雙層立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、構(gòu)州即布士亭錢江學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （2013 屆） 設(shè)計(jì)（論文）題目 基于FX2N的雙層立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作 者 張雨龍 分 院 信息與機(jī)電工程分院 專 業(yè) 班級 機(jī)械092班 指導(dǎo)教師（職稱） 王玉槐（講師） 論 文 字 數(shù) 9200 論文完成時(shí)間 2013年4月18日 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院教學(xué)部制 基于FX2N的雙層立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)械 092 班 張雨龍 指導(dǎo)教師 王玉槐 摘 要 ：城市土地資源緊缺，停車難已制約中國城市的發(fā)展。據(jù)報(bào)道： 30%的堵車是為找停車位 造成的。在人們對生活質(zhì)量和環(huán)境意識不斷增強(qiáng)之時(shí)“車庫”日漸成為熱門話題，它以

2、占地面積小、 效率高、安全可靠、空間靈活等優(yōu)點(diǎn)越來越受歡迎。機(jī)械自動化立體車庫將會在新開發(fā)的樓盤及商 業(yè)區(qū)大顯身手。本設(shè)計(jì)基于日本三菱公司的 FX2N系列PLC作為核心控制器建立雙層五車位升降式立 體車庫的設(shè)計(jì)，完成了系統(tǒng)需求分析、硬件選型、控制電路設(shè)計(jì)和控制梯形圖程序設(shè)計(jì)。同時(shí)，以 組態(tài)王 6.53 工業(yè)組態(tài)軟件對其立體車庫的工作過程進(jìn)行模擬。 關(guān)鍵詞：升降式立體車庫；PLQ組態(tài)王； Design of control system for the double-layer parking garage based on the FX2N Mechanical class 092 Z

3、hang Yulong Instructor: Wang Yuhuai Abstract ： Urban land resources are scarce, difficult parking has restricted the development of Chinese city. According to the daily reports: 30% of the traffic jam caused by finding a parking space, More and more popular in peoples quality of life and the enviro

4、nment and increasing awareness of the "garage" is becoming a hot topic, small footprint, high efficiency, safe and reliable, flexible space, etc.. The mechanical automatic stereoscopic Garage will play an active role in the new real estate development and commercial. This design is based on Japans m

5、itsubishi FX2N series PLC as the core controller is a double five lifting of stereoscopic parking garage design, at the same time to and configuration software kingview 6.53 to simulate the process of the stereo garage work. Key words: elevating the three-dimensional garage; PLC; Kingview; 1引言 1

6、 1.1 研究背景 1 1.1.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 1 1.1.2 國外研究現(xiàn)狀 1 2概述 2 2.1 需求分析 2 2.2 整體方案設(shè)計(jì) 4 3.1 PLC控制器的選型 5 3.2 硬件電路設(shè)計(jì) 6 3.2.1 電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計(jì) 6 3.2.2 PLC控制電路設(shè)計(jì) 7 4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 8 4.1 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 4.2 PLC程序設(shè)計(jì) 8 4.2.1 主程序設(shè)計(jì) 8 4.2.2 手動子程序設(shè)計(jì) 9 4.2.3 1#車位自動程序設(shè)計(jì) 9 4.2.4 2#車位自動程序設(shè)計(jì) 11 4.2.5 3#車位自動程序設(shè)計(jì) 12 4.

7、2.6 公共程序設(shè)計(jì) 13 4.3 組態(tài)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 4.3.1 仿真界面設(shè)計(jì) 14 4.3.2 取車仿真腳本程序 17 4.3.3 存車仿真腳本程序 17 4.4 系統(tǒng)測試及分析 18 5總結(jié)與展望 20 參考文獻(xiàn) 21 致謝 22 2 附錄 23 基于FX2N的雙層立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)械 092 班 張雨龍 指導(dǎo)教師 王玉槐 1 引言 1.1 研究背景 1.1.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，世界各大中城市轎車擁有量的迅速膨脹，車輛的 增加、交通擁擠所造成的商場、酒店車位限制，使得車主為停

8、車發(fā)愁。因此，擴(kuò)展停車場引起人們 的廣泛關(guān)注。普通露天停車場和建筑物下的停車場雖然停車方便，但占地面積廣，且停車數(shù)量有限， 加上當(dāng)今土地價(jià)格突飛猛進(jìn)增長。因此，減少土地占用成本，充分利用立體空間，緩解城市中道路 空間小的矛盾，減少污染，規(guī)范和科學(xué)管理汽車的停放，建立立體停車場已經(jīng)刻不容緩。升降橫移 式立體停車庫是一種比較典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品形式，它主要涉及機(jī)械、電子、建工等多個領(lǐng)域， 它需要各方面的專業(yè)技術(shù)人員協(xié)同工作。在現(xiàn)代化大都市中，升降橫移式立體車庫已經(jīng)滲入到人們 的各個生活領(lǐng)域，在機(jī)關(guān)、賓館酒店、醫(yī)院和居民區(qū)等許多地方，升降橫移式立體停車庫成了一道 必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。

9、但是我國的機(jī)械式停車庫技術(shù)發(fā)展比較晚， 大部分還沿用著日本 80 年代的技 術(shù)。經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，機(jī)械式車庫的現(xiàn)有功能已落后于人們的要求?，F(xiàn)有車庫技術(shù)的不足主要表現(xiàn) 在取車得時(shí)間比較長，智能化程度比較低，安全程度不夠，設(shè)計(jì)型式比較陳舊。上海和北京等地現(xiàn) 有的許多高質(zhì)量的立體停車庫，都是運(yùn)用大量的外匯從國外進(jìn)口的，并且售后服務(wù)也得不到令人滿 意的保障。為了打破這種依賴進(jìn)口的格局，打出具有自身特色的車庫產(chǎn)品，就得要在原有技術(shù)上有 重大突破，從而帶動國內(nèi)車庫行業(yè)的發(fā)展。因此，對立體停車庫的系統(tǒng)研究顯得尤為重要。 1.1.2 國外研究現(xiàn)狀 立體停車庫設(shè)備的應(yīng)用已有 30 多年的歷史了發(fā)展較

10、早、較好的有日本、韓國、臺灣省、德國等 眾所周知，我國經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了近 30 年的高速增長之后，大眾對生活質(zhì)量的要求日益提高， “衣食住 行”中的“行”提高到一個新的高度。隨之而來的交通方面的情況也日加緊張，而這包含了動態(tài)與 靜態(tài)兩個方面。如同城市中由平房改建成高樓大廈一樣，停車也從平面轉(zhuǎn)向立體化停放，立體停車 在靜態(tài)交通中已經(jīng)占有越來越重要的地位。立體停車庫與傳統(tǒng)的地下車庫相比，在許多方面都顯示 出優(yōu)越性首先是節(jié)地優(yōu)勢， 以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道， 平均一輛車就要占據(jù) 40 平 方米的面積，而如果采用雙層立體停車庫，可使地面的使用率提高 80 ％— 90％，如果采用地

11、上多層 （ 21 層）立體式車庫的話， 50 平方米的土地面積上便可存放 40 輛車，可以節(jié)省土地資源和減少土 建開發(fā)成本。例如北京印度尼西亞駐華大使館未建多層立體停車庫前平面只能放五輛車，現(xiàn)建成三 層立體升降橫移類停車庫后，能停放 13 輛車，基本能滿足駐華大使館要求。人們普遍認(rèn)為停車設(shè)備 行業(yè)發(fā)展前景良好，并已被譽(yù)為 21 世紀(jì)最熱門的行業(yè)之一。 2 概述 2.1 需求分析 隨著汽車的急增致使城市停車難問題不斷惡化 , 而作為解決城市靜態(tài)交通的有效措施——向空 間、向高層發(fā)展的自動化立體停車設(shè)備 , 以其占地面積少、停車率高、布置靈活、高效低耗、性價(jià)比 高、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)

12、 , 越來越受到人們的青睞。目前市面上常見的立體停車庫有：升降橫移類、垂直 循環(huán)類、多層循環(huán)類、水平循環(huán)類、平面移動類、巷道堆垛類、垂直升降類和簡易升降類等 8 種 , 其中升降橫移類以其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全可靠、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn) , 在國內(nèi)車庫市場占有絕對優(yōu)勢 的市場份額。升降橫移式立體停車庫作為一種新興的停車設(shè)備，以其獨(dú)特的特點(diǎn)應(yīng)用在酒店、賓館、 機(jī)關(guān)單位以及居民小區(qū)等各種場所。 本文主要以升降橫移式立體停車庫為研究對象，對其進(jìn)行控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)。升降橫移式立 體車庫利用托盤左右移位產(chǎn)生垂直通道，實(shí)現(xiàn)車位升降存取車輛。在系統(tǒng)中， PLC 作為控制器直接 控制車庫運(yùn)行，工控機(jī)

13、作為上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)視整個車庫的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)車庫的安全運(yùn)行和 管理。停車庫控制系統(tǒng)的硬件和軟件相互依托，相互補(bǔ)充，才能有效地以最低的成本完成對車庫系 統(tǒng)的控制。升降橫移式立體停車庫具有非常廣闊的發(fā)展空間和發(fā)展前景，其未來的發(fā)展方向就是要 使停車庫實(shí)現(xiàn)真正的智能化，以互聯(lián)網(wǎng)為依托，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。操作人可通過靈活多樣，比較友好的 人機(jī)界面，控制靈活，系統(tǒng)的安全性和可靠性高。 在工業(yè)自動化控制中， 最常用的三種控制方式有單片機(jī)控制、 可編程控制器控制和繼電器控制， 這三種控制方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。 在 20 世紀(jì) 80 年代以來單片微機(jī)依它的控制功能強(qiáng)、體積小、成本低、功耗小、成本低和使

14、用 方便等優(yōu)勢得到飛速發(fā)展。 理論上也可用于立體停車庫系統(tǒng)， 但實(shí)際上在立體停車庫的控制系統(tǒng)中， 單片微機(jī)控制卻沒有得到廣泛的推廣應(yīng)用，其原因主要有以下幾點(diǎn) : 單片機(jī)只是一個芯片，用單片機(jī)直接開發(fā)控制系統(tǒng)，還必須進(jìn)行系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì)和抗干擾設(shè)計(jì) 才能付諸應(yīng)用，這里包含大量個性化及針對性的設(shè)計(jì)，對開發(fā)者要就相當(dāng)高，工作量大、成本高、 編程比較復(fù)雜、開發(fā)周期長，有很強(qiáng)的針對性； 控制系統(tǒng)開發(fā)周期比較長，系統(tǒng)調(diào)試耗時(shí)比較多； 抗干擾能力比較弱，所以對現(xiàn)場工作環(huán)境要求很苛刻； 單片機(jī)自身就是弱電驅(qū)動，若用于控制必須添加多個驅(qū)動裝置，而隨著驅(qū)動環(huán)節(jié)的增加，系統(tǒng) 的可靠性不僅下降，而且大

15、大提高系統(tǒng)的復(fù)雜程度，編程復(fù)雜，容易出錯； 單片機(jī)應(yīng)用范圍主要是大批量重復(fù)生產(chǎn)的民用消費(fèi)品以及小批量產(chǎn)品，特別是儀器儀表，家電 以及小型控制系統(tǒng)。 PLC和繼電器相比具有明顯的優(yōu)勢： A. 控制方式 繼電器控制是采用硬件接線（硬接線）實(shí)現(xiàn)過程控制，即利用導(dǎo)線把繼電器、接觸器的線圈以 及它們的開關(guān)的觸點(diǎn)按邏輯關(guān)系順次連接起來完成既定的邏輯控制。一量系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，若想改 變或增加功能將十分困難；由于繼電器的觸點(diǎn)有限，其靈活性和擴(kuò)展性也受到制約。 PLC通過編制程序?qū)崿F(xiàn)各種邏輯控制， 控制要求改變，只需改變用戶程序即可， 故稱“軟連接”。 它的接線少，體積和功耗小。 B. 控制

16、速度 繼電器控制是靠繼電器的觸點(diǎn)的通斷實(shí)現(xiàn)控制的，其動作頻率受制于機(jī)械結(jié)構(gòu)，動作速度慢； 機(jī)械觸點(diǎn)的現(xiàn)抖動現(xiàn)象會引起系統(tǒng)的誤操作。 PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，速度極快并且 PLC內(nèi)部有嚴(yán)格的同步，不會出 現(xiàn)抖動問題。 C. 延時(shí)控制 繼電器控制系統(tǒng)的延時(shí)控制是靠時(shí)間繼電器的滯后動實(shí)現(xiàn)，精度不高且易受環(huán)境溫度和濕度的 影響，調(diào)整時(shí)間困難。 PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，精度高。定時(shí)器數(shù)量多，用戶可隨意更改設(shè)定值。 D. 控制數(shù)據(jù)類型 繼電器控制系統(tǒng)一般只能進(jìn)行開關(guān)量的邏輯控制。 PLC 除了能進(jìn)行開關(guān)量的邏輯控制外，還具有模擬量控制、數(shù)據(jù)處理、能通訊聯(lián)網(wǎng)

17、、生產(chǎn)監(jiān)控 等功能，可實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜控制。 E. 可靠性和可維護(hù)性 繼電器控制系統(tǒng)使用大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線多而復(fù)雜而且壽命短，系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)性都較 差。 PLC采用微電子技術(shù)，開關(guān)動作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路完成，因此壽命長，可靠性高。 PLC本身 的監(jiān)測和自診斷功能，方便現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)。 此外，PLC具有如下特點(diǎn)： a. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗 干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警 報(bào)信息。 b. 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)。

18、PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè) 控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制 領(lǐng)域。 c. 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎。 d. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造。 e. 體積小，重量輕，能耗低。 綜合以上原因，選擇 PLC來進(jìn)行立體車庫控制是最為合適的。 2.2整體方案設(shè)計(jì) 升降橫移立體車庫車位結(jié)構(gòu)為 N*M二維矩陣形式，可設(shè)計(jì)為多層、多列。由于受收鏈裝置及進(jìn) 出車時(shí)間的限制，通常設(shè)計(jì)為 2到4層(國家規(guī)定最高為4層)，其中以2、3層者居多，實(shí)際上可以 根據(jù)泊車

19、的多少決定立體車庫的規(guī)模。車庫提供的總車位容量為： P=N*M-(N-1),其中N為二維矩陣 的行，即車庫的層數(shù)； M為二維矩陣的列，即車庫的列數(shù)。 從結(jié)構(gòu)上來說，通常立體停車庫除頂層外的其他層都必須留出一個空位，用來向載車盤提供上 升和下降的通道。當(dāng)車輛位于底層時(shí)，無需移動其他托盤就可以直接取出車；若準(zhǔn)備將車存于底層， 同樣不需要移動其他層的載車盤，直接將車駛?cè)爰纯?。但若車輛存于中間層或頂層，在存取車時(shí)， 則需要判斷預(yù)存取車位處所在的下方是否為空，不為空則要通過橫移將車位以下的托盤調(diào)整為空， 進(jìn)行平移操作后，在進(jìn)行下降至一層，進(jìn)行存取車。整體操作時(shí)，遵循底層托盤只進(jìn)行平移操作， 頂層托盤

20、只能進(jìn)行升降操作，中間層既可平移又可升降操作的原則。 本次設(shè)計(jì)一個雙層 5車位的升降橫移式立體車庫，兩層平面為：上平面 U和下層平面 M=上平 面U只能進(jìn)行升降動作，下層平面 M只能進(jìn)行平移動作。立體車庫中總共有 6個車位，其中一個為 空位向載車盤提供上升和下降的通道，另外 5個車位用于存放車輛。當(dāng)下層平面 M車位進(jìn)出車時(shí)， 不需要移動其他托盤就可直接進(jìn)彳亍進(jìn)出車處理。當(dāng)上平面 U車位進(jìn)出車時(shí)，首先要判斷其對應(yīng)的下 方位置是否為空，不為空時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理，直到下方為空才可進(jìn)行下降動作到達(dá)下層平面 M進(jìn)行進(jìn)出車處理，進(jìn)出車完畢后上升回到原位置。根據(jù)運(yùn)動的規(guī)律存取車的過程主要包括

21、3個步 31： 1 .為了讓出空位，載車板需要橫移 ； 2 .為了存取車，需要載車板的升降 ； 3 .載車板左右橫移一個準(zhǔn)確的停車位行程和升降到準(zhǔn)確的位置。 下圖是一個兩層平面立體車庫的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2-1 立體停車庫示意圖 3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1 PLC控制器的選型 本設(shè)計(jì)PLC選擇三菱FX2N-48M儂PLQ FX2n系列是FX系列三菱小型 PLC家族中最可靠的系列。 FX2n系列PLC具有程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需 要的大量特殊功能模塊，它可以為你的工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。該機(jī)型是一 種小型化、高速

22、度、各方面都相當(dāng)于 FX系列中最高檔次的小型 PLC具有豐富的功能指令和強(qiáng)大的 通信能力。FX2N系列PLC由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊和特殊功能單元構(gòu)成。 FX2N系列PLC性 能見表3.1所示。 表3-1 二菱 FX2N系列PLC技術(shù)參數(shù) 名稱 性能 規(guī)格 運(yùn)算控制方式 存儲程序反復(fù)運(yùn)算方式、中斷命令 輸入輸出控制方式 批處理方式 程序語后 繼電器符號+步進(jìn)梯形圖方式 最大存儲容量 16K步，有磁盤保護(hù)功能 程序存儲器 內(nèi)置存儲命谷里 9K步 可選存儲卡盒 RAM8K 順控先進(jìn)梯形圖 順控指令27條，步進(jìn)梯形圖指令

23、2條 指令種類 應(yīng)用指令 128種298個 運(yùn)算處理速度 基本指令 應(yīng)用指令 擴(kuò)展并用時(shí)輸入點(diǎn)數(shù) 0.08 /指令 1.52-數(shù)百 /指令 X0-X287184 點(diǎn)（8 進(jìn)制） 輸入輸出點(diǎn)數(shù) 擴(kuò)展并用時(shí)輸出點(diǎn)數(shù) Y0-Y287184 點(diǎn)（8 進(jìn)制） 擴(kuò)展并用時(shí)總點(diǎn)數(shù) 256點(diǎn) 一＞用 500點(diǎn) 保持用 524點(diǎn) 輔助繼電器 保持用 2048 點(diǎn) 特殊用 156點(diǎn) 100ms 200點(diǎn) 定時(shí)器 10ms 46點(diǎn) 26 3.2硬件電路設(shè)計(jì) 3.2.1 電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計(jì) 圖3-1三菱FX2N系列PLC

24、 電機(jī)驅(qū)動電路完成各車位驅(qū)動電機(jī)的動力驅(qū)動，電路見附錄 A所示，電路中詳細(xì)功能見表 所示。 表3-2電機(jī)驅(qū)動電路器件明細(xì)表 圖紙編號 器件名稱 器件功能 QS01 隔離開關(guān) 電路隔離、系統(tǒng)檢修 QF01 低壓斷路器 1#車位控制電機(jī)短路保護(hù) QF02 低壓斷路器 2#車位控制電機(jī)短路保護(hù) QF03 低壓斷路器 3#車位控制電機(jī)短路保護(hù) QF04 低壓斷路器 4#車位控制電機(jī)短路保護(hù) QF05 低壓斷路器 5#車位控制電機(jī)短路保護(hù) QF06 低壓斷路器 控制系統(tǒng)電源短路保護(hù) KM1A 交流接觸器 1#車位控制電機(jī)正轉(zhuǎn) K

25、M2A 交流接觸器 2#車位控制電機(jī)正轉(zhuǎn) KM3A 交流接觸器 3#車位控制電機(jī)正轉(zhuǎn) KM4A 交流接觸器 4#車位控制電機(jī)正轉(zhuǎn) KM5A 交流接觸器 5#車位控制電機(jī)正轉(zhuǎn) KM1B 交流接觸器 1#車位控制電機(jī)反轉(zhuǎn) KM2B 交流接觸器 2#車位控制電機(jī)反轉(zhuǎn) KM3B 交流接觸器 3#車位控制電機(jī)反轉(zhuǎn) KM4B 交流接觸器 4#車位控制電機(jī)反轉(zhuǎn) KM5B 交流接觸器 5#車位控制電機(jī)反轉(zhuǎn) FR01 熱繼電器 4#車位控制電機(jī)過載保護(hù) 3.2

26、 FR02 熱繼電器 5#車位控制電機(jī)過載保護(hù) FR03 熱繼電器 6#車位控制電機(jī)過載保護(hù) FR04 熱繼電器 7#車位控制電機(jī)過載保護(hù) FR05 熱繼電器 8#車位控制電機(jī)過載保護(hù) 3.2.2 PLC控制電路設(shè)計(jì) PLC控制電路是系統(tǒng)控制核心，電路見附錄 A所示，PLC輸入輸出地址見表 3.3所示。 表3-3 PLC輸入輸出地址分配表 圖紙編號 輸入地址 功能注釋 圖紙編號 輸出地址 功能注釋

27、SQ01 X00 車位行程_01# KM1A Y00 1#車位下降控制（正轉(zhuǎn)） SQ02 X01 車位行程_02# KM1B Y01 1#車位上升控制（反轉(zhuǎn)） SQ03 X02 車位行程_03# KM2A Y02 2#車位下降控制（正轉(zhuǎn)） SQ04 X03 車位行程_04# KM2B Y03 2#車位上升控制（反轉(zhuǎn)） SQ05 X04 車位行程_05# KM3A Y04 3#車位下降控制（正轉(zhuǎn)） SQ06 X05 車位行程_06# KM3B Y05 3#車位上升控制（反轉(zhuǎn)） X06 KM4A Y06 4#車位

28、右移控制（正轉(zhuǎn)） X07 KM4B Y07 4#車位左移控制（反轉(zhuǎn)） SB01 X10 1#車位選擇按鈕/手動點(diǎn)動 KM5A Y10 5#車位右移控制（正轉(zhuǎn)） SB02 X11 2#車位選擇按鈕/手動點(diǎn)動 KM5B Y11 5#車位左移控制（反轉(zhuǎn)） SB03 X12 3#車位選擇按鈕/手動點(diǎn)動 Y12 SB04 X13 4#車位手動點(diǎn)動 Y13 SB05 X14 5#車位手動點(diǎn)動 Y14 X15 Y15 SB06 X16 取車位控制按鈕 Y16 SB07 X17 存

29、車位控制按鈕 Y17 SB00 X20 系統(tǒng)緊急停止 HL01 Y20 1#車位有車指示 SA01 X21 手動/自動工作方式 HL02 Y21 2#車位有車指示 SA02 X22 車位正/反轉(zhuǎn)點(diǎn)動方式 HL03 Y22 3#車位有車指示 X23 HL04 Y23 4#車位有車指示 X24 HL05 Y24 5#車位有車指示 X25 HL06 Y25 系統(tǒng)手動指示 X26 HL07 Y26 系統(tǒng)自動指示 FR X27 HL08 Y27 系統(tǒng)故障指示 4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4

30、.1 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)PLC程序結(jié)^^如圖4-1所示。PLC程序由：主程序、手動子程序、自動子程序和公共子程 序構(gòu)成。 主程序：主程序完成系統(tǒng)工作方式、急停處理子程序調(diào)用等工作； 手動子程序：完成系統(tǒng)手動控制； 自動子程序：完成系統(tǒng) 1、2、3車位的自動存取控制； 公共子程序：完成系統(tǒng)手動和自動的匯合輸出控制； 圖4-1 PLC程序結(jié)構(gòu) 4.2 PLC程序設(shè)計(jì) 4.2.1 主程序設(shè)計(jì) 下位機(jī)PLC主程序主要完成系統(tǒng)的緊急停止處理以及子程序的調(diào)用。詳細(xì)內(nèi)容如下： (1)系統(tǒng)緊急停止程序段：系統(tǒng)緊急停止程序段如圖 4-2所示，系統(tǒng)緊急停止由按鈕停止和故 障停止構(gòu)成，

31、X21為系統(tǒng)緊急停止按鈕當(dāng)按下 X20時(shí)通過MOV指令將輸出寄存器 Y00—Y27清零實(shí) 現(xiàn)，X27為系統(tǒng)電機(jī)故障輸入，其輸入邏輯為反邏輯 (輸入常閉)因此當(dāng)斷開的瞬間將輸出寄存器 Y00 一Y27清零，同時(shí)點(diǎn)亮 Y27故障指示。 *系統(tǒng)暴急停止/故躥停止 X020 0 一-|f| [MOV HO K4Y00C ] X027 1 —— [MOT HO K4YO20 ] *故障指示(故障是靠閉輸入) X027 14 —少 f ff027 5 圖4-2系統(tǒng)緊急停止處理程序段 (2)子程序調(diào)用程序段：子程序調(diào)用通過 CALL指/ 所示當(dāng)X21斷開時(shí)為手動工作方式通過 CA

32、LL指令實(shí)現(xiàn)對 凱實(shí)現(xiàn)，以手動子程序調(diào)用為例，如圖 4.3 P0手動子程序的調(diào)用，同時(shí)點(diǎn)亮手動工作 指示燈Y25。 卜手動子程景調(diào)用 K021 16--Pf [TALL P0 ） tO25 ） 圖4-2系統(tǒng)緊急停止處理程序段 1.1.2 手動子程序設(shè)計(jì) 手動子程序用于系統(tǒng)故障時(shí)以及調(diào)試檢修等工作使用，手動控制由 SB01- SB05五個車位點(diǎn)動 控制按鈕和一個點(diǎn)動方向轉(zhuǎn)換開關(guān) SA02構(gòu)成。SA02用于調(diào)整點(diǎn)動方向控制在配合 SB01—SB05實(shí)現(xiàn) 各車位的上升、下降、左右移動等控制。手動操作內(nèi)存緩存地址見表 4-1所示。 表4-1手動操作程序緩存地址分配表 編號

33、 地址 功能 M100 1#車位下降控制（正轉(zhuǎn)） M101 1#車位上升控制（反轉(zhuǎn)） M102 2#車位下降控制（正轉(zhuǎn)） M103 2#車位上升控制（反轉(zhuǎn)） 手段緩存 M104 3#車位下降控制（正轉(zhuǎn)） M105 3#車位上升控制（反轉(zhuǎn)） M106 4#車位右移控制（正轉(zhuǎn)） M107 4#車位左移控制（反轉(zhuǎn)） M110 5#車位右移控制（正轉(zhuǎn)） M111 5#車位左移控制（反轉(zhuǎn)） 手動控制原理以5#車位的左右移動為例，見圖 4-3所示當(dāng)SB05（X14成下時(shí)通過SA02（X22職另 正反轉(zhuǎn)控制，在控制 M1

34、10和M111 ,在通過公共子程序輸出到 Y寄存器實(shí)現(xiàn)手動控制。 * 54車位手前 66—| |— ） | ―| | ^”1 ） 圖4-3 5#車位手動左右移動控制程序段 1.1.3 1#車位自動程序設(shè)計(jì) 1#自動子程序（P1）工作流程見圖4-4所示，其工作原理為逆序出車位， 順序回車位控制思路, 程序控制緩存地址見表 4-2所示。 開始（01#車位） 取出否? (Y) 5#右移 取出完成 到SQ0眩否? (N) (Y) 4#右移 4#左移 到SQ0垃否? (N) (Y) 1#下降 5#左移 到SQ0翹否? (N) (Y) 圖4-4 1#車位

35、自動程序工作流程 K SPO2d呢->6#停止-X*右右 {KST {SET M210 M211 表4-2 1#車位自動程序工作緩存地址分配表 編號 地址 功能 M210 5#右移 M211 4#右移 M212 1#下降 1#存取 M219 1#取出完成 M220 1#上升 M221 4#左移 M22

36、2 5#左移 1#自動子程序控制過程以 5#車位右移動 到位停止 4#右移為例，見圖4-5所示，當(dāng)D10等于 同時(shí)啟動 4#車位 1并取車按鈕按下（X16）時(shí)M210置位5#車位右移動，當(dāng)碰觸 6號車位行程時(shí)停止, 右移動（M211）由此實(shí)現(xiàn)順序控制。 I 1#取車控制/spin；酈右移 H016 {SET M210 El {= DIO K1 ] |f|_ 圖4-5 1#車位5#車位右移動 到位停止 4#右移程序段 1.1.4 2#車位自動程序設(shè)計(jì) 2#自動子程序（P2）工作流程見圖4-6所示，其工作原理為逆序出車位， 順序回車位控制思路, 控制原理同1#車位。

37、程序控制緩存地址見表 4-3所示。 表4-3 2#車位自動程序工作緩存地址分配表 編號 地址 功能 M310 5#右移 M311 2#下降 2#存取 M319 2#取出完成 M320 2#上升 M321 5#左移  圖4-6 2#車位自動程序工作流程 1.1.5 3#車位自動程序設(shè)計(jì) 3#自動子程序（P2）工作流程見圖4-7所示，其工作原理為逆序出車位， 順序回車位控制思路, 控制原理同1#車位。程序控制緩存地址見表 4-4所示。 表4-4 4#車位自動程序工作緩存地址分配表 編號 地址 功能 M410 3#下降

38、3#存取 M419 2#取出完成 M420 3#上升  圖4-7 3#車位自動程序工作流程 1.1.6 公共程序設(shè)計(jì) 公共子程序（P4）完成系統(tǒng)車位有無車指示和自動手動匯合輸出構(gòu)成。 車位指示燈的控制以 2#車位為例，見圖4-8所示當(dāng)SQ02（X1）接通時(shí)表示有車，同時(shí) Y21輸出 （HL01）由此實(shí)現(xiàn)車位指示。 0 自動和手動的匯合輸出以 2#車位的下降為例，見圖 4-9程序段所示，當(dāng) M102（手動下降）接 通時(shí)Y002接通，或M311（自動下降）接通時(shí) Y002接通，二者以或邏輯合并輸出。由此實(shí)現(xiàn)自動和 手動的匯合輸出控制。 {YD02 圖

39、4-9 2#車位下降控制程序段 4.3 組態(tài)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.3.1 仿真界面設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用組態(tài)王 6.53搭建立體車庫的仿真系統(tǒng)，系統(tǒng)仿真界面見附錄 B所示。仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì) 過程分為：系統(tǒng)變量建立、 (1)系統(tǒng)變量建立：系統(tǒng)變量是系統(tǒng)仿真控制緩存地址，位于組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典中管理。建立過 程如圖4-10所示。 圖4-10組態(tài)王變量建立對話框 通過上述方法建立圖 4-11所示變量集合。 在存存存存存存存存存存存存 向內(nèi)向1*1-的向向內(nèi)內(nèi)向內(nèi)內(nèi)內(nèi) 鸚錨霓鬣囂sr器 圖4-11仿真系統(tǒng)變量表 1、2、3號車位只使用 (2)車位動畫模

40、擬：車位的動畫模擬由上升、下降、右移、左移構(gòu)成, 上升、下54、5號車位只使用右移、 左移。以3號車位的上升下降為例， 雙擊3號托板弓t出圖4-12 所示對話框。 圖4-12 3#車位動畫屬性對話框 選擇“垂直移動”選項(xiàng)彈出圖 4-13所示對話框，將 PY3設(shè)置為表達(dá)式，其 PY3的值對應(yīng)3#車 位的動畫移動像素，由此實(shí)現(xiàn)升降動畫。 圖4-13 3#垂直上下移動動畫向?qū)υ捒? 選擇“填充屬性”選項(xiàng)彈出圖 4-14所示對話框，將 CS3設(shè)置為表達(dá)式，其 CS3的值對應(yīng) 3#車位的有無車動畫，由此實(shí)現(xiàn)有無車動畫。 圖4-14 3#車位有無車動畫向?qū)υ捒? 圖4

41、-15 3#車位有無車行車模擬腳本編輯對話框 選擇“彈起時(shí)”選項(xiàng)彈出圖 4-15所示對話框，通過IF ELSE條件判斷語句實(shí)現(xiàn) CS3變量 的控制，由此實(shí)現(xiàn)車位有無車指示模擬。 4.3.2 取車仿真腳本程序 IF(OUT==1) { // IF((SS==0)&&(NUM==1)) { IF(PX5<130){PX5=PX5+13;}

42、 IF((PX5==130)&&(PX4<130)){PX4=PX4+13;} IF((PX4==130)&&(PY1<90)){PY1=PY1+9;} IF((PX4==130)&&(PX5==130)&&(PY1==90)){OUT=0;IN=0;SS=1;} } // IF((SS==0)&&(NUM==2)) { IF(PX5<130){PX5=PX5+13;} IF((PX5==130)&&(PY2<90)){PY2=PY2+9;} IF((PX5==130)&&(PY2==90)){OUT=0;IN=0;SS=1;} } // IF((SS==0)&&

43、(NUM==3)) { IF((PX5==0)&&(PY3<90)){PY3=PY3+9;} IF((PX5==0)&&(PY3==90)){OUT=0;IN=0;SS=1;} } } 4.3.3 存車仿真腳本程序 IF(IN==1) { // IF(NUM==1) { IF(PY1>0){PY1=PY1-9;} IF((PY1==0)&&(PX4>0)){PX4=PX4-13;} IF((PX4==0)&&(PX5>0)){PX5=PX5-13;} IF((PX4==0)&&(PX5==0)&&(PY1==0)){NUM=0;OUT=0;IN=0;SS=0;}

44、 } // IF(NUM==2) { IF(PY2>0){PY2=PY2-9;} IF((PY2==0)&&(PX5>0)){PX5=PX5-13;} IF((PX5==0)&&(PY2==0)){NUM=0;OUT=0;IN=0;SS=0;} } // IF(NUM==3) { IF((PX5==0)&&(PY3>0)){PY3=PY3-9;} IF((PX5==0)&&(PY3==0)){NUM=0;OUT=0;IN=0;SS=0;} } } 4.4 系統(tǒng)測試及分析 以01#號車位為仞如圖 4-16,當(dāng)需要取出1號車位時(shí)，按 01#按鈕，再按取出。05

45、#、06#向 右側(cè)移動，01#車位向下。如圖4-17,當(dāng)需要將01#車位存入時(shí)，按 01#按鈕，再按存入。05#、06# 車位向左移入原先位置。這樣就完成了 01#號車位的存取車。其他車位存取與 01#相同。 圖4-16 01#車位取出  圖4-1,7 01#車位存入 5 總結(jié)與展望 通過查閱大量相關(guān)資料，我了解了立體車庫的產(chǎn)生和發(fā)展歷程，并且熟悉了立體車位的運(yùn)行過 程，加深了對可編程程序控制器的了解，并能夠?qū)⑵溥\(yùn)用到立體車庫控制系統(tǒng)中。在所學(xué)知識的基 礎(chǔ)上，根據(jù)自己對立體車庫的認(rèn)識，設(shè)計(jì)出了雙層 5車位立體車庫，并且為其編寫了 PLC程序，實(shí) 現(xiàn)了車庫的自動化控制。

46、并且利用仿真軟件進(jìn)行了系統(tǒng)測試。同時(shí)，用 CAD繪制出了 PLC的I/O控 制原理圖，進(jìn)一步熟悉了 CAD軟件的應(yīng)用。 國內(nèi)立體車庫的發(fā)展之路還很長，受于車輛的不斷增多和土地資源的短缺等現(xiàn)狀，立體車庫還 需要不斷地進(jìn)行改進(jìn)與完善。 參考文獻(xiàn)： [1] S. Dana, A. Sagahyroon, A. Elrayes, A.R. Al-Ali, R. Al-Aydi. Development of a monitoring and control platform for PLC-based applications. American University of Sharjah,

47、 United Arab Emirates .2007. [2] H. Flordal, M. Fabian, K. A kesson, D. Spensieri. Automatic model generation and PLC-code implementation for interlocking policies in industrial robot cells. Fraunhofer-Chalmers Research Centre for Industrial Mathematics. 2007. [3] 呂衛(wèi)陽 , 徐昌榮 .PLC 工程應(yīng)用實(shí)例解析 [M]. 中國電

48、力出版社， 2007 年 4 月北京第一版 . [4] 李輝 , 肖寶興 , 李宏偉 .S7-200PLC 編程原理與工程實(shí)訓(xùn) [M]. 北京航空航天大學(xué)出版社 2008 年 2 月第一版 . [5]楊后川，張瑞，高建設(shè).西門子S7-200PLC應(yīng)用100例[M],電子工業(yè)出版社,2009年4月. [6]束長寶，蔣步軍，甘為凡.PLC應(yīng)用實(shí)踐[M].東南大學(xué)出版社，2008年12月第一版. [7] 劉彬 . 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討 [J]. 廣東省交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 2001 年 . [8]周少偵，張少明.基于PLC控制的交通燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].廣東省交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 2005年.

49、 [9] 李曉東，藍(lán)蔚 . 淺談 PLC 在交通燈控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) [J]. 廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 2008 年 . [10] 徐明銘 . 城市十字路口交通燈控制系統(tǒng)的 PLC 程序設(shè)計(jì) [J]. 福建莆田學(xué)院電子信息工程學(xué)系， 2007. 致謝 經(jīng)過幾個月的學(xué)習(xí)、研究以及經(jīng)過王玉槐老師的指導(dǎo)，終于按時(shí)完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在本次畢業(yè) 設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多東西，不僅僅是完成了一篇論文，更重要的是這個做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程，這個 忙碌而又充實(shí)的過程讓我受益非淺。 本篇論文已經(jīng)完成，還有許多的地方需要更全面的改進(jìn)，但總的來說，在撰寫的過程中，我真 實(shí)地學(xué)到了許多東西，也積累了不少經(jīng)驗(yàn)，更進(jìn)

50、一步豐富了自己的知識。但由于個人能力不足，加 之時(shí)間和精力有限，在許多內(nèi)容表述、論證上存在著不當(dāng)之處，與老師的期望還有差距，許多問題 還有待進(jìn)行一步思考和探究，借此答辯機(jī)會，希望各位老師能夠提出寶貴的意見，指出我的錯誤和 不足之處，我將虛心接受，從而進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)，使該論文得到完善和提高。 歷時(shí)四個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個過程中，我查閱了好多資料和書籍，深化了 以前所學(xué)的知識，同時(shí)又學(xué)到了很多新的知識。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，也是理 論走向?qū)嵺`的第一步，為我今后走上工作崗位奠定了基礎(chǔ)。首先要衷心的感謝王玉槐老師的耐心指 導(dǎo)。 從最初的論文選題、 信息收集

51、到論文的撰寫工作都是在王玉槐老師全面而具體的指導(dǎo)下進(jìn)行的。 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期，老師耐心的指點(diǎn)，讓我明白總體框架，而后又不厭其煩的指出設(shè)計(jì)中的不足 和解決方法，以及特別細(xì)心的修改論文，老師這種踏實(shí)的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度備受感激。在 此，特向王玉槐老師表達(dá)我深深的敬意。同時(shí)，感謝學(xué)校為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，使我在最后的 畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)到了知識，使我能順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)；感謝信電分院各位老師對我曾經(jīng)的培養(yǎng)和關(guān) 心；感謝給過我?guī)椭乃信笥褌儯Ｄ銈兦俺趟棋\！ 附錄 KM FR01 1A KM 1B M2 FR02 KM KM 2B 3 ? M3 J-L 2A

52、 LiJ L3L2_1 QS01 KM FR03 KM 3B n 4A 4B / KM KM FR04 3AL M5 V022 F -V0- L「，b I a I jBi^r v/ui- r 1.戶 ?—?—? QF04 n 5A KM 5B KM FR05 死 1 _,-F 廣 4 I A v； XJ^ ；* [I I ,_l QF05 QF06 N WV U 名稱 FX2N勺雙層立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電機(jī)驅(qū)動電路 23

53、 -0 V022 . . V0- t t I I vCr COI M1 PORT □s L N -^022-1 KM1A KM1B 、 1 -V0 Y00 STOPN / vw - 1 KM1B KM1A Y01 Y02 Y03 COI Y04 Y05 Y06 Y07 M2 -HL- 一7 KM2A KM2B +24 CO

54、 X0( X01 X02 X03 X04 X05 X06 X07 X1( -48 M """J- KM2B KM2A KM3A KM3B SQ01 SQ02 J 7 KM3B KM3A SQ03 M3 FX2N M4 KM4A KM4B SQ04 KM4B KM4A 1 SQ05 夕 ■^sl- KM5A KM5B SQ06 Q COI Y10 Y11 Y12 Y13 COI Y14 Y15 Y16 Y17 Y20 SB01 丁 KM5B KM5A HL0

55、1 iMR SB02 1 X11 X12 X13 X14 X15 X16 SB03 丁 SB04 丁 SB05 SB06 丁 SB07 丁 HL02 X1/ SB00 Y21 COI Y22 Y23 Y24 Y25 Y26 Y27 M5 X2( X21 X22 X23 X24 X25 X26 SA01 7 HL03 SA02 工 HL04 SA03 丁 HL05 HL06 HL07 卜 HL08 X27 41 7 ( 1 ? fR5 FR04 FR03 FR02 FR

56、01 T -D -D T T T -D -D 0 名稱 FX2N勺雙層立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共2頁 第2頁 PLC空制電路 作 者 33 仿真界面 PL

57、C程序: ,系統(tǒng)緊急停止J施苒律止 0 1| M西 HO K4YOOO U 027 ——11| [DOV BO K4W0 *故陞指示]植障是常閉輸入) 3027 14 J027 *手幼子程序調(diào)用 XQ21 16 —Jzf [CALL P0 ?自幼子程序調(diào)用 X021 21—I 卜 (YD25 {CALL PI ] (CALL P2 } {CALL P3 ] {YQ26 ?公其子程序調(diào)用 32 MBOOO T4 {CALL P4 事主程序鰭束

58、 、與4車位手動 X022 ? / ＞手動子程車結(jié)束 1#停止一M2左毛 N22O KOOQ iuA ? iti—

59、 ＞ SP061SU4-X的|止一 ＞理左移 {KST {SET M2 II 1219 M219 喀0 M2 20 M221 tf.221 M2 22 M2 22 DID ] ] ] J ] ] ] ) ) ) ) ] ) ) ) ) ) 133 {SEE: * ［自動口緯/車位調(diào)取晶存］ XD11 134 DIO

60、 “16 1卜 {IDV K2 {SET DID M3I0 * SP02: :S06 - >E#HIt ->2#TJI M3 IP 國心上 KOQ5 T4 {RST M3I0 * SP03.: SOB - Ki? 154 m\\ Tk KQM {SET (RST {SET M3I1 M3I1 M310 * 2聾存車控制/守口4: N上升 169 DID K2 — — — M319 N320 {RST M32D ■ SPDB; S0

61、2 - > 1 SUlt - >58 If KOO I T卜 {SET M32I a WP口臼"皿一》41信止一》完成 ]74 mi T卜 KOQ3 TN- {RST M32I D1Q 1S3 P3 1S4 D1Q ［自動口制/車位調(diào)取命令然存］ XDI2 —II {= DIO X 口漳 I作 {SET M4I0 * SFQZSClB-a3票停止，池存 MIO Tl- KDO5 止 {RST {SET l/tpnw? m k Xt M410 陽19

62、 SQI7 取 19 204 [= DIO E3 ]——|f| . |—— [RST M9 [SET JW2Q * P&kOm-m 停止一〉完成 *為車位有室指示 , 5言車位有車指示 *州下降 M102 YtJ03i 243——| [——_-|zf (Y002 M311 卜」 *州上升 *笄下睥 Ml 04 YDOB 251 ——| |——~-|, c *岫 M4L0 ? 3#上升