发展。理论上也可用于立体停车库系统，但实际上在立体停车库的控制系统中，单片微机控制却没有得到广泛的推广应用，其原因主要有以下几点:单片机只是一个芯片，用单片机直接开发控制系统，还必须进行系统硬软件设计和抗干扰设计才能付诸应用，这里包含大量个性化及针对性的设计，对开发者要就相当高，工作量大、成本高、编程比较复杂、开发周期长，有很强的针对性；控制系统开发周期比较长，系统调试耗时比较多；抗干扰能力比较弱，所以对现场工作环境要求很苛刻；单片机自身就是弱电驱动，若用于控制必须添加多个驱动装置，而随着驱动环节的增加，系统的可靠性不仅下降，而且大大提高系统的复杂程度，编程复杂，容易出错；单片机应用范围主要是大批量重复生产的民用消费品以及小批量产品，特别是仪器仪表，家电以及小型控制系统。PLC和继电器相比具有明显的优势：A.控制方式继电器控制是采用硬件接线（硬接线）实现过程控制，即利用导线把继电器、接触器的线圈以3及它们的开关的触点按逻辑关系顺次连接起来完成既定的逻辑控制。一量系统设计完成后，若想改变或增加功能将十分困难；由于继电器的触点有限，其灵活性和扩展性也受到制约。PLC通过编制程序实现各种逻辑控制，控制要求改变，只需改变用户程序即可，故称“软连接”。它的接线少，体积和功耗小。B.控制速度继电器控制是靠继电器的触点的通断实现控制的，其动作频率受制于机械结构，动作速度慢；机械触点的现抖动现象会引起系统的误操作。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度极快并且PLC内部有严格的同步，不会出现抖动问题。C.延时控制继电器控制系统的延时控制是靠时间继电器的滞后动实现，精度不高且易受环境温度和湿度的影响，调整时间困难。PLC用半导体集成电路作定时器，精度高。定时器数量多，用户可随意更改设定值。D.控制数据类型继电器控制系统一般只能进行开关量的逻辑控制。PLC除了能进行开关量的逻辑控制外，还具有模拟量控制、数据处理、能通