双层立体车库操纵系统设计

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计

Preparedon22NovemberXXX

本科生毕业设计（论文）

（2013届）

设计（论文）题目基于FX2N的双层立体车库操纵系统设计作者张雨龙

分院信息与机电工程分院

专业班级机械092班

指导教师（职称）王玉槐（说师）

论文字数9200

论文完成时刻20XX年4月18日

杭州师范大学钞票江学院教学部制

基于FX2N的双层立体车库操纵系统设计

机械092班张雨龙指导教师王玉槐

摘要：都市土地资源紧缺，停车难已制约中国都市的进展。据报道：30%的堵车是为找停车位造成的。在人们对日子质量和环境意识别断增强之时“车库”日渐成为热门话题，它以占地面积小、效率高、安全可靠、空间灵便等优点越来越受欢迎。机械自动化立体车库将会在新开辟的楼盘及商业区大显身手。本设计基于XXX三菱公司的FX2N系列PLC作为核心操纵器建立双层五车位升落式立体车库的设计，完成了系统需求分析、硬件选型、操纵电路设计和操纵梯形图程序设计。并且，以组态王工业组态软件对其立体车库的工作过程举行模拟。

关键词：升落式立体车库；PLC；组态王；

Designofcontrolsystemforthedouble-layerparkinggarage

basedontheFX2N

Mechanicalclass092ZhangYulongInstructor:WangYuhuaiAbstract：Urbanlandresourcesarescarce,difficultparkinghasrestrictedthedevelopmentofChinesecity.Accordingtothedailyreports:30%ofthetrafficjamcausedbyfindingaparkingspace,Moreandmorepopularinpeople'squalityoflifeandtheenviroXXXentandincreasingawarenessofthe"garage"isbecomingahottopic,smallfootprint,highefficiency,safeandreliable,flexiblespace,etc..ThemechanicalautomaticstereoscopicGaragewillplayanactiveroleinthenewrealestatedevelopmentandcommercial.ThisdesignisbasedonJapan'smitsubishiFX2NseriesPLCasthecorecontrollerisadoublefiveliftingofstereoscopicparkinggaragedesign,atthesametimetoandconfigurationsoftwarekingviewtosimulatetheprocessofthestereogaragework.

Keywords:elevatingthethree-dimensionalgarage;PLC;Kingview;

名目

基于FX2N的双层立体车库操纵系统设计

机械092班张雨龙指导教师王玉槐

1引言

研究背景

随着经济的快速进展和人民日子水平的提高，世界各大中都市轿车拥有量的迅速膨胀，车辆的增加、交通拥挤所造成的商场、酒店车位限制，使得车主为停车发愁。所以，扩展停车场引起人们的广泛关注。一般露天停车场和建造物下的停车场尽管停车方便，但占地面积广，且停车数量有限，加上当今土地价格突飞猛进增长。所以，减少土地占用成本，充分利用立体空间，缓解都市中道路空间小的矛盾，减少污染，规范和科学治理汽车的停放，建立立体停车场差不多刻别容缓。升落横移式立体停车库是一种比较典型的机电一体化产品形式，它要紧涉及机械、电子、建工等多个领域，它需要各方面的专业技术人员协同工作。在现代化大城市中，升落横移式立体车库差不多渗入到人们的各个日子领域，在机关、宾馆酒店、医院和居民区等许多地点，升落横移式立体停车库成了一道必别可少的基础设施。然而我国的机械式停车库技术进展比较晚，大部分还沿用着XXX80年代的技术。经济的飞快进展，机械式车库的现有功能已降后于人们的要求。现有车库技术的别脚要紧表如今取车得时刻比较长，智能化程度比较低，安全程度别够，设计型式比较陈旧。上海和北京等地现有的许多高质量的立体停车库，基本上运用大量的外汇从国外进口的，同时售后服务也得别到令人中意的保障。为了打破这种依靠进口的格局，打出具有自身特群的车库产品，就得要在原有技术上有重大突破，从而带动国内车库行业的进展。所以，对立体停车库的系统研究显得尤为重要。

立体停车库设备的应用已有30多年的历史了进展较早、较好的有XXX、韩国、XXX省、德国等众所周知，我国经济在记忆了近30年的高速增长之后，大众对日子质量的要求日益提高，“衣食住行”中的“行”提高到一具新的高度。随之而来的交通方面的事情也日加紧张，而这包含了动态与静态两个方面。如同都市中由平房改建成高楼大厦一样，停车也从平面转向立体化停放，立体停车在静态交通中差不多占有越来越重要的地位。立体停车库与传统的地下车库相比，在许多方面都显示出优越性首先是节地优势，以往的地下车库由于要留出脚够的行车通道，平均一辆车就要占领40平方米的面积，而假如采纳双层立体停车库，可使地面的使用率提高80％—90％，假如采纳地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，能够节约土地资源和减少土建开辟成本。例如北京印度尼西亚驻华大使馆未建多层立体停车库前平面只能放五辆车，现建成三层立体升落横移类停车库后，能停放13辆车，基本能满脚驻华大使馆要求。人们普遍以为停车设备行业进展前景良好，并已被誉为21世纪最热门的行业之一。

2概述

需求分析

随着汽车的急增致使都市停车难咨询题别断恶化,而作为解决都市静态交通的有效措施——向空间、向高层进展的自动化立体停车设备,以其占地面积少、停车率高、布置灵便、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。目前市面上常见的立体停车库有：升落横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面挪移类、巷道堆垛类、垂直升落类和简易升落类等8

种,其中升落横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点,在国内车库市场占有绝对优势的市场份额。升落横移式立体停车库作为一种新兴的停车设备，以其独特的特点应用在酒店、宾馆、机关单位以及居民小区等各种场所。

本文要紧以升落横移式立体停车库为研究对象，对其举行操纵系统研究与设计。升落横移式立体车库利用托盘左右移位产生垂直通道，实现车位升落存取车辆。在系统中，PLC作为操纵器直截了当操纵车库运行，工控机作为上位机经过网络通信监视整个车库的运行状态，实现车库的安全运行和治理。停车库操纵系统的硬件和软件相互依托，相互补充，才干有效地以最低的成本完成对车库系统的操纵。升落横移式立体停车库具有很广大的进展空间和进展前景，其将来的进展方向算是要使停车库实现真正的智能化，以互联网为依托，实现网络化。操作人可经过灵便多样，比较友好的人机界面，操纵灵便，系统的安全性和可靠性高。

在工业自动化操纵中，最常用的三种操纵方式有单片机操纵、可编程操纵器操纵和继电器操纵，这三种操纵方式各有优缺点。

在20世纪80年代以来单片微机依它的操纵功能强、体积小、成本低、功耗小、成本低和使用方便等优势得到飞快进展。理论上也可用于立体停车库系统，但实际上在立体停车库的操纵系统中，单片微机操纵却没有得到广泛的推广应用，其缘故要紧有以下几点:

单片机不过一具芯片，用单片机直截了当开辟操纵系统，还必须举行系统硬软件设计和抗干扰设计才干付诸应用，这个地方包含大量个性化及针对性的设计，对开辟者要就相当高，工作量大、成本高、编程比较复杂、开辟周期长，有非常强的针对性；

操纵系统开辟周期比较长，系统调试耗时比较多；

抗干扰能力比较弱，因此对现场工作环境要求非常苛刻；

单片机自身算是弱电驱动，若用于操纵必须添加多个驱动装置，而随着驱动环节的增加，系统的可靠性别仅下落，而且大大提高系统的复杂程度，编程复杂，容易出错；

单片机应用范围要紧是大批量重复生产的民用消费品以及小批量产品，特殊是仪器仪表，家电以及小型操纵系统。

PLC和继电器相比具有明显的优势：

A.操纵方式

继电器操纵是采纳硬件接线（硬接线）实现过程操纵，即利用导线把继电器、接触器的线圈以及它们的开关的触点按逻辑关系顺次连接起来完成既定的逻辑操纵。一量系统设计完成后，若想改变或增加功能将十分困难；由于继电器的触点有限，其灵便性和扩展性也受到制约。

PLC经过编制程序实现各种逻辑操纵，操纵要求改变，只需改变用户程序即可，故称“软连接”。它的接线少，体积和功耗小。

B.操纵速度

继电器操纵是靠继电器的触点的通断实现操纵的，其动作频率受制于机械结构，动作速度慢；机械触点的现颤动现象会引起系统的误操作。

PLC是由程序指令操纵半导体电路来实现操纵，速度极快同时PLC内部有严格的同步，不可能浮现颤动咨询题。

C.延时操纵

继电器操纵系统的延时操纵是靠时刻继电器的滞后动实现，精度别高且易受环境温度和湿度的妨碍，调整时刻困难。

PLC用半导体集成电路作定时器，精度高。定时器数量多，用户可随意更改设定值。

D.操纵数据类型

继电器操纵系统普通只能举行开关量的逻辑操纵。

PLC除了能举行开关量的逻辑操纵外，还具有模拟量操纵、数据处理、能通讯联网、生产监控等功能，可实现多种复杂操纵。

E.可靠性和可维护性

继电器操纵系统使用大量的机械触点，连线多而复杂而且寿命短，系统的可靠性和维护性都较差。

PLC采纳微电子技术，开关动作由无触点的半导体电路完成，所以寿命长，可靠性高。PLC本身的监测和自诊断功能，方便现场调试和维护。

此外，PLC具有如下特点：

a.可靠性高，抗干扰能力强。

PLC由于采纳现代大规模集成电路技术，采纳严格的生产工艺创造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有非常高的可靠性。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，浮现故障时可及时发出警报信息。

b.配套齐全，功能完善，适用性强。

PLC进展到今天，差不多形成了大、中、小各种规模的系列化产品。能够用于各种规模的工业操纵场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字操纵领域。

c.易学易用，深受工程技术人员欢迎。

d.系统的设计、建筑工作量小，维护方便，容易改造。

e.体积小，分量轻，能耗低。

综合以上缘故，挑选PLC来举行立体车库操纵是最为合适的。

整体方案设计

升落横移立体车库车位结构为N*M二维矩阵形式，可设计为多层、多列。由于受收链装置及进出车时刻的限制，通常设计为2到4层(国家规定最高为4层)，其中以2、3层者居多，实际上能够依照泊车的多少决定立体车库的规模。车库提供的总车位容量为：P=N*M-(N-1)，其中N为二维矩阵的行，即车库的层数；M为二维矩阵的列，即车库的列数。

从结构上来讲，通常立体停车库除顶层外的其他层都必须留出一具空位，用来向载车盘提供上升和下落的通道。当车辆位于底层时，无需挪移其他托盘就能够直截了当取出车；若预备将车存于底

层，同样别需要挪移其他层的载车盘，直截了当将车驶入即可。但若车辆存于中间层或顶层，在存取车时，则需要推断预存取车位处所在的下方是否为空，别为空则要经过横移将车位以下的托盘调整为空，举行平移操作后，在举行下落至一层，举行存取车。整体操作时，遵循底层托盘只举行平移操作，顶层托盘只能举行升落操作，中间层既可平移又可升落操作的原则。

本次设计一具双层5车位的升落横移式立体车库，两层平面为：上平面U和下层平面M。上平面U只能举行升落动作，下层平面M只能举行平挪移作。立体车库中总共有6个车位，其中一具为空位向载车盘提供上升和下落的通道，另外5个车位用于存放车辆。当下层平面M车位进出车时，别需要挪移其他托盘就可直截了当举行进出车处理。当上平面U车位进出车时，首先要推断其对应的下方位置是否为空，别为空时要举行相应的平移处理，直到下方为空才可举行下落动作到达下层平面M，举行进出车处理，进出车完毕后上升回到原位置。依照运动的规律存取车的过程要紧包括3个步骤:

1.为了让出空位，载车板需要横移;

2.为了存取车，需要载车板的升落;

3.载车板左右横移一具准确的停车位行程和升落到准确的位置。

下图是一具两层平面立体车库的结构示意图

3系统硬件设计

PLC操纵器的选型

本设计PLC挑选三菱FX2N-48MR型PLC，FX2n系列是FX系列三菱小型PLC家族中最可靠的系列。FX2n系列PLC具有程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国别同的电源以及满脚单个需要的大量特别功能模块，它能够为你的工厂自动化应用提供最大的灵便性和操纵能力。该机型是一种小型化、高速度、各方面都相当于FX系列中最高档次的小型PLC，具有丰富的功能指令和强大的通信能力。FX2N系列PLC由基本单元、扩展单元、扩展模块和特别功能单元构成。FX2N系列PLC性能见表所示。

表3-1三菱FX2N系列PLC技术参数

名称性能规格

运算操纵方式存储程序反复运算方式、中断命令

输入输出操纵方式批处理方式

程序语言继电器符号+步进梯形图方式

程序存储器最大存储容量16K步，有磁盘爱护功能内置存储器容量9K步

可选存储卡盒RAM8K

指令种类顺控先进梯形图顺控指令27条，步进梯形图指令2条应用指令128种298个

运算处理速度基本指令

/指令应用指令

数百

/指令

输入输出点数扩展并用时输入点数X0-X287184点（8进制）扩展并用时输出点数Y0-Y287184点（8进制）扩展并用时总点数256点

辅助继电器普通用500点保持用524点保持用2048点特别用156点

定时器100ms200点

10ms46点

图3-1三菱FX2N系列PLC

硬件电路设计

电机驱动电路设计

电机驱动电路完成各车位驱动电机的动力驱动，电路见附录A所示，电路中详细功能见表所示。

表3-2电机驱动电路器件明细表

图纸编号器件名称器件功能

QS01隔离开关电路隔离、系统检修

QF01低压断路器1#车位操纵电机短路爱护

QF02低压断路器2#车位操纵电机短路爱护

QF03低压断路器3#车位操纵电机短路爱护

QF04低压断路器4#车位操纵电机短路爱护

QF05低压断路器5#车位操纵电机短路爱护

QF06低压断路器操纵系统电源短路爱护

KM1A交流接触器1#车位操纵电机正转

KM2A交流接触器2#车位操纵电机正转

KM3A交流接触器3#车位操纵电机正转

KM4A交流接触器4#车位操纵电机正转

KM5A交流接触器5#车位操纵电机正转

KM1B交流接触器1#车位操纵电机反转

KM2B交流接触器2#车位操纵电机反转

KM3B交流接触器3#车位操纵电机反转

KM4B交流接触器4#车位操纵电机反转

KM5B交流接触器5#车位操纵电机反转

FR01热继电器4#车位操纵电机过载爱护

FR02热继电器5#车位操纵电机过载爱护

FR03热继电器6#车位操纵电机过载爱护

FR04热继电器7#车位操纵电机过载爱护

FR05热继电器8#车位操纵电机过载爱护

PLC操纵电路设计

PLC操纵电路是系统操纵核心，电路见附录A所示，