自动双层停车场控制设计

1、 电气工程学院课 程 设 计 说 明 书电气控制与PLC设计题目： 自动双层停车场控制设计 系 别： 年级专业： 组 号： 组员姓名： 指导教师： 教师职称： 目 录 摘要1第1章 控制工艺流程分析21.1 自动双层停车场控制过程描述21.2自动双层停车场控制工艺分析2第2章 控制系统总体方案设计42.1控制软件分析42.2控制硬件分析52.3 I/O分配6第3章 控制系统梯形图程序设计73.1 控制程序时序图设计73.2 控制程序设计思路8第4章 系统调试及结果分析104.1 系统调试及解决的问题104.2 结果分析12课程设计心得13参考文献14摘要随着城市机动车数量的迅速增加，尤其是近年

2、来私家车的迅速增长，车辆停放的供需矛盾十分突出，已成为城市交通的核心问题之一。由于停车场占地面积大而城市用地紧张，从而造成了城市停车难的问题。在城市中单层的停车场已不能满足现代的停车需要。双层立体停车库就是在这种打背景下产生的，该种类型的停车库车位需要完成上下移动和左右移动，这需要一个很好的控制技术，设计者应该根据不同的要求来设计控制系统，以执行一系列的操作。本设计就是针对车库能很好运行来设计的，用PLC来控制，停车库中每一个地面停车位都要有一个停车架，停车库的下层装有可以动的停车地板。在存、取车时，上停车地板仅作垂直升降运动，下停车地板制作水平移动。呼叫车时，下排车位只需直接将车子开出即可，

3、如要呼叫上排车位车子，只要按下1至3的按钮，再按下【叫车】按钮，则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。控制部分采用继电接触器控制或者采用PLC控制，例如叫1号车只需判断4有、无车，然后根据存车状态，利用系统对地面车左右动作，1车再垂直下移，实现自动叫车。第1章 控制工艺流程分析1.1 自动双层停车场控制过程描述可编程序控制器简称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

4、种类型的机械或生产过程。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。1.2自动双层停车场控制工艺分析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33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

5、，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。第2章 控制系统总体方案设计2.1控制软件分析组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系

6、统。组态王kingview6.55提供了丰富的、简捷易用的配置界面，提供了大量的图形元素和图库精灵，同时也为用户创建图库精灵提供了简单易用的接口；该款产品的历史曲线、报表及web发布功能进行了大幅提升与改进，软件的功能性和可用性有了很大的提高。使用组态王软件开发具有以下几个特点:(1)实验全部用软件来实现,只需利用现有的计算机就可完成自动控制系统课程的实验,从而大大减少购置仪器的经费。(2)该系统是中文界面,具有人机界面友好、结果可视化的优点。对用户而言,操作简单易学且编程简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线,能很直观地显示控制系

7、统的实时趋势曲线,这些很强的交互能力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的效果。2.2 控制硬件分析在本控制系统中，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FX2n-48MR作控制单元来控制整个系统。之所以选择这种PLC，主要考虑FX系列PLC有以下特点：系统配置既固定又灵活；编程简单；备有可自由选择，丰富的品种；令人放心的高性能；高速运算；使用于多种特殊用途；外部机器通讯简单化；共同的外部设备。PLC的一般结构主要有6个部分组成，包括CPU、存储器、输入输出接口电路、电源、外设接口、I/O扩展接口。（1

8、）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、EPROM、 EEPROM等。（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接口模块与外界联系而实现的。输入模块和

9、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。2.3 I/O分配I/O地址分配表如表2-1、表2-2所示表2-1 输入信号的地址分配表输入信号名称输入点1号车库限位开关X00042号车库限位开关X00053号车库限位开关X00064号车库限位开关X00075号车库限位开关X00106号车呼叫X00111号车

10、呼叫X00012号车呼叫X00023号车呼叫X0003返回按钮X00124号车库指示X00135号车库指示X0014表2-2 输出信号的地址分配表输出信号名称输出点1号车平台上升Y00011号车平台下降Y00022号车平台上升Y00032号车平台下降Y00043号车平台上升Y00053号车平台下降Y00064号车平台左移Y00074号车平台右移Y00105号车平台左移Y00115号车平台右移Y0012第3章 控制系统梯形图程序设计3.1 控制程序时序图设计 呼叫1号车盘时运行梯形图如下图所示。图3-1 呼叫1号车时运行的梯形图呼叫2号车盘时运行梯形图如下图所示。图3-2 呼叫2号车时运行的梯形

11、图呼叫3号车盘时运行梯形图如下图所示。图3-3 呼叫3号车时运行的梯形图3.2 控制程序设计思路 自动双层车库控制系统通过人机界面来实现。存车时，在人机界面的主界面中按“存车界面”，在选择需要存车的车位，判断无误后按确认，自动完成存车过程；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。 用户存车，进入存车界面。发布存车指令，人机界面将相应信号送给PLC，此时，大门打开，司机将车开到升降台指定位置后下车，选择库位并按“确定”键，此时，大门开始关闭。PLC判断是否升降，升降台低速上升，达到指定位置碰到主平层行程开关时，主电机制动。此时汽车在制定车位，并且人

12、机界面上显示相应库位有存车信息。司机开车入库检测车辆是否停车到位根据车库指令判断是否上升检查车是否停放可靠司机出库，库门关闭升降机上升停车到位，存车结束图3-4 存车流程图取车时，在人机界面上选择取车界面，选择枯萎，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取车结束图3-5 取车流程图第4章 系统调试及结果分析4.1 系统调试及

13、解决的问题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。所以，可直接进行停、取车操作。1）X10车盘停、取车的调试：系统上电以后，各指示灯正常情况下。当按下SB1（I0.1）启动按钮时，KM1线圈得电，其电机正转带动X13车盘右移。当车盘右移到行程开关SQ1(I1.3)时，启动能耗制动，X13车盘停止。同时，SQ1触发X10车盘上挂钩（YB1）得电，挂钩动作（Q3.3）输出信号（I3.3）。此时，KM8得电，电机转动带动X10车盘下降。当车盘下降到行程开关SQ14（I3.0）时，电机制动X10车盘停稳。进行停车或取车过程。操作完毕之后，按下SB6(I0.6)上升启动按钮时，线圈KM

14、7得电，电机反转并带动X10车盘上升。当车盘上升至行程开关SQ9（I2.3）时，挂钩得电并动作（Q3.3），输出信号(I3.3)促使线圈KM2得电，电机反转带动X13车盘左移（Q1.4）。当左移到位触发行程开关SQ2（I1.4）制动开始，X13车盘停稳，即完成了X10车盘停取车过程。2）X11车盘停、取车的调试：在按下SB2（I0.2）启动按钮，线圈KM3得电，电机正转带动X14车盘左移，当车盘左移到位触发SQ3（I1.5）开关时，输出信号使得X12车盘挂钩YB2（Q3.4）动作。同时输出信号（I3.4）使线圈KM12得电，电机带动X11车盘下降。当下降到位SQ16(I3.2)时,车盘停止动作

15、，进行停取车操作。当按下SB7（I0.7）上升启动按钮时，线圈KM11通电，电机反转带动X11车盘上升。当运动到行程开关SQ10（I2.4）时，电机制动车盘停止运动。此时，挂钩YB2得电动作（Q3.4），输出信号（I3.4）使KM4线圈得电。电机反转带动X14车盘右移。右移到位触发SO14（I1.6）行程开关后，制动进行车盘停止运动。即完成X11车盘停取车过程。3）X12车盘停、取车的调试：在按下X12车盘启动按钮SB3（I0.3），线圈KM1、KM5得电，横移电机正转带动X13、X10车盘右移（Q1.7、Q1.3），当车盘左移到位触发SQ、SQ5（I1.3、I1.7）开关时，输出信号使得X1

16、1车盘挂钩YB3（Q3.5）动作并输出信号（I3.5），使线圈KM14得电，电机正传带动X11车盘下降（Q0.3）。当下降到位SQ14(I3.0)时, 线圈KM14失电车盘停止动作，进行停取车操作。当按下SB8（I1.0）X12车盘上升启动按钮时，线圈KM13通电，电机反转带动X12车盘上升。当运动到行程开关SQ11（I2.5）时，电机制动车盘停止运动。此时，挂钩YB3得电动作（Q3.5），输出信号（I3.5）使KM2、KM5线圈得电。电机反转带动X13、X14车盘左移（Q1.4、Q2.0）。当左移到位触发SQ2（I1.4）、SQ6（I2.0）行程开关后，制动进行车盘停止运动。即完成X12车盘

17、停取车过程。4）X13车盘停、取车的调试：在按下启动按钮SB4（I4.0），使得X13车盘挂钩YB4（Q3.6）动作。同时输出信号（I3.6）使线圈KM16得电，电机正转带动X12车盘下降。当下降到位触及行程开关SQ15(I3.1)时,线圈失电电机制动，车盘停止运动，进行停取车操作。当按下SB9（I1.1）上升启动按钮时，线圈KM15得电，电机反转带动X13车盘上升(Q1.1)。当运动到行程开关SQ12（I1.6）时。此时，挂钩YB4得电并动作（Q3.6），即完成X13车盘停取车过程。5）X14车盘停、取车的调试：当按下启动按钮SB5（I0.5），线圈KM3、KM9得电，横移电机正转带动X14

18、、X12车盘左移（Q1.5、Q2.1），当车盘分别左移到行程开关时触发SQ3（I1.5）、SQ7（I2.1）时，输出信号使得303车盘挂钩YB5得电并动作（Q3.7），同时输出信号（I3.7）使线圈KM18得电，电机正传带动X14车盘下降（Q0.5）。当下降到位SQ16(I3.2)时, 线圈KM18失电车盘停止动作，进行停取车操作。当按下SB10（I1.2）车盘上升启动按钮时，线圈KM17通电，电机运转带动X14车盘上升(Q1.2)。当车盘运动到行程开关SQ13（I2.7）时，KM17失电电机制动车盘停止运动。此时，挂钩YB5得电动作（Q3.7），输出信号（I3.7）使KM4、KM10线圈得电

19、。电机反转带动X14、X12车盘右移（Q1.6、Q2.2）。当右移到行程开关触发SQ4（I1.6）、SQ8（I2.2）后，线圈KM4、KM10失电。电机制动进行车盘停止运动。即完成X14车盘停取车过程。4.2 结果分析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

20、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。“车库”是大中城市的热门话题，国家经贸委将“城市立体车库”列为“近期行业技术发展重点”，在现代化大都市中，自动停车场已经渗入到人们的各个生活领域，在机关、宾馆酒店、医院和居民区等许多地方，升降横移式立体停车库成了一个必不可少的基础设施。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。我们希望大家提出宝贵意见与建议。课程设计心得