毕业设计（论文）PLC立体车库设计

1、摘 要 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年代左右开始开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。立体机械停车设备因为其占地面积小的独特特性，已被更多的用户接受。 立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。升降横移式立体车库就其组成部分而言，可分为三大部分：车库结构部分、传动机构部分和控制系统部分。本设计的立体停车库采用升降横移式，上层托盘升降，下层托盘横移。以plc作为自动控制的控制系统，由触摸屏实现人机交互。plc 通过传感器来监控

2、车库中各种状况，收集各种信息。然后由plc来处理这些信息，控制车库的运行。管理员可以通过触摸屏来了解车库状态，调整车库运行，对车库进行维护。为了使停车设备满足使用要求，根据国家关于机械式停车设备通用安全要求的标准、升降横移式立体车库的实际，在升降横移式立体车库中使用了一些必要的安全技术，这样保证了车辆的绝对安全，使得整个车库可以安全平稳的运行。 关键词：立体车库，升降横移，plcabstractvehicle parking problem is nowhere to urban social, economic and transport development to a certain e

3、xtent the result of, the development of parking facilities in foreign countries, especially in japan, nearly 30 to 40-year history, both technically and in experience on have been successful. china is also in the early 90s r & d mechanical parking equipment, the course of ten years ago. as many new

4、residential parking spaces within the household and the ratio of 1:1, in order to solve the parking area of the contradictions and tenants of commercial space, three-dimensional mechanical parking equipment for its small footprint mean the unique characteristics of cycling, has been the majority of

5、users accepted.stereo garage is the storage which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile.on the basis of investigation on current situation and developing trend of garage in domestic and abroad, we choose three-layer and three-formulistic garage structure as the

6、research model. according to the form of the dragging-forms of multi player up-down and translation ear-base, it is made of three parts: part of ear-base structure、part of driving-framework and part of control system. the paper adopted plc as control system in designing the up-down and translation s

7、tereo garage, plc software of omron company was used to weave the program of control system. in order to satisfy using demand in design stereo garage, according to criterion of mechanical parking systems-general safety requirement and the facts of the up-down and translation stereo garage the paper

8、introduced some safety technique which was used in the up-down and translation stereo garage. this can ensure absolute safety for car and make the whole stereo garage safety and running smooth. keywords：stereo garage, up-down and translation car-base, plc摘 要1abstract21.1.1 研究目的101.1.2 研究意义101.2.1国外研

9、究现状111.2.2国内研究现状11第2章 车库自动控制系统总体方案设计122.6.1 升降横移机构设计162.6.2 安全钩机构设计17第3章 车库控制系统的硬件选择183.1.1 plc模块介绍183.1.2 plc模块选取的基本原则193.1.3 车库plc的选择193.2.1 控制按钮193.2.2 接近开关203.2.3 光电开关213.3.1 电机选择223.3.2 接触器233.3.3 热继电器233.3.4 读卡器233.3.5 触摸屏24第4章 立体停车库设计264.2.1 plc的信号输入274.2.2 plc的控制输出284.2.3 控制电路图294.2.4 电机控制图2

10、9第5章 人机界面分析29第6章 立体停车库控制程序的编制316.4.1 选择托盘时的队列设计336.4.2 单动与自动转换开关的设计346.4.3 单动操作中托盘选中时的互锁功能346.4.4 安全钩打开的程序设计356.4.5 托盘复位程序设计36结 论37参考文献38 第一章 绪论 1.1 研究目的和意义1.1.1 研究目的 社会在不断的发展，城市人口也逐渐增加，楼房和车辆也越来越多，特别是随着改革开放以来，国民经济的高速发展为汽车工业的振兴注入了强劲的动力。如今，由于很多新建小区、商场等场所的停车位远远不能满足业主和客户们的需求，车辆无处停放的情况便成为城市需要面对的问题，立体机械停车

11、设备以其平均单车占地面积小、空间利用率高等独特特性，已被广大用户接受。立体停车设备的发展在国外，尤其在日本等发达国家已有很久，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。1.1.2 研究意义 随着人类社会的不断进步，人类生产以及生活方式趋于集中，城市的规模也在不断扩大人们的生存空间却因此越来越小。于是人们不断思考怎么节省空间，从而有了立体建筑和立体停车等。城市停车问题越来越严重，由立体停车和简单的机械车库开始演变为高度自动化的立体停车，它更有实用性、观赏性也融合了城市环境的建筑。现代社会汽车渐渐进入家庭，城市的动态、静态交通的管理制度在不断完善，人们对居住环境的要求也在不断提高，这也使立体停车产业

12、市场拥有了广阔的前景。1.2立体车库概况 立体停车库设备的应用已有30 多年的历史了。发展较早、较好的有日本、韩国、台湾省、德国等。众所周知，我国经济在经历了近30年的高速增长之后，大众对生活质量的要求日益提高，“衣食住行”中的“行”提高到一个新的高度。随之而来的交通方面的情况也日加紧张，有动态和静态两个方面。立体车库相对于传统的地下车库，在很多地方都有优越性。首先它的节地优势，采用双层的立体车库，可使地上面积的使用率提高到80 90，如果采用地上多层的立体式车库的话，50平方米的土地面积就可以存放40辆车，可以节约了土地资源也减少了土建开发的成本。人们普遍认为停车行业拥有很好的发展前景，并已

13、被誉为21 世纪最热门的行业之一 升降横移式因其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低廉等优点, 在国内立体车库市场上占有绝对优势。升降横移式立体车库运行原理: 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。由于受传动机构以及进出车的时间限制, 车库一般都为24 层, 车位数从几个至上百个, 都采用模块化的设计, 它的配置灵活, 造价也较低。特点: 最下一层只进行平移, 顶层的只进行升降, 中间层的可平移也可升降。除了顶层之外, 中间层与底层都必须留一空车位, 保证上下的车通道畅通。总原则: 升降复位, 平移不复位。1.2.1国外研究现状 早在50多年前，立体停车就在国外有了发展，先是

14、针对家庭的双层停车设备；利用住宅上的空地建起2-4层的升降横移停车装置；而城市的中心商住区则使用上了停车楼和停车塔；广场、建筑物下面用来建设地下车库。从70年代末开始，世界经济在不断地高速发展，汽车也在逐渐普及，迫使地少人多、车多的国家、地区和一些发达国家积极开展机械式停车的研究开发和制造应用。日本、美国等发达国家在停车技术领域的研究处于世界领先水平，韩国和我国的港、澳、台地区的停车业也通过引进-移植制造，得到了蓬勃发展，较好地解决了本地区的停车难，并开始向外输出技术和出口产品。日本是最早应用机械式车库的国家之一，其在上世纪60年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机械式停车。那时日本汽车拥

15、有量大约为500万辆，大多采用的设备是垂直循环式停车。从80年代左右开始，从日本向亚洲等地区出口产品及技术。韩国的立体车库技术是从日本机械停车技术衍生的。目前韩国停车设备行业进入稳步发展阶段。1.2.2国内研究现状从80年代中期我国立体车库的研发工作开始，在90年代左右着手引进和生产停车设备，在北京、上海等发达城市都有使用。立体车库是具有综合性能的建筑，的就停车设备本身来说，机械结构的发展已形成了独有的技术特征，很多的各方面的人才在不断地努力之后把国外的成熟技术移到了国内，在此基础上也不断的开发出更有安全、省地、实惠、高效的产品销往国内外。 但是我国的停车产业发展也有些问题，如技术标准不统一；

16、或引进国外技术技术水平低；生产能力不足，厂家少；市场竞争无序，有的企业取低价竞争；技术创新能力严重不足；停车产业发展和管理严重滞后，政策不配套。要是解决上面出现的情况，在政策市场、管理和技术等方面我们要做出努力。政策方面规划出专用和公共停车位的合理数量，给予投资和经营者一些优惠政策，让他们有利可图。在市场方面建立车库市场运行机制，逐步消除“路满库空”现象。1.3 主要设计内容和工作目标 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、圆形水平循环式等。在对国内外各种同类产品进行分析的基础上，再结合造价、技术难度以及用户需求等各个方面的因素，可以

17、发现升降横移式立体车库形式比较多，规模可大可小，而且对场地的适应性较强，同时采用这类设备的车库十分普遍。因此，最终确定研究对象为升降横移式立体车库。本文共有2个工作目标： (1) 升降横移式立体车库存取车策略的研究。 (2）可编程控制器plc在升降横移式立体车库模型中的研究与实现第2章 车库自动控制系统总体方案设计2.1 车库方案确定 目前的自动化立体车库主要有：升降横移式、仓储式、垂直循环式、电梯式、简易式。1.升降横移式对不同要求的客户，其适应性很强，灵活性很大，根据地形，车的数量，可在室内、室外设立二层至五层，可以建在地面、半地面或底下。特点：结构简单，安全可靠，运行平稳，噪声低，能耗小

18、，寿命长。（如图2-1）图2-1 升降横移式 图2-2 仓储式2.仓储式车库是由输送小车将待停泊的轿车自动送至库位，取车也是由输送小车从库位取出，自动送到取车点，这一过程全部由电脑及测检系统自动完成，无需人员参与。是当今自动控制科技的结晶。特点：自动化程度高，运行速度快，存取方便运行平稳，存车量大，安全性好。（如图2-2）3.电梯式 车库是利用电梯将车送往塔的周边车位上，它所占地面积小、土地利用率高、存车容量大，特别适合于城市商业繁荣，停车流量大的中心区，可以独立成塔，也可以与高层大厦溶成一体，是地小车多的最佳选择。特点：外形美观，停车安全，运行迅速，振动小，噪声低。（如图2-3） 图2-3

19、电梯式 图2-4 简易式 4.简易式 车库结构简单，一般为两层，上层用机械或液压传动提升，而下层为自走进入，取上层车时，下层必须先开走因此，较适合于单家别墅式住宅，在已有单个车位情况下需增加车位或汽车商临时存放车辆用。（如图2-4） 简单流程 图2-5为车库结构简图。如果想要号车出库，系统会先将号车向左移动一个车位，号车下降一个车位，倒车出库2.2 车库整体结构设计 整个立体停车库是由多个2 层3 列的车库单元形成的。当用户来停车时，由管理员负责为其寻找车位，发放ic卡。当车辆进入时，出入检测光电开关会检测信息：包括车辆形状是否符合要求；车库目前的容量等。上位机能够对车库目前容量进行判断，在放

20、满的时候能够进行报警。在用户停好车后，在出口处使用ic卡，此时车库各托盘复位，下一位用户可以进行存取。在取车的时候，当车辆驶出车库时，通过plc控制使车库自动复位，保证高效，安全。考虑到在停车的时候，各人所需时间不一，安全检测不易，如果也采用自动复位的话，易引起事故。故采用读卡机检测信号使其复位，而读卡机安放的位置选在出口处，因为只使用一台读卡机的话，出口处是最佳位置。安装在此处虽然可能使车库的运行效率降低，但是可以方便管理员进行管理防止客户忘记拉卡等事情发生。此外，在车库中还可以安装摄像头，对车库进行安全监测。 在车库中采用非接触式读卡机，来实现车库的计时与收费。用户在存车、取车时，只需要在

21、读卡机面前晃动一下ic卡，读卡机就会将信息送到上位机，由上位机进行收费计算，保证准确，快捷。同时上位机也将信息送到plc，控制车库的运行。2.3 车库的整体设计方案 本立体车库的控制系统由上位机pc机和下位机plc组成（如图）。其中监控系统主要由“上位机现场总线plc现场操作机构”构成。车库以pc机为核心，plc控制载车系统的运行，通过相互间的信息传递，对车库进行统一的管理和监控。同时配备有ic卡读卡器、打印机、语音提示设备、文本显示器等外部设备，构建智能立体车库控制系统。车库通过plc控制载车托盘纵横传动装置以完成对车辆的存取操作；ic卡技术使对车库的收费管理一体化；组态软件的利用使对车库的

22、管理监视更加清晰方便智能化。 显示器led指示灯 上位机 ic读卡器 plc升降电机、横移电机、接触器、继电器、指示灯等触摸屏、光电传感器、限位开关、控制面板开关、安全监测装置等图2-6车库控制系统结构图2.4 托盘的初定位和形状设计 托盘初定位就是车库在使用前，各托盘所处在的位置。当车库的电源一旦接通时，由plc自动将各托盘置于初始位置。合理的初始位置的选择不仅可以提高车库的运行效率，在编制控制程序时也能使控制程序简化。 本说明车库具体方案为2层3列式，因此有以下几种初始车位方案：图2-7 托盘初定位方案aa方案（如图）4号、5号托盘可直接使用。若要使用2号托盘，需要现将5号托盘移开，再将2

23、号托盘降下。若要使用1号托盘，则需要将4号、5号托盘移开，再降下1号托盘。由于a方案在使用中涉及到的托盘比较多，故不采用此方案。图2-8托盘初定位方案b b方案（如图）4号、5号托盘也可直接使用。当要使用上层任一托盘时，下层只需要移动1个托盘即可，这样可以提高车库运行的效率。简化车库控制程序的编制，故本设计采用b方案的托盘初定位。 自动化立体停车库中，对于托盘形状也有特殊要求。由于整个自动化过程由光电开光检测信号量，托盘必须便于光电开关的检测。另外，托盘也应该便于用户停放车辆，托盘形状（图）。图2-8 托盘形状设计2.5 托盘上的信号检测方案 上文已经提及，整个自动化过程由光电开关检测信号量。

24、在一个车位上，应该具备的信息包括：托盘是否到位；托盘上车辆有无；车辆停放是否准确。另外还应该进行一些安全方面的措施。图 2-9托盘上的光电开关安装图 本设计中采用了如图的信号检测方式。其中，2号为上下限光电开关，控制托盘的上升、下降位置。3号为下位托盘检测光电开关，控制下层托盘的左右移动。4 号为车辆检测光电开关，用于检测托盘上的车辆。考虑到车辆停放时位置变化，车辆底盘高度不一，故采用斜线式检测。1 号为接近传感器，有过位保护作用，万一上限光电开关失灵，接近传感器可以保证托盘上升时不至于发生事故。此外在托盘入口处还安装安全检测光电开关（5 号），检测车辆是否停放准确，如果没有正确停放，车库的机

25、能将停止，同时触摸屏将报警。2.6 托盘升降横移方案确定2.6.1 升降横移机构设计 一般来说，托盘的升降横移方式有3种：铰链式、钢丝绳式及液压式。在立体车库设计中，各种提升方式特点及其原理图如下： （1）链传动：优点是它的维修简单，传动简单可靠，造价低廉;缺点是有提升高度的限制，有时有咬链的情况而且冲击比较大，。 （2）钢丝绳传动：优点是汽车底盘上升高度不受限制，造价也比较低;缺点是因为需要外加钢丝绳桶和刹车盘增加了安装调试的时间和造价。（3）液压传动：优点是可以真正实现无级调速抗干扰能力强、误差小精度高，结构紧凑，功率与重量比高、响应速度快、安全防爆等优点;同时也具有元件昂贵、成本高、密封

26、技术要求高、油液易污染、能源传输不便等缺点。 2-10 载车板横移原理图 2-11 载车板上升原理图 综上所述，本车库为2层，从横移和提升高度上选链传动或钢丝绳传动都可以，但从方案经济及可行性角度考虑，由于铰链式在使用过程中可能会引起铰链缠绕在一起，从而有事故隐患。故本方案采用钢丝绳式，并且在上层托盘下方设置安全钩。2.6.2 安全钩机构设计 安全钩的作用设计为：平时以它的重心保持在竖直位置或偏里一些的位置。当上层托盘需要下降时，电磁铁先得电，将安全钩打开，此时托盘能顺利的下降。在上升时，则无需启动电磁铁就可以直接上升到指定位置。当电机发生故障或钢丝绳突然断裂时，安全钩能对上、下层托盘起到保护

27、作用，防止上层托盘的落下，提高安全系数。第3章 车库控制系统的硬件选择 为了实现车库的自动化控制，必须选择相应的元器件来进行信号的检测、处理及电机的控制。本设计中采用光电开关进行信号检测，通过plc处理信号，再由接触器来控制电机的运转。3.1 plc模块选取plc（如图3-1）是一种通用型的工业控制设备，plc控制系统的规模、模块的划分、功能的设置是面向各种各样的应用。因此选择一台合适的plc组成经济实用的控制为重要。 编程终端输出模块输入模块 p l c存储器 电 源图3-1 可编程控制器的组成3.1.1 plc模块介绍（1）主控模块 主控模块就是人们通常所说的cpu模块。在计算机系统中，c

28、pu是整个系统的核心，控制着整个系统有条不紊的进行工作。同样在plc控制系统中，主控模块也是系统中最重要的模块，绝对不可缺少，plc程序的输入、运行和输出都离不开该模块。主控模块包括cpu、存储器、通信口、电池和led指示器。（2）开关量i/o模块 plc最擅长的控制就是开关量顺序控制，在工业领域中，大多数控制也是开关量控制，因此i/o模块是最常用的模块。通常开关量i/o模块的产品分为：输入模块、输出模块以及输入/输出模块。（3）模拟量i/o模块在工业控制中，除了大量的开关量控制以外，还有许多模拟量像电压、电流等。有时，在同一个控制系统中既要对开关量控制还要对某些模拟量进行控制。因此为了适应生

29、产实际的要求，plc 各生产厂家各种专用的模拟量输入模块和模拟量输出模块。模拟量i/o模块的主要功能就是完成模数（a/d）转换和数模(d/a)转换。（4）智能模块 模块化后的plc要适应现代工业大型系统的快速、复杂的控制和管理的要求。常用的有：温度控制模块、高速计数模块、位置控制模块以及用于联网通信的link模块等。3.1.2 plc模块选取的基本原则 对主控模块的选择之前，应对被控对象和生产过程的生产工艺及plc的工作环境有足够的了解，明确控制要求，确定控制输入、输出点数和性质等，然后才能针对具体的实际情况选择plc的主控模块。 对于以开关量为主，只有少数的模拟量控制，可以考虑采用小容量、高

30、性能的plc，如：西门子公司的s7-200系列或omron公司的ch200。 对于比较复杂的控制系统，开关量数目较多，对模拟量要求也较高，并且要求较快的相应速度。此时可以考虑较高档的plc，如：西门子s7-300或omron系列的产品。 对于控制要求很复杂，控制点数多并且分布较分散，不仅要进行快速的实时处理和控制，而且要求plc控制系统能够进行分析、决策和具有一定生产管理功能，这是必须考虑采用多个plc此外在选择主控模块时，还必须考虑用户程序存储器容量，通信联网功能，通信口，外围设备借口等等。3.1.3 车库plc的选择 在立体停车库中，plc的功能主要是接收由光电开关检测到的开关量信号，然后

31、通过内部程序的处理，以此来顺序控制托盘的升降横移，实现车库自动化。由于其要求输入的信号并不复杂，数量也不多；其输出主要是控制接触器，通过接触器控制电机的正转反转。因此选用小型plc即可。此外，plc中还需要存储一些车库相关信息，如托盘上车辆的有无，各托盘在程序中的代码等等。但是，plc对模拟量的检测几乎没有要求。因此在plc的选择上选取西门子s7-3003.2 开关的选择按钮和开关时自动控制系统中常用的元器件，由于按钮、开关常用于发送控制指令，所以称他们为主令电器。用于开关量控制的plc 控制系统的信号输入部分，就是由主令电器构成的。3.2.1 控制按钮 控制按钮是一种结构简单、应用广泛的主令

32、电器。主要用于远距离控制接触器、电磁起动器、继电器线圈及其他控制线路，也可用于电气联锁线路等。通常将电源总开关做成钥匙形状的旋式按钮，只有用钥匙插入按钮才可操作，防止误动作；通常将用于紧急故障处理按钮做成有红色大蘑菇头突出于按钮螺帽之外，供需要紧急切断电源时使用。在立体停车库的控制电路设计中，需要有总电源开关、启动开关和紧急故障处理开关，通过它们来控制整个控制电路。3.2.2 接近开关 接近开关又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。特点有工作可靠、寿命长、功

33、耗低、复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境等，在plc 控制系统中广泛应用，如图所示。 3-2接近开关原理图 在立体停车库的控制电路设计中，考虑到接近开关工作稳定可靠、寿命长、定位精度高,因此将它作为托盘上升时的保护开关。我采用了omron 的tlw20me1 接近传感器，其主要技术指标如下表1所示：项目/型号型号：tl-w20me1型号：tl-w20me2检测距离20mm10%设定距离016mm应差距离检测距离的115%检测物体响应频率40hz以上电源电压（使用电压范围）dc1224v脉动（pp）10%以下消耗电流15ma/12v，15ma/24v控制输出开关容量dc12v时100

34、ma以下dc24v时200ma以下残留电压1v以下（负载电流200ma） 此接近传感器检测距离为20mm，误差10，在检测到物体时，输出为“0”，这样就可以作为安全保护开关。它的电源电压是24vdc，输出方式为npn，这便于安装人员的操作。此外，其工作环境温度为2575，对于车库这种热源较多场所能够适应，因此作出上述选择。3.2.3 光电开关 光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中经常用它来记数机械臂的运动次数，在plc中广泛应用，如图所示图3-3 光电开关原理图 在本设

35、计中，需要用光电开关检测的量比较多，如托盘是否到位，车辆的有无，车辆是否停放准确等等。其中，对于车辆是否停放准确的检测可使用安全光幕，它的工作原理同光电开关。但考虑到成本关系，并且用光电开关同样可以达到相同的功能，所以本设计中均采用光电开关代替。由于车库中托盘的反复运动势必带来震动，因此在选择光电开关时需考虑防震性。在检测托盘是否到位时，光电开关的响应速度必须快速、准确。此外所选元器件最好能使用统一电源，方便接线。因此，我选择了omron的e3g-r13 回归反射型光电开关，其主要性能指标如下表2所示：检测方式回归反射型（带反射板）项目/型号e3g-r13e3g-r17e3g-mr19e3g-

36、mr19t标准检测物体18mm以上的不透明时指向角本体15光源（发光波长）红色发光二极管（700mm）电源电压dc1030v包括脉动（pp）10%dc12240v10%脉动（pp）10%以下ac12240v10% 50/60hz消耗电流/电力50ma以下2w以下控制输出负荷电源电dc30v以下负荷电流100ma以下继电路出口1c接点 ac250v 3a（cos=1）以下dc30v 3a以下l.on/d.on开关转换式寿命（继电器输出）机械式/5000万次以上（开关频率18000次/h）电动式/10万次以上（开关频率18000次/h）保护回路电源逆相连接保护负荷短路保护防止相互干扰功能防止相互干

37、扰功能响应时间动作/复位：各1ms动作/复位：各30ms灵敏度调节单转可调式常用光电开关（如图所示）的分类方法：按检测方式可分为反射式(工作距离被限定在光束的交点附近，以避免背景影响)、对射式(测距离远，可检测半透明物体的密度)和镜面反射式(反射距离较远可检测透明或半透明物体)三种类型。图 3-4常见光电开关 其相应速度快，动作、复位各1ms，耐震动（1055hz），并且带有安全保护结构。其最大特点是输出方式pnp/npn 可调，并且light on/dark on 可调，这在程序设计和电器原理图设计上都带来了便利。3.3 执行装置3.3.1 电机选择电机是最终的执行机构，最终功能的实现要依靠

38、电机。由于所需功率不同，在水平和垂直托盘上采用不同的电机。升降电机根据设计要求设计取提升时间为40s，提升载车板与横移载车板之间的净空垂直距离不得少于0.15m，即提升最大位移为0.3m，所以提升速度v约为0.07m/s.一般载车板重量约为0.2kg，车重后约为5kg，所以总重约为5.2kg，即5.2x10n故电机提升功率p为：p=g x v=5.2 x10n x0.07m/s=3.6w。 所以选用西安骊山电子业总厂的型号为ls37cl80i的直流减速电机为主传动系统的提升电机。该电机的输出功率为4.5w，输出转矩为7kg/m，输出转速为10r/min。横移电机横有时间约为50s，横移的距离约

39、为0.5m，故横移速度约为0.1m/s,总重5.2kg，滚动摩擦系数u=0.05，则摩擦力为f=g x u=2.6n则横移电机的所需功率p=f x v=0.26w 所以选用西安骊山电子业总厂的型号为ls25rp474i,该电机的输出功率为0.5w，输出转矩为6kg，输出转速为10r/m。3.3.2 接触器 接触器的选择是根据所控制的电动机和负载的电流类型，即交流负载使用交流接触器，直流负载使用直流接触器。一般触点的额定电流应选大一点。 由于本设计中采用三项异步电机，额定电流分别为1.83a 和4.83a.因此选用接触器cjx2-09-32(上海人民电器公司)。3.3.3 热继电器 热继电器用于

40、保护电机，防止电机过热烧坏。其工作原理为：一般为双金属片式，热元件与被保护对象的主电路串接，负载电流通过热元件和双金属片（复式加热）利用热效应使双金属片弯曲，当负载电流达到预置值的1.2倍或发生断相时，热继电器的动作机构脱扣将电源切断，使被保护对象得到保护。一般所选择热继电器的额定电流为电路的额定电流的1.5倍左右。由额定电流来选择热继电器。在本设计中对于升降电机选用的热继电器为lr2(jr28)8（上海人民电器公司），额定电流8a。对于水平移动的电机，选择额定电流小一些的热继电器。另外电路中还要配以熔断器，选择熔断器时只需将电流与安全系数相乘，通常取56倍的安全系数因此选择熔断器为rt160

41、0-20(上海人民电器公司)，额定电流20a。说明：jr28（lr2）系列热过载继电器， jr28(lr2)系列热过载继电器主要用于交流50hz-60hz，额定电压660v及以下，额定电流至93a的电路中，作为电动机过载和断相保护，并可与相应的交流接触器组成磁力起动器。3.3.4 读卡器 无线射频识别技术(rfid)以其高度安全保密性、通信高速性、使用方便性、成本低等特点而得到快速的普及和推广，现已广泛地应用于各类门禁控制系统、公共交通支付系统、医疗保险系统、停车场管理系统、仓储管理、车辆防盗等方面，并带动了读写器和各类应用产品的开发和推广。本文在分析射频识别系统组成和原理的基础上，提出了基于

42、stc11f32x高速单片机和mfrc502芯片的射频读写器设计方案，该读卡器使用方便、成本低，电路运行稳定，可以应用到各种场合。 非接触型ic卡本身是无源体，当读写器对卡进行读写操作时，读写模块发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与其本身的ijc产生谐振，产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是结合数据信号，指挥芯片完成数据、修改、存储等，并返回给读写模块。 读卡机（如图）选用玺玛克智能科技有限公司的skrd-em/r1读卡机。这是一种非接触式（mifare）读卡机，采用12v电源，有防水设计，abs树脂密封，比较适用于停车的环境，其主要技术规格如下：图 sk

43、rd-em/r1读卡机 输出格式：韦根26/34,rs232,rs485,键盘口 支持卡片：mifare1 读卡距离：4-5cm 读卡信息：可读取卡片序列号或指定扇区 显示：双色led,蜂鸣器 电源：+12v dc, 85ma 外壳颜色：银白色 外壳材料：abs，环氧树脂密封，可防水 工作温度： 0至+55 尺寸：78 x 120 x 18 mm3.3.5 触摸屏1.触摸屏选用weinview mt500系列，详细设置如下表3：参数项推荐设置可选设置注意事项plc 类型omronomron/omron(485 2w)omron(485 2w)仅在采用rs485 两线式选用 通信口类型 rs23

44、2rs232/rs485数据位77 or 8必须与 plc 通信口设定相同停止位21 or 2必须与 plc 通信口设定相同波特率 96009600/19200/38400/57600/115200必须与 plc 通信口设定相同校验 偶检验偶检验/奇校验/无必须与 plc 通信口设定相同人机站号00-255对此协议不需要设定plc 站号00-255必须与 plc 通信口设定相同多台人机互连关闭关闭/主机/副机仅用于多台人机互连人机互连通信速度 115200 38400/115200仅用于多台人机互连plc 超时常数3.01.5-5.0请采用默认设定plc 数据包00-10建议在 0-10 范围

45、内设置2.plc软件设置 下表4为plc可操作的地址范围：plc 地址类型可操作范围格式说明ir0-409515ddd(bb)i/o和内部继电器hr0-409515ddd(bb)保持型继电器ar0-409515ddd(bb)辅助继电器lr0-409515ddd(bb)联接继电器tc0-255ddd定时器/计数器寄存器dm0-9999ddd(bb)ddd数据寄存器 说明：d 表示十进制，b 表示位编码，范围为 0 -15,上表可操作范围为 mt500 触摸屏可操作范围，实际 plc 的范围可能小于或大于此范围。 第4章 立体停车库设计4.1 车库控制系统流程1.入站口 门岗入站口处放有闸杆，并有

46、ic卡读卡机以识别车主身份和安检设备对待入车库的轿车进行检查。有卡(持有期卡和储值卡)的车主在进入停车场时，在读卡器上刷卡确认身份。读卡器读卡并判断卡的有效性，同时摄像机摄录该车的图像，安检设备扫描检查。对于有效的ic卡，系统将按照卡内的车辆信息(车型号、车牌号等)合理分配空车库，并通过语音和中英文显示屏提示车主。闸杆升起放行，车位引导显示屏亮起指示车主通往所分配的的车库门口。2.出站口在出站口设有闸杆，车主刷卡核对身份车号正确后，闸杆放行。3.存车车库设计为一个存取车口，采用后进入库，前进出库。车主在操作界面点存取键，伴随语音提示刷卡确认后，控制机开始计时。待托盘出来，将车驶入托盘上。停车到

47、位后，车主按复位键，系统对托盘安全检查后运行复位，存车结束。4.取车取车时，车主在操作界面处点取车，伴随语音提示刷卡确认后，控制机自动按时扣费。控制系统根据卡内信息自动读取车位号，车库内对应的托盘将自动把车辆送出。车主入内开车出来，取车结束。车主按下复位键，托盘安全检查后自动复位。5.理论分析：本设计以2x3的升降横移立体停车库为例。系统启动后，首先进行自检及初始化。如设备无故障则运行至待命位置等待进一步指令。此时若启动入库模式，则系统进行检测，先启动列的动作，找到所存车对应的列通过行程开关开控制托盘到达所要求的列，再启动行的动作，通过行程开关来控制托盘到达所要求的行，到位之后，启动托盘向前的

48、信号，车停好后等待一段时间，启动复位程序，托盘回到原点，返回待命位置等待下一存取车；若启动出库模式，则如进车步骤一样先启动列的动作，在启动层的动作，到达位置之后启动托盘向前信号，再启动托盘信号，按复位程序回到水平原点，系统流程如图所示。 图 4-1控制系统存取车主程序控制流程图4.2 车库电气原理图的绘制 车库的电气原理图主要有plc的信号输入、plc的控制输出图，电机接线图，控制电路图。4.2.1 plc的信号输入 信号输入图plc的信号输入主要有：托盘是否到位，车辆的有无，车辆是否停放安全，车库内车辆的计数，车辆过高检测。对于各信号设定如下：对测，在托盘不到位时，信号输入“0”， 反之为“

49、1”；对于车辆有无的检测，托盘上无车时信号输入“0”，反之为“1”；对于车辆是否停放安全的检测，信号输入“0”为安全，“1”为不安全；对于车辆过高检测，信号输入“0”为可以通行，“1”为车辆过高，不可停放；对于车库内车辆的计数，在出入口分别安装了光电开关对应plc 内部计数器的加减，当有车辆通过的时候计数器就会工作。各信号的输入采用npn 输入方式。（见附录）4.2.2 plc的控制输出 plc的输出方式可分为：晶体管输出和继电器输出。 plc的输出为晶体管时，阻断状态也有漏电流通过，为了避免对负载的影响，可并联电阻r把漏电流i减小为i1 ,如图所示： 4-2 减小漏电流对负载的影响 plc的

50、输出为继电器时，为了减小火花放电对接点的损害，可以在继电器的接点上或负载上并以附加电路。对于直流供电的负载在plc输出接点上并以r、c串联放电电路。（如图所示） 4-3 接点并以rc减小放电火花 对于交流电源或直流电源电压较低的电路，在负载上并r、c串联放电电路。c的作用是当接点打开时释放感性负载电能，r的作用是接点闭合时限制充电电流。（如图所示）4-4 负载并以rc 减小放电火花 此外还可以通过负载上并联二极管，负载上并稳压管和二极管的串联，负载或接点上并联双向瞬变电压抑制二极管等方法来达到目的，在此我就不一一列举了。 在本设计中，plc的输出采用继电器输出。主要是控制接触器，通过接触器线圈

51、，来控制相应的触点，由此控制电机的正反转。（见附录）4.2.3 控制电路图 控制电路主要为整个控制系统提供电源。它的设计要求控制简单、快捷，并有一定的安全保护措施。 在电路控制图中，k25为总电源开关，我将它设计成一钥匙开关，以防被人乱动。k22为紧急故障处理按钮，当发生紧急事件时，按下k22，所有电源全部切断。k23为启动按钮。k24是为了保证启动按钮按下后电路一直接通的线圈，灯l0是标志启动的信号灯。在图中，220v的电压在经过变压器后成为24vdc的直流电压，并对plc触摸屏，光电开光和接近开关进行供电。 通常情况下，管理员首先用钥匙打开总开关，即k2闭合。然后按启动按钮k23，此时线圈

52、k24通电，从而使对应的触点闭合。这样就能使电路保持接通，对其他元器件进行供电，管理员可以通过灯l0观察控制电路状态。（见附录）4.2.4 电机控制图 电机控制图是对电机正反转的电路设计，其中也包扩电机的保护措施。在电机控制图中，首先运用的是空气开关和熔断器。这是为了防止电路中电流过大。由于车库中的升降托盘是单一运行的，在同一时间一般只有一台电机运转（水平运动的电机可能2 台同时工作，但此时功率还是小于一台升降电机），故只根据升降运动的电机选择一个熔断器安装在总线路中。对于每个电机则根据功率采用热继电器保护。当电路中热量过大时，热继电器开始工作，此时plc信号输出电路中的热继电器相应结点断开，

53、导致接触器电源断开，从而使电机停止运转，起到保护电机的作用。电机的正反转是通过plc控制的接触器来实现的。（见附录）第5章 人机界面分析 自动化立体停车库中的人机界面要能反映车库中的车位状态，对车库中的异常状态进行报警。不仅如此，它也要能使管理员直观的对车库进行控制，使维护人员能通过触摸屏对车库故障进行修复。5.1 plc 应用系统的人机界面简介 对于一个有实际应用价值的plc系统来讲，除了硬件和控制软件之外，还应有便于用户操作的方便的人机界面。用户可以通过人机界面随时了解、观察并掌握整个控制系统的工作状态，必要时还可以通过人机界面向控制系统发送出故障警报，进行人工干预。所谓人机界面指的是介于

54、人与plc控制系统之间的一个界面。操作人员可以通过人机界面与plc控制系统进行信息、数据的处理和交流。5.2 人机界面设计时应考虑的几个问题 通常在设计之前要考虑：使用对象；学习的难易程度；操作响应速度；人机界面的控制方式。在人机界面设计时，应该让用户以最快的方式学会使用，响应速度要快，控制要安全、可靠。 通常人机界面的交互方式有：对话方式；命令语言方式；菜单界面方式；功能键方式等。5.3 自动化立体车库触摸屏的组态 在本设计中，人机界面主要是由触摸屏来实现的。我所选用的触摸屏是weinview 的mt500触摸屏。通过触摸屏，操作人员能进行车库单动和自动的切换。可以了解车库内托盘上有无停车的信息，并可以对车库内的安全情况进行监测。触摸屏的主画面是自动操作画面（如图）。 图5-1 触摸屏自动操作画面 在进入画面后，上面2排显示灯是对车库内托盘上有无停车的显示，同时，在使用时管理员能够通过按相应的指示灯来选中相应的车位。这一功能是通过触摸屏的位状态切换开关来实现的。一方面，位状态切换开关能显示plc内部结点的状态。另一方面，它还可以改变plc内部结点的状态。在设计上，我使这些显示灯显示车辆检测信号，而控制的是托盘的运动。