毕业论文立体车库毕业设计论文

工学学士学位论文自动化立体车库PLC控制设计与模拟专业名称电气工程及其自动化学生姓名朱琳指导老师陈东雷扬州大学5月摘要伴随都市汽车保有量的不停增长，停车难问题已经成为大中型都市的一种普遍现象。机械式立体车库可充足运用上地资源，发挥空间优势，最大程度的停放车辆，成为处理都市静态交通问题的重要途径。本课题以较为经典的升降横移式立体车库为研究对象，综合考虑立体车库制导致本和运行效率的双重原因。选择三层三列式车库构造为研究模型。本文简朴简介了车库的主体构造和特点，对车库的控制系统也做了简朴的阐明。在对升降横移式立体车库控制系统的设计中，采用了先进的PLC控制，运用编程软件编制升降横移式立体车库控制系统的程序，并经调试、运行，证明采用了可编程序控制器PLC作为控制系统的简朴易行。其稳定、可靠、迅速、性价比高的特点使得控制系统非常完美。控制系统的监控采用基于WINDOWS平台的工控组态软件组态王（kingview6.52）,通过对组态软件数据库的构建、动画的连接及控制流程编制、调试、实现了立体车库的监控系统。本文的研究对PLC在计算机自动化控制系统中的应用，以及运用组态王实现工业工程实时监控，提高工业的自动化水平，均有很重要的实践意义。关键词：立体车库；可编程控制器PLC；工控软件组态王；模拟仿真ABSTRACTAsthequantityofurbanautomobilehasincreasedcontinuouslyinnowadays,thehard-to-ParkProblemhasbecomeacommonphenomenon.Mechanicalstereogaragecanuselandresourcesufficientlyandbringspaceadvantageintoplay,andmaximizethenumberofparkingcars.Ithasbecomeanimportantwayforstatictrafficproblemofcities.Theissuestudiesthetypemechanicalparkingsystemwhichnamedup-downandtranslationstereogarage,andregardsofthetwofactorsofcostofmanufactureandoperationalefficiencysynthetically.Wechoosethree-layerandthree-formulisticgaragestructuresastheresearchmodel.Thepapersimplyintroductionmainstructureandcharacteristicsofgarageandalsogivesashortintroductiontoitscontrolsystem.ThepaperadoptedPLCascontrolsystemindesigningtheup-downandtranslationstereogarage,softwarewasusedtoweavetheprogramofcontrolsystemofup-downandtranslationstereogarage.Throughdebuggingrunning.TheresultprovedthatpogramminglogiccontrollerPLCascontrolsystemissimpleandeasytorealize.Thecharacteristicofstabilization,credibility,speedinessandhighcapabilitymadethecontrolsystemveryperfection.TheControlStructureusesconfigurationsoftwarekingview6.52,onthebasisoftheWINDOWSplatform.Throughestablishingthedatabaseiyfconfigurationsoftwareconstructs,connectingtheanimation,preparingthecontrolflowanddebuggingtheprocedures,ithasrealizedthestereogaragemonitoringsystem.ThearticleresearchhasthecertainpracticesignificanceintheareaofapplyingthePLCinthecomputercontrolsystemasusingkingviewtoachievereal-timemonitoringonindustrialprojects,whichraisesthelevelofindustrialautomation.Keywords：StereoGarage;ProgrammingLogicControllerPLC;MonitorandControlGeneratedSystem(KingView);Simulation目录摘要……………1ABSTRACT………………………2第1章绪论…………………11.1课题研究的背景及意义…………………11.2机械式立体停车库的国内外发展现实状况…………………21.3机械式立体停车库概况…………………31.4论文研究的重要内容……………………4第2章升降横移式立体车库机械部分设计……………142.1升降横移式立体车库的基本构造……………………152.1.1升降横移式立体车库简介2.1.2立体车库钢构造设计2.2立体车库升降横移机构设计…………182.2.1横移机构设计……………………192.2.2载车板设计………………………202.2.3安全防护机构……………………212.2.4提高机构及轴的设计……………22第3章PLC的研究及在车库控制系统中的应用…………113.1可编程控制器…………113.1.1可编程控制器的简介……………113.1.2可编程控制器的构成及工作原理……………123.1.3PLC的编程语言…………………123.2可编程控制器的选择…………………133.3PLC的I/O分派………………………133.4本章小结……………13第4章立体车库电气控制设计…………234.1电气控制系统整体设计………………244.2电气系统关键部分设计………………254.3PLC控制程序设计……………………264.4电气安全装置…………27第4章结论与展望…………284.1结论……………………514.2展望……………………52感谢…………………………53参照文献……………………54绪论1.1课题研究的背景及意义在我国，人多地少，又伴随近年来经济的高速发展和人民生活水平的提高，拥有私家车的家庭越来越多，而与此相对应的是都市停车状况的尴尬。人类的生产、生活方式趋于集中，都市的规模越来越大，人们在都市里的生存空间却越来越小，于是出现了要运用空间的理念，都市中开始建设置体建筑、立体交通和立体停车。由简朴的机械车库向计算机管理高度自动化的现代立体停车演变，成为具有较强的实用性、欣赏性和适合都市环境的建筑。伴伴随汽车进入家庭，都市动态、静态交通管理制度的不停完善和人们对居住环境规定的提高，给停车产业提供了前所未有发展机遇，停车产业市场前景广阔。机械式立体车库既可以大面积使用，也可以见缝插针设置，还能与地面停车场、地下车库和停车楼组合实行，是处理都市停车难最有效的手段，也是停车产业发展的必由之路。目前，我国许多大都市如北京、上海、深圳都开始大力发展机械式立体停车产业。向空间、向高层发展，立体车库占地面积少、停车率高、高效低耗、性价比高、安全可靠等长处。它们可以合用于不一样的空间、场地条件、是一种具有高安全性，高可靠性、高效率的自动化成套设备。国家计委已明确机械式立体停车设备及都市立体停车场为国家重点支持的产业，1998年1月1日起执行的《国家计委6号令》把机械式停车序和立体停车场列入“国家重点鼓励发展的产业、产品和技术日录”:国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资项目予以免征进口税”、上述措施为我国立体停车库产业的成长提供了良好的条件、也为我国处理都市停车问题提供了机会。可以预见:立体车库具有非常广阔的市场前景。1.2机械式立体停车库的国内外发展现实状况机械式立体停车设备顺应市场经济的发展，在市场需求的迫切影响下应运而生，这一新生型设备一改老式的停车场单层平面停放措施，向空中或地下发展，这在用地紧张，车多位少的状况下，将车辆多层寄存，在现代都市停车中将大显身手。国外发展立体停车库较早很好的有日本、韩国、德国等国家。在亚洲，机械式停车设备采用较早且应用较普遍的国家有日本和韩国。日本从20世纪60年代初开始研发机械式停车设备。当时日本汽车保有量为500万辆，其中大多采用垂直循环式停车设备。80年代，日本开始向韩国和我国台湾省出口产品和技术。90年代初，其汽车保有量到达6200万辆，机械式停车设备得到高速发展，年递增率猛增到30%以上，品种也从单一垂直循坏式发展为多种型式，至今已开发生产出九大类合计近百个品种。其管理体制、技术原则等方面日趋完善，在役的立体停车库数量也最多。韩国机械式停车设备行业是仿效日本起家的，发展历程比较平稳。20世纪70年代为起步阶段，80年代为引进阶段，90年代为使用阶段。制造厂约有近百家，已进入我国的有现代集团、LG企业、德山企业(DuksAnEng&M龟Co.，Ltd)、真山企业(JinsanPlantCo.，Ltd)等。由于受到政府的高度重视，多种机械式停车设备得到了广泛的应用，年递增速度到达30%;为其发展阶段，机械化停车设备将随供应量不停的扩大而得到迅速发展。德国的停车场行业也很发达，生产制造机械式停车设备的厂商约有24家，其多高层钢构造立体车库性能分析和构件原则化中KLAUS和OTTOWOHR两家企业的生产量约占德国总产量的80%。其他国和地区如美国、澳大利亚、意大利以及我国台湾、港澳地区停车行业也较发达。国内台湾相对于大陆应用机械式车库比较早，台湾在20世纪70年代初，公共民间停车场70%是地上和地下平面停车场，机械式停车库仍是鲜为人知。1980年台湾引进本“旧精”技术，建成了第一座垂直循环式停车库。1982年生产出一台双层式停车设备。1991年，制造企业到达了35家。90年代初，伴随汽车大量进口，使机械式停车设备制造业得到迅猛发展。1992年制造企业数量增长65家，到1996年仅登记在案的制造企业总数就有644家，停车设备行业进入发展的高峰阶段。但从1997年起，由于台湾房地产萧条，股市暴跌，停车设备业出现了滑坡，经优胜劣汰后，行业进入稳步发展阶段。我国大陆地区从20世纪90年代初才开始研制和使用机械式停车设备。90代后，伴随汽车业和建筑业的发展，停车设备的应用逐渐得到推广，已经形成新兴的停车设备行业，步入了引进、开发、制造和使用相结合的初步发展阶段首批获得国家颁发的立体停车设备制造资质的企业就有22家。，徐格宁、王鹰和任少云针对垂直升降式立体停车库钢构造的复杂和实际使用可靠性规定，通过C语言编程，编制出该类停车库钢构造有限元建程序及后处理程序，运用SAPSP软件对3种不一样形式的停车库构造进行了有限分析，用后处理程序对构造的强度、刚度和稳定性进行校核，从而分析得出较的构造形式[6J。，徐格宁、胡峥嵘和王建民根据有限元理论，结合优化准则法，提了钢构造立体停车库系统失效树理论的分析措施，开发了计算软件FTA，算例果表明:根据构造规模和详细特性选择合适的控制参数，不仅可以提高计算效率更可以保证计算的对的性;失效树中第一种失效元件是引起其他元件失效的本源增强第一种失效元件，是保证构造系统不失效的最经济、最合理的措施[71。徐宁、王建民、高有山等基于构造系统可靠性失效模式的概念，探讨了钢构造立停车库系统简化模拟措施，从而提出构造系统失效准则的合理性原则，即不能统地定义工程构造系统失效为构造系统蜕变为机构，而应当定义为构造系统中些关键元件失效后，整个构造系统失去继续承载的能力或完毕规定功能的能力[81这条原则不仅合用于钢构造立体停车库系统，并且对于其他构造系统也具有理与实际的指导价值。，荆友录、国兴玉以垂直升降式立体停车库的钢构造骨架为研究对象使用有限元法建立了其受力模型，并通过ANSYS软件对立体停车库的4种受工况进行了受力分析和变形分析，钢构造骨架可以满足设计规定。并建立了钢构骨架的优化设计模型对其进行了优化设计，使其构造愈加合理，大大减少了用钢量l9]。徐格宁、杨瑞刚基于荷载增量失效模式识别措施(广义承力比优化准则法)，建立重要失效模式的安全裕量方程，提出了确定大型构造综合失效概率的计算措施，开发了有关计算的软件，并以钢构造立体车库为例，验证该措施及软件是可行及有效的。，陈哗通过研究发现，自动化立体停车设备的钢构造框架及载车板起着分担提高机构荷载和支撑停放车辆荷载的重要作用。他以停车设备钢构造框架及载车板为研究对象，建立了力学模型，并运用有限元法，对立体停车设备的进行了4种工况下的受力分析和构造优化设计研究，使其构造愈加合理。优化后的框架及载车板满足设计规定，优化设计是可行并且成功的，李海英、宋华和付丽华研究了小容量经济型钢架构造立体车库强度、刚度及振动问题，运用ANSYS建立了小容量经济型立体车库钢架构造有限元分析模型。对不一样工况下的钢架构造进行了整体应力分析和刚度分析，找出了钢架构造的危险点和危险截面，在一二列停车位均有车辆，且向左侧偏载，三列无车的工况中立柱与横梁的连接处，并对钢架构造进行了模态分析，得出钢架的固有频率和振型。徐格宁和高要臣以垂直升降式钢构造立体车库骨架为研究对象，针对拓扑构成复杂而设计参数变化的钢构造立体车库，提出基于参数化方式建立三维有限元模型，运用VisualC十+6.0语言编制主控程序，通过SAP50软件进行静态、动态分析，对钢构造强度、刚度和稳定性进行校核，使用分析成果的数据接口文献传递，驱动AutocAD实现参数化绘制工程图[，谭忠宏设计了立体车库的钢构造骨架，运用有限元措施对钢构造骨架模型化，根据实际规定对车库的受力状况进行假设，定位出立体车库的钢构造骨架的最大应力单元和最大变形单元，它们均不不小于许用应力和许用变形量，验证了构造设计的可靠性为了深入减少钢构造骨架的重量，建立钢构造骨架的数学模型，通过对钢构造骨架进行优化设计，使钢构造骨架的整体重量减轻许多，并提高了电梯升降式车库的经济性。1.3机械式立体停车库概况根据立体车库的修建位置及在空间伸缩方向的不一样，立体停车库的重要类型有：升降横移式、垂直升降式、巷道堆垛式、水平循环类机械式和垂直循环式等。它们的类型众多，设计各有不一样，库容量变化比较大，可满足不一样顾客规定。但它们都具有建筑面积小，停车层数多，地上和地下空间运用率高的长处。停相似数量车的状况下，在车辆流量大的繁华地段建一座立体停车库比建一地面停车场节省将近50％～70％的投资。严格的车库管理还保证了车库运行的安全性和可靠性，为存车人提供了最大的以便，存车人只需把车开到指定位置，下面的事都可由车库控制系统来完成。1．3．1升降横移式立体车库（SH）升降横移式立体车库是指运用载车板在升降或横向平移存取停放车辆在机械式停车设备。升降横移式立体车库每个车位均有载车板，所需存取车辆在载车板通过升、降、横移运动抵达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完毕存取过程。停泊在此类车库地面的车只做横移，不必升降，上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位。将载车板升或降到地面层，驾驶员才可以进入车库内将汽车开进或开出车库。其型式较多，规模可大可小，对场地的适应性较强。图1-1升降横移式1．3．2垂直升降式立体车库（CS）垂直升降式立体车库习惯上称为电梯式立体停车库亦称为塔式立体车库，重要由钢构造架、升降装置、升降回转装置及计算机管理与控制设备构成。钢构造架，重要有外构造架、内构造架。外构造架由立柱、横梁、拉撑停车位在搁脚构成；内构造架由小立柱、斜撑、升降导轨、配重导轨等构成并与外构造架联成一体。升降装置，重要包括曳引驱动机、搬运器、载车台、搬运器、载车台。搬运器由载车台和横移装置构成。横移装置，应用普遍在椒滑叉式横移装置，由电机通过链传动带动长轴转动，长轴两端通过链条、链轮带动两端在三级滑叉作横向同步运动，实现车辆横移。升降回转装置，由液压系统、升降架、回转台等构成。回转装置上升时，液压泵驱动液压缸使剪叉式升降打开而升高；下降时，通过换向阀运用回转台自重使油缸卸荷而下降。回转时，通过液压马达驱动减速箱，其输出小齿轮驱动回转大齿轮完毕回转动作。图1-2垂直升降1．3．3巷道堆垛式立体车库（XD）巷道堆垛式立体车库由三个系统构成，即机械系统，堆垛机搬运系统和计算机监控管理系统。车库在每排车位互连成一起，排与排之间在车位互相独立，中间是堆垛机运行在轨道。起身机构中依托堆垛机作三维方向在动作。停车时，堆垛机上在交接小车爬行到车下，液压系统将车抬起，并放到堆垛机上。堆垛机根据上位信息管理计算机的指令，运行到库内的车位外。交接小车爬行到车位把车放下。出库时，堆垛机开到车位，交接小车自动将车取出。如图1-3所示。1．3．4水平循环式立体车库（SX）水平循环式立体停车库重要由机械系统、电气系统两部分构成。机械系统由起升机构、交接机构、平移机构和车位载车板等构成。起升机构分为垂直升降机构和水平拖动机构，在电机的驱动下完毕升降。平移等动作；车辆在库内停放于车辆载车板上；起升机构的平台上装有液压交接机构，可将车辆载车板的水平运动抓换成垂直运动，或将垂直运动转换成水平运动。电气系统由出入口检测系统和搬运控制系统等构成，分别完毕汽车停车位置检测和载车板搬运工作。如图1-4所示。图1-4水平循环类1．3．5垂直循环式立体车库（CH）垂直循环式立体车库，采用链传动带动轿厢在垂直方向上循环运转，汽车停在轿厢上，轿厢随传动系统作升降运动，或者将所要存车的空车位降到地面，循环往复地将轿厢或空车位送到车库出入口，完毕车辆的存取工作。一般车库出入口处设有转台，省去司机掉头。该类型车库非常合用于土地资源比较紧张，而停车位需求却很大的场所使用。如图1-5所示。图1-5垂直循环类1．3．6多层循环式立体车库（DX）多层循环式立体车库重要由钢构造框架，车板旋转机构，车板升降机构，载车板，载车板横移机构，自动控制系统构成。是采用了通过使载车板作上下循环运动，而实现车辆多层寄存的多层循环式停车设备，从而实现减少占地面积，提高存取车自动化程度的机械式停车库。此类停车库最合适建于地形细长且地面只容许设置一种出入口的场所。如图1-6所示。图1-6多层循环类1．3．7平面移动式立体车库（PY）平面移动式立体车库中放置轿车的托板是一种横向小车，通过控制台操作移动，轿车可以自由出入，自由移动的停车托板将轿车从中央通道的平台运到车位的电梯或出口。通过增长升降机可多层设置平面来回式停车场，停车量大，出车速度快。如图1-7所示。图1-7平面移动类1．3．8简易升降式立体车库（JS）简易升降式立体车库重要由钢构造，载车板，传动系统，控制系统，安全防护系统构成，合用家庭，小团体单位停车。把车位提成了上下两层或两层以上，借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或取出。构造简朴、紧凑，是最经济的一种停车设备。如图1-8所示。图1-8简易升降类1．4论文研究的重要内容目前最受人们关注就属升降横移立体车库了，升降横移式立体车库有效运用空间，提高空间运用率达数倍。存取车快捷便利，独特跨梁设计，车辆出入无端障。它采用PLC控制，自动化程度高。尤其环境保护节能，低噪音的设计更是满足现代人的需要。人机界面好，多种操作方式可选，操作简便，轻易上手。因此本文选择升降横移式立体车库为重点研究对象。论文在阅读了大量文献资料的基础上，完毕了一套实用有效的升降横移式立体车库的PLC程序设计及运用组态软件组态王实现动态模拟仿真，并在文中论述车库设计过程中的各个重要环节。重要内容包括：（1）升降横移式立体车库存取作业原理分析；（2）通过对车库方案的研究，确定系统的I/O分派；（3）运用模块化思想使用三菱GXDEVELOPER编写PLC程序，实现车库的自动控制；（4）运用模拟软件调试程序；（5）设计完毕组态画面，建立模拟仿真画面；（6）调试完毕确定立体车库可以稳定运行。第2章升降横移式立体车库机械部分设计2．1升降横移式立体车库的基本构造2．1．1升降横移式立体车库简介1、升降横移式立体车库的工作原理：如图所示，一层的两个车位只能横向移动，二层的两个车位既能平移又能升降，三层的三个车位只能升降。空车位是供二层三层的车位下降借用。①②号车位可直接寄存车辆；③号车位需先将①②号载车板右移，然后将③号载车板下降；④号车位需先将②号载车板右移，然后将④号载车板下降；⑤号车位需先将①②③④号载车板右移，然后将⑤号载车板下降；⑥号车位需先将②④号载车板右移，然后将⑥号载车板下降；⑦号车位需下降后再寄存车辆。2、升降横移式立体车库的构造：如图所示，重要由构造框架，横移系统，载车板，安全防护，提高系统，控制系统六大构成部分构成。①构造框架升降横移式车库中我们选用钢架构造，钢架构造与其他建筑构造相比具有可靠性高，材料的强度高，钢构造自重小，材料的塑性和韧性好，钢构造密闭性好，钢才的耐锈蚀性差等特点。钢材在生产时，整个过程可严格控制，质量较稳定，性能可靠。钢构造组织均匀，靠近于各项同性匀质体；钢材的物理力学特性与工程力学对材料性能所作的基本假定符合很好；钢构造的实际工作性能比较符合目前的理论计算成果，计算成果可靠。与混凝土等材料相比，虽然钢材的重力密度大，但他的强度和弹性模量较高，并且强度与重力密度之比也高得多。钢构造自重小，从而便于运送和安装，可减轻接基础的负荷，减少地基和基础部分的造价。钢材的塑性好，钢构造在一般条件不会因超载等而忽然断裂。破坏前一般都会产生明显的变形，易于被发现，可及时采用补救措施，防止重大事故发生。钢材的韧性好，钢构造对动力荷载的适应性强，具有良好的吸能能力，抗震性能优越。d.钢构造制造简便，施工工期短钢构造一般在专业工厂制造，易实现机械化，生产效率和产品精度高，质量易于保证，是工程构造中工业化程度最高的一种构造。构件制造完毕后，运至施工现场拼装成构造。拼装可采用安装以便的螺栓连接，有时还可在地面拼装成较大的单元，再进行吊装。施工工期短，可尽快发挥投资的经济效益。由于钢构造具有连接的特性，故易于加固、改建和拆迁。e.钢构造密闭性好钢构造采用焊接连接可制成水密性和气密性很好的常压和高压构造、管道等。f.钢材的耐锈蚀性差在没有腐蚀介质的一般环境中，一般钢材制成的钢构造经除锈后再涂上合格的防锈涂料，锈蚀问题并不严重。立体车库多在没有腐蚀介质的环境中，因此对钢构造自身的维护费用低。构造主体采用热制H型钢、槽钢、角钢和钢板等型材制造，具有很好的强度和刚度，轻巧、美观，并可二次拆卸安装，运送以便。②上载车板及其提高系统每块上载车板都配有一套独立的电机减速机与链传动组合的传动系统。其工作原理如图2.0，电机顺时针旋转时，载车板上升，电机逆时针旋转时，载车板下降。根据载车板及车重确定链条所需的传动力。根据传动力及载车板的移动速度确定电机功率。根据车身高度确定上下载车板间的距离，根据这个距离确定链条的长度，最终根据传动力确定链轮大小，链节形状及大小。③下载车板及其横移系统由于下载车板不需悬挂链条，所认为了节省材料，下载车板比上载车板要短。每块下载车板后部都配有一套独立的电机减速机传动系统，藏于载车板内。在下载车板底部装有四只钢轮，可以在导轨上行走，其中两只为积极轮，装于长传动轴两端，另两只为独立安装的从动轮。电机减速机驱动长传动轴运转，长传动轴上的积极钢轮在导轨上滚动行走从而使下载车板作横向平移运动。根据载车板及车辆的重量、行走速度、滚轮与导轨间的摩擦系数确定横移电机的驱动功率。④安全装置上载车板上装有上下行程极限开关和防坠落安全装置。防坠落安全装置装在纵梁与上载车板上停位之间，在纵梁两测各装两只挂钩，上载车板两侧对应位置处各装两只耳环，当上载车板上升到位后，纵梁下面的四只挂钩便自动套入四只耳环内，以防止升降电机常闭制动器慢释放后，上载车板在汽车和载车板自身的重力作用下慢慢下滑，压坏下层汽车。此外也防止制动器一旦失灵，上载车板从上停车位坠落，砸坏下层汽车。下载车板的安全装置重要是行程极限开关和防碰撞板。行程极限开关的作用是使载车板横移到位后自动停止。防碰撞板的作用是：下载车板横移时，假如碰撞到人、遗留行李或车主宠物时，切断横移电机电源，横移停止。⑤控制系统升降横移式立体停车设备的控制系统采用PLC可编程序控制器控制，重要有手动、自动、复位、急停四种控制措施。自动控制应用于平时的正常工作状态，手动控制应用于调试、维修状态，复位应用于排除故障场所，急停应用于发现异常的紧急场所。对于本文中所列的7车位升降横移式立体停车设备，PLC重要要控制二、三层五个升降电机的正反转和一、二层四个横移电机的正反转。此外要控制上层车位上安全钩的电磁铁和系统报警显示装置等。第3章PLC的研究及在车库控制系统中的应用3.1可编程控制器可编程控制器（英文为ProgrammableController,简称PC），它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序次序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（英文全称：ProgrammableLogicController）和可编程序控制器PC几种不一样步期。但由于PC轻易和个人计算机（PersonalComputer）混淆，顾人命仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）颁布的PLC原则草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、次序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制多种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应当按易于与工业控制系统形成一种整体，易于扩展其功能的原则而设计。”3.1.1可编程控制器的简介在可编程序控制器问世之前，继电器接触器控制在工业控制领域中占有主导地位。继电器接触器控制系统是采用固定接线的硬件实现控制逻辑。假如生产任务或工艺发生变化，就必须重新设计，变化硬件构造，这样导致时间和资金的挥霍。此外，大型控制系统用继电器接触器控制，使用的继电器数量多，控制系统的体积大，耗电多，且继电器触点为机械触点，工作频率较低，在频繁动作状况下寿命较短，导致系统故障，系统的可靠性差。为了处理这一问题，早在1968年，没过最大的汽车制造商通用汽车企业（GM企业），为了适应汽车型号不停翻新，以求在剧烈竞争的汽车工业中占有优势，提出用一种新型的控制装置取代继电器接触器控制装置，并且对未来的新型控制装置做出了详细设想，要把计算机的完备功能以及灵活性、通用性好等长处和继电器接触器控制的简朴易懂、操作以便、价格廉价等长处溶入新的控制装置中，且规定新的控制装置编程简朴，使得不熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使用技术。为此，特定如下10项公开招标的技术规定，即：编程简朴以便，可在现场修改程序；硬件维护以便，采用插件式构造；可靠性高于继电器接触器控制装置；体积不不小于继电气控制装置；可将数据直接送入计算机；顾客程序存储器容量至少可以扩展到4KB；输入可以是交流115V；输出为交流115V，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；通用性强，扩展以便；成本上可与继电器接触器控制系统竞争。美国数字设备企业（DEC）根据GM企业招标的技术规定，于1969年研制出世界上第一台可编程控制器，并在GM企业汽车自动装配线上试用，获得成功。其后，日本、德国等相继引入这项新技术，可编程控制器由此而迅速发展起来。80年代来，伴随大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器为关键的可编程序控制器得到迅速发展。这时的PLC具有了高速计数、中断技术、PID调整和数据通信等功能，从而使PLC的应用范围和应用领域不停扩大。3.1.2可编程控制器的构成及工作原理（1）PLC的构成可编程控制器PLC一般由主机、扩展单元及外设构成。主机是必不可少的。主机由输入、输出和CPU三部分构成。扩展单元重要是I/O、电源模块、与主机的连接电缆、接口模块。外设：最基本的外设是编程器，有的还配有可编程终端、条码读入器，打印机等。（2）PLC的基本工作原理PLC运行程序的方式与卫星计算机相比有较大的不一样，微型计算机运行程序时，一旦执行到END指令，程序运行结束。而PLC从0000号存储地址所寄存的第一条顾客程序开始，在无中断或跳转的状况下，按存储地址号递增的方向次序逐条执行顾客程序，直到END指令结束。然后再从头开始执行，并周而复始地反复，直到停机或从运行（RUN）切换到停止（STOP）工作状态。我们把PLC这种执行程序的方式称为扫描工作方式。每扫描完一次程序就构成一种扫描周期。PLC对输入、输出信号是集中批处理。PLC扫描工作方式重要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。3.1.3PLC的编程语言（1）梯形图语言：梯形图程序按行从上至下，每一行从左到右次序编写。梯形图左边垂直线称做母线，右边垂直线称为右母线。梯形图的最右侧必须放置输出器件。梯形图程序中的触点可以任意串、并联，而输出线圈只能并联不能串联。输出线圈只对对应输出刷新阶段进行输出。梯形图中每个变成元件应按已定的规则加标字母数字串。（2）助记符语言：顾客可以直观地根据梯形图，写出助记符语言程序，并通过编程器（或计算机）送到PLC中去。（3）功能图语言：是一种类似于数字逻辑电路图的编程语言，熟悉数字电路的人比较轻易掌握。（4）次序功能图语言：常用来编制次序控制类程序。它包括工步、动作、转换驱动条件三个元素。次序功能编程法可将一种复杂的控制过程分解为某些详细的工作状态，把这些详细的功能分别处理后，再把这详细的状态依一定的次序控制规定，组合成整体的控制程序。次序功能图体现了一种编程思想，在程序的编制中有很重要的意义。（5）高级语言：这种语言类似于BASIC语言、C语言等高级编程语言。运用这种语言变成的PLC如的国产的JetterPLC等。3.2可编程控制器的选择目前市场可选用的可编程控制器的种类诸多，三菱企业近年来退出的FX系列PLC有FX0S、FX0N、FX2N等系列型号。FX系列PLC吸取了整体式和模块式可编程序控制器的长处，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和宽度相似。它们的互相连接不用基板，仅用扁平电缆连接，紧密拼装后构成一种整洁的长方体。体积小。FX0S、FX0N和FX2N外观相似，其性能和价格上还是有某些差异（见表3-2）表3-2FX0S、FX0N和FX2N的性能比较型号I/O点数顾客程序步数功能指令（条）通信功能基本指令执行时间（μs）模拟量模块基本指令（条）步进指令（条）FX0S10～30800步EPROM50无1.6～3.6无202FX0N24～128步RPPROM55较强1.6～3.6有202FX2N16～256内附8k步RAM298强0.08有272FX0S的功能简朴实用，价格廉价，可以用于小型开关量控制系统；FX0N可以用于规定较高的中小型控制系统；FX2N的功能最强，可以用于规定很高的系统。本系统选用日本三菱企业的FX2N系列可编程控制器作为控制系统的主控机。FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器，顾客存储器容量可扩展到16K步，I/O点最大可扩展到256点，它有27条基本指令，其基本指令的执行速度超过了诸多大型PLC，有多重特殊功能模块，有多重RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模块或功能扩展板。FX2N有3000多点辅助继电器、1000点状态继电器、200多点定期器、200点16位加计数器、35点32为加/减计数器、8000多点16位数据寄存器、128点跳步指针、15点中断指针。这为应用程序的设计提供了丰富的资源。3.3PLC的I/O分派为了明确每个器件和线圈所控制的量，附上输入/输出地址编排表，见附录一。3.4本章小结本章简朴简介了PLC可编程控制器，通过比较选择了合适的PLC，明确了车库的I/O资源配置，为后来的软件部分设计发明了条件。第四章立体车库电气控制系统设计4.1电气控制系统整体设计整个车库设计由一台PLC对车库进行统一的管理和监控，通过PLC控制载车板纵横传动装置以完毕对车辆的存取操作。各车位内车辆的调入调出由PLC根据目前各车位的车辆寄存状况，按摄影应的调度方略调度车辆进出。立体车库的自动存取车控制系统包括弱电与强电两套系统。弱电系统重要包括多种信号的采集、报警与控制输出。PLC输出信号给接触器线圈，控制接触器的接通与关断。强电系统包括载车板电机控制线路、控制电机正反转接触器、到位限位及载车板的上下行程限位。车库采用车位检测装置替代人工找位，用升降装置输送汽车到位。系统在面板处设有急停开关，当发生意外时，按下急停开关。车库系统控制原理框图升降横移式立体车库的系统控制原理：操作者(人)要通过控制系统信息交流的平台(界面)把操作信息传送给控制系统，经系统处理后，系统把可识别的控制信息通过辅助设备驱动执行构造，来完毕车库现场的运作。其系统控制原理框图。由于PLC的可靠性、抗干扰能力强。国内外既有的升降横移式立体车库，它们的系统控制形式大都采用可编程控制器控制，尤其是应用在智能化规定程度高、多车尾、大容量的现代化升降横移式立体车库中。PLC的可靠性、抗干扰能力强。PLC的硬件系统构造框图在升降横移式立体车库中，控制系统中主控单元的重要控制对象首先是车库内的横移电机和升降电机，控制系统就是使它们在不一样的时间内实现正反转;另一方面是车库内的多种辅助装置，如指示灯及其多种安全设施等。为了保证载车板能横移到预定位置以及载车板能上升或下降到指定位置，采用了行程开关。为了判断载车板上有无车辆，采用了光电开关。一般小型车库选用按钮操作，界面清晰，易于操作，但对于大型车库来说要用上位机来进行对其控制。同步在车库中还采用了某些传感器如烟温传感器以及安全预警装置，因本系统只有开关量输入而无模拟量输入，凭可编程序控制器自身的抗干扰能力和隔离变压器就能满足规定，因此可不必再此外增长其他抗干扰措施。电气系统关键部分设计PLC接线设计：在升降横移式立体停车库中，控制系统中主控单元的重要控制对象首先是车库内的横移电机和升降电机，控制系统就是使它们在不一样的时间内实现正反转，另一方面是车库内的多种辅助装置，如指示灯及其多种安全设施等。为了保证载车板能横移到预定位置以及载车板能上升或下降到指定位置，采用了行程开关。为了判断载车板上有无车辆，采用了光电开关。同步在车库中还采用了某些传感器如烟温传感器以及安全预警装置，其简化接线图。简化PLC接线图电机控制及接线设计：在存取车时车位的升降不能同步进行，车位的升降和横移也不能同步进行，这两个动作必须是互锁的，即当上层车位在升降时，地面层车位不能移动，反之亦然，并且上层车位每次只能有一种车位进行上下升降运动。这些在程序中可采用联锁和互锁的措施来处理。电机控制原理图PLC控制程序设计本文所设计的PLC存取车控制系统只针对上2层和3层的车位，而对于1层车位，存取车直接开进开出即可。控制软件采用梯形图语言编写。程序流程见图。需要阐明的是，载车板用链条依托载车板上的吊点悬吊在托架上，在静止状态时，防坠（安全）挂钩挂住载车板。在设计不一样层进出车程序时运用了“并行分支与汇合”的技巧，所谓并行分支指的是各分支流程可同步执行，待各流程动作所有结束后，根据对应执行条件，汇合状态动作。即假如选择第3层载车板进出车，可以使一层二层同步平移左移或右移，这样，控制系统能自动处理设备动作次序之间的联锁或双重输出，并且控制系统的试运行及故障检查非常以便，可节省大量时间，提高工作效率。存取车程序流程图根据车库的运行控制规定，顾客应用程序采用模块化构造，由主循环程序和若干子程序构成。用编程软件支持的梯形图逻辑语言编写，系统应用的程序框图如图3.5所示。程序设计方案如下：（1）初始化程序提出系统的控制信息，扫描各到位开关信号；（2）主控制程序按照进车优先的原则，将最多的车位保持在进车位置。每个载车板运动之前，需要先判断目的地与否有空位，有空位才可以动作，前后动作互锁。判断与否有空位是根据横移电机所对应的到位行程开关动作信息来确定的。液压升降系统启、停动作也是根据对应的到位行程开关来确定；（3）故障报警程序故障报警程序可以实时地采集设备异常信息，及时发出声光报警信号，提醒司机和管理人员进行处理。若在程序执行过程中，有人、物侵入车库空间或车辆超长，PLC将按照闭锁关系停止设备运行，同步发出故障报警。该程序完整而高效的完毕了二层升降平移式车库所有动作，具有安全可靠性。完全到达了作为民用机电一体化设备所应具有的条件，充足发挥了它的作用。控制程序采用模块化编程形式，车位运行过程中只需调用子程序模块，这样大大减少了程序的复杂程度，以便了程序的修改，并且为车位的拓展提供了便利条件。整个程序包括主程序模块、手动按键子程序模块、紧急停车按键子程序模块、初始化程序模块、存取车位号赋值程序模块、空车位号与移动车位号赋值程序模块、载车板平移运动程序模块、光电开关子程序模块、载车板升降运动程序模块和故障报警子程序模块。程序所用状态元件、定期器及数据存储器均选用品有掉电保护功能的元件，当系统掉电时元件保持掉电前的状态，以保留现场信息，待上电后继续完毕被中断的动作当发生意外状况时，按下急停按钮中断系统的运行并保留现场断点信息当出现电气或机械故障时，如电机过载、过热时自动中断系统运行，并发出声光报警，同步系统转人手动方式进行故障处理。所谓输入输出点定义是指整体输入输出点的分布和每个输入输出点的名称定义，它们会给程序的编制、系统的调试和文本的打印等带来诸多以便。由于本系统是对开关量控制的应用系统，并对控制速度规定不高，选用一般的可编程序控制器，其具有的自诊断功能和采用的循环扫描工作方式完全能满足规定。本系统输入端有自动/手动选择开关，自动工作时有总开、总停按钮，有上、下