基于PLC的自动化立体停车库自动控制系统设计

PLC控制立体车系设摘

要立体停车库生产在中国是个新兴行业，立体停车库可缓解城市动、静态交通问题，改善居住环境，有效利用土地价值。本系统采用PLC、计算机结合组态画面监控，按动钮或控制组态画面即可完成汽车存取过程，操作简单，存取方便。控制电路部分采用交流接触器传统方式运行安全可靠计采用可分组合，模块式安装，方便灵活，具备维护使用方便，造价低等特点。关键词：立体车库

可编程控制器

组态监控PLCcontrolthree-dimensionalgaragesystemdesignAbstractThree-dimensionalstopsinChinaisanemergingprofession,three-dimensionalstopsthegaragebepossiblethethestatictransportationquestion,theimprovementenvironment,usesthelandvalueeffectively.ThissystemusesPLC,thecomputerunionconfigurationpicturemonitoring,pressesthebuttonorthecontrolconfigurationprocedure,thesimplicityofoperator,thedepositisconvenient.Thecontrolcircuitpartselectstheexchangecontactdevicetraditionmethod,causesthemovementsafereliable.Thedesignusestheseparablecombination,themoduletypeinstallment,facilitatesnimbly,hasthemaintenanceeasytooperate,theconstructioncostlowstatuscharacteristic.Keywords:ParkingProgrammableLogicControllerConfigurationMonitoring1、引言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30~40年的历史论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已将近二十年的历程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80％—90，如果采用地上多层（）立体式车库的话，50方米的土地面积上便可存放车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。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。目前立体库主要有以下几种形式升降横移式道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。(一）

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。（二）

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。垂直提升式立体车库垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。（三）

垂直循环式产品特点：1)

占地少个泊位面积可停6~10辆。2)外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。3)

价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。4)运行安全可靠。

可采用自动控制，本课题以二层五车位为研究对,采用三菱FX2N-48MR为控制元件,行模拟,合所学专业知,功的设计出二层五车位PLC

控制系.由于本人水平有限，本设计中难免有不当和错误之处，恳请各位老师批评指正。2三菱PLC简介2.1三菱系列PLC性能指和分类2N1)PLC主要性能指标输入／输出点数（O点）IO点数是指可编程序控制器外部输入、输出端子数的总和。它标志着可以接多少个开关、按钮和可以控制多少个负载。存储容量存储容量是指可编程序控制器内部用于存放用户程序的存储器容量，一般以步为单位，二进制16即一个字为一步。扫描速度一般以执行1000指令所需时间来衡量，单位为，也有以执行一步指令所需时间来计算的，单位用µs/步。功能扩展能力可编程序控制器除了主模块之外常都可配备一些可扩展模块，以适应各种特殊应用的需要，如AD模块、D／A模块、位置控制模块等。指令系统指令系统是指一台可编程序控制器指令的总和它是衡量可编程序控制器功能强弱的主要指标。2)PLC分类通常，PLC产品可按结构形式、控制规模等进分类。按结构形式不同,可以分为整体式和模块式两类。按控制规模大小、则可以分为小型、中型和大型PLC三种类型。

PLC统的组成PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其硬件结构与微型计算机控制系统相似。PLC也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。1)PLC硬件结构一套PLC统在硬件上由基本单（包含中央处理单元存储器、输入／输出接口、内部电源／O扩展单元及外部设备组成。图2-1为的硬件结构图。现场输入

现场输入主机

…

信号

…

信号编程…PC机

内部电源口各种外设接

输入电路EPROM基本单元输出电路

扩展I/O接口

扩展连接电缆

输入电路扩展单元输出电路

至其他扩展单元…

输出信号

…

输出信号图2-1PLC硬件构图图为三菱小型PLC产品主机示意图题中FX－48MR2N2N为基本单元，(24入16)M表示主机、R表示该单元为继电器输出型。2.2编程序控制器工作方式及程语言

PLC工作方式1)PLC扫描工作方式N

开始内部处理通信处理RUN式？Y输入扫描程序执行输出处理图2-3PLC扫描过程可编程序控制器在进入RUN状态之后用循环扫描方式工作。从第一条指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储的地址号递增的顺序逐条执行程序，即按顺序逐条执行程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描，并周而复始地重要进行可编程序控制器工作时的扫描过程如图2-3所示括五个阶段：内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。PLC成一次扫描过程所需的时间称为扫描周期。扫描周期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关。2)PLC程序执行过程PLC的程序的执行过程一般可分为输入采样、程序执行和输输入

输入端子

①

输入映象寄存器

②读

001001

读

Y001M1

③

输出映像寄存器

④

输出锁存器

⑤

输出端子

……输出输入采样阶段

程序执行阶段

输出刷新阶段出刷新三个主要阶段，如图2-4所示。图2-4PLC程序行过程3)PLC扫描周期在PLC实际工作过程中个扫描周期除了前面所讲的输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段外，还要进行自诊断、与外设（如编程器、上位计算机）通信等处理。即一个扫描周期还应包含自诊断及与外设通信等时间。4)PLCI／O应时间PLC用集中I／O刷新方式，在程序执行阶段和输出刷新阶段即使输入信号发生变化输入映像寄存器区的内容也不会改变还会影响本次循环的扫描结果输出信号的变化滞后于输入信号的变化这产生了PLC的输入输出响应滞后现象最大滞后时间为2-3个扫描周期。3双层立体车库功能介绍3.1体车库系统组系统主要由：PLC组态监控部分、电气传动部分、检测部分、手动控制部分、支架模型系统图见(2.1-1)图2.1-13.2PLC核心控制分系统核心部分采用三菱为控制元件，它是FX列中功能最强速度最高的微型可编程控制器它的基本指令执行时间高达0.08us，远远超过了很多大型可编程控制器。它功能强大实用，价格便宜，工作稳定可靠24点输入16点输出，采用继电器输出形式可驱动交直流负载负载电流在2A右。220VAC电。并且输入端内部自带24V流电源，还可为负载提供直流电源。3.3

立体车库控要求本系统通过检测车位运行状态和其它参数制电机轮流工作，合理调度电机运行。系统通过计算机以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地反映系统工作状态以及车位位置等参数，并通过通模块与监测监控主机实现数据交换，该系统具有运行可靠、操作方便、自动化程度高等特点。如图2.3-1图3.1-1①１号车位号车位车位只能上下移动不能左右移动；②4车位、5车位只能左右移动，不能上下移动；下排车位上的汽车可以直接开出；上排车位的汽车，要想开出需要先按下相应车位标号呼叫按键，再按下叫车按键，然后下排车位先左右移动，让出位置，上排车位降至下层，再进出车辆。4

立体车库系统设计4.1PLC选择本系统采用三菱公司的型号为的PLC,一种具有结构紧凑、抗干扰能力强、使用方便、同类产品价格便宜等优点。随着电子科技发展及产业应用之需要，PLC的功能也日益强大，例如位置控制及网络功能等。4.2I/O口分配针对本课题要求，我们规定了PLC输入点分配。其中X0X2为呼叫开关；X3到X6为功能开关；X10X20为限位开关。号车位上限开关号车位上限开关号车位上限开关号车位上限开关号车位上限开关号车位上限开关号车位下限开关号车位下限开关

X10X11X12X13X14X15X16X17

3车位下限开关号车位呼叫开关号车位呼叫开关号车位呼叫开关复位开关叫车开关停止开关

X20X0X1X2X3X4X6关于输出点的定义它们两两成对构成控制交流接触器吸合条件。号车平台上升号车平台上升号车平台上升号车平台左移号车平台左移

Y0Y2Y4Y6Y10

号车平台下降号车平台下降号车平台下降号车平台右移号车平台右移

Y1Y3Y5Y7Y114.3PLC外部接线口图根据I/O分配及电路原理图附录1),本系统外部接线如图图4.3-14.4位检测部分FX2N-48MR可编程控制器采用直流输入形式，车库所有车位到位及限位检测采用了光电对管测电路电源使用PLC内部提供的24V流电源，其最大驱动电流可达400mA.光电对管的导通电流在30mA左右，内阻为600，满足光电对管的性能指标，我们将可编程控制器的内置24V直流电源上串联了一个Ω/1W的大功率电阻。立体车库共6个上下到位检测光电对管和3左右到位检测光电对管，总驱动电流为，小于可编程控制器24V直流电源的最大输出电流，满足设计要求。4．手动控制部分程序所用状态元件、定时器及数据存储器均选用具有掉电保护功能的元,当系统掉电时元件保持掉电前的状态以保存现场信息,上电后继续完成被中断的动;发生意外情况,按下急停按钮中止系统的运行并保存现场断点信息;当现如电机过载热电气或机械故障时,动中止系统的运行,发出声光报警,同时系统转入手动方式进行故障处理。考虑到组态控制可能出现上述问题系统也设计了最基本的手控控制设计了车库上层三个车位的选择按钮呼叫车位按钮和复位按钮并且考虑到如果车位动作出现错误设计了急停按钮这样能使车库系统无论处于何种运行状态都能立即停止运行，避免事故的发生。4.6软件计PLC的编程语言有梯形图语言、助记符语言、顺序功能图语言等其中前两种语言用得较多顺序功能图语言也在许多场合被采用。本设计所采用的编程语言为梯形图语言。完整的梯形图程序见附录25结论与讨论近几年着人民生活水平的提高汽车价格的一降再降，有车在老百姓看来已是越来越平常的事可是如果你住在一些较老的小区，会发现，买车容易，停车可就难了；更有甚者，有些人为了能在市中心上班地找到一个泊车位不得不比挤公车起得还早。为什么会这样，这既有历史原因，人们没想到国人会如此快的拥有自己的家庭轿车也有中国过于太快的城市化使城市本就薄弱的基础设施捉襟见肘所以国家不能承受城市无限度的外扩就不允许在每个建筑外面留下大块的空地作为停车场。因此，“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”，随着家用汽车的不断增加，公共场所及社区内存车矛盾、车挤绿地的问题将会越来越突出，在人们对生活质量和环境意识不断增强之时“车库”日渐成为热门话题，机械自动化立体车库将会在新开发的楼盘及商业里大显身手。随着汽车的急增致使城市停车难问题不断恶化,作为解决城市静态交通的有效措施——向空间高层发展的自动化立体停车设备,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,越来越受到人们的青睐。目前市面上常见的机械式立体停车库有：升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等8,中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优,在国内车市场占有绝对优势的市场份额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。升降横移类立体车库的控制系统通过采用和Profibus现场总线控,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,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自动和全自动多级冗余控制方式,配合软件硬件锁保护,大大提高了系统的可靠;时,由于PLC软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;外,软件设计还采用并行分支与汇合技巧,从而大大缩短了进出车时间,高了工作效率。同时文还介绍了基于可编程控制器PLC)和Profibus总线的车库控制系,简述了多层升降横移立体停车库工作原理和结构特点，通过软设计及其优化现了立体车库的自动控制横移类立体车库的控制系统通过采用和Profibus现场总线控,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,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自动和全自动多级冗余控制方式,配合软件硬件锁保护,大大提高了系统的可靠;时,由于PLC软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;外,软件设计还采用并行分支与汇合技巧,从而大大缩短了进出车时,提高了工作效率。本文的一些观点和实际操作是根据具体的实际情况不同而不同，存在一定差异性，还有就是希望能多和同行业的同仁通交流探讨。1

参考文献李雪雪,柯尊忠在立体车库自动控制中的应用研究J机电产品开发与创新,2003(3)2

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