双层停车场资料

1、课程设计纸 长春大学 目录 第 1 章 自动双层停车场控制工艺分析 . 2 1.1 绪论 2 1.2 工艺分析 3 1.3 选择系统元器件 3 1.4 PLC的选择 . 4 1.5 变量定义及 I/O分配表 6 1.6 电气原理图 6 第 2 章 自动双层停车场PLC控制系统设计 . 7 2.1 程序流程图设计 7 2.2 根据控制要求和I/O 地址编制的控制梯形图 8 2.3 语句表 9 第 3 章 自动双层停车场PLC监控系统设计 . 9 装3.1 监控安保系统 9 3.2 通讯程序设计 10 3.3 故障报警系统设计 11 结论与体会 . 11 订参考文献 . 12 附录一 . 13 附

2、录二 . 16 线 共 19 页 第 1 页 课程设计纸 长春大学 第 1 章 自动双层停车场控制工艺分析 1.1 绪论 可编程序控制器( Programmable controller )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。

3、近年来，随 着中国经济的迅速发展，城镇人口剧增，汽车拥有量日益提高。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。 资料显示，全国 36 个大中城 市停车位满足率不足 20%，也就是说，目前我国城市每 5 辆机动车辆只有 1 个停 车位。 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

4、，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

5、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。 共 19 页 第 2 页 课程设计纸 长春大学 1.2 工艺分析 从图中可知设计的自动双层停车场控制

6、主要完成取车时车位的变换，如图 1-1 所示。 图 1-1 自 动 双 层 停 车 场 示 意 图 泊车驾驶员只需用按钮操作，系统完成对应泊位托板位置调整，将托板调整到 车辆进出口处，存取车完毕后，托板自动回复原位。 1. 系统具有停电时状态保持功能： 当断电后恢复通电， 在操作者重新启动后， 系统能按停电前原动作顺序继续工作。 2. 为防止超长车辆进入车库造成车辆和车库损坏，系统应具有车辆测长功 能，对超长车辆能做超长报警处理。 3. 上层泊位应具有防坠落保护装置。 4. 具有必要的工作状态指示和提示功能。 5. 具有系统故障检测和报警功能。 6. 托板上下运动速度 0.05m/s ，左右移

7、动速度为 0.1m/s ，停位精度 10mm。 确定设计思想。 1.3 选择系统元器件 （1）电动机根据机械传动要求，油泵电动机 5.5Kw, 平移托板电动机 1.1Kw；挡板电动机 0.75K 。考虑设备使用环境，三台电动机均选用 Y系列封闭 自扇冷式笼型异步电动机，同步转速 1500r/min ，型号分别为 Y1325-4;Y905-4 和 Y802-4 。 （2）熔断器由单台电动机熔体额定电流计算公式： I=（1.5-2.5）In ，系数取值视负载轻重而定。 油泵电动机熔体额定电流 : 实际选用 RT14-20/20A 型熔体。 共 19 页 第 3 页 A=4.18A 课程设计纸 长春

8、大学 挡板电动机熔体额定电流： 实际选用 RT14-20/2A 型熔体。 托板平移电动机熔体额定电流： 托板平移电动机熔体额定电流： 实际选用 RT14-20/4A 型熔体。 （3）接触器 系统中电动机运行不频繁，线圈电压去交流 220V，接触器主触 头通断负载额定电压 380V，主触头额定通断电流由经验公式： （K=1.0-1.4） 但是考虑同一控制系统中元器件规格型号尽可能一致，因此选择时 按最大的 型交流 油泵电动机 5.5Kw 计算： 选用 B25 型交流接触器，主触头额定电压 380V,主触头额定电流 20A。 4）中间继电器中间及电子选用主要是依据是受控对象的负载性质、 触头 数量

9、、控制电压和电流。实际选用 TP511型中间继电器，其线圈电压 220V（与 接触型线圈电压一致） ；触头额定电流 2A，电压 220V。 （5）控制箱内配线导线 5.5Kw 电动机主电路选用 2.5 铜心绝缘硬线 （环境温度允许载流 23A）。 1.1Kw、0.75Kw电动机主电路选用 1铜心塑料绝缘硬线 （环境温度 下允许载流 17A）。 其它配线用 0.5 多股软线。 （6）行程开关考虑两层车库设备较庞大， 行程开关选用 LXK3T型可调滚轮 转臂式行程开关，该行程开关的滚轮行程较大，工作可靠性较高。 （7）主令按钮从车库管理需要出发，为了防止非值班人员随意操作，故选 用钥匙按钮。 8）

10、光电开关如试验测试节所述，为达到 8m测量距离和动作重复精度， 选用 SNNXNX5-PRUM 5型A红外光电传感器 系统中其它器件选用情况及明细表略。 1.4 PLC 的选择 传统的控制方法是采用继电器接触器控制。这种控制系统较复杂，并且 大量的硬件接线使系统可靠性降低，也间接地降低了设备的工作效率。采用可 编程控制器较好地解决了这一问题，可编程控制器是一种将计算机技术、自动 控制技术和通信技术结合在一起的新型工业自动控制设备，不仅能实现对开关 量信号的逻辑控制。还能实现与上位计算机等智能设备之间的通信。因此，将 可编程控制器应用于多种液体混合灌装机，完全能满足控制要求。且具有操作 共 19

11、 页 第 4 页 课程设计纸 长春大学 简单、运行可靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优点 1 。 在本控制系统中，所需的开关量输入为 6 点，开关量输出为 7 点，考虑到 系统的可扩展性和维修的方便性， 选择模块式 PLC。由于本系统的控制是顺序控 制，选用日本松下电工公司生产的 AFP12417 PLC作控制单元来控制整个系统。 之所以选择这种 PLC，主要考虑 FP系列 PLC有以下特点 2 ： （1）丰富的指令系统。在 FP 系列 PLC中，即使是小型机，也具有近 200 条指令。除能实现一般的逻辑控制外，还可进行运动控制、复杂数据处理，甚 至可直接控制变频器实现电动机调速控制。而且

12、各类 PLC 产品的指令系统都具 有向上兼容性，便于应用程序的移植。 （ 2）快速的 CPU处理速度、大程序容量。 （ 3）大的网络通信功能。可直接连接调制解调器，可方便地与其他 PLC或 上位机连成通信网络，通过上位计算机对生产现场的 PLC 进行实时监控。在生 产规模较大，所控制的机床达到两台以上时，可采用 1：n 上位链接通信方式， 用一台计算机管理多台床，构成一个二级分布式集一散控制系统。 （4）编程及监控功能强大、维护简单、价格适中。 国际电工委员会（ International Electrotechnical Commission, IEC ） 颁布的 PLC 的定义为：可编程控

13、制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在 工业环境下的应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行 逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等操作的指令，并通过数字的、 模拟的输入和输出来控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关 设备，都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设 计。 PLC的一般结构如图 3所示，由图可见主要有 6 个部分组成，包括 CPU（中 央处理器 ） 、存储器、输入输出接口电路、电源、外设接口、 I/O 扩展接口。 （ 1）中央处理单元（ CPU） 与通用计算机中的 CPU一样。PLC中的 CPU也是整个系统的核心部件， 主要

14、 有运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的地址总线、数据总线和控制 总线构成， 此外还有外围芯片、 总线接口及有关电路。 CPU在很大程度上决定了 PLC的整体性能，如整个系统的控制规模、工作速度和内存容量等。 （2）存储器 存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储 器 称为用户程序存储器。 PLC常用的存储器类型有 RAM、EPRO、M EEPROM等。 图 3 PLC 结构图 共 19 页 第 5 页 课程设计纸 长春大学 （ 3） I/O 模块 输入模块和输出模块通常称为 I/O 模块或 I/O 单元。PLC的对外功能主要是 通过各种 I/O 接口模块与外界联

15、系而实现的。输入模块和输出模块是 PLC与现 场 I/O 装置或设备之间的连接部件， 起着 PLC与外部设备之间传递信息的作用。 通常 I/O 模块上还有状态显示和 I/O 接线端子排，以便于连接和监视。 （4）电源模块 输入、输出接口电路是 PLC与现场 I/O 设备相连接的部件。它的作用是将 输入信号转换为 PLC能够接收和处理的信号，将 CPU送来的弱电信号转换为外 部设备所需要的强电信号。 1.5 变量定义及 I/O 分配表 输入/ 输出地址分配如表 1-1 表 1-1 液 体 混 合 装 置 输 入 / 输 出 地 址 分 配 装 输入点地址 功能 输出点地址 功能 X0 SB0 启

16、动 按钮 Y0 1 车 位升 降电 机 X1 SB1 停止 按钮 Y1 2 车 位升 降电 机 订 X2 1 车位 行程 开关 Y2 3 车 位升 降电 机 X3 2 车位行 程开 Y3 4 车 位移 动电 关 机 X4 3 车位行 程开 Y4 5 车位 移动电 线 关 机 X5 4 车位行 程开 关 Y5 报警指示灯 X6 5 车位行 程开 关 Y6 加热 器 H Y7 热 继 电 器 FR 1.6 电气原理图 如图1-2 共 19 页 第 6 页 课程设计纸 长春大学 装 订 线 图 1-2 自动 双层 停车 场电 气原 理图 第 2 章 自动双层停车场 PLC控制系统设计 2.1程序流程

17、图设计 共 19 页 第 7 页 课程设计纸 长春大学 如图2-1 图 2-1 程 序 框 图 2.2 根据控制要求和 I/O 地址编制的控制梯形图 控制梯形图见附录一 共 19 页 第 8 页 课程设计纸 长春大学 2.3 语句表 语句表见附录二 第 3 章 自动双层停车场 PLC监控系统设计 3.1 监控安保系统 共 19 页 第 9 页 课程设计纸 长春大学 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。 现在已经开始有越来越多的居住小区开始采用机械停车库了。考虑到成本及维 修，目

18、前多数小区采用的是多层升降横移式立体停车设备，大规模的仓储式机 械停车库还很少。升降横移式立体停车设备的泊车流程示意如下： （一）红绿黄指示灯指示车库运行状态。 红色指示灯指示有人正在进行操作，请稍候；绿色指示灯指示目前无人操 作，可进行操作；黄色指示灯指示有故障发生，车库不能工作。 （二）存车操作 司机驾驶车辆从车库入口进入。在入口处的非接触式读卡机前感应区域晃 以下自己的 IC 卡，感应过程完毕，栅栏自动升起，司机开车进入车库。车辆进 入后，栅栏自动关闭。划卡的同时，控制器读取车位号，车库内对应的载车盘 自动移动到人车交接的位置，车库单元门自动打开。司机开车进入，停车到位， 拉手刹，下车走

19、出车库，用 IC 卡在车库出口处晃一下 IC 卡，车库单元门自动 关闭。完成存车操作。 （三）取车操作 司机进入车库时，在入口处的非接触式读卡机前感应区域晃以下自己的 IC 卡，控制器自动读取车位号， 车库内对应的载车盘自动移动到人车交接的位置， 车库单元门自动打开，司机进入车库，开车出来，在车库出口处的自动读卡机 前感应区域晃一下自己的 IC 卡，感应完毕，读卡机接受信息，上位控制机自动 记录、扣费，栅栏自动升起，司机开车出场，出场后，栅栏自动关闭；同时， 控制器自动读取车位号，对应的车库单元门自动关闭。取车操作完毕。 车库在运行过程中，有完备的自我保护装置。一系列光电开关、接近开关、行 程

20、开关等对载车盘准确运行到位起着决定性的作用；独特的防坠落装置、断绳 报警装置、超速保护装置对车辆的安全起到保护作用。 车辆超长检测、车辆停 车不到位检测、以及人员误入检测等信号对车辆及人员的安全起着决定性的作 用。 3.2 通讯程序设计 PLC选用 Modbus RTU主通讯模块（ master ）。 Pakscan IIE 主站控制器是 一个远程终端单元， 做为 Modbus从设备（ slave ）。PLC的 CPU通过 ModbusR TU 主通讯模块控制 Pakscan IIE 主站控制器的读写，被称为 Modbush ost 。系统采 用单 Modbus host 两线通讯方式，该方式

21、最多可以连接 32 个 Pakscan IIE 主站 控制器。 共 19 页 第 10 页 课程设计纸 长春大学 主通讯模块的程序设计有 3 部分内容：初始化通讯模块 ; 读写 Modbus/RTU 数据; 监测通讯状态。 通讯模块的初始化工作主要是配置 3个初始化控制块的参数： Slave 控制块 （SCB），信息控制块（ MCB）和通讯要求参数块（ COM_RE）Q。 SCB是一个 15 个寄存器长的数据块，功能是定义与其通讯的 Slave 的型号、个数、状态等参 数，每一个 Slave 需要定义一个 SCB块。MCB是一个 6 个寄存器长的数据块， 功 能是定义 Master 要求每个

22、Slave 执行的命令信息，包括命令类型、 RTU引用地 址偏移、 PLC引用地址偏移、主机号等参数，每一种命令需要定义一个MCB块。 COM_RE是Q一个 17 个寄存器长的数据块，功能是定义通讯方式、端口控制字及 监测 SCB和 MCB的状态参数等，每一端口需要定义一个 COM_RE块Q。所有这些 初始化参数在 PLC上电或冷启动初始化的第一个扫描周期内加载到 RTU主通讯 模块，此后 RTU主通讯模块负责与 PakscanIIE 主站控制器通讯，而 PLC则与 RTU 主通讯模块交换数据。 读写 Modbus/RTU数据和监测通讯状态的编程相对简单， 只要读写初始化时定义的相应的 PLC

23、参数地址即可。 3.3 故障报警系统设计 在自动控制系统的设计中我们设计了 3 级故障显示报警系统， 1 级设置在控 制现场各控制柜面板，用指示灯指示设备正常运行和故障情况，当设备正常运 行时对应指示灯亮，当该设备运行有故障时指示灯以 1Hz 的频率闪烁。为防止 指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况，专门设置了故障复位/ 灯测试按 钮，系统运行任何时间持续按该按钮 3s，所有指示灯应全部点亮，如果这时有 指示等不亮说明该指示灯已坏，应立即更换，改按钮复位后指示灯仍按原工作 状态显示设备工作状态。 2 级故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上， 当设 备出现故障时，有文字显示故障类型，工艺流程

24、图上对应的设备闪烁，历史事 件表中将记录该故障。 3 级故障显示设置在中心控制室信号箱内， 当设备出现故 障时，信号箱将用声、光报警方式提示工作人员，及时处理故障。在处理故障 时，又将故障进行分类，有些故障是要求系统停止运行的，但有些故障对系统 工作影响不大，系统可带故障运行，故障可在运行中排除，这样就大大减少整 个系统停止运行时间，提高系统可靠性运行水平 . 结论与体会 在实际控制中，由于 PLC产品自身具有可靠性高、灵活性强、对工作环境 共 19 页 第 11 页 课程设计纸 长春大学 无要求和抗干扰性能好等诸多优点 , 使之完全可以将操作人员从恶劣的现场环 境中解放出来 , 因而深受用户

25、欢迎。 同时采用 PLC控制液体混合装置， 还能容易 地随时修改可编程控制器程序，以改变液体混合装置的工作时间和工作状况， 满足不同液体混合的需要。 该控制系统可用较少的资金投入 , 达到很高的控制精 度。本设计已通过模拟仿真检验 , 有很好的推广价值 任何设计的控制系统都是要经过实践和时间的考验方能不断的完善。就如 同我们做课程设计，这课程设计是对我们所学知识的考验，也是对我们对知识 综合运用能力的考验。更是对我们做一件事情态度考研。经过设计我们应该学 会认真、专心、更有毅力的做一件事情，这样我们在以后的工作和生活中才能 经得起实践和时间的考验，我们才能走得更远！ 通过为期一周的课程设计 ,

26、 不仅检验了我们的 PLC理论知识 , 而且很好的将 理论联系实际 .在指导教师刘老师 , 李老师等各位老师的精心辅导下 ,我们顺利 的完成了这次课程设计 , 在这里我由衷感谢他们为这次课程设计所付出的辛勤 与汗水 . 装 在完成这次课程设计的过程中 , 我翻阅了大量的参考资料 , 从而丰富了关于 PLC方面的知识 , 最重要的是 , 在这其中让我学会解决问题的能力 , 从刚开始的无 从下手 , 到翻阅参考资料及咨询辅导老师 , 到一点一点组织材料 , 最终完成了这 次课程设计 . 订 参考文献 1 张文明.全自动液体灌装机 .机电一体化 . 2003 2 张桂香, 马全广.电器控制与 PLC

27、应用. 化学工业出版社 ,2004 共 19 页 第 12 页 课程设计纸 长春大学 3 陶光才 .PIE 控制系统的抗干扰措施 J 有色设备 2003 4 陈士祥, 王祥群,高精度灌装生产线中的自动化技术应用 J. 包装与食品 机械.2004 5 罗芹芝. 基于网络的啤酒灌装控制系统 J. 啤酒科技 2001 6 啤酒灌装压盖机 PLC控制系统设计 J. 刘永波, 赵军等.本溪冶金高等专科 学校学报 .2001 7 朱旦.PLC在纯净水灌装设备中的应用 J. 给水排水 .2000 8 杨旭东, 王天杰,刘海等.PLC在饮料灌装机控制系统中的应用 . 唐山学院院报 J.2000 9 王冬梅,

28、李玉成等 .PLC在啤酒灌装压盖机上的应用 J. 包装工程 2000 10 李国厚.PLC原理与应用设计 M. 北京: 化学工业出版社 ,2005 11 索军才, 闫继宏.自动灌装线控制系统改造 J. 石油化工自动化 , 2001 12 杨存祥 . 提高 PLC控制系统的可靠性设计 J 机床与液压， 2003 装13 赵安,唐娟等 .PLC在啤酒灌装流水线中的应用 J. 泰州职业技术学院院报 2005 14 刘美俊.提高 PLC控制系统可靠性的措施 J 电工技术杂志， 2001 订 附录 共 19 页 第 13 页 装 订 线 长春大学 课程设计纸 共 19 页 第 14 页 长春大学 课程设

29、计纸 共 19 页 第 15 页 长春大学 课程设计纸 附录二 共 19 页 第 16 页 长春大学 课程设计纸 共 19 页 第 17 页 DIFU(13) 210.00 LD 0.15 LDNOT 0.14 LD 200.08 OUT 200.08 LD 200.08 LDNOT TIM002 TIM 006 #150 LDNOT TIM002 TIM 007 #170 LDNOT TIM002 TIM 008 #190 LDNOT TIM002 TIM 009 #210 LD 0.00 LD 200.05 LD TIM002 TIM 010 #230 LD 0.01 DIFU(13) 210.01 LD 0.02 DIFU(13) 210.02 DIFU(13) 210.03 LD 0.03 LD 0.04 DIFU(13) 210.04 DIFU(13) 210.14 LD 0.04 LD 210.00 LD 210.01 KEEP(11) 200.05 LD