基于PLC的自动化立体车库控制系统设计

毕业论文题目：基于PLC的自动化立体车库控制系统设计_学院：电气信息学院_______________专业：班级：学号：学生姓名：_________________导师姓名：xxxxx_________________完成日期：＿＿＿＿＿＿＿＿＿诚信声明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。作者签名：日期：年月日毕业设计（论文）任务书题目：基于PLC的自动化立体车库控制系统设计姓名系别专业班级学号指导老师职称教研室主任一、基本任务及要求：本自动化立体车库系统的机械部分由车库和取送车机构两大部分组成，车库共有4层，每层均有3个停车仓位。在车库最底层的入口处有一个0号位置，凡需入库的汽车，都必须先开到0号位置，再由取送车机构从0号位置将车送入车库中指定的停车仓位；反之，凡需出库的汽车，都必须先由取送车机构从车库中指定的停车仓位取出，并送至0号位置，再从0号位置开走。取送车机构由M1、M2、M3共三台电动机拖动，能在X、Y、Z轴上作左右、前后、上下6个方向的运动。本毕业设计要求设计者以PLC为核心，为该立体车库设计一个汽车自动入库与出库的控制系统。具体设计要求如下：1.该控制系统应具有手动和自动两种工作方式，且能使这两种工作方式不发生冲突。2.在手动方式下，应能对取送车机构进行左右、前后、上下6个运动方向的手动控制，并具有这6个方向的限位保护措施。3.在自动方式下，（1）只有当0号位置有车，且车库中指定的停车仓位无车时，发出汽车入库命令后，取送车机构才将汽车送到该停车仓位，否则该汽车入库命令无效。（2）只有当0号位置无车，且车库中指定的停车仓位有车时，发出汽车出库命令后，取送车机构才将该停车仓位的汽车取出并送到0号位置，否则该汽车出库命令无效。4.应具有完备的信号显示功能和故障保护功能。5.要求设计者确定控制系统的总体设计方案；确定PLC的型号规格；确定PLCI/O元件；列出PLCI/O元件分配表；设计电动机的主电路原理图；设计立体车库控制系统的公用程序、手动程序、自动程序、信号显示程序和故障保护程序；上机调试程序；撰写毕业设计论文。二、进度安排及完成时间：（1）1月7日至3月15日：明确设计任务和要求，收集设计资料，查阅有关文献，了解本课题的研究现状、存在问题、实际意义和发展前景，撰写文献综述和开题报告，开题报告上传到FTP。（2）3月16日至3月29日：毕业实习，撰写毕业实习报告。（3）3月30日至4月5日：全面了解自动化立体车库的工作过程，工作原理和对控制系统的各项设计要求，撰写毕业设计的绪论部分和控制对象概述部分。（4）4月6日至4月12日：确定自动化立体车库的控制方案。设计自动化立体车库各拖动电机的主电路原理图，确定自动化立体车库控制系统的PLC的型号规格，确定PLCI/O元件。（5）4月13日至4月19日：列出PLCI/O元件分配表，绘制PLCI/O接线图。（6）4月20日至5月3日：设计自动化立体车库控制系统的公用程序、手动程序、自动程序、信号显示程序和故障保护程序。（7）5月4日至5月10日：上机调试程序。（8）5月11日至5月31日：撰写毕业设计论文。（9）6月1日至6月6日：指导老师评阅毕业设计论文、电子文档上传FTP。（10）6月7日至6月10日：毕业设计答辩。（11）6月11日至6月14日：毕业设计成绩评定。（12）6月15日至6月20日：毕业设计资料归档。前言随着现代科学技术的不断进步，城市规模不断扩大，人口增多和人们生活水平的提高，停车一直是大中城市的热门话题，国家经贸委曾将“城市自动化立体车库”列为行业技术发展的重点项目，随着私家汽车的数量不断增加，社区和公共场所存车矛盾的问题将会越来越严重，在人们对生活质量及环境意识不断增强之时，“车库”逐渐成为我们口中的热门话题，自动化立体车库将会在新开发的楼盘和商业界里大显身手。研究立体停车库网络智能管理系统不仅能够降低成本，带来经济效益，更能提高效率，方便人们的日常生活。与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不准停位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到

彻底的人车分流。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。这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。目录TOC\o"1-2"\h\u17142摘要 ④的同样。图5-3入库顺序功能图(1)图5-3入库顺序功能图(2)图5-3入库顺序功能图(3)图5-4出库顺序功能图（1）图5-4出库顺序功能图（2）图5-4出库顺序功能图（3）5.5小车入库程序的执行过程我是采用梯形图来实现，下面描述一下他的动作过程：要让机械托盘动作，首先要把选择开关打到入库档位，然后再按下你想让小车进入的车库的库号按钮，在这两个动作完成的同时，由于我设计了一置复位电路（在下面详细介绍），程序会自动检查0号车库有无小车，同时也会检查指定的车库是否有车，在上面所有条件都满足的情况下，程序就会自动运行，下面我以每一层的第一个车库为例说明其工作过程。1号入库：在选择开关打到入库档位，然后按下1号车库的按钮，条件都满足的情况下，当辅助继电器SM0.1会产生一个脉冲，程序进入初始步，然后在满足S0.3·I3.4·I3.5·I4.2的情况下，S1.1步工作托盘上行，当托起0号车库中的小车，此时0号车库检测到无小车，同时满足V1.0，此时S1.3步工作，机械托盘右行，一直移动直到碰到限位开关I3.7，托盘前进，碰到限位开关I3.6，S1.5步工作，托盘下降放下小车，此时1号车库的检测开关检测到右小车，托盘后退，直到碰到限位开关I3.5，S1.7步工作，托盘左行，直到碰到限位开关I3.4，回S0.0步，等待下一个命令的执行。那么第一层的其他两个的工作过程相似。4号入库:前面两步的操作步骤一样（选择开关打到入库，库号4按下），在托盘右移的时候碰到I3.7托盘上行，直到碰到限位开关第二层的限位开关I4.3，托盘前进，碰到限位开关I3.6后托盘下行放下小车，在4号车库检测到有小车时托盘右退至I3.5，然后托盘下降，直到碰到限位开关I3.7托盘左移，然后回S0.0步。第二层的其他两个车库的动作情况一样。7号入库：前面两步的操作步骤一样（选择开关打到入库，库号7按下），在托盘右移的时候碰到I3.7，托盘上行，直到碰到限位开关第三层的限位开关I4.4，托盘前进，碰到限位开关I3.6后托盘下行放下小车，在4号车库检测到有小车时托盘后退至I3.5，然后托盘下降，直到碰到限位开关I3.7托盘左移，然后回S0.0步。第三层的其他两个车库的动作情况一样。10号入库：在选择开关打到入库档位，然后按下10好车库的按钮，条件都满足的情况下，当辅助继电器SM0.1会产生一个脉冲，程序进入初始步，然后在满足条件的情况下，托起0号车库中的小车，机械托盘右行，一直移动直到碰到限位开关I3.7，托盘上行，直到碰到限位开关第四层的限位开关I4.5，托盘前进，碰到限位开关I3.6后托盘下行放下小车，在4号车库检测到有小车时托盘后退至I3.5，然后托盘下降，直到碰到限位开关I3.7托盘左移，然后回S0.0步。第四层的其他两个车库的动作情况一样。5.6小车入库的库号选择程序设计思路以1号车库为例，其他库号的动作过程同样：当把选择开关打到入库档位时然后按下1号车库的开关时，由于1号车库的开关是按钮开关，所以要设计一个起保停电路，I0.1瞬间闭合，同时会检查0号跟1号位是否有小车，只有在0号位有小车，1号位无小车的情况下，I0.1动作，由于有保持功能，I0.1会保持工作，又因为同时串连着V1.1～V2.3的常闭触点，目的防止误操作同时按下其他库号的选择开关，如果误操作，它的常闭会断开，V1.0就会停止工作，入库的自动程序就不会运行，如果正常操作的，V1.0工作后，S1.1的常闭触点是通的，那么此时S0.3工作，然后当辅助继电器SM0.1会产生一个脉冲，S0.0步开始工作，后面的动作步骤就自动执行。5.7小车入库的库号选择程序设计图5-5小车入库库号选择程序图5-5小车入库库号选择程序（续）图5-5小车入库库号选择程序（续）5.8小车出库程序执行过程我是采用的置位复位指令梯形图来实现，下面描述一下他的动作过程：要让机械托盘动作，首先要把选择开关打到出库档位，然后再按下你想取出哪个车库小车的库号，在这两个动作完成的同时，程序会自动检查0号车库有无小车，同时也会检查指定的车库是否有车，在上面所有条件都满足的情况下，程序就会自动运行，下面我以每一层的第一个车库为例说明其工作过程。1号出库：在选择开关打到出库档位，然后按下1号车库的按钮，条件都满足的情况下，当辅助继电器 SM0.1会产生一个脉冲，程序进入初始步，然后在满足S0.4·I3.4·I3.5·I4.2的情况下，S11.1步工作托盘右移，当碰到限位开关I3.7同时V3.0满足条件时托盘前进，托盘碰到限位开关I3.6后托起1号车库中的小车，此时托盘检测到小车，托盘后退至I3.5，此时S11.5步工作，机械托盘左行，一直左行直到碰到限位开关I3.4托盘下降放下小车，当0号车库检测到有小车的时候回S0.1步。等待下一个命令的执行。那么第一层的其他两个的工作过程相似。4号出库:在选择开关打到出库档位，然后按下4车库的按钮，条件都满足的情况下，当辅助继电器SM0.1会产生一个脉冲，程序进入初始步，然后在满足S0.4·I3.4·I3.5·I4.2的情况下，S11.1步工作托盘右移，当碰到限位开关I3.7同时V3.3满足条件时托盘上行，直到托盘碰到限位开关I4.3后托盘前进，直到碰到限位开关I3.6托盘上行，托起小车，此时托盘检测到小车，托盘后退至I3.5，此时S13.5步工作，机械托盘下降，一直下降直到碰到限位开关I3.7，托盘左行直到碰到限位开关I3.4后放下小车，当0号车库检测到有小车的时候回S0.1步。等待下一个命令的执行。那么第二层的其他两个的工作过程相似。7号出库：在选择开关打到出库档位，然后按下7号车库的按钮，条件都满足的情况下，当辅助继电器M8002会产生一个脉冲，程序进入初始步，然后在满足S0.4·I3.4·I3.5·I4.2的情况下，S11.1步工作托盘右移，当碰到限位开关I3.7同时V3.6满足条件时托盘上行，直到托盘碰到限位开关I4.4后托盘前进，直到碰到限位开关I3.6托盘上行，托起小车，此时托盘检测到小车，托盘后退至I3.5，此时S16.2步工作，机械托盘下降，一直下降直到碰到限位开关I3.7，托盘左行直到碰到限位开关I3.4后放下小车，当0号车库检测到有小车的时候回S0.1步。等待下一个命令的执行。那么第三层的其他两个的工作过程相似。10号出库：在选择开关打到出库档位，然后按下10号车库的按钮，条件都满足的情况下，当辅助继电器M8002会产生一个脉冲，程序进入初始步，然后在满足S0.4·I3.4·I3.5·I4.2的情况下，S11.1步工作托盘右移，当碰到限位开关I3.7同时V4.1满足条件时托盘上行，直到托盘碰到限位开关I4.5后托盘前进，直到碰到限位开关I3.6托盘上行，托起小车，此时托盘检测到小车，托盘后退至I3.5，此时S18.7步工作，机械托盘下降，一直下降直到碰到限位开关I3.7，托盘左行直到碰到限位开关I3.4后放下小车，当0号车库检测到有小车的时候回S0.1步。等待下一个命令的执行。那么第四层的其他两个车库的动作情况一样。5.9小车出库库号选择程序设计思路以1号车库为例，其他库号的动作过程同样，当把选择开关打到出库档位时然后按下1号车库的开关时，由于1号车库的开关是按钮开关，所以要设计一个起保停电路，X1瞬间闭合，同时会检查0号跟1号位是否右小车，只有在0号位无小车，1号位有小车的情况下，V3.0工作，由于有保持功能，V3.0会保持工作，又因为同时串连着V3.1～V4.3的常闭触点，目的防止误操作同时按下其他库号的选择开关，如果误操作，它的常闭会断开，V3.0就会停止工作，出库的自动程序就不会运行，如果正常操作的，V3.0工作后，S11.1的常闭触点是通的，那么此时S0.4工作，然后当辅助继电器SM0.1会产生一个脉冲，S0.1步开始工作，后面的动作步骤就自动执行。5.10小车出库库号选择程序设计图5-6小车出库库号选择程序图5-6小车出库库号选择程序（续）图5-6小车出库库号选择程序（续）5.11手动程序设计一个缺少手动调试功能的系统是一个没有实用价值的系统，实际操作中，难免要进行手动微调，而当运行出现故障时，则更需要能及时停止误操作,这里要求能对3台电动机实现右移、左移、前进、后退、上行、下降几个工作方式的手动控制。车库手动程序如下图所示：图5-7立体车库手动程序结束语自动化立体车库将计算机技术，自动化技术和网络通讯技术相结合起来，实现了机械停车系统设备安全可靠，存取车方便快捷。它将成为未来智能化，一体化大厦和小区的一部分，从而实现小区的全方位管理，通过网络技术与其他城市设施相连接，从而实现城市的一体化。车库内的一切信息均可通过网络传送相关职能部门，扩大车库的利用率和经济效益，为未来智能化的人居环境构建一幅美好的蓝图，这也是未来自动化车库的发展方向。自动化立体车库在国外经历了半个世纪的发展己经趋于成熟，而在我国立体车库的发展还只是刚刚起步，随着中国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，汽车将全面走进中国百姓的家庭，会进一步加剧我国面临的交通管理的严峻形势，自动化立体车库将在我国蕴藏着巨大的商机和市场价值。口前政府己经将“城市立体车库”列为近期行业技术发展重点项目，以解决口渐恶化的停车难问题，相信在政府政策积极导向的作用下，我国机械停车设备行业将迎来一轮强劲的增长。在这几个月的毕业设计期间，我主要完成了以下工作：硬件方面，对立体车库原理进行了研究，完成了本控制系统所涉及到的所有元器件的选型及PLC的选择和其I/O接口的设计。软件方面，由于涉及到的工作方式较多，程序比较复杂，所以采用了模块化的设计方法，把整个控制程序分成了公用程序、手动程序、自动入库程序、自动出库程序四大部分，其中公用程序则完成这四大部分之间的联系和转换，手动程序是用来实现手动操作，自动入库、出库程序是用来实现该系统的自动运行。这样设计不仅条理清晰、易懂、而且当出现故障时易于查找故障所在和修复程序的错误。参考文献[1]廖常初.可编程控制器的编程方法与工程应用.重庆：重庆大学出版社，2001.2[2]大连组合机床研究所.组合机床设计.机械工业出版社,1977.11[3]卢光贤.机床液压传动与控制.西北工业大学出版社,1999.4[4]刘金琪.机床电气自动控制.哈尔滨工业大学出版社.1991.12[5]章宏甲，黄宜.液压传动.机械工业出版社,1999.10[6]王炳实.机床电气控制.机械工业出版社,1999.5[7]方承远，王炳勋.电气控制原理与设计.宁夏人民出版社[8]