毕业设计（论文）-PLC在立体车库控制中的应用.doc

毕业设计论文作 者： 学 号：院 系： 专 业： 题 目： plc在立体车库控制中的应用 指导者： (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务) 2011 年 6 月 吉 林东北电力大学毕业设计论文摘 要自动立体车库具有广阔的发展前景。本文介绍了立体车库发展状况以及立体车库的主要功能与优越性，并进一步结合给出了一个物业小区内地下三层升降横移式立体车库的设计与实现方案的实践操作来阐述plc的应用。同时本文还介绍了基于可编程控制器(plc)和profibus总线的车库控制系统,简述了多层升降横移立体停车库工作原理和结构特点，通过plc软件设计及其优化,实现了立体车库的自动控制。升降横移类立体车库的控制系统通过采用plc和profibus现场总线控制,使整个控制系统的可靠性大大提高,满足了车库的控制功能与使用性能的要求,完全实现了进出车的智能控制。系统还在硬件设计上采用了手动、半自动和全自动多级冗余控制方式,配合软件/硬件连锁保护,大大提高了系统的可靠性，同时,由于plc软件设计上的优化处理,使得本系统对于车位的扩展实现较为简便，此外,软件设计还采用了“并行分支与汇合”的技巧,从而大大缩短了进出车时间,提高了工作效率。关键词 plc 立体停车库 自动控制目 录摘 要错误！未定义书签。第1章 绪 论错误！未定义书签。1.2 plc在工业控制中的应用错误！未定义书签。第2章 可编程控制器的原理与应用错误！未定义书签。2.1 可编程控制器概述错误！未定义书签。2.2 plc的基本组成错误！未定义书签。2.3 plc的发展历史错误！未定义书签。2.4 plc的优点错误！未定义书签。2.5 plc的工作原理错误！未定义书签。2.6 plc常用的应用指令错误！未定义书签。第3章 立体车库概述错误！未定义书签。3.1 立体车库的主要几种形式错误！未定义书签。3.2 立体车库自动控制系统（立体车库的构成）错误！未定义书签。3.2.1 立体车库自动化控制系统主要五个子系统错误！未定义书签。3.2.2 自动收费管理系统错误！未定义书签。3.2.3 自动存取车系统错误！未定义书签。3.2.4 远程诊断系统错误！未定义书签。3.2.5 自动道闸错误！未定义书签。3.2.6 监控安保系统错误！未定义书签。第4章 plc的多层立体停车库控制系统设计错误！未定义书签。4.1 升降横移立体车库运行原理错误！未定义书签。4.2 升降横移式立体车库的基本结构错误！未定义书签。4.3 立体车库结构特点错误！未定义书签。4.4 立体停车库控制系统方案的确定错误！未定义书签。4. 5 立体车库控制系统设计错误！未定义书签。4. 7 定位控制系统设计错误！未定义书签。4. 8 电气系统部分设计错误！未定义书签。结 论错误！未定义书签。致 谢错误！未定义书签。参考文献错误！未定义书签。第1章 绪 论1.1 课题目的及意义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。 通过本课题设计使学生了解plc在电力工业领域的应用和plc的发展概况。通过阅读文献和参考资料、巩固、加深学过的基础理论和专业知识、扩大专业知识面。并联系电气设计和生产实际，独立完成电器控制的plc编程、调试、外设的链接，熟练plc的基本指令，应用指令的应用。锻炼学生分析和解决问题的能力使学生掌握电气自动控制设计的基本方法，受到初步的工程设计训练，达到较熟练的应用plc的能力，为更快的适应和胜任今后将从事的电气控制工作打下良好的基础。在这次设计中，使我们更进一步的熟练掌握plc的编程设计，扩大了专业知识面。在编程设计的过程中，遇到了各种技术困难和问题，锻炼了我们分析问题和解决问题的能力。通过以立体车库的plc控制技术为课题，通过具体的，实际的例子来学习plc电气控制自动化领域的应用。由此可见，我们的设计课题发展空间大，灵活性高，具有极大的现实意义，让我们受益非线。1.2 plc在工业控制中的应用在本设计中，需要使用到大量的开关量，这些控制主要使用继电器或分立的电子线路来实现。但是随着科学生产的飞速发展，人民对这些自控装置提出了更通用、易变、可靠、经济的要求。固定接线的老装置显然不能适应这种要求。随着电子工业的发展，人们已经开发出了各种各样可以满足上述要求的控制装置，其中可编程控制器plc就是具有代表性的一种控制装置。可编程系统其核心是可编程控制器，简称plc。它按照成熟而有效的继电器控制概念和设计思想，利用不断发展的新技术，新电子器件，逐步形成了具有特色的系列产品。由于plc控制技术具有功能齐全，应用灵活，操作方便，维修容易等优点，所以plc控制技术在许多领域中都有应用。在此设计的四层电梯控制系统中，我们采用了dmron公司生产的cpm1a-40型plc，对系统进行控制，保证系统运行安全、可靠。第2章 可编程控制器的原理与应用2.1 可编程控制器概述可编程控制器的概述可编程控制器是以自动控制技术、微机算计技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置，目前它已被广泛应用于各个领域。早期的可编程控制器只能进行计数、定时以及对开关量的逻辑控制。因此，它被称为可编程逻辑控制器，简称plc。后来，可编程控制器采用微处理器作为其控制核心，它的功能已经远远超过逻辑控制器的范围，于是人们又将其称为programmable controller,简称pc。但个人计算机也简称pc，为了避免混淆，可编程控制器仍被称为plc。2.2 plc的基本组成从结构上分，plc分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式plc包括cpu板、i/o板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式plc包括cpu模块、i/o模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。 plc实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：一、中央处理单元(cpu)中央处理单元(cpu)是plc的控制中枢，是plc的核心起神经中枢的作用，每套plc至少有一个cpu。它按照plc系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、i/o以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当plc投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入i/o映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入i/o映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将i/o映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高plc的可靠性，近年来对大型plc还采用双cpu构成冗余系统，或采用三cpu的表决式系统。这样，即使某个cpu出现故障，整个系统仍能正常运行。 cpu速度和内存容量是plc的重要参数，它们决定着plc的工作速度，io数量及软件容量等，因此限制着控制规模。二、存储器存储器可分为三种：1. 系统程序存储器。系统程序是厂家根据其选用的cpu的指令系统编写的，它决定了plc的功能。系统程序存储器是只读存储器，用户不能更改其内容。2. 用户程序存储器，根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。不同机型的plc，器用户程序存储器的内容可能差异较大。3. 工作数据存储器。用来存储工作数据的区域叫作数据区。工作数据数经常变化的、经常存取的，所以这种存储器必须可读写。三、输入/输出单元plc与电气回路的接口，是通过输入输出部分（i/o）完成的。i/o模块集成了plc的i/o电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入plc系统，输出模块相反。i/o分为开关量输入（di），开关量输出（do），模拟量输入（ai），模拟量输出（ao）等模块。 1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是plc与现场控制的接口界面的输入通道。 2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用plc通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 常用的i/o分类如下： 开关量：按电压水平分，有220vac、110vac、24vdc，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20ma,0-20ma）、电压型（0-10v,0-5v,-10-10v）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用io外，还有特殊io模块，如热电偶、脉冲等模块。 按i/o点数确定模块规格及数量，i/o模块可多可少，但其最大数受cpu所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制四、电源部件plc的电源用于为plc各模块的集成电路提供工作电源，在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此plc的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将plc直接连接到交流电网上去。同时，有的还为输入电路提供24v的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220vac或110vac），直流电源（常用的为24vdc）。五、i/o扩展口当主机上的i/o点数或类型不能满足用户需要时，主机可以通过i/o扩展口链接i/o扩展单元i/o点。没有i/o扩展口的plc是不能进行i/o点扩展口。另外，通过i/o扩展口还可以连接各种单元，扩展plc的功能。六、外设端口每台plc都有外设端口。通过外设端口，plc可与外部设备连接。例如，连接编程器以输入，修改用户程序或监控程序的运行；有的plc可与通过外设端口于其他plc、计算机或终端设备pt等链接进行通信，或连成各种网络等；连接打印机以打印用户程序，打印plc运行过程中的状态，打印故障报警的种类和时间等；连接eprom写入器，讲调试好的用户程序写入eprom，以免被误改动等；连接外存储器存储用户程序等。七、编程工具编程工具是开发应用和检查维护plc以及监控系统运行不可缺少的外部设备，编程工具的主要作用是用来编辑程序、调试程序和监控程序的执行，还可以在线测试plc的内部状态和参数，与plc进行人机对话等。编程工具可以是专业编程器，也可以是配有专用编程软件包的通用计算机。其中手持编程器是plc生产家提供的配套的编程工具，手持编程器分为简易编程器和图像编程器两种；计算机辅助编程软件是plc与装有编程软件的计算机链接通信时，可进行计算机辅助编程。编程软件的功能很强，它可以编辑、修改用户的程序，监控系统运行，打印文件，采集和分析数据等。2.3 plc的发展历史起源：1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 pdp14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称programmable，是世界上公认的第一台plc。 1969年，美国研制出世界第一台pdp-14 1971年，日本研制出第一台dcs-8 1973年，德国研制出第一台plc 1974年，中国研制出第一台plc 发展：20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使plc增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的plc为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为programmable logic controller（plc）。 20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、pid功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期，是plc发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，plc在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，plc逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的dcs系统。 20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。2.4 plc技术发展呈现的新动向1：产品规模向大、小两个方向发展 大：i/o点数达14336点、32位为微处理器、多cpu并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。 小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 2：plc在闭环过程控制中应用日益广泛 3：不断加强通讯功能 4：.新器件和模块不断推出 高档的plc除了主要采用cpu以提高处理速度外，还有带处理器的eprom或ram的智能i/o模块、高速计数模块、远程i/o模块等专用化模块。 5：编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的plc指令系统 6：发展容错技术 采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。 7：追求软硬件的标准化。2.5 plc的优点1实现成本低 由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，所以不用进行额外布线，从而大大减少了网络的投资，降低了成本。 2范围广 电力线是覆盖范围最广的网络，它的规模是其他任何网络无法比拟的。plc可以轻松地渗透到每个家庭，为互联网的发展创造极大的空间。 3高速率 plc能够提供高速的传输。目前，其传输速率依设备厂家的不同而4.5m45mbps之间。远远高于拨号上网和isdn，比adsl更快！足以支持现有网络上的各种应用。更高速率的plc产品正在研制之中。 4永远在线 plc属于即插即用，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络！ 5便捷 不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有plc带来的高速网络享受！2.6 plc的工作原理一. 扫描技术 当plc投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，plc的cpu以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 (一) 输入采样阶段 在输入采样阶段plc以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入i/o映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，i/o映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (二) 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，plc总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统ram存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在i/o映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 在用户程序执行过程中，只有输入点在i/o映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在i/o映象区或系统ram存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 在程序执行的过程中如果使用立即i/o指令则可以直接存取i/o点。即使用i/o指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从i/o模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 (三) 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，plc就进入输出刷新阶段。在此期间，cpu按照i/o映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是plc的真正输出。2.7 plc常用的应用指令原型指令脉冲型指令输出型指令块指令与堆栈指令主控指令与结束指令nop：空操作指令。空操作指令“nop”是无元件的空指令，程序全部清除后，程序的全部指令就变成“nop”。有时，在程序的调试中，会用空操作指令“nop”替换程序中某一指令，以方便程序的修改。在fx2n中,产生时钟脉冲功能的特殊继电器有四个：1、m8011：触点以10毫秒的频率作周期性振荡，产生10ms的时钟脉冲。2、m8012：触点以100毫秒的频率作周期性振荡，产生100ms的时钟脉冲。3、m8013：触点以1秒的频率作周期性振荡，产生1s的时钟脉冲。4、m8014：触点以1分钟的频率作周期性振荡，产生1min的时钟脉冲。普通型定时器（fx2n）与计时单位地址号数量计时单位时间设定值范围t0t199200个100ms（01s）01s32767st200t2454 6个10ms（001s001s32767s 第3章 立体车库概述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3040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，距今已有十年的历程。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8090，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。机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。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。3.1 立体车库的主要几种形式目前，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。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。产品特点如下：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。7） 安全装置：防坠装置，光电传感器、限位保护器、急停开关等。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3、垂直循环式垂直循环式产品特点：占地少，两个泊位面积可停610辆车。外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。可采用自动控制，运行安全可靠。3.2 立体车库自动控制系统（立体车库的构成）现代大型建筑的主流是智能化大厦和小区，因此自动化立体停车设备或车库的自动控制系统将成为智能化大厦和小区的一个重要组成部分。操作简单、迅速，使用方便，安全可靠，维护量小，为用户提供一个安全、简易的使用环境，这是自动化立体停车设备的基本特点。停车设备的一切运行状况，车辆停放的时间，车辆存放交费情况，车库库容量，车辆存放高、低峰情况，等信息均可通过网络传送到智能化控制中心，通过智能化控制中心运算处理，与广播系统和各分部管理办公室相连，达到提前发布相关控制、管理信息，从而全部实现智能化管理。通过大厦和小区的智能化控制中心还可与社会相关职能部门联网，将有关信息发布出去或收集进来，扩大车库的社会利用率和经济效益。这也将是自动化车库的发展方向和趋势。3.2.1 立体车库自动化控制系统主要五个子系统立体车库自动化控制系统主要包含以下五个子系统：自动收费管理系统，自动存取车系统，远程诊断系统，自动道闸，监控安保系统。以上子系统均由中央控制室统一控制，可为客户规划停车库管理形式，发布车库库存容量，控制车流方案。3.2.2 自动收费管理系统自动收费采用非接触式ic卡。ic卡分长期卡与储值卡两种。对固定用户，发行长期卡，费用可在固定用户交纳管理费用时一并交纳；对临时用户，发行储值卡，即：用户交纳的费用存在卡内，每次停车读卡自动从卡中扣除费用。3.2.3 自动存取车系统自动存取车系统一般由小型可编程控制器plc控制，包括卡号识别与移动载车盘两个过程。用户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动把数据传送到plc控制系统，plc系统通过判断卡号，自动把对应的载车盘移动到人车交接的位置，开启车库门，缩短存取车的时间。存车时，司机按照指示灯信号指引入库，只有当车辆停放在安全位置后，停车正常指示灯才会亮启。存取车完成后，车库门自动关闭。移动载车盘时，系统严格按照各种检测信号的状态进行移动，检测信号包括超长检测、到位检测、极限位置检测、人员误入检测、急停信号检测等。若有载车盘运行不到位或车辆长度超出车库允许的长度，所有载车盘将不进行动作，若检测到急停信号，将停止一切动作，直至急停信号消失。以上信号均为硬件信号，除此之外，还可从控制软件中设置保护信号，比如时间保护，以保证因硬件损坏而导致信号失灵时保证主体设备及车辆的安全。3.2.4 远程诊断系统现场控制器可以通过网卡、hub等网络设备与控制中心的局域网相连接，可以通过moden实现远程管理，监测现场运行情况，当现场出现故障时，在控制中心即可进行解决，方便管理人员、安保人员异地办公。3.2.5 自动道闸在车库出入口处各设非接触式读卡器、感应线圈及道闸，用户在车库出入口处刷卡后，系统自动判别该卡是否有效，若有效，则道闸自动开启，通过感应线圈后，自动栅栏自动关闭；若无效，则道闸不开启，同时声光报警。3.2.6 监控安保系统监控安保系统是指在中央控制室进行监视控制车库现场的运行状况。它具有运动检测、车牌识别、网络连接、各种类型的报警系统实现连动等功能，可以实现无人看守。系统简介如下：视频监控功能：在车库各出入口，值班室和车库内主要区段安装定焦摄像机，在大范围车位区安装球形云台，以便实现对车库全方位的实时监控。如果在车库光照条件不好的情况下，可选用黑白摄像机。运动检测功能：可以在夜间设置车库的运动检测区域，当检测区有移动目标时，运动检测功能发出报警信号，提醒值班人员。车牌识别功能：它能够设置车库参照车辆的车牌、车型。当参照车辆进入车库监视区域，系统自动对比参照车辆图像，有异常情况，发出报警信号，并自动切换和记录相关图像。报警连动功能：可以连动各类报警主机，如启动继电器发出声光报警通知安保人员自动放下道闸拦截车辆出入。数字录像功能：可以连续记录一个同在车库所发生事件，可以同步回放多个图像，可选择任意图像进行整体放大和局部放大，记录、回放、备份可同步进行各种信息。第4章 plc的多层立体停车库控制系统设计4.1 升降横移立体车库运行原理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24层(国家规定最高为4层),2层、3层者居多,现以典型的地上32升降横移式为例,说明停车库的运行原理。4.2 升降横移式立体车库的基本结构升降横移式立体车库是指利用载车板的升降或横向平移存取车辆的机械停车设备、升降横移式立体车库每个车位均有载车板，所需取车辆的载车板通过升、横移运动到达地面层。驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。1.框架结构立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主，在升降横移式立体车库中我们选用钢架结构，钢结构与其他建筑结构相比，具有以下特点：a.可靠性高b.材料的强度高，钢结构的自重小c.材料的塑性和韧性好d.钢结构制造简便，试过工期短e.钢结构密闭性好f.钢材料的耐腐蚀性好2.上载车板及其提升系统每块山载车板都配有一套独立的电机减速机与链传动组合的传动系统。其工作原理如图3.1电机顺时针旋转，载车板上升，电机逆时针旋转时，载车板下降。根据载车板机车重确定链条所需的传动力。根据传动力及载车板的移动速递确定电机功率。根据车身高的确定上下载车板间的距离，根据这个距离确定链条的长度，最后根据传动力确定链条大小，链条形状及大小。3.下载车板及其横移系统由于下载车板不需悬挂链条，所以为了节省材料，下载车板比上载车板要短。每块下载车板后部都配有一套独立的电机减速传动系统，藏于载车板底部装有四只钢轮，可以在导轨上行走，其中两只为主轮，装于传动轴两端，另外两只为独立安装的从动轮。电机减速机驱动长传轴云状，长传动轴上的主动钢轮在导轨上滚动行走从而使下载车版作横向平移运动。根据载车板及车辆的重量、行走速度、滚轮与导轨间的摩擦系数确定横移电机的驱动功率。4.安全装置上载车板上装有上下行程极限开关和坠落安全装置。防坠落安全装置装在纵梁与上载车板上停位之间，在纵梁两侧各装两只挂钩，上载车板两侧相应位值处各装两只耳环、当上载车板上升到位后，纵梁下面的四肢挂钩便自动套入四只二环内，以防止升降电机常闭制动器慢释放后，上载车板在汽车和载车板本身的重力作用下坠落，破坏下层汽车。下载车板的安全装置主要是行程极限开关和防撞板。形成极限开关关的作用是使载车板横移到位后自动停止。5.控制系统升降横移式立体停车设备的控制系统采用plc可编程控制器控制，主要有手动、自动、复位、急停四种控制方法。自动控制应用于平时的正常工作状态，手动控制应用于调试、维修状态，复位应用于排除故障场合，急停应用于发现异常的紧急场合。4.3 立体车库结构特点立体车库结构特点：底层只能平移,顶层只能升降,中间层既可平移又可升降。除顶层外,中间层和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;中间层、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,平移不复位。4.4 立体停车库控制系统方案的确定升降横移立体停车库以停放轿车为主,其代价较昂贵,而且立体停车库使用时涉及到人身和车辆的安全,所以对设备的安全性和可靠性要求非常高。plc采用了以计算机为核心的通用自动控制装置,集微机技术、自动化技术、通讯技术为一体,可靠性强、性价比高、设计紧凑、扩展性好、操作方便,适用于频繁启动和恶劣的环境,因此在立体停车库控制系统中通常采用plc作为电控系统的核心。作为网络底层的现场总线技术以其简单的结构,在控制系统的设计、安装、运行、维护上体现出极大的优越性,因此本文采用profibus-fms和profibus-dp构成两层控制网络。profibus-fms主要完成中等传输速度的循环和非循环通信任务,通常用于plc与pc、plc与plc之间的互相通信。而底层网络则选择了profibus-dp,这主要因为profibus-dp是经过优化的高速通信联接,用于设备级分散i/o之间的通信,构成获得最短总体循环时间的单主站系统。本系统运用现场总线技术实现了现场智能设备和自动化控制设备之间的开放式、数字化、多节点通信,并提高了系统工作的可靠性和灵活性。 同时,本系统以上位机作为监控机,利用上位机的数据通信手段,数据处理能力和图形显示、多媒体技术,通过现场总线,实时接收和处理下位机plc从现场采集的各种状态、控制、报警信号,并利用这些信号驱动pc控制界面中的各种图形,实时显示现场的各种状况,在操作员和停车库之间构造出形象、直观的界面,对操作运行和故障给出提示、报警等。4. 5 立体车库控制系统设计plc是车库控制系统的核心,其操作大致分为三类：以故障诊断和处理为主的操作;联系现场状况的数据i/o操作;执行用户程序以及响应与plc相连的外部设备的命令操作。当有存取操作时,plc会接收和分析操作人员在控制面板按钮或上位机输入的指令,做出合理的工控安排：判断检测元件的状态,读取车库机械驱动部分的信息;然后,将信息反馈到执行元件,拖动车位板,实现其位置移动,完成车辆的存取操作和信号的显示(指示灯)。整个动作区域配有光电检测及多重安全系统,以防异常情况发生。该系统中plc主要完成对托盘、托板位置及运行状态的检测和存取车的操作。用各种光电开关、行程开关检测位置状态,用接触器、继电器执行对拖动电机的起停控制。对车位的操作就是控制横移小电机和升降大电机,使它们在不同时间实现正反转。而且上层升降动作和以下各层的横移动作必须是互锁的,即当上层泊位在升降时,下面各层泊位不能移动,反之亦然。并且上层泊位每次只能有一个泊位进行上下升降运动。为了保证存取车可靠安全,系统要精确定位。行程开关的设置保证了托板能平移到预定位置以及托盘能上升或下降到准确位置,但同时,行程开关逻辑要严格互锁。例如1、2水平限位开关在静态情况下只能有一个是断开的,如果2个以上开关闭合即表示托板不到位。在车库静止时, 2、3层所有挂钩信号均应断开(负逻辑),2层上限位开关断开,3层上限位开关闭合。此外,为了保证载车板运行过程的安全性,必须采取传动系统自锁保险设计和安全挂钩保险设计：如链传动采用制动电机,无论发生什么情况,都处于自我保护状态;控制安全挂钩运动的电磁铁上必须有一反馈信号,以指示挂钩是否已把托盘挂好等。光电开关布置在不同的位置有不同的功能：分别安装在托盘底层左右两边的光电开关,可以检测托盘上汽车停放是否到位;在托盘对角线上安放的光电开关可以检测托盘上有无车;装设于停车库车辆入口处左右两侧的光电开关还可以用于检测外界的错误动作和车位移动时出现的异常情况等,如车辆未停妥、动作区域有人或物、运行过程中有车想开进等意外情况,光电开关光线被遮,会给plc一个电平变化信号,从而改变plc的输入,蜂鸣器发音报警,设备不作运行或停止运行。同时在车库中还运用了一些传感器,如烟温传感器、检测断绳松绳或断链报警的位移传感器,以及警示装置、紧急停车开关、手动按钮、复位开关等。4. 6 plc控制系统程序设计该系统存取车控制只针对上层(二、三)车位,而对于下层车位,存取车只需直接开进开出即可。控制软件采用梯形图语言编写。 软件在设计不同层进出车程序时运用了“并行分支与汇合”的技巧,所谓并行分支指的是各分支流程可同时执行,待各流程动作全部结束后,根据相应执行条件,汇合状态动作。即如果选择第三层托盘进出车,可以使一层二层同时平移(左移或右移),这样,设备动作顺序之间联锁或双重输出时,控制系统均能自动处理,而且控制系统的试运行及故障检查非常方便,可节约大量时间,提高工作效率。4. 7 定位控制系统设计1定位控制系统的组成系统主要由：plc组态监控部分、电器传动部分、检测部分、手动控制部分、支架模型组成。2plc程序设计要求1) 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，要想开出车位先左右移动，让开位置，上排车位降至下层，再进出车辆3检测分布点1) 载车板上汽车停放位置是否检测采用关电开关最亲爱底层进行扫描检测。光电开关的接发器和发射器分别安装在底层左右两边，在载车板前后位置均进行检测，当有车辆停放不到位时，车就把光电源挡住，此时系统不能工作，只有车辆停放到位后，系统才能正常工作。2) 载车板有关检测在每个载车板上的一条对角线上安装一套光电开关，用于检测载车板上有无车。3) 车版平移运动时否检测到位只有下层载车板有平移运动，在每个车位上分别安装一只限位开关，用于检测载车板平移运动是否到位。4) 载车板升降是否到位检测只有上层载车板有升降运动，在每个载车板垂直运动轨迹上，在底层和上层分别安装一只限位开关，用于检测载车板下降和上升是否到位。5) 上层载车板吊钩是否挂好检测控制吊钩动作的电磁铁上有一反馈信号，可用于指示吊钩是否已把载车板挂好。4控制点分布1) 一层载车板左右平移控制一层载车板只有两个，每个载车板只有左右移动两个动作，采用常自动抱闸的三相交流电机控制。2) 二层载车板升降横移运动控制二层载车板有三个，每个载车板有横移，升降四个动作，采用自动抱闸的三相交流电机控制。3) 吊钩动作控制车使用吊钩，每个载车板用2套吊钩，吊钩用电磁铁控制，根据需要控制的电机，电磁铁和检测点等条件中，建立电器线路。4. 8 电气系统部分设计plc接线设计：在升降横移式立体车库中，控制系统中主控单元的主要控制对象单元是车库内的横移电机和升降电机，控制系统就是使它们在不同的时间内实现正反转，其次是车库内的各种辅助装置，如指示灯及各种安全设施。为了保证载车板能横移预订位置以及载车板能上升式下降到指定位置，采用了行程开关。为了判断载车板上车有无车辆，采用了光电开关。同时在车库中采用了一些传感器如烟温传动以及安全预警装置。如下图所示：电机控制及接线设计：在存取车位的升降不能同时进行，车位的升降和横移也不能同时进行，这两个动作必须是互锁，即当上层车位在升降时，地面上层车位不能移动，反之，亦然并且上层车位只能有一个车位进行上下升降运动。如图：4.9 存取车信号处理操作1存车操作司机驾驶车辆从车库入口进入。在入口处得非接触式读卡机前感应区域晃下自己的ic卡，感应过程完毕，栅栏自动升降，司机车进入车库。车辆进入后，栅栏自己关闭。划卡的同时，控制器读卡器车位号，车库内对应的载车盘自动到入车得交接的位置，车库问单元自动打开。司机开车进入，停车到位，拉手刹，下车走出车库，用ic卡在车库出口处晃下ic卡，车库单元自动关闭，完成存取车操作。2取车操作司机进入车库时，有入口出的非接触式读卡器前感应区域晃下ic卡，控制器自动读取车位号，车库内对应的载车盘自动移到人交接的位置，车库单元门自动打开，进入车库取车，车库出口处得自动读卡机前感应区域晃下自己的ic卡，感应完毕，接受信息，上位控制机自动记录和费用，栅栏起，司机开出车场，之后，栅栏关闭。取车操作完成。车位存取程序流程图：i/o分配表输入点分配0000启动按钮0113011534号车右限位开关0001紧停按钮0202020434号车上限位开关000200637号车按钮0207020934号车下限位开关0013门前关电开关0210021257号车上限位开关0014001512号左限位开关0212021557号车下限位开关0103010412号右限位开关0301030717号车光电开关0108011034号左限位开关04010600安全检测型若干号输出点分配019000190112号电机左转019120191457号电机提升019020190312好电机右转018000180257号电机下降019040190534号电机左转01710报警灯019060190734号电机右转01711运行灯019080190934号电机提升017120171637号防坠电磁铁019100191134号电机下降安全检测型若干号plc定位控制系统的梯形图设计40主程序如下所示：0001 0000 ld 00000 启动按钮 0001 or 23115 总听按钮 0002 and not 00001 手动与自动转换 0003 and not 00409 运行指示灯 0004 out 01711 0005 out 231150002 0006 ld 00409 手动与自动转换 0007 sbs(91) #0005 手动与自动切换0003 0008 ld 00408 赋值按钮自动运行程序 0009 mov(21) 0001 hr000010 mov(21) 001 hro10011 mov(21) 001 hr030012 ldnot 003080013 andnot 00309 光电开关0014 andnot 00310 0015 andnot 003110016 andnot 003120017 andnot 003130018 andnot 003140019 andnot 003150020 andnot 004000021 andnot 004010