基于PLC的自动双层停车场控制

太原科技大学题目：自动双层停车场控制班级姓名学号指导老师目录绪论·····················································1一、课程内容及设计方案···································31.1组成原理·········································3二、硬件电路设计·········································42.1升降装置·········································42.2存取车过程·······································42.3结构特点·········································52.4系统硬件设计·····································52.5外部硬件连接图····································62.6操作面板设计·····································6三、软件设计··············································73.1Sfc···············································73.2梯形图···········································83.3系统软件设计过程································10四、总结··························15绪论可编程序控制器（Programmablecontroller）简称PLC，是近年来一种极为迅速，应用极为广泛的工业控制装置。它是一种专为工业环境应用而设计的数字运行的电子系统，它采用可编程程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入/输出完成确定的逻辑顺序、定时、记数、运算和一些确定的功能来控制各种类型的机械或生产过程。随着汽车工业的发展，以及国家的经济型社会、节约型经济的政策、可持续发展战略等，决定了立体停车设备的发展和立体停车设施问题。近年来由于汽车数量的快速增加，对停车场的需求必将日益提高，停车难的问题越来越突出，人们对停车的要求也越来越迫切。而对于快速发展的中国各个城市，停车难也随着城市经济的快速发展和汽车数量的激增接踵而来。PLC一经出现，由于它的自动化程度高、可靠性好、设计周期短、使用和维护简便等独特优点，备受国内外工程技术人员和工业界厂商的极大关注，生产PLC的厂家云起。随着大规模集成电路和微处理器在PLC中的应用，使PLC的功能不断得到增强，产品得到飞速发展。国内家用汽车拥有量的迅速增加，使城市道路交通变得十分拥挤，各大城市高峰时塞车已经成为天天可见的一道景观。家用汽车的停放也逐渐成为一个社会问题。我国大城市中由于停车位少，而土地越来越紧缺的情况下，停车位价格十分昂贵，为解决城市停车难的问题，立体车库是必然出路。我国立体车库发展虽经历了近十年的发展，但仍处于初级的停车功能，是最原始的使用阶段，它的设计水平、经济价值还有待于完善和开发。为此对立体车库设计方案优化具有重大的现实意义和潜在的市场经济效益。采用基于PLC的控制系统来取代原来由单片机、继电器等构成的控制系统，采用模块化结构，具有良好的可移植性和可维护性。对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助，同时又提高了生产线的效率、使用寿命和质量，减少了企业产品质量的波动，因此具有广阔的市场前景。用PLC进行开关量控制的实例很多，在冶金、机械、纺织、轻工、化工、铁路等行业几乎都需用到它，如灯光照明、机床电控、食品加工、印刷机械、电梯、自动化仓库、液体混合自动配料系统、生产流水线等方面的逻辑控制，都广泛应用PLC来取代传统的继电器控制。本次设计是将PLC用于自动双层停车场控制，对学习与实用是很好的结合。一、课程内容及设计方案1.1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3×3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。二、硬件电路设计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取车过程自动双层车库控制系统通过人机界面来实现。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。自动双层车库控制系统取车时，进入存车界面。发布存车指令，将相应信号送给PLC，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图2-2取车流程图2.3结构特点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。2.4系统硬件设计表2-3I/O输入信号的地址分配表输入信号名称输入点1号限位车开关I0.42号车限位开关I0.53号车限位开关I0.64号车限位开关I0.75号车限位开关I1.01号车呼叫I0.12号车呼叫I0.23号车呼叫I0.3叫车按钮I0.0表2-5继电器（电机）分配表输入信号名称输入点1号车平台继电器（KM1）M1.02号车平台继电器（KM2）M2.03号车平台继电器（KM3）M3.04号车平台继电器（KM4）M4.05号车平台继电器（KM5）M5.0表2-4I/O输出信号的地址分配表输出信号名称输出点1号车平台下降Q0.32号车平台下降Q0.43号车平台下降Q0.54号车平台右移Q0.65号车平台右移Q0.71号车取走显示灯Q0.02号车取走显示灯Q0.13号车取走显示灯Q0.22.5外部硬件连接图图2-3外部硬件连接图2.6操作面板设计图2-4操作面板设计图三、软件设计3.1Sfc图3-1Sfc图3.2梯形图3.3系统软件设计过程在本停车库操作系统中，由于底层不需要升降，只需左、右横移顶层只能上下不能左右。【1】X10车盘取车的调试：系统上电以后，各指示灯正常情况下。当按下SB2（I0.1）启动叫车按钮（I0.0），KM4、KM5（M4.0、M5.0）线圈得电，其电机正转带动X13、X14车盘右移（Q0.6、Q0.7）。当车盘右移到行程开关(I0.7)时，启动能耗制动X13、X14车盘停止。同时，触发X10车盘上挂钩得电，挂钩动作。KM1（M1.0）得电，电机转动带动X10车盘下降（Q0.3）。当X10车盘下降到行程开关（I0.4）时，电机制动X10车盘停稳并触发X10取走指示灯（Q0.0）亮完成取车过程。【2】X11车盘取车的调试：系统上电以后，各指示灯正常情况下。当按下SB3（I0.2）启动叫车按钮（I0.0），KM5（M5.0）线圈得电，其电机正转带动X14车盘右移（Q0.7）。当车盘右移到行程开关(I1.0)时，启动能耗制动X14车盘停止。同时，触发X11车盘上挂钩得电，挂钩动作。KM2（M2.0）得电，电机转动带动X11车盘下降（Q0.4）。当X11车盘下降到行程开关（I0.5）时，电机制动X11车盘停稳并触发X11取走指示灯（Q0.1）亮完成取车过程。【3】X12车盘取车的调试：系统上电以后，各指示灯正常情况下。当按下SB4（I0.3）叫车按钮（I0.0），触发X12车盘上挂钩得电，挂钩动作。KM3（M3.0）得电，电机转动带动X12车盘下降（Q0.5）。当X12车盘下降到行程开关（I0.6）时，电机制动X12车盘停稳并触发X10取走指示灯（Q0.2）亮完成取车过程。【4】X13、X14车盘取车的调试：由于本停车场设计规则上层只能上下不能左右，底层的只能左右不能上下。故在下层取车时，不需要任何操作方可把车直接开出。X11车盘下降Q0.4亮，如上图所示当X11车盘下降到行程开关（I0.5）并取走时Q0.1亮，如上图所示四、结束语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。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。