基于三菱FX2N-80MR PLC的立體車庫設(shè)計.doc

ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY本 科 畢 業(yè) 論 文 基于三菱FX2N-80MR PLC的立體車庫設(shè)計The Design of Stereo Garage Based on Mitsubishi FX2N-80MR PLC系（院）名稱：電子信息與電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級： 自動化2008級1班 學(xué)生姓名： xx 學(xué) 號： 2008020100xx 指導(dǎo)教師姓名： xxx 指導(dǎo)教師職稱： 講師 2012 年 5 月畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得安陽工學(xué)院及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解安陽工學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 目 錄摘要IAbstract引 言1第一章 立體車庫簡介21.1 課題的背景和意義21.2 課題的關(guān)鍵技術(shù)及其國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀2第二章 立體車庫機械部分設(shè)計42.1 升降橫移式立體車庫的基本結(jié)構(gòu)42.1.1 立體車庫的工作原理42.1.2 立體車庫部分機械構(gòu)件及其功能52.2 立體車庫中的安全防護裝置7第三章 立體車庫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計83.1 電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計83.2 硬件系統(tǒng)配置93.2.1 PLC的介紹93.2.2 其他資源配置10第四章 立體車庫控制系統(tǒng)軟件設(shè)計124.1 PLC的IO資源配置124.2 電氣控制系統(tǒng)PLC接線圖134.3 PLC控制程序設(shè)計16第五章 控制系統(tǒng)程序圖及仿真圖185.1 控制系統(tǒng)程序梯形圖：185.2 控制系統(tǒng)仿真圖22結(jié) 論27致 謝28參考文獻29基于三菱FX2N-80MR PLC的立體車庫設(shè)計摘要：立體車庫是專門實現(xiàn)各種車輛的自動停放及科學(xué)寄存的倉儲設(shè)施。隨著城市汽車擁有量的不斷增加，停車難問題己經(jīng)成為大中型城市的一個普遍現(xiàn)象。機械式立體車庫可充分利用地上資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢，最大限度地停放車輛，成為解決城市靜態(tài)交通問題的重要途徑。本課題以較為典型的升降橫移式立體車庫為研究對象，綜合考慮立體車庫制造成本和運行效率的雙重因素。本文在對國內(nèi)外車庫現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢做了充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇三層三列式車庫結(jié)構(gòu)為研究模型。升降橫移式立體車庫就其組成部分而言，可分為三大部分：車庫結(jié)構(gòu)部分、傳動機構(gòu)部分和控制系統(tǒng)部分。本文簡單介紹了車庫的主體結(jié)構(gòu)和特點，對車庫的控制系統(tǒng)也作了簡單的說明，依據(jù)升降橫移式立體車庫的運行原理，運用力學(xué)理論對升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu)進行了全面的力學(xué)分析，包括升降橫移式立體車庫的框架結(jié)構(gòu)的強度、橫移傳動系統(tǒng)中軸的強度和升降傳動系統(tǒng)中軸的強度等。在對升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計中，采用了先進的PLC控制，運用三菱公司的編程軟件編制了升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的程序，并經(jīng)調(diào)試、運行，證明采用可編程序控制器(PLC)作為控制系統(tǒng)簡單易行。其穩(wěn)定、可靠、快速、性價比高的特點使得控制系統(tǒng)非常完美。為了使停車設(shè)備滿足使用要求，根據(jù)國家關(guān)于機械式停車設(shè)備通用安全要求的標(biāo)準(zhǔn)、升降橫移式立體車庫的實際，在升降橫移式立體車庫中使用了一些必要的安全技術(shù)，這樣保證了車輛的絕對安全，使得整個車庫可以安全平穩(wěn)的運行。關(guān)鍵詞：立體車庫；控制系統(tǒng)；可編程序控制器IThe Design of Stereo Garage Based on Mitsubishi FX2N-80MR PLCAbstract: Stereo garage is the storage which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile. As the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays, the hard-to-Park Problem has become a common phenomenon. Mechanical stereo garage can use land resource sufficiently and bring space advantage into play, and maximize the number of parking cars. It has become an important way for static traffic problem of cities. The issue studies the type mechanical parking system which named up-down and translation stereo garage, and regards of the two factors of cost of manufacture and operational efficiency synthetically.On the basis of investigation on current situation and developing trend of garage in domestic and abroad, we choose three-layer and three-formulistic garage structure as the research model. According to the form of the dragging-forms of multi player up-down and translation ear-base, it is made of three parts: part of ear-base structure、part of driving-framework and part of control system. The paper simply introduces main structure and characteristics of garage and also gives a short introduction to its control system. The finite element reliability checking of steel structure of garage is utilized according to the operation principle of up-down and translation stereo garage, the mechanics was used to comprehensively analyze the up-down and translation stereo garage. Including intension of the framework structure and axes, etc. The paper adopted PLC as control system in designing the up-down and translation stereo garage, PLC software of Mitsubishi company was used to weave the program of control system, through debugging running. The result proved that adopted PLC as control system is simple and easy to realize. The characteristic of stabilization, credibility, speediness and high capability made the control system very perfection. In order to satisfy using demand in design stereo garage, according to criterion of mechanical parking systems-general safety requirement and the facts of the up-down and translation stereo garage the Paper introduced some safety technique which was used in the up-down and translation stereo garage. This can ensure absolute safety for Car and make the whole stereo garage safety and running smooth.Keywords：Stereo garage; Control system; PLC引 言立體車庫是專門實現(xiàn)各種車輛的自動停放及科學(xué)寄存的儲存設(shè)施，隨著城市汽車擁有量的不斷增加，停車難問題已經(jīng)成為大中城市的一個普遍現(xiàn)象。機械式立體車庫可充分利用地上資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢，最大限度地停放車輛，成為解決城市靜態(tài)交通問題的重要途徑。本課題以較為典型的升降橫移式立體車庫為研究對象，綜合考慮制造成本和運行效率的雙重因素。本設(shè)計主要是對車庫的控制系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保客戶停車取車方便快捷和安全。詳細論述了控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，選擇三層三列式車庫結(jié)構(gòu)為研究模型。升降橫移式立體車庫就組成部分而言，可分為三大部分：車庫結(jié)構(gòu)部分、傳動機構(gòu)部分和控制系統(tǒng)部分。依據(jù)升降橫移式立體車庫的運行原理，在對升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計中，采用了先進的PLC控制，運用三菱公司的編程軟件編制了升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的程序，并經(jīng)調(diào)試、運行，證明采用可編程控制器（PLC）作為控制系統(tǒng)簡單易行。第一章 立體車庫簡介1.1 課題的背景和意義車輛無處停放的問題是城市的社會、經(jīng)濟、交通發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的結(jié)果，立體停車設(shè)備的發(fā)展在國外，尤其在日本已有近30-40年的歷史，無論在技術(shù)上還是在經(jīng)驗上均已獲得了成功。我國也于90年代初開始研究開發(fā)機械立體停車設(shè)備，距今已將近二十年的歷程。由于很多新建小區(qū)內(nèi)住戶與車位的配比為1:1，為了解決停車位占地面積與住戶商用面積的矛盾，立體機械停車設(shè)備以其平均單車占地面積小的獨特特性，已被廣大用戶接受。 機械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù)40平方米的面積，而如果采用雙層機械車庫，可使地面的使用率提高8090，如果采用地上多層（21層）立體式車庫的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。 在現(xiàn)代，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，科技的不斷進步，人們的生活水平在不斷的提高，慢慢的，人們開始選擇汽車作為出行工具，而隨著汽車的不斷增加，漸漸地，人們發(fā)現(xiàn)，城市里的停車位越來越少，經(jīng)常會出現(xiàn)找不到停車場這種難題。由于現(xiàn)在土地越來越緊缺，于是，如何讓停車場能停更多的車而不占用更多的土地便成為了一個問題，于是，立體車庫便成為了一種可能的選擇。立體車庫擁有占地面積小，汽車容納能力強的特點，它可以在大廈林立的小區(qū)中擺放，也可以大面積的組合使用，還能和地下停車場，車庫等組合使用，能大大的解決停車難的問題。在當(dāng)今社會，自動化控制技術(shù)使用的地方越來越多，而PLC技術(shù)已經(jīng)成為了自動化控制的主要方式之一。將PLC控制技術(shù)應(yīng)用到立體車庫上，可以大大的方便人們停車的過程。1.2 課題的關(guān)鍵技術(shù)及其國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀早在50多年前，立體停車就在國外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對家庭使用的雙層停車設(shè)備；利用住宅空地建起2-4層升降橫移停車設(shè)備；適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔；利用廣場、建筑物下面的空間建設(shè)地下車庫。自70年代末起，世界經(jīng)濟高速發(fā)展，汽車逐漸普及，擁有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國家、地區(qū)和一些發(fā)達國家積極開展了機械式停車技術(shù)的研究開發(fā)和制造應(yīng)用。以日本、美國、德國等為代表的發(fā)達國家在停車技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平，韓國和我國的港、澳、臺地區(qū)的停車業(yè)也通過引進移植制造，得到了蓬勃發(fā)展，較好地解決了本地區(qū)的停車難，并開始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品。目前世界停車產(chǎn)業(yè)正向多元化發(fā)展，其停車技術(shù)幾乎包含了當(dāng)今機械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計算機技術(shù)等領(lǐng)域的所有成熟先進技術(shù)。機械方面，應(yīng)用了許多新材料、新工藝。設(shè)備結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計，便于組合使用，易于安裝拆卸。鋼結(jié)構(gòu)選用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，既提高了設(shè)備的強度和剛度，又使設(shè)備輕巧美觀，載車板采用一次成型的鍍鋅板或彩涂板組裝，美觀、強韌、耐用?？刂萍夹g(shù)方面，廣泛采用可編程序控制器和矢量變頻變壓調(diào)速閉環(huán)控制技術(shù)，使運行高速平穩(wěn)，節(jié)省電力，振動和噪音也趨于最小。控制形式有，按鈕式、鎖匙式、IC卡式、鍵盤式、觸摸屏式、遙控式等。安全元件采用各種光柵顯示屏、光電管、機械式行程開關(guān)、磁性接近開關(guān)、光敏感應(yīng)開關(guān)等，安全保護裝置日臻完善，如汽車出入聲光引導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自動識別、限速保護與多重機構(gòu)互鎖、停車泊位自動跟蹤、鏈條和鋼絲繩長度超范圍報警和彈性變形自動補償、汽車圖象攝影對比安全檢測、自動消防滅火系統(tǒng)等。在我國的停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一些問題，如沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；多數(shù)產(chǎn)品是仿效或引進國外技術(shù)制造，技術(shù)水平低；缺少具有一定規(guī)模的企業(yè)，生產(chǎn)能力不足；市場競爭無序，個別企業(yè)為搶占市場，采取低價競爭；缺少科研設(shè)計單位的參與，技術(shù)創(chuàng)新能力嚴(yán)重不足；政策不配套，對停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和管理嚴(yán)重滯后等。解決上述問題，需要我們在政策市場、管理和技術(shù)多方面做出努力。政策方面應(yīng)參照發(fā)達國家的有關(guān)政策法規(guī)，規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數(shù)量，實現(xiàn)投資主體多元化，確定車庫的管理屬性和停車收費標(biāo)準(zhǔn)，給予投資和經(jīng)營者相應(yīng)的優(yōu)惠政策，使其有利可圖。市場方面應(yīng)建立車庫市場運行機制，利用價格杠桿調(diào)高占路停車收費標(biāo)準(zhǔn)，逐步消除“路滿庫空”現(xiàn)象。鼓勵按市場規(guī)則經(jīng)營車庫，并實施政府監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。第二章 立體車庫機械部分設(shè)計2.1 升降橫移式立體車庫的基本結(jié)構(gòu)2.1.1 立體車庫的工作原理 升降橫移式立體車庫每個車位都有載車板，車輛就停在載車板上，最下層的載車板只做左右橫移，不能升降，中間層車位可以左右橫移和升降，上層車位只能升降，不能橫移，若中間層車位需要存取車，則需下層車位移出空位，才能降至底層，上層車位需要存取車，則需要中間層車位和下層車位移出空位方能下降至底層。存車時，當(dāng)載車板到位后，駕駛員將車開上載車板后下車離開，中間層和上層載車板升至所在層位；取車時，下層車位直接開出，上層和中間層則是載車板降至底層后，等駕駛員進入車庫開走汽車后，載車板回至所在層位。下圖為一個地上33型七車位的升降橫移式立體車庫，其工作原理是:上層載車板可以做升降運動，中間層載車板可以做升降運動和橫移運動，下層載車板只能做橫移運動。通過中間層和下層的空位，利用載車板橫移變換空位，將汽車停到上層或降至下層，第一層的汽車可直接開進和開出，無需變換位置。 圖2.1 七車位升降橫移式立體車庫工作原理圖如圖2.1所示：1 、2號車位可以直接存取車輛；7 號車位需下降后再存取車輛；3 號車位，則需先將1 號和2號載車板右移，再將3號載車板下降后才能存取車輛； 4號車位，則需先將2號載車板右移，再將4號載車板下降后才能存取車輛；5號車位需要先將1、2、3、4號四個載車板右移，再將5號載車板下降后才能存取車輛；6號車位則需要先將2、4號載車板右移，再將6號載車板下降后才能存取車輛。由于升降橫移式立體車庫對場地的適應(yīng)強性，可根據(jù)不同的地形和空間進行相應(yīng)的組合，規(guī)模可大可小，對場地的要求比較低，因此，應(yīng)用非常廣泛。2.1.2 立體車庫部分機械構(gòu)件及其功能以三層三列升降橫移式立體車庫為例，其主要有六大部分組成，分別是：結(jié)構(gòu)框架部分，載車板部分，橫移部分，升降系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，安全防護系統(tǒng)。1框架立體車庫一般主要以鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土為主，在本文中，選擇用鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)一般在專業(yè)工廠制造，易實現(xiàn)機械化，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度高，質(zhì)量易于保證，是工程結(jié)構(gòu)中工業(yè)化程度最高的一種結(jié)構(gòu)。構(gòu)件制造完成后，運至施工現(xiàn)場拼裝成結(jié)構(gòu)。拼裝可采用安裝方便的螺栓連接，有時還可在地面拼裝成較大的單元，再進行吊裝。施工工期短，可盡快發(fā)揮投資的經(jīng)濟效益。由于鋼結(jié)構(gòu)具有連接的特性，故易于加固、改建和拆遷。2一層載車板橫移傳動系統(tǒng)（鏈傳動系統(tǒng)）第一層車位設(shè)置在地面上，汽車的存取可以直接在對應(yīng)的位置進行，車輛駛上載車板后，只能實現(xiàn)水平移動的方式，如圖2.2所示。圖2.2 一層載車板橫移鏈傳動結(jié)構(gòu)傳動方式為電動機帶動主動鏈輪，使鏈條帶動從動鏈輪從而帶動主軸，進而驅(qū)動行走輪帶動載車板在導(dǎo)軌上做橫移運動，采用這種鏈傳動方式與齒輪齒條傳動方式相比，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。同樣可以達到傳動準(zhǔn)確，效率高的目的。3二層載車板升降橫移運動的傳動系統(tǒng)（鏈傳動系統(tǒng)）第二層車位是由一個橫移矩形框架及一個懸掛載車板組成，汽車駛上載車板后不光要進行橫移運動，還要進行垂直升降運動。如圖2.3所示。圖2.3 二層載車板升降橫移傳動結(jié)構(gòu)圖橫移傳動方式為：橫移電動機帶動橫移主動鏈輪，使鏈條帶動橫移從動鏈輪從而帶動橫移主軸，進而驅(qū)動行走輪帶動橫移框架，實現(xiàn)二層載車板的橫移運動做橫移運動。升降傳動方式為：升降電動機帶動升降主動鏈輪，使鏈條帶動升降從動鏈輪從而帶動升降主軸，進而驅(qū)動升降鏈輪帶動升降鏈條，從而帶動載車板，實現(xiàn)二層載車板的垂直升降運動。4三層載車板垂直升降運動的傳動系統(tǒng)（鏈傳動系統(tǒng)）第三層車位是由一個焊接在立體車庫骨架上的框架和一個懸掛載車板組成的。當(dāng)汽車駛上載車板后，只能進行垂直升降運動。如圖2.4所示。圖2.4 三層升降傳動結(jié)構(gòu)圖升降傳動方式為：電動機帶動主動鏈輪，使鏈條帶動從動鏈輪從而帶動主軸，進而驅(qū)動升降鏈輪帶動升降鏈條，從而帶動載車板，實現(xiàn)二層載車板的垂直升降運動。5安全裝置在立體車庫上層停車位和下層停車位的縱梁處裝有上下行程限位開關(guān)，在中間層和底層車庫橫梁兩端裝有左右行程限位開關(guān)。上載車板上裝有防墜落安全裝置，防墜落安全裝置安裝在縱梁和上載車板停泊位置之間，在縱梁兩邊各安裝兩只電磁鐵控制的掛鉤，載車板兩側(cè)相應(yīng)位置裝兩只勾環(huán)，當(dāng)上載車板上升到位后，縱梁上安裝的四只掛鉤便會自動勾住四只勾環(huán)，以防止當(dāng)升降電機制動器失靈后，上載車板汽車和上載車板墜落，從而壓毀下層的汽車。行程限位開關(guān)的作用是當(dāng)載車板到達位置是自動停止。6控制系統(tǒng)升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)采用PLC控制，主要有自動，急停，兩種控制方式，立體車庫一般采用自動控制方式工作，當(dāng)出現(xiàn)緊急異常的情況時候使用急?？刂啤?.2 立體車庫中的安全防護裝置車庫是用來存放汽車的，汽車的價格是很昂貴的，所以車庫一旦發(fā)生事故，所造成的損失會很大，為此，我們要將事故防范于未然。為此車庫的安全防護措施應(yīng)該做到以下幾點，并安裝相應(yīng)的防護設(shè)備。1急停措施：在控制盒上安裝紅色的緊急停止開關(guān)，當(dāng)發(fā)生異常情況時，按下急停開關(guān)能使立體車庫立即停止運轉(zhuǎn)。2阻車裝置：為了防止汽車在載車板上發(fā)生滑動，應(yīng)該在載車板后端和前端安裝一高25mm以上的阻車擋塊，司機在停車時應(yīng)將汽車停在載車板合適的位置上，并拉好手剎。3限位保護：立體車庫的載車板在升降和橫移過程中是靠定位開關(guān)來定位的，為了防止定位開關(guān)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致事故，所以在上升定位上方，下降定位下方，左移定位左邊，右移定位右邊分別裝有限位開關(guān)。當(dāng)定位開關(guān)出現(xiàn)故障時，一旦限位開關(guān)觸碰到載車板時，限位開關(guān)立即使車庫停止工作。4 載車板固定裝置：當(dāng)載車板到達指定位置后，為防止載車板下滑或因故墜落，損害其下方的車或人，所以安裝電磁鐵控制的掛鉤形式的防墜裝置。當(dāng)載車板停靠到位時，電磁鐵由通電狀態(tài)轉(zhuǎn)為失電狀態(tài)，驅(qū)動掛鉤勾住鐵環(huán)。當(dāng)載車板要下脫離鐵環(huán)。電磁鐵由失電狀態(tài)轉(zhuǎn)為通電狀態(tài)，按下急停按鈕使車庫立即停止。第三章 立體車庫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計整個車庫由一臺PLC對其進行管理和監(jiān)控，由PLC來控制載車板升降橫移傳動裝置，完成車輛的存取操作，各車位車輛的存取由PLC根據(jù)當(dāng)前各車位的停放情況，按照相應(yīng)的策略來調(diào)動載車板，以存取車輛。立體車庫的自動控制系統(tǒng)包括弱電和強電兩套系統(tǒng)，弱電系統(tǒng)主要是各種信號的采集和控制輸出，例如：通過PLC輸出信號給接觸器線圈，以此來控制接觸器的通斷，從而來控制強電系統(tǒng)。強電系統(tǒng)主要包括載車板電機控制線路，控制電機正反轉(zhuǎn)的接觸器等。車庫采用面板按鈕呼叫車位存取車，用升降橫移裝置將汽車輸送到位?？刂葡到y(tǒng)在面板上設(shè)有急停按鈕，當(dāng)發(fā)生意外時，按下急停按鈕將使車庫立即停止運行。系統(tǒng)輸出控制信號包括控制電機運行和方向的信號，控制電磁鐵得、失電信號。升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)是整個車庫系統(tǒng)的重要組成部分，也是車庫系統(tǒng)的核心。它指揮著車庫的每個運作過程，并對整個系統(tǒng)的狀態(tài)過程進行監(jiān)控。升降橫移式立體車庫的系統(tǒng)控制原理：操作者通過控制面板把操作信息傳送給控制系統(tǒng)，經(jīng)過系統(tǒng)處理后通過輔助設(shè)備驅(qū)動執(zhí)行結(jié)構(gòu)，來完成車庫的運作。立體車庫系統(tǒng)控制原理框圖如圖3.1所示。圖3.1 原理框圖由于PLC的可靠性、抗干擾能力強。國內(nèi)外現(xiàn)有的升降橫移式立體車庫，它們的系統(tǒng)控制形式大都采用可編程控制器控制，特別是應(yīng)用在智能化要求程度高、多車位、大容量的現(xiàn)代化升降橫移式立體車庫中。在升降橫移式立體車庫中，控制系統(tǒng)的主要控制對象首先是車庫內(nèi)的橫移電機和升降電機，控制系統(tǒng)要使它們在不同的時間內(nèi)實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)；其次是車庫內(nèi)的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設(shè)施等。為了保證載車板能橫移到預(yù)定位置以及載車板能上升或下降到指定位置，采用了限位開關(guān)。一般小型車庫選用按鈕操作，界面清楚，易于操作，但對于大型車庫來說要用上位機來進行對其控制。3.2 硬件系統(tǒng)配置本節(jié)主要介紹升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)和所需的各種硬件設(shè)備。3.2.1 PLC的介紹 入出信息變換、可靠物理實現(xiàn)，可以說是PLC實現(xiàn)控制的兩個基本要點。入出信息變換靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序(不可更改)，又有用戶自行開發(fā)的應(yīng)用（用戶）程序。系統(tǒng)程序提供運行平臺，同時，還為PLC程序可靠運行及信號與信息轉(zhuǎn)換進行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計，什么樣的控制要求，就應(yīng)有什么樣的用戶程序?？煽课锢韺崿F(xiàn)主要靠輸人（INPUT）及輸出（OUTPUT）電路。PLC的I/O電路，都是專門設(shè)計的。輸入電路要對輸入信號進行濾波，以去掉高頻干擾。而且與內(nèi)部計算機電路在電上是隔離的，靠光耦元件建立聯(lián)系。輸出電路內(nèi)外也是電隔離的，靠光耦元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。輸出電路還要進行功率放大，以足以帶動一般的工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等等。 I/O電路是很多的，每一輸入點或輸出點都要有一個I或O電路。PLC有多少個I/O用點，一般也就有多少個I/O用電路。但由于它們都是由高度集成化的電路組成的，所以，所占體積并不大。輸入電路時刻監(jiān)視著輸入狀況，并將其暫存于輸入暫存器中。每一輸入點都有一個對應(yīng)的存儲其信息的暫存器。 輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點。輸出鎖存器與輸出點也是一一對應(yīng)的這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實際就是PLC處理器I/O口的寄存器。它們與計算機內(nèi)存交換信息通過計算機總線，并主要由運行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。把輸入暫存器的信息讀到PLC的內(nèi)存中，稱輸入刷新。PLC內(nèi)存有專門開辟的存放輸入信息的映射區(qū)。這個區(qū)的每一對應(yīng)位（bit）稱之為輸入繼電器，或稱軟接點。這些位置成1，表示接點通，置成0為接點斷。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入狀態(tài)。輸出鎖存器與PLC內(nèi)存中的輸出映射區(qū)也是對應(yīng)的。一個輸出鎖存器也有一個內(nèi)存位（bit）與其對應(yīng)，這個位稱為輸出繼電器，或稱輸出線圈?？窟\行系統(tǒng)程序，輸出繼電器的狀態(tài)映射到輸出鎖存器。這個映射也稱輸出刷新。輸出刷新主要也是靠運行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)的。這樣，用戶所要編的程序只是，內(nèi)存中輸入映射區(qū)到輸出映射區(qū)的變換，特別是怎么按輸入的時序變換成輸出的時序。這是一個數(shù)據(jù)及邏輯處理問題。由于PLC有強大的指令系統(tǒng)，編寫出滿足這個要求的程序是完全可能的，而且也是較為容易的。3.2.2 其他資源配置1繼電器和接觸器在立體車庫中，由于載車板的運行過程并不是連續(xù)的，而是根據(jù)按鈕操作進行動作的，因此需要PLC根據(jù)當(dāng)前按鈕的情況來控制載車板的啟動和停止，在本系統(tǒng)中，需要用到18個接觸器，分別是： 1號載車板左移接觸器，1號載車板右移接觸器，2號載車板左移接觸器，2號載車板右移接觸器，3號載車板左移接觸器，3號載車板右移接觸器，4號載車板左移接觸器，4號載車板右移接觸器，3號載車板上升接觸器，3號載車板下降接觸器，4號載車板上升接觸器，4號載車板下降接觸器，5號載車板上升接觸器，5號載車板下降接觸器，6號載車板上升接觸器，6號載車板下降接觸器，7號載車板上升接觸器，7號載車板下降接觸器。用到了一個繼電器，用來控制PLC的啟動。1-4號載車板左移接觸器：載車板左移接觸器是連接橫移電機到工頻電網(wǎng)的接觸器，通過PLC輸出的指令控制橫移電機的正轉(zhuǎn)或停止。1-4號載車板右移接觸器：載車板右移接觸器是連接橫移電機到工頻電網(wǎng)的接觸器，通過PLC輸出的指令控制橫移電機的反轉(zhuǎn)或停止。3-7號載車板上升接觸器：載車板升降接觸器是連接升降電機到接觸器，通過PLC輸出指令控制升降電機的正轉(zhuǎn)或停止。3-7號載車板升降接觸器：載車板升降接觸器是連接升降電機到接觸器，通過PLC輸出指令控制升降電機的反轉(zhuǎn)或停止。2電動機三相異步電動機的工作原理：當(dāng)電動機的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對稱交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。在本系統(tǒng)中，每個載車板上分別裝有電機控制載車板的橫移、升降，共需要9臺電機。其中，1號電機控制1號載車板的橫移；2號電機控制2號載車板的橫移；3號電機控制3號載車板的橫移；4號電機控制4號載車板的橫移；5號電機控制5號載車板的升降；6號電機控制6號載車板的升降；7號電機控制7號載車板的升降；8號電機控制3號載車板的升降；9號電機控制4號載車板的升降。3傳感器（1）載車板平移運動是否到位檢測只有下層載車板有平移運動，在每個車位上分別安裝有限位開關(guān)，用于檢測載車板平移運動是否到位。（2）載車板升降是否到位檢測只有上層載車板有升降運動，在每個載車板垂直運動的軌道上，在低層和上層分別安裝一只限位開關(guān)，用于檢測載車板下降和上升是否到位。 其中，各個限位開關(guān)都是自動復(fù)位式。4控制點分布（1）一層載車板左右平移控制一層載車板有兩個，每個載車板只有左右移動兩個動作，采用帶自動抱閘的三相交流電機控制。（2）二層載車板升降橫移運動控制二層載車板有兩個，每個載車板有橫移、升降四個動作，采自動抱閘的三相交流電機控制。 （3）三層載車板升降運動控制三層載車板有三個，每個載車板只有升降兩個動作，采用帶自動抱閘的三相交流電機控制。（4）只有二、三層的載車板使用吊鉤，每個載車板用2 套吊鉤，吊鉤用電磁鐵控制。第四章 立體車庫控制系統(tǒng)軟件設(shè)計根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，從經(jīng)濟性，實用性和可靠性等方面考慮，本次采用三菱FX2N-80MR-001型PLC作為控制系統(tǒng)的核心控制器。4.1 PLC的IO資源配置根據(jù)立體車庫控制系統(tǒng)的要求功能，對PLC進行IO分配，具體分配如下：輸入分配如表4.1。表4.1 輸入端口分配表輸入輸入設(shè)備輸入輸入設(shè)備X0啟動按鈕X153號載車板左限位開關(guān)X1緊停按鈕X164號載車板左限位開關(guān)X23號載車板按鈕X173號載車板下限位開關(guān)X34號載車板按鈕X204號載車板下限位開關(guān)X45號載車板按鈕X213號載車板上限位開關(guān)X56號載車板按鈕X224號載車板上限位開關(guān)X67號載車板按鈕X235號載車板下限位開關(guān)X71號載車板右限位開關(guān)X246號載車板下限位開關(guān)X102號載車板右限位開關(guān)X257號載車板下限位開關(guān)X111號載車板左限位開關(guān)X265號載車板上限位開關(guān)X122號載車板左限位開關(guān)X276號載車板上限位開關(guān)X133號載車板右限位開關(guān)X307號載車板上限位開關(guān)X144號載車板右限位開關(guān)X31載車板復(fù)位輸出分配如表4.2。表4.2 輸出端口分配表輸出輸出設(shè)備輸出輸出設(shè)備Y01號電機右轉(zhuǎn)Y145號電機下降Y12號電機右轉(zhuǎn)Y156號電機下降Y21號電機左轉(zhuǎn)Y167號電機下降Y32號電機左轉(zhuǎn)Y175號電機上升Y43號電機右轉(zhuǎn)Y206號電機上升Y54號電機右轉(zhuǎn)Y217號電機上升Y63號電機左轉(zhuǎn)Y223號載車板防墜電磁鐵Y74號電機左轉(zhuǎn)Y234號載車板防墜電磁鐵Y108號電機下降Y245號載車板防墜電磁鐵Y119號電機下降Y256號載車板防墜電磁鐵Y128號電機上升Y267號載車板防墜電磁鐵Y139號電機上升Y27報警燈4.2 電氣控制系統(tǒng)PLC接線圖PLC接線設(shè)計：在升降橫移式立體停車庫中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對象首先是車庫內(nèi)的橫移電機和升降電機，控制系統(tǒng)就是使它們在不同的時間內(nèi)實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，其次是車庫內(nèi)的各種輔助裝置，為了保證載車板能橫移到預(yù)定位置以及載車板能上升或下降到指定位置，采用了雙穩(wěn)態(tài)磁性開關(guān)。PLC接線圖如圖4.1所示。圖4.1 PLC接線圖電機控制及接線設(shè)計：在存取車時車位的升降不能同時進行，車位的升降和橫移也不能同時進行，這兩個動作必須是互鎖的，即當(dāng)上層車位在升降時，地面層車位不能移動，反之亦然，并且上層車位每次只能有一個車位進行上下升降運動?？梢栽诔绦蛑杏米枣i和互鎖的方式完成。電機控制原理如圖4.2所示。 4.3 PLC控制程序設(shè)計本文所設(shè)計的PLC存取車控制系統(tǒng)只針對上2層和3層的車位， 而對于1層車位， 存取車直接開進開出即可。控制軟件采用梯形圖語言編寫，程序流程見圖4.3。需要說明的是， 載車板用鏈條和載車板上的吊點懸吊在托架上， 在靜止?fàn)顟B(tài)時， 防墜掛鉤掛住載車板。圖4.3 程序流程圖根據(jù)立體車庫的運行控制要求，程序設(shè)計方案如下：程序所用狀態(tài)元件、定時器及數(shù)據(jù)存儲器均選用具有掉電保護功能的元件， 當(dāng)系統(tǒng)掉電時元件保持掉電前的狀態(tài)， 以保存現(xiàn)場信息， 待上電后繼續(xù)完成被中斷的動作當(dāng)發(fā)生意外情況時， 按下急停按鈕中止系統(tǒng)的運行并保存現(xiàn)場斷點信息當(dāng)出現(xiàn)電氣或機械故障時， 如電機過載、過熱時自動中止系統(tǒng)運行，同時由人進行故障處理。全自動方式是立體停車庫的正常工作方式，當(dāng)鍵入某載車板進出命令后，系統(tǒng)可自動判斷路徑并移動載車板，自動完成進出載車板動作。第五章 控制系統(tǒng)程序圖及仿真圖5.1 控制系統(tǒng)程序梯形圖： 立體車庫程序梯形圖如圖5.1所示。圖5.1 立體車庫程序梯形圖5.2 控制系統(tǒng)仿真圖下面僅就3號載車板的進與出進行仿真：1. 按下啟動按鈕后X0后，輔助繼電器M0得電；呼叫3號載車板X2，輔助繼電器M1得電，輸出繼電器Y1得電，自鎖，2號載車板右移。如圖5.2所示。圖5.2 2號載車板右移2. 2號載車板右移碰到限位開關(guān)，輸入繼電器X10瞬間得電，常閉斷開使輸出繼電器Y1失電，2號載車板停止右移；同時輸入繼電器X10常開閉合使輸出繼電器Y0得電，自鎖，1號載車板右移。如圖5.3所示。圖5.3 1號載車板右移3. 1號載車板右移碰到限位開關(guān)，輸入繼電器X7瞬間得電，常閉斷開使輸出繼電器Y0失電，1號載車板停止右移；同時輸入繼電器X7常開閉合使輸出繼電器Y10得電，自鎖，3號載車板下降。如圖5.4所示圖5.4 3號載車板下降4. 3號載車板下降碰到限位開關(guān)，輸入繼電器X17瞬間得電，常閉斷開使輸出繼電器Y10失電，3號載車板停止下降，這時可以停車。如圖5.5所示。圖5.5 停車5. 停好車后，按下復(fù)位按鈕后，輸入繼電器X31瞬間得電，常開閉合使輸出繼電器Y12得電，自鎖，3號載車板上升。如圖5.6所示。圖5.6 3號載車板上升6. 3號載車板上升碰到限位開關(guān)，輸入繼電器X21瞬間得電，常閉斷開使輸出繼電器Y12失電，3號載車板停止上升；同時輸入繼電器X21常開閉合使輸出繼電器Y2、Y22得電，自鎖，彈出防墜機構(gòu)，同時1號載車板左移。如圖5.7所示。圖5.7 1號載車板左移7. 1號載車板左移碰到限位開關(guān)，輸入繼電器X11瞬間得電，常閉斷開使輸出繼電器Y2失電，1號載車板停止左移；同時輸入繼電器X11常開閉合使輸出繼電器Y3得電，自鎖，2號載車板左移。如圖5.8所示。圖5.8 2號載車板左移8. 2號載車板左移