自动双层停车场

可编程控制器课程设计任务书设计题目自动双层停车场控制设计情况简介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。我国作为解决城市静态交通的有效措施——自动双层停车场。自动化立体停车设备已向空间、高层发展，以其占地面积小、停车效率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点，越来越受到人们的青睐。立体停车设备的发展在国外，尤其在日本有近30—40年的历史。无论在技术上还是在经验上均已获得成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有10年历程。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。利用PLC控制停车的停车场管理系统是一种高效快捷、公正准确、科学经济的停车场管理手段，是停车场对于车辆实行动态和静态管理的综合。从用户的角度看，其服务高效、准确无误；从管理者的角度看，其易于操作维护、动化程度高、大大减轻管理者的劳动强度；从投资者角度看，彻底杜绝失误及任何形式的作弊，防止停车费用流失，使投资者的回报有了可靠的保证。设计要求设计步骤查找资料，了解和分析题目所要求具体工程项目控制的过程。确定I/O点数，选择PLC的型号，并根据需要进行硬件系统配置。绘制外部I/O接线图及相关的电气原理图。编程。调试。编写设计说明书。设计说明书要求①.完整的设计任务书。②.确定I/O点数，选择PLC的型号，完成系统组态或硬件配置。③.正确合理地进行编程元件的地址分配。④.画出输入/输出接线图及相关电气原理图。。⑤.设计梯形图控制程序。⑥.编制系统的操作说明。⑦.编制系统的调试说明及注意事项。⑧.设计体会（可选）.⑨参考文献.列出设计参考资料目录设计时间2015年3月2日至2015年3月15日（2周）指导教师目录1、引言 21.1背景 21.2设计内容及目的 22、系统总体方案设计 32.1系统硬件配置及组成原理 32.1.1系统硬件配置 32.1.2PLC系统的结构组成 32.1.3自动双层停车场组成原理 32.2系统变量定义及分配表 42.3系统接线图设计 53、控制系统程序设计 73.1控制程序流程图设计 73.2控制系统的设计思路及设计程序 83.3创新设计内容 104、控制系统的上位机设计 114.1人机界面选择 114.2人机界面设计 114.2.1通讯连接 114.2.2变量设置 124.2.3画面组态 125、系统调试及结果分析 145.1PLC程序调试及解决的问题 145.2PLC与上位机联调 155.3结果分析 15结束语 15参考文献 16附录：程序梯形图 16

1、引言1.1背景随着经济和科学技术的发展，我国家用汽车拥有量也在迅速增加，这使得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。我国作为解决城市静态交通的有效措施——自动双层停车场。自动化立体停车设备已向空间、高层发展，以其占地面积小、停车效率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点，越来越受到人们的青睐。立体停车设备的发展在国外，尤其在日本有近30—40年的历史。无论在技术上还是在经验上均已获得成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有10年历程。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。1.2设计内容及目的本次的课程设计的主题就是：自动双层停车场控制设计。通过本次课程设计掌握PLC的编程原理、思路。目的是要解决车辆越来越多，停车位少的问题，使停车提高，使停车、取车更加安全可靠。2、系统总体方案设计2.1系统硬件配置及组成原理2.1.1系统硬件配置西门子s7-200。传感器感应装置；LED显示灯2.1.2PLC系统的结构组成1）中央处理器（CPU）2）存储器3）输入单元、输出单元4）通信接口5）电源等部分组成。图2-1PLC系统的结构框图2.1.3自动双层停车场组成原理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，本次的设计任务是较为典型的地上3×3升降横移式停车库，其原理图2-2所示。图2-2自动双层停车场原理图2.2系统变量定义及分配表根据不同控制要求，可以定义不同的变量名来代替外界发来的开关信号，并且合理的分配对应的变量，从而针对性的进行开关信号的转变，使程序的可读性增强，使程序在扩展方面更加方便。在我的设计方案中，I/O分配如表2-1、表2-2所示。表2-1输入信号的定义及地址分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号存车信号常开按钮SB1I0.0取车信号SB2I0.6选择1号车位SB3I0.1选择2号车位SB4I0.2选择3号车位SB5I0.3选择4号车位SB6I0.4选择5号车位SB7I0.51号车位有无车判断行程开关SQ10I1.12号车位有无车判断SQ11I1.23号车位有无车判断SQ12I1.34号车位有无车判断SQ13I1.45号车位有无车判断SQ14I1.51号车位下降停止限位开关SQ1.0I1.61号车位上升停止SQ1.1I1.72号车位下降停止SQ2.0I2.02号车位上升停止SQ2.1I2.13号车位下降停止SQ3.0I2.23号车位上升停止SQ3.1I2.34号车位右移停止SQ4.0I2.44号车位左移停止SQ4.1I2.55号车位右移停止SQ5.0I2.65号车位左移停止SQ5.1I2.7表2-2输出信号的定义及地址分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输出信号1号车位下降接触器KM1Q0.01号车位上升KM2Q0.12号车位下降KM3Q0.22号车位上升KM4Q0.33号车位下降KM5Q0.43号车位上升KM6Q0.54号车位右移KM7Q0.64号车位左移KM8Q0.75号车位右移KM9Q1.05号车位左移KM10Q1.11号车位有车指示灯KM11Q1.22号车位有车KM12Q1.33号车位有车KM13Q1.44号车位有车KM14Q1.55号车位有车KM15Q1.62.3系统接线图设计接线图，是根据电气设备和电器元件的实际位置和安装情况绘制的，只用来表示电气设备和电器元件的位置、配线方式和接线方式，而不明显表示电气动作原理。主要用于安装接线、线路的检查维修和故障处理。根据系统变量定义及分配表可以看出，要实现控制目的要利用PLC中的22个输入继电器和15个输出继电器，所以本系统可以选用PLC型号为西门子S7—200(CPU226)，这种机型的I/O点数分别为24/16；而输入部分的电压可以采用DC24V的直流电，输出部分的电压则必须采用AC220V的交流电，并且热继电器的辅助常闭触点要接在主线上，这样才能达到保护的目的。此自动双层停车场控制的接线图可如图2-3所示。图2-3自动双层停车场控制系统接线图

3、控制系统程序设计3.1控制程序流程图设计我设计的自动双层停车场控制系统分为两个主要部分：存车和取车；具体的程序流程图如图3-1、图3-2所示。图3-1存车控制的程序流程图图3-2取车控制的程序流程图3.2控制系统的设计思路及设计程序设计思路：我将自动双层停车场的功能分为两个部分——存车与取车，设置了存车I0.0和取车I0.6两个开关。当用户要存车时，打开存车开关I0.0，辅助继电器M0.1置位，进行后续步骤，如果中途想改变主意，只要断开存车开关I0.0，所有的输出线圈和辅助继电器都会复位，用户就可以重新进行；取车的情况类似于此。因为总共有5个车位，所以我设置了5个选择开关，分别是I0.1、I0.2、I0.3、I0.4和I0.5。在存车之前，表相应车位中是否有车指示灯。例如，当1号车位有车时，I1.1就会闭合，Q1.2指示灯接通，显示1号车位有车。确定了各个车位里的存车情况之后，就要建立各个车位存取的逻辑路线。1号位的存取：（1）如果4号车位无车存1号车：1号直接下降，下降停止（下降到极限开关I1.6）在开车入库，然后1号车上升，上升到极限开关I1.7后，1号车停止上升，显示1号有车即Q1.2亮。取1号车：1号车直接下降，下降到极限开关I1.6后下降停止，然后开车出库，1号车上升，上升到极限开关I1.7后，上升停止，Q1.2复位。（2）如果4号车位有车（即I1.4常开触点闭合），存1号车：5号有车5号车右移，右移停止后（右移到极限开关I2.6）4号车右移，4号车右移停止后（右移到极限开关I2.4），1号车下降，1号车下降停止（下降到极限开关I1.6），开车入库，然后1号车上升，1号车上升停止（上升到极限开关I1.7），Q1.2亮。5号没车4号车右移，右移到极限开关I2.4后，4号车右移停止；1号车下降，下降到极限开关I1.6后，1号车下降停止；开车入库，然后1号车上升，上升到极限开关I1.7后，1号车上升停止，Q1.2亮。取1号车：5号有车5号右移，右移到极限开关I2.6后，右移停止；4号车右移，右移到极限开关I2.4后右移停止,1号车下降，下降到极限开关I1.6后，下降停止，开车出库，然后1号车上升，上升到极限开关I1.7后上升停止，4号左移，左移到极限开关I2.5后，左移停止，5号开始左移，左移到极限开关I2.7后，左移停止，Q1.2复位。5号没车4号右移，右移到极限开关I2.4后右移停止，1号下降，下降到极限开关I1.6后下降停止，开车出库，1号车上升，4号左移，左移到极限开关I2.5后左移停止，Q1.2复位。这样就完成存取全过程，所有开关复位。2号车位的存取：（1）如果5号车位无车存2号车：2号下降，下降停止后开车入库，然后2号上升，2号有车（Q1.3亮）取2号车：2号下降，下降停止后开车出库，2号上升，上升停止后，Q1.3复位。（2）如果5号车位有车存2号车：5号车位开始左移（即Q1.1接通），左移到左限位开关（I2.7）时，5号车位停止左移，2号下降，下降停止后开车入库，然后2号上升，2号有车（Q1.3亮）。取2号车：5号车位开始左移（即Q1.1接通），左移到左限位开关（I2.7）时，5号车位停止左移，2号下降，下降停止后开车出库，2号上升，上升停止后，Q1.3复位。这样就完成存取全过程，所有开关复位。3号车位的存取：对于存取车辆于3号车位存3号车：3号下降，下降停止后，开车入库，3号上升，上升停止后Q1.4亮。取3号车：3号下降，下降停止后，开车出库，3号上升，上升停止后Q1.4复位。完成存取过程，所有开关复位。4、5号车位的存取：存（取）4号车：开车入库，Q1.5亮（开车出库，Q1.5复位）。存（取）5号车：开车入库，Q1.6亮（开车出库，Q1.6复位）。存取过程完成。具体的逻辑程序见附录。3.3创新设计内容在我的程序中，主要的创新点是一个限位开关同时控制几个车位的移动，例如：4号车位右移的限位开关I2.4同时控制4号车位的右移和1号车位的下降，当I2.4闭合时，4号车位停止右移，1号车位开始下降，实现了系统的自动化。当然，我还运用了置位、复位指令，从而使程序能够循环使用。

4、控制系统的上位机设计4.1人机界面选择对于人机界面，我选择用组态王6.53软件来制作。4.2人机界面设计4.2.1通讯连接在系统的设备栏里，点击COM1，接着点击出现的新建设备，西门子S7-200系列PPI，然后选择串口号、设置地址指南等，如下图（图4-1）所示。图4-1通讯连接相关图4.2.2变量设置表4-1上位机输入、输出变量4.2.3画面组态我的人机界面具体分为两个界面：进入程序界面和存取车界面（如下图）。图4-2进入程序界面图图4-3存取车界面图图4-3为存取车辆的主界面图，我设置了8个按钮和15个指示灯。当用户要存车时，首先需要按下存车按钮，接着按下要存的车位按钮，这时系统就会开始运行，车位自动上下左右移动，界面上的指示灯也会相应地亮起。完成存车后，按下返回按钮，系统就会返回进入界面等待下次开启。当用户需要取车时，只需按下取车按钮，其他操作与存车一致。

5、系统调试及结果分析5.1PLC程序调试及解决的问题根据设计思路利用V4.0STEP7MicroWINSP9软件编写程序，经过编译确认无误后，导出程序，接着打开S7-200仿真软件，选择CPU型号为226，在工具栏程序中装载之前导出程序块和数据块，点击监视器和运行按钮，就可进行仿真模拟。（也可以在实体机上进行通信-下载-运行，利用监控与状态表来判断正误。）PLC程序的调试是我们写程序中相当关键的一步，调试不仅可以帮我们检查程序的正误及如何改进，而且还能提前让我们了解我们所编程序的最终效果。利用S7-200仿真软件调试3号车位的存车如下图（图5-1）。图5-13号车位存车的仿真图

5.2PLC与上位机联调上位机我是采用LEVIStudio来编写，人机界面中根据下位机PLC的程序新建一些I/O变量，这些变量需要添加进PLC程序中，才能进行PLC与