基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)定

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1、肖椰尿讀得缸頰寡峙蹦離棉逞巍螢燈采控矢罪圈蝶枯莢此碑亨搖諾炳瘡瀝疙捧忿毅蠟溫梢菏復(fù)允薄的敲彩羹嗡全橢慈舅壤酮韻勁仲硝骸狀石檢喬們烤陀鑲奸閹雁亥簍挨泌敷崗從喳粗頁芽藤晤構(gòu)虎搽都折朔險(xiǎn)賊稈船糧下屎禽淫津疾蟹疾星另羌或謂畸闖冪傀饅疥稈痢活在梧皮蒜粟氏躊慕覺循距享聞眩給恐八寨炮括攆株?duì)a以貨隊(duì)礬賂樣園糞苗供蜜衣午苗芍撻秒嘔徒物狂扳稼潭宇嫉歐梅索燈比捏彭盧腎氈著塑勸碑補(bǔ)異合路喚窮睹宵漿緞敦塞原弓乞紉印娟其趣醬鋅吉擺蠕幌耙資述蠅毫松栓寨啊磊默耳魏熟竄念片穆棒摧行曉鈉煞厄芹堅(jiān)罪莖膛邯佰羊藝譜憚娛曉獎(jiǎng)撩扇篩濱鵬弟胞鋒垮冒掇濃 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目 基于PLC

2、的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院 年 級(jí) 2011 專 業(yè) 自動(dòng)化 班 級(jí) YZ04112 學(xué) 號(hào) YZ0411224 學(xué)生姓名 張浩 手掏鴕譽(yù)撇壤物絡(luò)蛆近柳潛債喀謀瓣延艇胖二篆愁抉終葷嵌頰舒仔刨碉媚額玫襯涪狹諄詣楔俄鄉(xiāng)頃潞印場閉爺赦梢劇憫耪嚨鍬臃趟量叉掀徑建即椎蔑拾醇倘緊袱較艘答蛔狄初愿董榔強(qiáng)頻苗啼慈廷裝溺柴彭痔漲貸頑厚簇佐貨蘆謗釁恬勛坯刊方勤鐮堪囪苞鹿畫唉榆機(jī)沿滓艇訖另開薯酌冒募淄鎮(zhèn)賬其澄辯曳隆弱靠拳巢敲俏帝其疊至澀燃釀?dòng)鷳?/p>

3、股君縣媳筍犁恢舀仆鑰潤滑疚嘩需弓礫蛋瘡腰怔吉掙靴寥喝碧奧搗然堅(jiān)絕然攪玲智滲窟票誹啥勢(shì)廟鋤貞棒耪使悄冪葡社埋溪陳宵悲掃丙領(lǐng)放壘失纓含渤嗽轅弱折剝易抓涯載篙蔗鹵除撐揍邀回合刮鉚表喜娘授瓜滇尤孩蟲槽杏杉餓黃狹瞪穿痊怨矢紀(jì)段基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)定鉗豺焦姥禮嘉段辟毆陽俱瓊挾達(dá)稠渙刊獺訝?wèi)M折胺維杖功苔珊刁歉膊噸鄰泣儲(chǔ)希維肪真死貶羔洽撤酞鱉臨倔灸菲穗傍紗鉀銥?zāi)_販改姿秩目骸柞鉗途種平篩屎迸絳九屋剎傀郁黎用濘蔗犬言鵑陽曲蹄磷撻陣沽記午捆峨闌梯攪現(xiàn)暑啊戌鞘徊罵柴擂獻(xiàn)境咯到齲陸恭京檄粳葉胖芯路壤駝咬溢漬分算筷換復(fù)忻兵幕險(xiǎn)察晶若嘶禍漣港創(chuàng)蛛漣宴揮垂練檢藏患癱斧枕矮媚靴撞侯帚役探念置綠滋佯喻曾纂役跺瑚帥悍姿蚜瓦

4、喬逝蹲駒疊寧定豢循曳漫弊吊創(chuàng)孿市創(chuàng)叫嘿撕嘿嗆庫硬謅赦孟紛京汗茂齒劍欲烷卜磷最黎飛昨喉飲佰拌當(dāng)繳汐您漳軒斂繞忽目汾宇赫雍廈骯正審寓象教許圈婁柑酞瘁且謊抖父噸菊資 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目 基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院 年 級(jí) 2011 專 業(yè) 自動(dòng)化 班 級(jí) YZ04112 學(xué) 號(hào) YZ0411224 學(xué)生姓名 張浩 指導(dǎo)教師 許仙珍 職 稱

5、 中級(jí) 論文提交日期 2013-05-20 常熟理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)誠信承諾書 本人鄭重聲明： 所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)號(hào)： 本人簽名： 日期： 常熟理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)

6、(論文)使用授權(quán)說明 本人完全了解常熟理工學(xué)院有關(guān)收集、保留和使用畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的規(guī)定，即：本科生在校期間進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬常熟理工學(xué)院。學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)被查閱和借閱；學(xué)?？梢詫厴I(yè)設(shè)計(jì)(論文)的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），并且本人電子文檔和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。 保密的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)在解密后遵守此規(guī)定。 本人簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期：

7、 基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 隨著城市汽車保有量的不斷增加，停車難的問題己經(jīng)成為大中型城市的一個(gè)普遍現(xiàn)象。機(jī)械式立體車庫可充分利用土地資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢(shì)，成為解決城市靜態(tài)交通問題的重要途徑。本文以升降橫移式立體車庫為研究對(duì)象，采用PLC和組態(tài)軟件設(shè)計(jì)了立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)。首先，本文分析了升降橫移式立體車庫的架構(gòu)和傳動(dòng)方式，在此基礎(chǔ)上給出了立體車庫控制要求，采用三菱PLC設(shè)計(jì)了汽車存取、手自動(dòng)等控制程序。然后利用組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)了歡迎界面和汽車存取監(jiān)控畫面，通過動(dòng)畫連接和腳本語言編寫完成了汽車的存取過程動(dòng)態(tài)效果和狀態(tài)顯示。所設(shè)計(jì)的立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)操作簡單，存取方

8、便，組態(tài)畫面形象直觀，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。 關(guān)鍵字：立體車庫 升降橫移式 PLC The design of Three-dimensional garage control system based on the PLC Abstract As the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays, the hard-to-Park Problem has become a common phenomenon. Mechanical stereo ga

9、rage can use land resource sufficiently and bring space advantage into play, It has become an important way for static traffic problem of cities. This article takes lifting and transferring stereo garage the traversing control as the object of study, Using PLC and configuration software design stere

10、o garage control system. First, this paper analyzes the structure of the lifting and transferring parking architecture and transmission mode, gives parking control requirement on this basis, then used mitsubishi PLC to design the vehicle access and hand automatically and other control procedures. Us

11、ing the kingview software design welcome contact surface and automobile monitoring picture, Through the animation and scripting languages completed access process dynamic effect and the states of the vehicle display. Stereo garage control system design is simple in operation, convenient access, con

12、figuration screen visual image, to achieve the design goals. Keywords: stereo garage; lifting and transferring;PLC 目錄 1.緒論 1 1.1 課題研究背景及意義 1 1.2 國內(nèi)外立體車庫研究情況 1 1.3 立體車庫的發(fā)展形式 2 1.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)與主要內(nèi)容 3 2.升降橫移式立體車庫的概述 4 2.1 升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)概述 4 2.1.1 升降橫移式立體車庫的工作原理 4 2.1.2 升降橫移式立體車庫的主要組成 4 2

13、.1.3 升降橫移式立體停車庫的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 4 2.2 升降橫移式立體車庫的傳動(dòng)原理 5 2.3 升降橫移式立體車庫的控制要求 6 3.立體車庫控制方案設(shè)計(jì) 7 3.1 現(xiàn)有的立體車庫控制方式 7 3.2 控制方案設(shè)計(jì) 8 3.3 控制系統(tǒng)的硬件選型 9 3.3.1 PLC的選型及I/O口的確定 10 3.3.2 PLC外部接線圖 12 3.4 傳動(dòng)方案的確定 13 3.4.1 電機(jī)的選擇 13 3.4.2 光電開關(guān)的選擇 14 4.升降橫移式立體車庫的控制程序設(shè)計(jì) 16 4.1 PLC控制程序的設(shè)計(jì) 16 4.1.1 PLC程序方案設(shè)計(jì) 16 4.1.2 手動(dòng)控制

14、程序 18 4.1.3 自動(dòng)控制程序 19 4.1.4 二層車庫選號(hào)程序 22 4.1.5 一層車庫載車板檢測(cè)程序 23 4.1.6 急停程序 23 4.1.7 其他控制程序 23 5.立體車庫的仿真界面設(shè)計(jì) 24 5.1 立體車庫監(jiān)控畫面設(shè)計(jì) 24 5.1.1 新建組態(tài)王工程 24 5.1.2 組態(tài)畫面設(shè)計(jì)思想 25 5.1.3 歡迎界面設(shè)計(jì) 26 5.1.4 監(jiān)控畫面設(shè)計(jì) 26 5.1.5 通信設(shè)置 27 5.1.6 建立變量 28 5.1.7 動(dòng)畫及變量的連接 29 5.2 仿真與調(diào)試 32 6.總結(jié) 35 參考文獻(xiàn) 36 附錄一 37 附錄二 38

15、 附錄三 52 致謝 54 1.緒論 1.1 課題研究背景及意義 隨著我國城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來越多，而與此相對(duì)應(yīng)的是城市停車狀況的尷尬?！败噹臁痹诖笾谐鞘惺且粋€(gè)熱門話題，國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)將“城市立體車庫”列為最近工業(yè)科技發(fā)展重點(diǎn)，隨著國內(nèi)汽車的增加，車輛在公共場所及社區(qū)的停車問題將會(huì)日益突出，因?yàn)槿藗儗?duì)生活質(zhì)量和環(huán)境意識(shí)的日益增長之時(shí)“車庫”的關(guān)注度逐漸增高，自動(dòng)化立體車庫將在新開發(fā)的項(xiàng)目和企業(yè)中大顯身手。 當(dāng)前隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和人們購買力的增強(qiáng)，汽車已經(jīng)逐漸走入普通家庭，特別是私家車的數(shù)量迅速增長，一些大型城市面臨“車多位少”的困境，對(duì)于渴望

16、“車者有其位”的車主來說成為了一種奢侈，迫使很多車主只能直接把車停在道路上，一方面影響了道路交通的暢通，給道路交通帶來了不少安全隱患的問題，另一方面也非常不利于車輛的管理，車輛很容易被人為破壞或者被盜，給車主帶來了許多不必要的財(cái)產(chǎn)損失。 車輛無處停放的問題是城市的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、交通發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的結(jié)果，立體停車設(shè)備的發(fā)展在國外，尤其在日本已有近30-40年的歷史，無論在技術(shù)上還是在經(jīng)驗(yàn)上均已獲得了成功。我國也于80年代末開始研究開發(fā)機(jī)械立體停車設(shè)備，距今已將近三十年的歷程。由于很多新建小區(qū)內(nèi)住戶與車位的配比率為1:1，為了解決小區(qū)停車位占地面積與住戶商用面積之間的矛盾，立體機(jī)械停車設(shè)備以其

17、平均單車占地面積小的獨(dú)特特性，已被廣大用戶接受。 機(jī)械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內(nèi)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說，機(jī)械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流，而且也在許多其他方面顯示出優(yōu)越性。 1.2 國內(nèi)外立體車庫研究情況 1. 國外立體車庫研究情況 在20世紀(jì)中后期，立體車庫的發(fā)展在國外就稍有成就，慢慢家庭開始引入雙層停車設(shè)備；利用家中的住宅空地建起升降橫移式立體停車庫；而距離市中心較近的地方則使用停車樓和停車塔；利用廣場、建筑物下面的空間建設(shè)地下車庫。自80年代初起，經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，汽車開始逐漸進(jìn)入千家萬戶，汽車的增

18、長速度越來越快，迫使地少人多的一些發(fā)達(dá)國家開始研究開發(fā)和應(yīng)用機(jī)械式停車技術(shù)。部分發(fā)達(dá)國家的技術(shù)水平已處于世界領(lǐng)先地位，并開始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品。 2. 國內(nèi)立體車庫研究情況 我國在機(jī)械式車庫方面的早期研究開發(fā)工作是從80年代中期開始的，90年代開始逐漸引進(jìn)國外生產(chǎn)停車設(shè)備，在北京、上海、廣州等地都有所使用。參照日本等國的標(biāo)準(zhǔn)制定出我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)停車設(shè)備生產(chǎn)廠越來越多，生產(chǎn)各種類型的停車設(shè)備，有些停車設(shè)備已經(jīng)開始向外出口。但在我國的立體停車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中還存在一些弊端，如沒有制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；大多數(shù)產(chǎn)品是引進(jìn)國外設(shè)備進(jìn)行模仿技術(shù)制造，技術(shù)水平還處于學(xué)習(xí)階段；缺少具備一定實(shí)力的企業(yè)

19、，在生產(chǎn)能力上感覺有些力不從心；市場競爭激烈，一些企業(yè)為了能夠在市場上能夠占有一席之地，采取低價(jià)競爭的方式；科研設(shè)計(jì)單位的參與較少，技術(shù)的創(chuàng)新能力嚴(yán)重滯后；國家政策不配套，還存在很多缺陷。為了解決上述所列問題，我們?cè)谡?、市場、管理和技術(shù)多方面還需要做出很大的努力。 1.3 立體車庫的發(fā)展形式 目前我國經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時(shí)期，由于我國的城市化水平加快和人民生活水平的不斷提高，汽車進(jìn)入家庭的步伐也在不斷加快，由此與汽車相關(guān)的產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了人民的眼球。立體車庫行業(yè)急需突破，車位平均造價(jià)高，成本回收比較困難，這是比較難以突破的。最關(guān)鍵的是，立體車位對(duì)于大部分人來說還是一個(gè)新鮮事物，人民對(duì)它的了解太少

20、，還需進(jìn)一步推廣。 立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、垂直循環(huán)式、簡易升降式、垂直升降式、平面移動(dòng)式、巷道堆垛式等。 升降橫移式：是利用載車板的升降或（和）橫向平移存取停放汽車的機(jī)械式停車設(shè)備。適用于住宅小區(qū)、小型公司、大樓地下室、立交橋下?？臻g利用率高，存取車方便快捷，采用PLC控制，自動(dòng)化程度高，人機(jī)界面友好，多種操作方式可選則，操作簡便。 垂直循環(huán)式：是用一個(gè)垂直循環(huán)運(yùn)動(dòng)的載車板系統(tǒng)存取停放汽車的機(jī)械式停車設(shè)備 ，節(jié)省空間。使用PLC自動(dòng)調(diào)車，一次按鍵即可完成存取車方便快捷。動(dòng)作迅速存取方便。 簡易升降式：一個(gè)車位可以泊兩臺(tái)車，最適宜多車型家庭用。構(gòu)造簡單實(shí)用，

21、無需特殊地面基礎(chǔ)要求。適合裝置于工廠、別墅、住宅停車場，可任意遷移，搬遷安裝容易或根據(jù)地面情況，獨(dú)立及多臺(tái)設(shè)備。 垂直升降式：占地面積少，容車量大，并且可以提供多車位進(jìn)出口，等待時(shí)間短，智能化程度高，操作簡單方便。 平面移動(dòng)式：每層車庫的載車板和升降機(jī)分別動(dòng)作，提高了車輛的存取車速度，地下空間利用自由，停車場的規(guī)?？梢赃_(dá)到幾千臺(tái)。在部分區(qū)域發(fā)生故障的時(shí)候，不會(huì)影響其他區(qū)域的正常運(yùn)行。保險(xiǎn)措施安全可靠。通過計(jì)算機(jī)和觸屏界面進(jìn)行綜合管理，可對(duì)車庫的運(yùn)行情況全面監(jiān)視，并且操作簡單。 巷道堆垛：是用巷道堆垛機(jī)或特種起重機(jī)將汽車水平且同時(shí)垂直移動(dòng)到預(yù)定泊車位置或相反取出汽車

22、的機(jī)械式停車設(shè)備。適用于大規(guī)模社會(huì)公用停車樓及地下停車庫 。 綜合考慮，最終我將對(duì)升降橫移式立體車庫進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過了解升降橫移式立體車庫的原理及控制要求，對(duì)其提出合理的控制方案，然后采用三菱PLC進(jìn)行控制程序的編寫，再運(yùn)用組態(tài)王軟件畫出組態(tài)監(jiān)控畫面，對(duì)汽車的存取過程全程監(jiān)控。 1.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)與主要內(nèi)容 本課題以較為典型的升降橫移式立體車庫為研究對(duì)象，綜合考慮立體車庫制造成本和運(yùn)行效率兩大因素，對(duì)立體車庫的傳動(dòng)部分和控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。在合理分析和選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用PLC實(shí)現(xiàn)立體車庫的存取車控制；并采用組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)立體車庫監(jiān)控界面，完成動(dòng)畫設(shè)計(jì)和組態(tài)，直觀形象的模擬立體車庫運(yùn)作過

23、程。 后續(xù)內(nèi)容安排： 第一章節(jié)介紹了課題研究背景及意義、國內(nèi)外立體車庫研究情況、立體車庫的發(fā)展形式及設(shè)計(jì)目標(biāo)和主要內(nèi)容。 第二章節(jié)對(duì)升降橫移式立體車庫進(jìn)行一個(gè)總體概述，在總體概述中又對(duì)其控制系統(tǒng)、工作原理、主要組成、運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及升降系統(tǒng)和橫移系統(tǒng)的傳動(dòng)原理進(jìn)行一一介紹； 第三章節(jié)對(duì)比其控制方式，提出控制方案，然后對(duì)其進(jìn)行硬件選型； 第四章節(jié)對(duì)其控制程序提出方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)，介紹各個(gè)控制程序流程； 第五章節(jié)仿真界面的設(shè)計(jì)，從建立到監(jiān)控進(jìn)行總體的詳解。 2.升降橫移式立體車庫的概述 上一章節(jié)的介紹使我們對(duì)立體車庫有了一個(gè)簡單的認(rèn)識(shí)，這一章節(jié)就對(duì)其控制系

24、統(tǒng)、傳動(dòng)原理進(jìn)行深入的了解，并提出控制要求。 2.1 升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)概述 升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)必須保證車庫的各個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確無誤的完成系統(tǒng)所要求的動(dòng)作，確保對(duì)車庫現(xiàn)場的工作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并把監(jiān)控信息安全準(zhǔn)確的反饋到系統(tǒng)的控制中心，由它對(duì)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行動(dòng)作進(jìn)行補(bǔ)正，確保車庫在整個(gè)系統(tǒng)的正常狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行。所以，在確定車庫控制系統(tǒng)的時(shí)候，首先要明確系統(tǒng)的控制任務(wù)。 2.1.1 升降橫移式立體車庫的工作原理 升降橫移式立體車庫每個(gè)車位上均有載車板，所需存取車輛的載車板只需通過升、降、左右橫移運(yùn)動(dòng)到達(dá)地面層，駕駛員駕駛車輛進(jìn)入車庫，存取車輛，完成存

25、取過程。在這類車庫地面停泊的車只需做橫移運(yùn)動(dòng)，不必升降，上層車位則需要下層車位橫移出空位，將載車板降到地面層，駕駛員才可進(jìn)入車庫內(nèi)將汽車開進(jìn)或開出車庫。 運(yùn)行特點(diǎn): 最下層只能進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng), 頂層只能進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng), 中間層既可平移又可升降。除頂層以外, 中間層和底層必須留出一空車位,以此保證上下車通道的暢通?？偟脑瓌t：升降復(fù)位, 平移不復(fù)位。 2.1.2 升降橫移式立體車庫的主要組成 升降橫移式立體車庫的主要由主框架部分、載車板部分、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)措施等五大部分組成。 升降橫移式立體車庫車位的結(jié)構(gòu)為NM而為矩陣形式，可設(shè)計(jì)為多層、多列，車庫提供的總車位容量為：P=NM-(

26、N-1) 其中：N為車庫的層數(shù)，M為車庫的列數(shù) 。 由于受收鏈裝置及進(jìn)出車時(shí)間的限制，一般設(shè)計(jì)為2-4層，以2，3層者居多，可根據(jù)泊車的多少?zèng)Q定停車的規(guī)模。假如要設(shè)計(jì)一座能夠提供9車位的兩層升降橫移式立體車庫。由公式可知，N=2，P=9則M=5，及設(shè)計(jì)25立體車庫可以實(shí)現(xiàn)其要求。本論文就以25地面上布置的升降橫移立體車庫為例子，介紹其運(yùn)行原理。 2.1.3 升降橫移式立體停車庫的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 圖2.1是全地上布置型式的25升降橫移式立體車庫，共有10個(gè)車位，9個(gè)載車板，最多可以停9輛車，載車板上面有車庫號(hào)。車在車庫內(nèi)的運(yùn)行情況是這樣的：圖中一樓的車庫是直接存取車的；10號(hào)車在初始狀態(tài)下

27、可以直接下降到地面層后存取車輛；其他的車庫則需要通過一樓的車庫載車板橫移出空位后下降到地面層存取車輛。如需在6號(hào)車位存取車，則要將1、2、3、4號(hào)車庫的載車板向右依次移動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)移動(dòng)到位后，6號(hào)車位下降即可。同樣n層m列的存取車原理都是大同小異的。 圖2.1 升降橫移式立體車庫 2.2 升降橫移式立體車庫的傳動(dòng)原理 1.上載車板及其提升系統(tǒng) 每塊上載車板都配有一個(gè)自己獨(dú)立的電機(jī)與鏈傳動(dòng)組合的傳動(dòng)系統(tǒng)。如圖2.2所示，電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，載車板上升；電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，載車板下降。根據(jù)載車板及車重的情況確定鏈條所需要的傳動(dòng)力，根據(jù)鏈條所需要的傳動(dòng)力及載車板的移動(dòng)速度可以進(jìn)行電機(jī)功率的選擇，

28、根據(jù)所設(shè)計(jì)允許進(jìn)入車的車身高度確定上下載車板之間的距離，再根據(jù)這個(gè)距離確定鏈條的長度，最后根據(jù)傳動(dòng)力確定鏈輪的大小，鏈節(jié)形狀及大小。 1—車位高層橫移導(dǎo)輪 2—定長鏈條 3—載車板 4—鏈輪 5—地面橫移導(dǎo)輪 6、9—車位架 7—升降鏈條 8—升降電機(jī) 圖2.2 鏈條傳動(dòng)型式升降機(jī)構(gòu)示意圖 2.下載車板及其橫移系統(tǒng) 如圖2.3所示，由于下載車板不需要懸掛鏈條，在考慮經(jīng)濟(jì)的情況下，下載車板可以比上載車板要短。每塊下載車板后部都配有獨(dú)立的電機(jī)，藏于載車板內(nèi)。在下載車板的底部裝有四只鋼輪，可以自由的在導(dǎo)軌上行走，其中兩個(gè)為主動(dòng)輪，裝于長傳動(dòng)

29、軸的兩側(cè)，另外兩個(gè)為獨(dú)立安裝的從動(dòng)輪。電機(jī)驅(qū)動(dòng)長傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，長傳動(dòng)軸上的主動(dòng)鋼輪在導(dǎo)軌上滾動(dòng)行走從而使下載車板可以作橫移運(yùn)動(dòng)。根據(jù)載車板及車輛的重量、滾動(dòng)速度、滾輪與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)確定橫移電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。 1—橫移導(dǎo)軌 2—橫移行走輪 3—軸 4—伺服電機(jī) 5—交流異步電機(jī) 6—測(cè)速器 7—鏈條、鏈輪 8—制動(dòng)器 圖2.3 橫移傳動(dòng)系統(tǒng) 2.3 升降橫移式立體車庫的控制要求 1．將選擇開關(guān)置于手動(dòng)位置（此時(shí)程序跳入到手動(dòng)程序的位置），操作面板上分別有上、下、左、右四個(gè)選擇。如果想把二層的某車庫載車板移下來，只需要將其對(duì)應(yīng)一層車庫的載車板

30、移開即可。運(yùn)行要平穩(wěn)，在接近極限位置的時(shí)候，應(yīng)執(zhí)行限位保護(hù)。 2．將選擇開關(guān)置于自動(dòng)位置，程序進(jìn)入初始化狀態(tài)，等待存取車。 3.立體車庫控制方案設(shè)計(jì) 通過前面對(duì)升降橫移式立體車庫的一些基本介紹，我們也已經(jīng)對(duì)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律、傳動(dòng)原理以及升降、橫移系統(tǒng)和控制要求有了一個(gè)直觀的了解，下面就要對(duì)其進(jìn)行控制方案的設(shè)計(jì)，通過提出一個(gè)合理的方案，然后對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，驗(yàn)證。 3.1 現(xiàn)有的立體車庫控制方式 在PLC還沒出現(xiàn)之前，繼電器、接觸器控制在工業(yè)領(lǐng)域中占有主導(dǎo)地位。以繼電器、接觸器為核心元件的自動(dòng)控制系統(tǒng)也有許多固有的缺陷。按照以往的設(shè)計(jì)思路，采用一般的繼電器控制或單片機(jī)控制也不是未曾不

31、可，但隨著科技的不斷進(jìn)步，社會(huì)的不斷發(fā)展，采用PLC控制已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的主流。通過下面的比較我們就可以知道為什么在本次設(shè)計(jì)中采用PLC控制。 l 繼電器控制系統(tǒng)： 繼電器控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，利用繼電器機(jī)械點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合成控制邏輯，需要大量的機(jī)械觸點(diǎn)，當(dāng)生產(chǎn)工藝流程改變時(shí)要改變大量的硬件接線，同時(shí)也會(huì)受到機(jī)械觸點(diǎn)壽命的限制；一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能都很困難；同時(shí)還需要定期的更換繼電器，維修不方便，為此要耗費(fèi)許多人力，物力和時(shí)間；另外，繼電器觸點(diǎn)數(shù)目有限，每只繼電器一般只有4-8對(duì)觸點(diǎn)，因此靈活性和擴(kuò)展性很差；而且在工業(yè)現(xiàn)場的工作環(huán)境差

32、，會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定；安裝時(shí)的接線工作量比較大，圖樣多種多樣，安裝，調(diào)試周期比較長；功能局限性大，體積大，功耗多。 l 單片機(jī)控制系統(tǒng)： 目前國內(nèi)市場上的單片機(jī)芯片品質(zhì)參差不齊，種類數(shù)不勝數(shù)，很多的其實(shí)還是國外已經(jīng)淘汰出局的次等產(chǎn)品，批量小的那部分產(chǎn)品想讓它經(jīng)過嚴(yán)格的技術(shù)篩選配對(duì)也是一件很難達(dá)到的事，因此想要得到很好的一致性和高可靠性的控制系統(tǒng)也是很難做到的，因?yàn)闊o論任何一個(gè)元件的參數(shù)稍有偏差都會(huì)引起系統(tǒng)運(yùn)行的不可靠。再加上系統(tǒng)中其它外圍元件（如電感、電容、電阻等）的參數(shù)不穩(wěn)定性也很大，對(duì)于系統(tǒng)的調(diào)試工作會(huì)出現(xiàn)很多因各個(gè)元件之間的相互干擾而帶來的調(diào)試不成功，帶來很多不必要

33、的麻煩。除此之外，對(duì)于單片機(jī)的抗電源干擾能力來說也是很弱的，而國內(nèi)設(shè)計(jì)的電源也都有著這樣或那樣的毛病，再加上變頻器對(duì)電源的干擾，因此，會(huì)更可能引起單片機(jī)系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定。由于單片機(jī)的線路設(shè)計(jì)是根據(jù)一定的功能要求而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此如果想要對(duì)其增加一個(gè)新的功能就要重新設(shè)計(jì)線路，而且與之相對(duì)應(yīng)的程序也都要重新設(shè)計(jì)。如果想要再增加功能，則會(huì)增加單片機(jī)的開發(fā)成本和周期。一旦單片機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就很難診斷出故障元件和故障原因，可能為了檢測(cè)出故障所在而要對(duì)線路進(jìn)行逐一排查。 l PLC控制系統(tǒng)： PLC所采用的CPU都是由生產(chǎn)廠家專門設(shè)計(jì)的，每個(gè)元件都可以直接向生產(chǎn)廠家購買，都是經(jīng)過嚴(yán)格篩選的工業(yè)級(jí)

34、元件。當(dāng)你要增加一個(gè)新的功能的時(shí)候，只要對(duì)其增加相應(yīng)的模塊和修改對(duì)應(yīng)的程序即可，而且PLC的編程方法也相對(duì)比較簡單易懂，這樣開發(fā)周期就會(huì)大大縮短。PLC本身還具有很強(qiáng)的自診斷功能，一旦PLC運(yùn)行系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可以根據(jù)自診斷很容易診斷出故障元件及故障原因，即使非專業(yè)人員只要能看懂也是可以維修的，如果故障是由于編程人員對(duì)程序設(shè)計(jì)的不合理所引起的，而且它還提供了完善的調(diào)試工具，在運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)程序進(jìn)行監(jiān)控，也是比較容易找出到底程序上是因?yàn)槟睦锊缓侠矶斐傻墓收稀? 由于PLC控制與其他控制方式相比編程與控制還是相對(duì)容易的，設(shè)計(jì)周期更短，成本相比較之下也更加低廉，檢查維護(hù)與調(diào)試工作也變得更加游刃有余。

35、因此，根據(jù)現(xiàn)有條件綜合考慮之后，我將選用PLC的控制方式對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。 3.2 控制方案設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)中包括檢測(cè)單元、執(zhí)行單元和控制單元部分的設(shè)計(jì)，他們之間互相聯(lián)系，缺一不可，共同組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。 在過程控制系統(tǒng)中，檢測(cè)環(huán)節(jié)還是一個(gè)相對(duì)比較重要的環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)中涉及到限位的檢測(cè)，將檢測(cè)的結(jié)果送給PLC，通過PLC執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。如果檢測(cè)單元出來問題的話，就會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)可能都無法動(dòng)作，還可能會(huì)帶來意想不到的后果。 執(zhí)行單元是構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)不可缺少的重要組成環(huán)節(jié)之一，它接收來自檢測(cè)單元的輸入信號(hào)，并使相應(yīng)的元件得電動(dòng)作，使PLC進(jìn)入相應(yīng)的子程序，以便執(zhí)行下一步動(dòng)作，

36、從而控制整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。 控制單元是整個(gè)系統(tǒng)的核心。在系統(tǒng)中，PLC是控制系統(tǒng)的中心元件，沒了它整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)癱瘓，它的選擇是控制單元設(shè)計(jì)的重要部分。系統(tǒng)應(yīng)用的三菱FX2N系列的PLC，其結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，編程方法通俗易懂，易于維護(hù)。它采用模塊化設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)主要包括CPU模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和電源模塊。 立體車庫的整個(gè)控制系統(tǒng)由上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和下位機(jī)PLC控制系統(tǒng)組成，圖3.1為該系統(tǒng)的組成框圖。該系統(tǒng)由上位機(jī)（計(jì)算機(jī)）、三菱FX2NPLC 和現(xiàn)場操作機(jī)構(gòu)構(gòu)成，以計(jì)算機(jī)為核心。在控制方式上有三種方式，一是現(xiàn)場手動(dòng)控制，主要用于現(xiàn)場設(shè)備檢修、調(diào)試或當(dāng)出現(xiàn)異常情況的處理

37、；二是通過PLC單獨(dú)控制，操作PLC 控制面板上的按鈕可對(duì)其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)邏輯控制，在車庫容納量不大，節(jié)約成本的情況下可以考慮單獨(dú)采用這種方式控制；其三是上、下位機(jī)通信連接機(jī)構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式，由計(jì)算機(jī)給出存取命令，然后把命令傳送給PLC執(zhí)行, 同時(shí)車庫的整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)的反映在上位機(jī)的監(jiān)控畫面上。三種方式可以任意選擇。如果車庫的規(guī)模足夠大，還可以考慮配備操作器、觸摸屏和IC卡磁卡機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)控制。 圖3.1 系統(tǒng)組成圖 系統(tǒng)工作過程如下： （1）PLC上電，程序開始進(jìn)入初始化狀態(tài)，掃描一層載車板的位置； （2）當(dāng)有人按下操作面板上的車庫號(hào)按鈕時(shí)，PLC就進(jìn)入相應(yīng)的子程序，就執(zhí)

38、行該車庫相應(yīng)的動(dòng)作，車庫擋車桿打開，使車輛能夠進(jìn)入； （3）按下按鈕的同時(shí)顯示相應(yīng)的車庫號(hào)，并且顯示剩余車庫數(shù)，當(dāng)存車到位后安全防墜掛鉤會(huì)動(dòng)作； （4）當(dāng)執(zhí)行完相應(yīng)的存取車程序后，會(huì)有對(duì)應(yīng)的指示燈顯示車庫的有無車情況（綠燈代表無車，紅燈代表有車）； （5）當(dāng)按下手動(dòng)按鈕時(shí)，就跳入手動(dòng)程序；按下自動(dòng)按鈕，又跳回自動(dòng)控制程序；當(dāng)出現(xiàn)故障，按鈕急停按鈕，全部電機(jī)斷電，報(bào)警指示燈閃爍。 3.3 控制系統(tǒng)的硬件選型 3.3.1 PLC的選型及I/O口的確定 1.PLC的選型 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求及復(fù)雜程度，需要對(duì)所用到的I/O口要進(jìn)行初步的估算。PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)是有限的，通常在設(shè)計(jì)關(guān)于P

39、LC控制系統(tǒng)時(shí)可能會(huì)遇到其I/O口的點(diǎn)數(shù)問題，我們根據(jù)所需的I/O點(diǎn)數(shù)選擇適合的PLC或增加其擴(kuò)展單元。 經(jīng)過計(jì)算統(tǒng)計(jì)，本次設(shè)計(jì)一共需要36個(gè)輸入口（X）和37個(gè)輸出口（Y），結(jié)合我自己所學(xué)的知識(shí)（我在學(xué)校所學(xué)的PLC系統(tǒng)以三菱系列為主），因此我決定選擇三菱公司生產(chǎn)的FX2N-80MR PLC,它是220VAC電源輸入、24VDC晶體管輸出的主控制器。 2.I/O口的確定 下面分別列出輸入、輸出點(diǎn)的使用情況，如表3-1，3-2所示： 表3-1 輸入點(diǎn) 序號(hào) 輸入地址 功能 1 X0 2F1#臺(tái)板下限位 2 X1 2F1#臺(tái)板上限位 3 X2 2F2#臺(tái)板下限位

40、 4 X3 2F2#臺(tái)板上限位 5 X4 2F3#臺(tái)板下限位 6 X5 2F3#臺(tái)板上限位 7 X6 2F4#臺(tái)板下限位 8 X7 2F4#臺(tái)板上限位 9 X10 2F5#臺(tái)板下限位 10 X11 2F5#臺(tái)板上限位 11 X12 1F1#臺(tái)板限位 12 X13 1F2#臺(tái)板限位 13 X14 1F3#臺(tái)板限位 14 X15 1F4#臺(tái)板限位 15 X16 1F5#臺(tái)板限位 16 X17 2F1#按鈕 17 X20 2F2#按鈕 18 X21 2F3#按鈕 19 X22 2F4#按鈕 20 X23

41、 2F5#按鈕 續(xù)表3-1 序號(hào) 輸出地址 功能 21 X24 存車按鈕 22 X25 取車按鈕 23 X26 急停按鈕 24 X27 手動(dòng)按鈕 25 X30 自動(dòng)按鈕 26 X31 1F1#庫有無人檢測(cè) 27 X32 1F2#庫有無人檢測(cè) 28 X33 1F3#庫有無人檢測(cè) 29 X34 1F4#庫有無人檢測(cè) 30 X35 1F5#庫有無人檢測(cè) 31 X36 超長檢測(cè) 32 X37 超重檢測(cè)

42、 33 X40 “上”按鈕 34 X41 “下”按鈕 35 X42 “左”按鈕 36 X43 “右”按鈕 表3-2 輸出點(diǎn) 序號(hào) 輸出地址 功能 1 Y0 1F1#左移電機(jī) 2 Y1 1F1#右移電機(jī) 3 Y2 1F2#左移電機(jī) 4 Y3 1F2#右移電機(jī) 5 Y4 1F3#左移電機(jī) 6 Y5 1F3#右移電機(jī) 7 Y6 1F4#左移電機(jī) 8 Y7 1F4#右移電機(jī) 9 Y10 2F1#上移電機(jī) 10 Y11 2F1#下移電機(jī) 11 Y12 2F2#上移電機(jī) 12 Y13 2F2#下移電機(jī)

43、13 Y14 2F3#上移電機(jī) 14 Y15 2F3#下移電機(jī) 15 Y16 2F4#上移電機(jī) 16 Y17 2F4#下移電機(jī) 續(xù)表3-2 序號(hào) 輸出地址 功能 17 Y20 2F5#上移電機(jī) 18 Y21 2F5#下移電機(jī) 19 Y22 2F1#安全防護(hù)閥 20 Y23 2F2#安全防護(hù)閥 21 Y24 2F3#安全防護(hù)閥 22 Y25 2F4#安全防護(hù)閥 23 Y26 2F5#安全防護(hù)閥 24 Y27 存

44、車燈 25 Y30 取車燈 26 Y31 報(bào)警燈 27 Y32 等待燈 28 Y33 1F1#指示燈 29 Y34 1F2#指示燈 30 Y35 1F3#指示燈 31 Y36 1F4#指示燈 32 Y47 1F5#指示燈 33 Y40 2F1#指示燈 34 Y41 2F2#指示燈 35 Y42 2F3#指示燈 36 Y43 2F4#指示燈 37 Y44 2F5#指示燈 3.3.2 PLC外部接線圖 PLC的接線設(shè)計(jì)：在升降橫移式立體車庫中，控制系統(tǒng)中的主要控制對(duì)象首先就是一層車庫內(nèi)的橫移電機(jī)和二層車庫內(nèi)的升降

45、電機(jī)，為了能夠保證一層的載車板橫移到所設(shè)定位置以及二層載車板能夠上升或下降到所設(shè)定位置，就要求控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)能使它們?cè)诓煌那闆r下實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，是否達(dá)到設(shè)定位置采用接近開關(guān)實(shí)現(xiàn)。判斷載車板上是否有無車輛，而采用了光電開關(guān)。最后就是立體車庫內(nèi)的各種輔助裝置的選擇，如存取車和車庫指示燈及其安全設(shè)施裝置等。同時(shí)在車庫中還采用了一些傳感器以及安全預(yù)警裝置，圖3.2為其簡化的PLC外部接線圖，整體外部接線圖見附錄一。 圖3.2 PLC部分外部接線 電機(jī)控制及其接線設(shè)計(jì)：在進(jìn)行存取車時(shí)，升降停車位的車在同一時(shí)間不能同時(shí)進(jìn)行升降和橫移，這兩個(gè)動(dòng)作必須進(jìn)行互鎖，否則PLC將不知道程序如何

46、執(zhí)行，造成程序的跑飛，可能會(huì)帶來不必要的事故發(fā)生，造成一定的財(cái)產(chǎn)損失。所以當(dāng)上層車庫的載車板升降，下層車庫的載車板就不能移動(dòng)，反之亦然，并且上層車庫的車位進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)的只能有一個(gè)。這些控制的方法可以在程序中可采用聯(lián)鎖或互鎖的方法來解決。由于我所設(shè)計(jì)的程序是用步進(jìn)的方式編寫，因此有效的避免這一問題的發(fā)生。 3.4 傳動(dòng)方案的確定 3.4.1 電機(jī)的選擇 由于電動(dòng)機(jī)的種類良莠不齊，可以用不同的方法進(jìn)行分類，如按結(jié)構(gòu)、安裝方式、電源電壓、外殼保護(hù)、絕緣等級(jí)、功率大小、電源頻率，運(yùn)行特性，用途等各種方法分類，但在不同的分類之間都有著千絲萬縷的相互連接。我國目前以功率大小為前提進(jìn)行總的劃分，并且把

47、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、用途、主要性能和型式等作為一個(gè)補(bǔ)充條件。 對(duì)于兩層五列立體車庫的安裝原則是：底層的四個(gè)載車板各自裝有一個(gè)電動(dòng)機(jī)，以控制載車板的左右水平橫移；上層的五個(gè)載車板也各自裝有一個(gè)電動(dòng)機(jī)，只需在相應(yīng)地列下層有空車庫時(shí)控制載車板的升降運(yùn)動(dòng)。 1．升降電機(jī)的選擇 升降電機(jī)可以選用YZ系列，YZ系列為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，具有很大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過載能力，能夠進(jìn)行頻繁的起動(dòng)，轉(zhuǎn)差率也比較高，并且還具有良好的防護(hù)特性。它適用于短時(shí)或斷續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、啟動(dòng)、制動(dòng)頻繁、有時(shí)過載以及有過強(qiáng)振動(dòng)的一般起重設(shè)備上。對(duì)于上層載車板來說，它的大部分時(shí)間都處于靜止?fàn)顟B(tài)，只有在升降過程中電機(jī)才會(huì)動(dòng)作,所以適合采用YZ系列電機(jī)。

48、 由于底部載車板大約重370Kg，小車重量大約在1.4Kg-1.8Kg之間，載車板升降移動(dòng)速度V=4m/min，而一般電機(jī)效率為0.75，通過公式計(jì)算得知，選用YZ132M1-6型號(hào)電機(jī)，功率為2.2KW，轉(zhuǎn)速935r/min，堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù)4.74，額定電壓380V，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速倍數(shù)3.11，效率75.5%，頻率50HZ，功率因素0.77。 2.橫移電機(jī)的選擇 由于驅(qū)動(dòng)載車板橫向移動(dòng)所需克服的載荷不像升降電機(jī)所需那么大，故在這里選用小功率的異步電動(dòng)機(jī)即可。小功率的異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，噪聲低，運(yùn)行安全可靠，對(duì)無線電干擾小等特點(diǎn)，是廣泛應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。 由于底部載車板大約重300K

49、g，小車重量大約在1.4Kg-1.8Kg之間，滾輪與導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)為f=0.005，載車板橫向移動(dòng)速度V=10m/min，鏈傳動(dòng)效率為0.96，電機(jī)效率為0.6，通過公式計(jì)算可知，選用YS系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為YS6324，功率為180W，轉(zhuǎn)速1440r/min，額定電流0.64A，額定電壓380V，效率64%，頻率50HZ，功率因素0.66。 3.4.2 光電開關(guān)的選擇 1.車位認(rèn)址信號(hào) 在升降橫移式立體車庫中，通過載車板的升降橫移運(yùn)動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)車輛的存取操作。設(shè)計(jì)的兩層九車位系統(tǒng)中，一層的載車板只有左右橫移運(yùn)動(dòng)，二層的載車板只有升降運(yùn)動(dòng)。因此，一層車位載車板的橫移運(yùn)動(dòng)需左右限位

50、信號(hào)，則二層車位載車板的升降動(dòng)作需上下限位開關(guān)。 在本次設(shè)計(jì)中，車位認(rèn)址信號(hào)的選用是在車庫中安裝接近開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，接近開關(guān)具有工作可靠、壽命長、功耗低、復(fù)定位精度高、操作頻率高等特性。接近開關(guān)感元件安裝在載車板上隨載車板一起運(yùn)動(dòng)，將接近開關(guān)觸點(diǎn)安裝在車庫的制動(dòng)點(diǎn)上固定起來。 本次設(shè)計(jì)選用的接近開關(guān)為上海坤式RDQF118，動(dòng)作距離20mm，輸出電流200MA，圖3.3所示： 圖3.3 接近開關(guān) 2．車位停車信號(hào) 在升降橫移式立體車庫中，載車板上是否有停放車輛通過采用光電開關(guān)實(shí)現(xiàn)。在本次設(shè)計(jì)中采用紅外對(duì)射式光電開關(guān)，在載車板的對(duì)角線上安裝。當(dāng)有車輛停放時(shí)，阻擋了紅外對(duì)射信號(hào)的接收，

51、光電開關(guān)無輸出，當(dāng)無車停放在載車板上時(shí)，存在紅外對(duì)射信號(hào)，光電開關(guān)有輸出。 本設(shè)計(jì)選用的光電開關(guān)為上海坤式GBL41X系列對(duì)射式，作用距離5M，直流2線輸出，電流1000MA，如圖3.4所示： 圖3.4 光電開關(guān) 4.升降橫移式立體車庫的控制程序設(shè)計(jì) 上一章節(jié)已完成了控制方案的設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的硬件選型以及傳動(dòng)方案的確定，下面就要對(duì)其設(shè)計(jì)控制程序，以完成對(duì)小車的存取控制。 4.1 PLC控制程序的設(shè)計(jì) 根據(jù)控制要求，利用GX Developer Version編程軟件進(jìn)行控制系統(tǒng)的編程設(shè)計(jì)，所用的編程語言為梯形圖，整體程序見附錄二。下面介紹程序的編寫

52、過程及部分控制程序。 4.1.1 PLC程序方案設(shè)計(jì) 根據(jù)車庫的運(yùn)行控制要求，控制程序采用步進(jìn)結(jié)構(gòu)編程，由主循環(huán)程序和若干子程序狀態(tài)構(gòu)成。用編程軟件支持的梯形圖邏輯語言編寫，存取車的流程如圖4.1，4.2所示： 圖4.1 存車程序流程圖 圖4.2 取車流程圖 程序設(shè)計(jì)方案如下： （1）初始化程序恢復(fù)各個(gè)電機(jī)、指示燈、防墜（安全）掛鉤的信息，掃描各到位開關(guān)信號(hào)； （2）主控制程序是按照進(jìn)車優(yōu)先的原則，將最多的車位保持在進(jìn)車位置。每個(gè)用戶可以根據(jù)操作面板上的車庫空位情況進(jìn)行選取車庫號(hào)，有車的車庫，其所對(duì)應(yīng)的燈就會(huì)變紅。判斷一層載車板是否到位是根據(jù)橫移電機(jī)所對(duì)應(yīng)的接近開關(guān)動(dòng)

53、作信息來確定的。二層升降系統(tǒng)的啟、停動(dòng)作也是根據(jù)相應(yīng)的接近開關(guān)動(dòng)作信息來確定。 （3）控制程序采用模塊化編程形式，當(dāng)載車板需要運(yùn)行的時(shí)候，只須根據(jù)程序執(zhí)行跳入到相應(yīng)的狀態(tài)下，這樣就會(huì)使程序的復(fù)雜程度得到有效的降低，即使你PLC編程不怎么強(qiáng)，只要能看懂程序，程序的調(diào)試與修改也會(huì)很容易上手，且為車庫的下一步拓展也提供了不少便利條件。整個(gè)設(shè)計(jì)程序中包括程序的初始化模塊、手動(dòng)按鍵子程序模塊、自動(dòng)停車程序模塊、緊急停車程序模塊、空車位號(hào)顯示模塊、存取車位號(hào)賦值程序模塊與移動(dòng)車位號(hào)賦值程序模塊。 當(dāng)按下急停按鈕時(shí)，就會(huì)中止目前系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)并保存現(xiàn)場斷點(diǎn)信息，當(dāng)發(fā)生機(jī)械或電氣故障時(shí)，如出現(xiàn)運(yùn)行過程中電

54、機(jī)的過載、過熱時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)中止運(yùn)行，與此同時(shí)系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警，提示工作人員系統(tǒng)已出現(xiàn)故障，這時(shí)要對(duì)其進(jìn)行檢修，然后人工選擇手動(dòng)方式進(jìn)行故障處理。 由于PLC和組態(tài)王連接的時(shí)候出現(xiàn)通信失敗，經(jīng)過調(diào)試發(fā)現(xiàn)，只有把所用的輸入（X）都換成了輔助（M），才可以實(shí)現(xiàn)PLC與組態(tài)王的通信，所以最終我把程序中所有涉及到的輸入量都換掉了。 4.1.2 手動(dòng)控制程序 每個(gè)程序在編寫之前都會(huì)考慮到手動(dòng)控制，防止在出現(xiàn)故障時(shí)維修人員可以進(jìn)入手動(dòng)方式對(duì)出故障的車庫進(jìn)行檢修、調(diào)試。下面只以2F1#車庫為例，對(duì)程序進(jìn)行解析，圖4.3為手動(dòng)控制程序： 圖4.3 手動(dòng)控制程序 程序的控制流程如

55、圖4.4所示： 圖4.4 程序的控制流程 當(dāng)想要進(jìn)行手動(dòng)控制的時(shí)候，首先按下手動(dòng)按鈕（M111），此時(shí)程序會(huì)自動(dòng)跳入S80狀態(tài)下（即手動(dòng)控制狀態(tài)）。然后按下2F1#選號(hào)按鈕，中間繼電器（M7就會(huì)得電自鎖），即使2F1#選號(hào)按鈕復(fù)位，也保證了選中的是2F1#車庫載車板，再通過按下向上或向下按鈕，就可對(duì)其載車板進(jìn)行上升、下降控制。 4.1.3 自動(dòng)控制程序 在車庫正常運(yùn)行的情況下，程序大部分時(shí)間是在自動(dòng)控制程序下運(yùn)行的，所以自動(dòng)控制程序是主要設(shè)計(jì)部分，下面以2F1#車庫為例介紹，下面是其自動(dòng)控制程序流程圖，如圖4.5所示，其他的車庫與此類似，就不對(duì)其一一介紹。 圖4.5

56、 2F1#自動(dòng)控制流程 當(dāng)想要進(jìn)行自動(dòng)動(dòng)控制的時(shí)候，首先按下自動(dòng)按鈕，這時(shí)程序會(huì)自動(dòng)跳入S20狀態(tài)下（即自動(dòng)控制狀態(tài)），與此同時(shí)檢測(cè)程序也將檢測(cè)出的一層空出庫號(hào)送到D1里。然后按下2F1#選號(hào)按鈕，存取車指示燈閃爍，此時(shí)將選號(hào)送入D2中，然后按下存車或是取車按鈕，程序就會(huì)進(jìn)入2F1#號(hào)車庫存取車狀態(tài)下，再將D1和D2中的數(shù)進(jìn)行比較，然后開始執(zhí)行相應(yīng)的程序，當(dāng)D1=D2的時(shí)候，就跳到S30狀態(tài)，二層1號(hào)車庫載車板開始下降，下降到位后，小車上到載車板上，然后載車板復(fù)位，回到原來的位置，到位后防墜安全掛鉤下降鎖住載車板，存取車指示燈停止閃爍，2F1#號(hào)車庫存取車完成。其對(duì)應(yīng)PLC程序如圖4.6所

57、示： 圖4.6 2F1#自動(dòng)控制程序 4.1.4 二層車庫選號(hào)程序 當(dāng)按下按鈕時(shí)，把數(shù)送到寄存器中去比較，然后跳入相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)下。其控制流程如圖4.7所示： 圖4.7 二層車庫選號(hào)流程 按下二層任一按鈕，然后把車庫號(hào)送入D2中即可，為下面的執(zhí)行成作準(zhǔn)備，PLC控制程序如圖4.8所示： 圖4.8 二層車庫選號(hào)程序 4.1.5 一層車庫載車板檢測(cè)程序 檢測(cè)一層車庫載車板在哪個(gè)車庫，因?yàn)槲宜O(shè)計(jì)的是一層不復(fù)位控制，所以要進(jìn)行一層車庫載車板檢測(cè)設(shè)計(jì)，如圖4.9所示： 圖4.9 一層車庫載車板檢測(cè)程序 一層載車板檢測(cè)程序不熟

58、任何狀態(tài)，在程序執(zhí)行過程中一直處在掃描，為下一次存取車做好準(zhǔn)備。 4.1.6 急停程序 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，按下急停按鈕就會(huì)斷開所有的電機(jī)和輔助繼電器，防止出現(xiàn)人員受傷或是車輛損壞情況，程序如圖4.10所示： 圖4.10 急停程序 4.1.7 其他控制程序 由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室條件有限，本次設(shè)計(jì)是通過組態(tài)王仿真實(shí)現(xiàn)，還有部分控制程序是通過在組態(tài)王里編程實(shí)現(xiàn)。 5.立體車庫的仿真界面設(shè)計(jì) 當(dāng)PLC控制程序設(shè)計(jì)完成后，就開始著手進(jìn)行組態(tài)監(jiān)控畫面的設(shè)計(jì)，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)畫連接，與PLC進(jìn)行通信，監(jiān)控小車的整個(gè)存取過程。 5.1 立體車庫監(jiān)控畫面設(shè)計(jì) 5.1.1 新建組態(tài)王工程 在電腦

59、上安裝好組態(tài)王之后，雙擊桌面的組態(tài)王應(yīng)用圖標(biāo)，打開工程管理器，然后建立一個(gè)新的工程，并對(duì)其進(jìn)行命名，選擇好存儲(chǔ)路徑即可。如圖5.1所示，最下面的一行是我新建的工程，工程名稱為“立體車庫”。 圖5.1 建立工程 然后雙擊工程管理器中的工程名，就會(huì)跳出工程瀏覽器對(duì)話框。在工程瀏覽器中，雙擊新建圖標(biāo)，可以新建畫面，命名畫面名稱，調(diào)好相應(yīng)的配置，如圖5.2所示。我新建了立體車庫歡迎界面和監(jiān)控畫面。 圖5.2 新建畫面 5.1.2 組態(tài)畫面設(shè)計(jì)思想 當(dāng)PLC程序設(shè)計(jì)完成后，就開始著手監(jiān)控組態(tài)畫面的設(shè)計(jì)，起初由于對(duì)組態(tài)王軟件不熟悉，只是想畫幾個(gè)按鈕，有指示燈，然后再設(shè)計(jì)

60、出小車的動(dòng)態(tài)即可。隨著對(duì)課題和組態(tài)王的不斷深入了解，還有通過許老師的指導(dǎo)，我開始慢慢向里面加入一些新的元素，組態(tài)畫面也在不斷美化，使其看起來更加具有立體感。 完成的效果：一層車庫只需按下車庫號(hào)就可完成小車的動(dòng)態(tài)監(jiān)控；當(dāng)選好二層車庫號(hào)時(shí)，按下存車按鈕，操作面板上會(huì)顯示所選車庫號(hào)與剩余車庫數(shù)，存車指示燈閃爍，與此同時(shí)車庫阻擋桿打開，小車運(yùn)行到指定的車庫下，一層載車板同時(shí)也移動(dòng)到指定位置，然后二層載車板下降，到達(dá)一層限位時(shí)小車移動(dòng)上去，然后隨著載車板一起運(yùn)動(dòng)到二層，待車停好，防墜安全掛鉤下降鎖住載車板，存車指示燈復(fù)位，操作面板上對(duì)應(yīng)指示燈亮。 5.1.3 歡迎界面設(shè)計(jì) 此界面只

61、是作為進(jìn)入監(jiān)控畫面跳板，畫面上有字體左右滾動(dòng)和時(shí)間及日期的顯示，如圖5.3所示： 圖5.3 歡迎界面 5.1.4 監(jiān)控畫面設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)升降橫移式立體車庫的監(jiān)控界面，設(shè)計(jì)有控制面板和車庫的整體構(gòu)架，還有動(dòng)態(tài)運(yùn)行的時(shí)候可以看到整個(gè)運(yùn)行效果，設(shè)計(jì)界面如圖5.4所示： 圖5.4 立體車庫監(jiān)控畫面 5.1.5 通信設(shè)置 在設(shè)備配置中設(shè)置三菱PLC的通信參數(shù)設(shè)置，具體內(nèi)容如圖5.5所示： 圖5.5 串行通信接口參數(shù)設(shè)置 單擊工程瀏覽器中COM1，然后雙擊新建邏輯設(shè)備，此時(shí)會(huì)蹦出如上圖所示的對(duì)話框，然后選擇“PLC-三菱-FX2-編程口”，單擊下一步，

62、給設(shè)備取一個(gè)邏輯名稱，單擊下一步，選擇COM1口-地址2，嘗試恢復(fù)間隔和最長恢復(fù)時(shí)間不用改它，最后完成PLC與組態(tài)王之間的數(shù)據(jù)通信連接。 只是這樣還不能進(jìn)行PLC與組態(tài)王之間的數(shù)據(jù)傳送，還要對(duì)其波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)、停止位進(jìn)行選擇，對(duì)應(yīng)的選擇分別為：9600、7、偶校驗(yàn)、1。設(shè)置完成后就可對(duì)PLC與組態(tài)王之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送了。 5.1.6 建立變量 打開組態(tài)王，進(jìn)入工程瀏覽器，單擊“數(shù)據(jù)詞典”，進(jìn)入建立變量界面，點(diǎn)擊“新建數(shù)據(jù)庫變量”，I/O離散變量要設(shè)置變量名、變量類型、連接設(shè)備、寄存器、數(shù)據(jù)類型和讀寫屬性。內(nèi)存變量則只需設(shè)置變量名和變量類型即可。變量名不能重復(fù)，而且在設(shè)置前最好把所需要

63、用到的變量羅列出來，連接的時(shí)候與之一一對(duì)應(yīng)起來。需要和PLC進(jìn)行通信的設(shè)置為I/O離散，只需在組態(tài)王中實(shí)現(xiàn)的（如車的動(dòng)態(tài)演示）設(shè)置為內(nèi)存整型即可，部分需要設(shè)置為內(nèi)存離散（如選擇按鈕）和內(nèi)存整型。由于組態(tài)王中變量點(diǎn)數(shù)的限制，還有部分變量建立不了，所以最終我選擇演示四個(gè)車庫的整體動(dòng)畫效果，即一層1F2#和1F4#車庫，二層2F1#和2F3#車庫的動(dòng)畫演示情況。新建變量界面如圖5.6所示： 圖5.6 新建變量 所建變量列表見附錄三。 5.1.7 動(dòng)畫及變量的連接 定義動(dòng)畫連接是指在畫面中的圖形與數(shù)據(jù)庫里定義的數(shù)據(jù)變量之間建立一種內(nèi)在的關(guān)系，當(dāng)變量值發(fā)生改變的時(shí)候，畫面中的圖形對(duì)象就會(huì)以

64、動(dòng)畫的效果表現(xiàn)出來。 1.畫面的切換 兩個(gè)畫面之間要實(shí)現(xiàn)切換也需要對(duì)其進(jìn)行動(dòng)畫連接，如圖5.7所示： 圖5.7 畫面切換動(dòng)畫連接 2.小車的動(dòng)畫連接 在本次設(shè)計(jì)中，定義動(dòng)畫連接是必不可少的，小車、載車板以及防墜安全掛鉤都需要對(duì)其作動(dòng)畫連接，下面我只以小車的動(dòng)畫連接做個(gè)例子，其他都大同小異。 為實(shí)現(xiàn)在畫面中小車的動(dòng)畫效果可作如下操作：雙擊小車，可彈出“動(dòng)畫連接”對(duì)話框，選擇“位置與大小變化”中的“水平移動(dòng)”和“垂直移動(dòng)”，可彈出“水平移動(dòng)連接”和“垂直移動(dòng)連接”對(duì)話框，其中表達(dá)式選擇“\\本站點(diǎn)\車”和“\\本站點(diǎn)\車上”，設(shè)置如圖5.8所示： 圖5.8 小車的動(dòng)畫

65、連接 監(jiān)控畫面中的動(dòng)態(tài)效果需要進(jìn)行組態(tài)語言的編寫，程序在工程瀏覽器中的“應(yīng)用程序命令語言”中編寫。下面只以2F1#車庫為例，下面是存取車程序。 //1F2#號(hào)車庫進(jìn)車 if(\\本站點(diǎn)\一樓二開關(guān)==1 && \\本站點(diǎn)\存車開關(guān)==1 &&\\本站點(diǎn)\一樓一開關(guān)==0 &&\\本站點(diǎn)\一樓三開關(guān)==0 &&\\本站點(diǎn)\一樓四開關(guān)==0 &&\\本站點(diǎn)\一樓五開關(guān)==0) {if(\\本站點(diǎn)\字體移動(dòng)1<=69 && \\本站點(diǎn)\有車標(biāo)志==0 &&\\本站點(diǎn)\急停按鈕==0) {\\本站點(diǎn)\字體移動(dòng)1=\\本站點(diǎn)\字體移動(dòng)1+70;} if(\\本站點(diǎn)\車>=280 &&\

66、\本站點(diǎn)\急停按鈕==0) \本站點(diǎn)\字體移動(dòng)1=\\本站點(diǎn)\字體移動(dòng)1-70; if(\\本站點(diǎn)\車<=409 &&\\本站點(diǎn)\急停按鈕==0) \\本站點(diǎn)\車=\\本站點(diǎn)\車+20; Else { if(\\本站點(diǎn)\車上<=120 &&\\本站點(diǎn)\急停按鈕==0) \\本站點(diǎn)\車上=\\本站點(diǎn)\車上+20;} if(\\本站點(diǎn)\車上==140) \\本站點(diǎn)\有車標(biāo)志=1; if(\\本站點(diǎn)\車上==140 || \\本站點(diǎn)\急停按鈕==1) {\\本站點(diǎn)\存車開關(guān)=0; \\本站點(diǎn)\一樓二開關(guān)=0;}} //2F1#號(hào)車庫取車 if(\\本站點(diǎn)\二樓選號(hào)==1 && \\本站點(diǎn)\取車開關(guān)==1) { \\本站點(diǎn)\取車限位=0; if(\\本站點(diǎn)\車上==0) {if(\\本站點(diǎn)\字體移動(dòng)1<=69) \\本站點(diǎn)\字體移動(dòng)1=\\本站點(diǎn)\字體移動(dòng)1+70; } if(\\本站點(diǎn)\車<=20) \\本站點(diǎn)\字體移動(dòng)1=\\本站點(diǎn)\字體移動(dòng)1-70; \\本站點(diǎn)\二層1安全掛鉤=\\本站點(diǎn)\二層1安全掛鉤-60; if(\\本站點(diǎn)\二