自动双层停车场控制系统设计说明

1、.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。 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

2、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 。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 ，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

3、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。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专业 .专注.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

4、层者居多 ，现以较为典型的地上3 ×3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 ，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：

5、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专业 .专注.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，应用非常广泛专业 .专注.第 2 章控制系统总体方案设计2.1 系统硬件组成（1）电动机根据机械传动要求 ，型号分别为 Y1325-4;Y905-4 和 Y802-4 。（2）熔断器实际选用 RT14-20/20A 型熔体。（3）接触器选用 B25 型交流接触器 ，主触头额定电压 380V,主触头额定电流 20A 。（4）中间继电器实际选用 TP511 型中间继电器 ，其线圈电压 220V 。（6）行程开关行程开关选用LXK3T

6、 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，选用钥匙按钮。（8）光电开关为达到 8m 测量距离和动作重复精度，选用 SNNXNX5-PRUM5A 型红外光电传感器 。2.2 控制方法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，选用日本松下电专业 .专注.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 ：丰富的指

7、令系统 ；快速的 CPU 处理速度 、大程序容量 ；大的网络通信功能 ；编程及监控功能强大 、维护简单 、价格适中 。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）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

8、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

9、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。专业 .专注. .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 号车极限开关000102 号车极限开关000113 号车极限开关000124 号车极限开关000135 号车极限开关000141 号车呼叫000012 号车呼叫000023 号车呼叫00003叫车按钮000006 号车极限开关00015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010001 号车平台下降010012 号车平台上升010022 号车平台下降0

10、10033 号车平台上升010043 号车平台下降01005专业 .专注. .4 号车平台左移010064 号车平台右移010075 号车平台左移010105 号车平台右移010111 号车取走显示灯011002 号车取走显示灯011013 号车取走显示灯011022.4 系统结线图设计专业 .专注.图 2-3 PLC 接线专业 .专注.第 3 章 控制系统梯形图程序设计3.1 控制程序流程图设计呼叫 1 号车盘时运行梯形图如下图所示。助记符见附录 1。图 3-1呼叫 1 号车时运行的梯形图3.2 控制程序时序图设计呼叫 2 号车盘时运行梯形图如下图所示。助记符见附录 2。专业 .专注.图 3

11、-2呼叫 2 号车时运行的梯形图、呼叫 3 号车盘时运行梯形图如下图所示。助记符见附录 3。专业 .专注.图 3-3呼叫 3 号车时运行的梯形图3.3 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

12、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，提示锁车门司机出库，库门关闭专业 .专注.根据车库指令判断是否上.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到驱车泊位处升

13、降机下降到底层车库门开专业 .专注.司机入库把车开出.图 3-5取车流程图专业 .专注.第 4 章监控系统设计4.1 PLC 与上位监控软件通讯本次课程设计涉及到欧姆龙PLC与力控组态软件的通讯 。 目前欧姆龙的小型 PLC组要是 CPM1A 和 CPM2A 系列； PLC 与组态软件通过串口 RS232 通信，那么就要了解 PLC的通信协议是什么方式的 。第一步：通过 PLC 的编程软件来了解通信协议 ，在欧姆龙 PLC 的“PLC设定 ”对话框中“外围端口 ”标签中设置 “通信协议 ”为 “标准 ”，模式是 “ HostLink”单，元号为 “ 0 ”在，网络设置对话框的 “驱动器 ”标签

14、中 ，设置 “端口名称 ”为“COM3”，“波特率 ”为 “9600”，数“据位 ”为“ 7 ”校，验“”为“偶校验 ”，停“止位 ”为 “ 2 ”在，“设备类型设置 ”的“通用 ”标签中 ，设置 “ CPU类型 ”为 “CPU40”在 “变更 PLC”对话框中 ，“设备类型 ”为 “CPM1（ CPM1A ）”，“网络类型 ”为 “ SYSMAC WAY”。第二步：与力控的通讯 ：在上位机力控组态软件的“设备配置 第一步 ”的对话框中 ，设置 “设备地址 ”为 “0”，通“讯方式 ”为“串口 （RS232/422/485 ）”，在 “设备配置 第二步 ”的对话框中 ，设置 “串口 ”为“CO

15、M8”,点击 “设置 ”按钮设置通信参数 “波特率 ”为“9600”，数“据位 ”为 “7”，校“验 ”为 “偶校验 ”，停“止位 ”为“2”。4.2 上位监控系统组态设计实现的效果 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 Modbus RTU 主通讯模块控制Pakscan IIE 主站控制器的读写，被称为Modbushost 。 系统采用单专业 .专注.Modbus host两线通讯方式 ，该方式最多可以连接32 个 Pakscan II

16、E 主站控制器 。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_REQ）。 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_REQ 是一个 17 个寄存器长的数据块 ，功能是定

17、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_REQ 块 。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 参数地址即可 。第 5 章 系统调试及结果分析5.1 系统调试及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、

18、取车的调试 ：专业 .专注.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 KM7 得电，电机反转并带动X10 车盘上升

19、。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

20、下降到位 SQ16(I3.2)时,车盘停止动作 ，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、 X1

21、0 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 X11 车盘挂钩 YB3（ Q3.5）动作并输出信号 （I3.5），使线圈 KM14 得专业 .专注.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 （

22、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 KM

23、15 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 、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

24、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 。电机反转带动X14、 X12 车盘右专业 .专注.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

25、运动。即完成 X14 车盘停取车过程 。5.2 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

26、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 。我希望大家提出宝贵意见与建议 。专业 .专注.课程设计心得两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验

27、了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情 ，如何去做一件事情 ，又如何完成一件事情 。在设计过程中 ，与同学分工设计 ，和同学们相互探讨 ，相互学习 ，相互监督 。 学会了合作 ，学会了运筹帷幄，学会了宽容 ，学会了理解 ，也学会了做人与处世 。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程 ”千里之行始于足下 ”，通过这次课程设计 ，我深深体会到这句千古名言的真正含义 我今天认真的进行课程设计 ，学会脚踏实地迈开这一步 ，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。在这次设计过程中 ，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用 、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补 。在此感谢我们的指导老师，