【電氣工程及其自動化】基于 plc的自動立體車庫硬件設(shè)計

本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）基于PLC的自動立體車庫硬件設(shè)計二級學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動化完成日期2014年5月0日A基礎(chǔ)理論B應(yīng)用研究C調(diào)查報告D其他目錄1前言11本課題設(shè)計的背景12本課題設(shè)計的目的及意義13立體車庫在國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀14本課題設(shè)計的內(nèi)容2系統(tǒng)方案的設(shè)定21自動化立體車庫常見形式22方案論證23升降橫移式立體庫控制系統(tǒng)整體方案3立體車庫的基本結(jié)構(gòu)31升降橫移式立體車庫的工作原理32立體車庫主要機(jī)械構(gòu)件及其功能321框架322一層載車板橫移傳動系統(tǒng)323二層載車板升降橫移傳動系統(tǒng)324三層載車板垂直升降運(yùn)動的傳動系統(tǒng)325安全裝置326控制系統(tǒng)4主要硬件的介紹與選型41PLC的介紹與選型42電機(jī)的介紹與選型43其他配置的介紹與選型431接觸器和繼電器432傳感器433載車板固定裝置434報警燈435按鈕436斷路器44硬件的配置表5硬件的連接與調(diào)試51硬件和軟件聯(lián)調(diào)總結(jié)參考文獻(xiàn)附錄致謝基于PLC的自動立體停車庫的硬件設(shè)計摘要立體車庫是專門實(shí)現(xiàn)各種車輛的自動停放及科學(xué)寄存的存儲設(shè)施。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。在升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計中，我負(fù)責(zé)的是對PLC，電機(jī)等硬件部分的選型和電氣搭建，為立體車庫控制奠定基礎(chǔ)關(guān)鍵詞立體車庫；控制系統(tǒng)；PLCBASEDONTHEPLCHARDWAREDESIGNOFAUTOMATICPARKINGEQUIPMENTABSTRACTSTEREOGARAGEISASPECIALIZEDSTORAGEFACILITYTHATISUSEDFORAUTOMATICPARKINGANDSCIENTIFICSTORAGEOFAVARIETYOFVEHICLESBASEDONAFULLINVESTIGATIONABOUTCURRENTSITUATIONANDDEVELOPINGTRENDOFSTEREOGARAGEATHOMEANDABROAD,THREELAYERANDTHREEFORMULISTICGARAGESTRUCTUREISCHOSENASTHERESEARCHMODELINTHISTHESISINDESIGNINGTHECONTROLSYSTEMOFLIFTSLIDINGSTEREOGARAGE,IWASINCHARGEOFTHESELECTIONOFPLC,MOTORANDOTHERHARDWAREPARTS,ANDELECTRICALBUILDING,WHICHLAIDAFOUNDATIONFORTHECONTROLSYSTEMOFSTEREOGARAGEKEYWORDSSTEREOGARAGECONTROLSYSTEMTHEPLC1前言11本課題設(shè)計的背景停車問題是城市在發(fā)展過程中出現(xiàn)的靜態(tài)交通問題，靜態(tài)交通是相對于動態(tài)交通而存在的一種交通形態(tài)，二者相互聯(lián)系，互相影響，停車設(shè)施是城市靜態(tài)交通的主要內(nèi)容，隨著城市的不斷發(fā)展，各種車輛的不斷增加，對停車設(shè)施的需求也在不斷增加，如果兩者之間失去平衡，城市里就會出現(xiàn)停車難的一系列問題。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國城市機(jī)動車輛平均增長速度在1520，而同時期城市停車基礎(chǔ)設(shè)施的平均增長速度只有23，特別是大城市的機(jī)動車擁有量的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過停車基礎(chǔ)設(shè)施的增長速度，因此，我們必須重視城市停車難的問題，并積極探求解決的措施。專家們指出，解決城市靜態(tài)交通問題，大體分為軟硬兩種措施。所謂軟措施，就是通過政策法規(guī)，限制路面停車，提高停車場利用效率，使部分車主更愿意改乘公共交通工具，以減少機(jī)動車對停車場的需求。而硬措施，主要包括增建停車場，建設(shè)地下及立體停車場、利用其它空間滿足停車需求。而無論采取什么措施，在規(guī)劃后再收拾殘局，于局限內(nèi)彌補(bǔ)不足，政府和管理部門所需投入得精力和資金都不小。為了解決停車位占地面積與住戶商用面積的矛盾，立體機(jī)械停車設(shè)備以其平均單車占地面積小的獨(dú)特特性，已被廣大用戶接受。12本課題設(shè)計的目的及意義作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車滿為患已成為當(dāng)今快節(jié)奏社會中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車已成為人們的共識。目前我國經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時期，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車進(jìn)入家庭的步伐正在加快，停車產(chǎn)業(yè)市場前景廣闊。機(jī)械式立體車庫既可以大面積使用，也可以見縫插針設(shè)置，還能與地面停車場、地下車庫和停車樓組合實(shí)施，是解決城市停車難最有效的手段，機(jī)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(jī)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(jī)械車庫，可使地面的使用率提高8090，如果采用地上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。機(jī)械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內(nèi)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個設(shè)備便不會運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說，機(jī)械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。在地下車庫中采用機(jī)械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機(jī)械車庫一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每個組團(tuán)中或每棟樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車樓。這對眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件。當(dāng)以往的路邊、人行道上停車、地下或地面停車場均解決不了上述問題時，采用機(jī)械式立體停車設(shè)備是一個非常有效的措施。機(jī)械式立體停車設(shè)備又名立體車庫，它占地空間小，并且可最大限度地利用空間，安全方便，立體車庫的設(shè)計目的是解決城市用地緊張，緩解停車難的一個有效手段。可以預(yù)見立體車庫具有非常廣闊的市場前景。13立體車庫在國內(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24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(jì)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(dá)國家積極開展了機(jī)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(dá)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(jìn)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(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的所有成熟先進(jìn)技術(shù)。機(jī)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(qiáng)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(qiáng)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(yùn)行高速平穩(wěn)，節(jié)省電力，振動和噪音也趨于最小?？刂菩问接?，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(jī)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(hù)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(hù)與多重機(jī)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(bǔ)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(jìn)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(dá)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(shí)現(xiàn)投資主體多元化，確定車庫的管理屬性和停車收費(fèi)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(yùn)行機(jī)制，利用價格杠桿調(diào)高占路停車收費(fèi)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(shí)施政府監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。14本課題設(shè)計的內(nèi)容本課題的主要內(nèi)容是基于三菱FX2N系列PLC的立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計，升降橫移類停車庫利用托盤移位產(chǎn)生垂直通道,實(shí)現(xiàn)高層車位升降存取車輛。由于受收鏈裝置及存取車時間的限制,一般為24層國家規(guī)定最高為4層,2層、3層者居多,設(shè)計內(nèi)容為地上33升降橫移式立體停車庫，停車容量7輛。立體車庫結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是最底層只能平移,最頂層只能升降，中間層既可升降也可平移。除頂層外,底層都必須預(yù)留一個空車位,供進(jìn)出車升降之用。當(dāng)?shù)讓榆囄贿M(jìn)出車時,無需移動其他托盤就可直接進(jìn)出車；頂層進(jìn)出車時,先要判斷其對應(yīng)的下方位置是否為空,不為空時要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理,直到下方為空才可執(zhí)行下降動作,進(jìn)出車完成后再上升回到原位置。2系統(tǒng)方案的設(shè)定21自動化立體車庫常見形式目前，立體車庫主要有以下幾種形式升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式等。在對國內(nèi)外各種同類產(chǎn)品進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，再結(jié)合造價、技術(shù)難度以及市場需求等各個方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)升降橫移式立體車庫形式比較多，規(guī)模可大可小，而且對場地的適應(yīng)性較強(qiáng)，采用這類設(shè)備的車庫十分普遍。因此，最終確定研究對象為升降橫移式立體車庫。22方案論證隨著我國城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來越多。所以順應(yīng)時下的現(xiàn)狀立體車庫迅速發(fā)展起來，其設(shè)計也在不斷的趨向于完善化，本車庫模型系統(tǒng)的設(shè)計也有很多不同的方法。基于PLC立體車庫模型控制系統(tǒng)設(shè)計。7它具有很多其他設(shè)計方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)（1）可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)可編程控制器輸入/輸出端口均采用繼電器和光電耦合器件，采取了隔離和抗干擾措施，所以具有很強(qiáng)的抗干擾能力。（2）通用性好由于可編程控制器采用模塊化結(jié)構(gòu)，一般有CPU模塊、電源模塊、PID模塊、模擬輸入和輸出模塊等，可以用這些模塊靈活的組成各種不同的控制系統(tǒng)，對不同的控制系統(tǒng)，只需選取不同的模塊即可，因而具有很好的適用性。（3）使用方便、靈活對于不同的控制系統(tǒng)，當(dāng)硬件結(jié)構(gòu)選定后，如果輸入/輸出作很小的變動時，只需修改相應(yīng)程序即可，無需對系統(tǒng)連線做較大的修改，減少了現(xiàn)場調(diào)試的工作量，使用起來靈活方便。（4）具有順序、周期性的工作特征。（5）體積小由于在制造時采用了大規(guī)模集成電路和微處理器，用軟件編程代替了硬連線，便于安裝，實(shí)現(xiàn)了小型化。綜上所述，PLC作為設(shè)計中的主控制系統(tǒng)，能夠更好的滿足設(shè)計要求，達(dá)到設(shè)計的目的。23升降橫移式立體庫控制系統(tǒng)整體方案升降橫移式立體停車庫是一種比較典型的跨學(xué)科機(jī)電一體化產(chǎn)品，集機(jī)械、電子、信息和電氣技術(shù)于一體。升降橫移式立體停車庫的控制系統(tǒng)是整個車庫系統(tǒng)的核心組成部分。如果說執(zhí)行機(jī)構(gòu)是“四肢”，框架是“區(qū)體”，那么控制系統(tǒng)就是“大腦”。它指導(dǎo)著車庫的每個運(yùn)作過程，并對整個系統(tǒng)的狀態(tài)過程進(jìn)行監(jiān)控。升降橫移式立體停車庫的系統(tǒng)控制原理操作者人要通過控制系統(tǒng)信息交流的平臺界面把操作信息傳送給控制系統(tǒng)，經(jīng)經(jīng)系統(tǒng)處理后，然后系統(tǒng)把可識別的控制信息通過控制設(shè)備（PLC）來驅(qū)動執(zhí)行結(jié)構(gòu)，進(jìn)而完成車庫現(xiàn)場的運(yùn)作。同時該動作的信息通過檢測裝置傳送到檢測系統(tǒng)，經(jīng)處理后反饋到控制系統(tǒng)的監(jiān)控界面，這樣操作者就可以直觀的看到車庫現(xiàn)場的運(yùn)行實(shí)況了，由此可以使車庫更安全的運(yùn)行。整個系統(tǒng)控制原理框圖如圖1圖1立體車庫系統(tǒng)控制整體框圖3立體車庫的基本結(jié)構(gòu)31升降橫移式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(jìn)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(yùn)動，中間層載車板可以做升降運(yùn)動和橫移運(yùn)動，下層載車板只能做橫移運(yùn)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(jìn)和開出，無需變換位置。6如圖2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。圖2七車位升降橫移式立體車庫工作原理圖升降橫移式立體車庫對場地的適應(yīng)性很強(qiáng)，所以可根據(jù)不同的地形和空間進(jìn)行相應(yīng)的構(gòu)建，規(guī)?？纱罂尚?，對場地的要求比較低，因此應(yīng)用非常廣泛。32立體車庫主要機(jī)械構(gòu)件及其功能33型升降橫移式立體車庫，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，橫移系統(tǒng)，升降系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，安全防護(hù)系統(tǒng)。321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(shí)現(xiàn)機(jī)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(yùn)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(jìn)行吊裝。施工工期短，可盡快發(fā)揮投資的經(jīng)濟(jì)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。322一層載車板橫移傳動系統(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(jìn)行，車輛駛上載車板后，只能實(shí)現(xiàn)水平移動的方式。傳動方式為電動機(jī)帶動主動鏈輪，使鏈條帶動從動鏈輪從而帶動主軸，進(jìn)而驅(qū)動行走輪帶動載車板在導(dǎo)軌上做橫移運(yùn)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(dá)到傳動準(zhǔn)確，效率高的目的。323二層載車板升降橫移傳動系統(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(jìn)行橫移運(yùn)動，還要進(jìn)行垂直升降運(yùn)動。橫移傳動方式為橫移電動機(jī)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(jìn)而驅(qū)動行走輪帶動橫移框架，實(shí)現(xiàn)二層載車板的橫移運(yùn)動做橫移運(yùn)動。升降傳動方式為升降電動機(jī)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(jìn)而驅(qū)動升降鏈輪帶動升降鏈條，從而帶動載車板，實(shí)現(xiàn)二層載車板的垂直升降運(yùn)動。324三層載車板垂直升降運(yùn)動的傳動系統(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(jìn)行垂直升降運(yùn)動。升降傳動方式為電動機(jī)帶動主動鏈輪，使鏈條帶動從動鏈輪從而帶動主軸，進(jìn)而驅(qū)動升降鏈輪帶動升降鏈條，從而帶動載車板，實(shí)現(xiàn)二層載車板的垂直升降運(yùn)動。325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(jī)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(dá)位置是自動停止。326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，手動和急停三種控制方式，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?。4主要硬件的介紹與選型41PLC的介紹與選型整個車庫由一臺PLC對其進(jìn)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。1PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計算機(jī)控制系統(tǒng)相似。PLC也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。應(yīng)用較廣泛的PLC品牌有三菱、西門子、施耐德、臺達(dá)、松下、歐姆龍、富士、光洋、永宏、日立、羅克韋爾每種品牌的PLC的配置不一樣，也各有優(yōu)缺。因為本設(shè)計中PLC主要用于控制異步步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，需要有脈沖輸出，所以PLC的輸出通道必須是晶體管性的。2PLC優(yōu)點(diǎn)1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)2通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便3功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣4編程簡單，容易掌握5減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計及施工的工作量6體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便PLC的I/O口資源配置根據(jù)立體車庫控制系統(tǒng)的要求功能，對PLC進(jìn)行I/O分配，具體分配如下3輸入分配如表1所示。表1PLC輸入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2所示。表2PLC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(jī)右轉(zhuǎn)Y145號電機(jī)下降Y12號電機(jī)右轉(zhuǎn)Y156號電機(jī)下降Y21號電機(jī)左轉(zhuǎn)Y167號電機(jī)下降Y32號電機(jī)左轉(zhuǎn)Y175號電機(jī)上升Y43號電機(jī)右轉(zhuǎn)Y206號電機(jī)上升Y54號電機(jī)右轉(zhuǎn)Y217號電機(jī)上升Y63號電機(jī)左轉(zhuǎn)Y223號載車板防墜電磁鐵Y74號電機(jī)左轉(zhuǎn)Y234號載車板防墜電磁鐵Y108號電機(jī)下降Y245號載車板防墜電磁鐵Y119號電機(jī)下降Y256號載車板防墜電磁鐵Y128號電機(jī)上升Y267號載車板防墜電磁鐵Y139號電機(jī)上升Y27報警燈綜上所述，根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，從經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性和可靠性等方面考慮，本次采用三菱FX2N64MR001型集成了32點(diǎn)輸入,32點(diǎn)輸出，共有64個數(shù)字量I/O口的PLC。而本次控制系統(tǒng)需要26個輸入點(diǎn)和24個輸出點(diǎn)，所以，選用三菱FX2N64M001型PLC可以滿足課題需要，而且也保證了I/O口的1020使用裕量，可以滿足控制系統(tǒng)適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展需求。4542電機(jī)的介紹與選型不同類型的電機(jī)能用在不同的需要場合,本設(shè)計主要分為上下提升機(jī)構(gòu)和左右平移。在本系統(tǒng)中，每個載車板上分別裝有電機(jī)控制載車板的橫移、升降，共需要9臺電機(jī)。其中，1號電機(jī)控制1號載車板的橫移；2號電機(jī)控制2號載車板的橫移；3號電機(jī)控制3號載車板的橫移；4號電機(jī)控制4號載車板的橫移；5號電機(jī)控制5號載車板的升降；6號電機(jī)控制6號載車板的升降；7號電機(jī)控制7號載車板的升降；8號電機(jī)控制3號載車板的升降；9號電機(jī)控制4號載車板的升降。綜合考慮運(yùn)轉(zhuǎn)性能和性價比，由于上下提升機(jī)構(gòu)需要較大的動力，查找資料可知，升降載車板要求的功率為22KW，所以升降機(jī)構(gòu)選擇380V,額定功率22KW,額定電流483A的三相異步電動機(jī)Y90L2。查找資料，橫移機(jī)構(gòu)的電機(jī)做如下選型過程電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速N計算MIN/R728S/R408122DRVN其中橫移速度V120MM/S行走輪直徑D80MM驅(qū)動力矩M計算由機(jī)械手冊1冊查得8行走輪與鋼導(dǎo)數(shù)的靜摩擦系數(shù)015靜行走輪與鋼導(dǎo)數(shù)的滾動摩擦系數(shù)0051滾動軸承的摩擦系數(shù)000152正壓力N70W車下P則起動驅(qū)動力矩NM1625042R起M行走驅(qū)動力矩N58071P925816起電機(jī)功率計算NNM954KW1630728954NN4916起起倍起523048N由于結(jié)構(gòu)緊湊，容納電機(jī)的空間狹小，載車板的額定載荷是承載的最高上限，實(shí)際使用概率很小，通?？梢圆窜嚨能囕v的重量都在1000KGF1600KGF之間這是由車型所決定的，所以功率不需留余量，選擇02KW的電機(jī)比較經(jīng)濟(jì)電機(jī)允許短時超載，靜摩擦引起的大起動阻力矩不會造成電機(jī)損壞。作為自動車庫最為關(guān)鍵的部位之一的平移機(jī)構(gòu)，本設(shè)計中水平托盤要求的功率為02KW,額定功率075KW,額定電流183A的三相異步電動機(jī)Y280M12。43其他配置的介紹與選型431接觸器和繼電器在立體車庫中，由于載車板的運(yùn)行過程并不是連續(xù)的，而是根據(jù)按鈕操作進(jìn)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。接觸器的選擇是根據(jù)所控制的電動機(jī)和負(fù)載的電流類型，即交流負(fù)載使用交流接觸器，直流負(fù)載使用直流接觸器。一般觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)選大一點(diǎn)。由于本設(shè)計中采用三項異步電機(jī)，額定電流分別為183A和483A，因此選用接觸器CJX20908，其用于交流50HZ，額定電壓為380V，額定電流為8A，極限電壓為690V，極限電流為95A。熱繼電器用于保護(hù)電機(jī)，防止電機(jī)過熱燒壞。其工作原理為一般為雙金屬片式，熱元件與被保護(hù)對象的主電路串接，負(fù)載電流通過熱元件和雙金屬片（復(fù)式加熱）利用熱效應(yīng)使雙金屬片彎曲，當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到預(yù)置值的12倍或發(fā)生斷相時，熱繼電器的動作機(jī)構(gòu)脫扣將電源切斷，使被保護(hù)對象得到保護(hù)。一般所選擇熱繼電器的額定電流為電路的額定電流的15倍左右。由額定電流來選擇熱繼電器。在本設(shè)計中對于升降電機(jī)選用的熱繼電器為LR2JR288，額定電流8A。對于水平移動的電機(jī)，選擇額定電流小一些的熱繼電器LR2JR244，額定電流4A。另外電路中還要配以熔斷器，選擇熔斷器時只需將電流與安全系數(shù)相乘，通常取56倍的安全系數(shù)因此選擇起升機(jī)構(gòu)熔斷器為RT160020，額定電流20A，橫移機(jī)構(gòu)熔斷器RT16009,額定電流。432傳感器傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。設(shè)計中，考慮到接近開關(guān)工作穩(wěn)定可靠、壽命長、定位精度高，因此將它作為載車板升降和橫移時的保護(hù)開關(guān)。我采用了OMRON的TLW20ME1接近傳感器。此接近傳感器檢測距離為20MM，誤差10，在檢測到物體時，輸出為“0”，這樣就可以作為安全保護(hù)開關(guān)。它的電源電壓是24VDC，輸出方式為NPN，這便于安裝人員的操作。此外，其工作環(huán)境溫度為2575，對于車庫這種熱源較多場所能夠適應(yīng)，因此作出上述選擇。光電開關(guān)可分為兩類透射型和反射型。透射型是發(fā)射器（光源）與接收器相對放置，發(fā)射器發(fā)射的紅外線直接照射到接收器上，當(dāng)有物體將紅外線光源切斷時，接收器收不到紅外光，于是就發(fā)出一個信號。反射型根據(jù)紅外光反射方式的不同，又分為鏡反射（簡稱反射型）和被測物體反射（簡稱散射型）兩種。反射型的接受部分和發(fā)射部分合做在一起，發(fā)射部分發(fā)射紅外光，由反射鏡反射回來，被接收部分接收。散射型是依靠被測物體對光的反射，接收器接收到物體反射的紅外線，從而給出信號。散射型安裝簡單，不僅可以檢測物體的有無，還可以檢測物體的顏色，但是它的檢測距離最小。透射型檢測距離較大，但是調(diào)整頻繁。在本設(shè)計中，需要用限位開關(guān)（行程開關(guān)）檢測的量比較多，如載車板是否到位，車輛的有無，車輛是否停放準(zhǔn)確等等。其中，對于車輛是否停放準(zhǔn)確的檢測可使用安全光幕，它的工作原理同光電開關(guān)。但考慮到成本關(guān)系，并且用光電開關(guān)同樣可以達(dá)到相同的功能，所以本設(shè)計中均采用光電開關(guān)代替。由于車庫中載車板的反復(fù)運(yùn)動勢必帶來震動，因此在選擇光電開關(guān)時需考慮防震性。在檢測載車板是否到位時，光電開關(guān)的響應(yīng)速度必須快速、準(zhǔn)確。此外所選元器件最好能使用統(tǒng)一電源，方便接線。因此，綜合考慮，我選擇了OMRON的E3GR13回歸反射型光電開關(guān)，其相應(yīng)速度快，動作、復(fù)位各1MS，耐震動（1055HZ），并且?guī)в邪踩Ｗo(hù)結(jié)構(gòu)。其最大特點(diǎn)是輸出方式PNP/NPN可調(diào)，并且LIGHTON/DARKON可調(diào)，這在程序設(shè)計和電器原理圖設(shè)計上都帶來了便利。性能指標(biāo)如表3表3性能指標(biāo)表檢測方式回歸反射型帶反射板型號項目E3GR13E3GR17E3GMR19設(shè)定距離/標(biāo)準(zhǔn)檢測物體18MM以上的不透明時應(yīng)差距離/指向角本體15反射率物性黑白誤差/光源發(fā)光波長紅色發(fā)光二極管700MM投光光點(diǎn)直徑/電源電壓DC1030V包括脈動（PP）10DC12240V10脈動（PP）10以下AC12240V1050/60HZ消耗電流/電力50MA以下2W以下控制輸出負(fù)荷電源電壓DC30V以下負(fù)荷電流100MA以下殘留電壓NPN出力,12V以下PNP出力,2V以下繼電路出口IC接點(diǎn)AC250V3ACOS1以下DC30V3A以下LON/DON開關(guān)轉(zhuǎn)換式集電極開路NPN/PNP輸出關(guān)轉(zhuǎn)換式LON/DON開關(guān)轉(zhuǎn)換式機(jī)械式/5000萬次以上開關(guān)頻率18000次/H壽命繼電器輸出電動式/10萬次以上開關(guān)頻率18000次/H保護(hù)回路電源逆相連接保護(hù)負(fù)荷短路保護(hù)防止相互干擾功能防止相互干擾功能響應(yīng)時間動作/復(fù)位各1MS動作/復(fù)位各30MS靈敏度調(diào)節(jié)單轉(zhuǎn)可調(diào)試433載車板固定裝置當(dāng)載車板到達(dá)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?？康轿粫r，光電開關(guān)將信號傳到PLC，PLC再通過輸出信號給繼電器，繼電器控制電磁鐵由通電狀態(tài)轉(zhuǎn)為失電狀態(tài)，驅(qū)動掛鉤勾住環(huán)。工作原理如下圖3所示圖3防止載車板墜落裝置圖由經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性考慮，選擇交流220V，初吸力5T（N）的防墜器，其額定電流較小，故需要選擇一般的繼電器220V交流，額定電流5A控制電磁鐵的通斷。434報警燈在本設(shè)計中報警燈只是監(jiān)測車庫的狀態(tài)，正常狀態(tài)時燈顯示綠色，不正常狀態(tài)顯示紅色。并且為了省資源，只需在PLC輸出端接上報警燈便可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測功能。故選擇DC24V，額定電流0310A，額定功率5W的指示燈S80AR。435按鈕按鈕開關(guān)是一種結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用十分廣泛的主令電器。在電氣自動控制電路中，用于手動發(fā)出控制信號以控制接觸器、繼電器、電磁起動器等。按鈕開關(guān)的結(jié)構(gòu)種類很多，可分為普通撳鈕式、蘑菇頭式、自鎖式、自復(fù)位式、旋柄式、帶指示燈式、帶燈符號式及鑰匙式等，有單鈕、雙鈕、三鈕及不同組合形式，一般是采用積木式結(jié)構(gòu)，由按鈕帽，復(fù)位彈簧，橋式觸頭和外殼等組成，通常做成復(fù)合式，有一對常閉觸頭和常開觸頭，有的產(chǎn)品可通過多個元件的串聯(lián)增加觸頭對數(shù)。還有一種自持式按鈕，按下后即可自動保持閉合位置，斷電后才能打開。呼叫，急停，載車板復(fù)位，啟動時要用到按鈕，作用是動作和自鎖，經(jīng)濟(jì)效益考慮，所以選擇DAFU達(dá)孚帶燈按鈕開關(guān)DC13，參數(shù)為交流50HZ，工作耐壓2500V/1MIN，額定絕緣電壓600V額定電壓24V，額定電流6A，發(fā)熱電流10A。436斷路器斷路器又叫空氣開關(guān)，是一種很基本的低壓電器，斷路器具有過載、短路和欠電壓保護(hù)功能，能保護(hù)線路和電源的能力。它可用來分配電能，不頻繁地啟動異步電動機(jī)，對電源線路及電動機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時能自動切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開關(guān)與過欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考?，一獲得了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計要用一個斷路器做為總開關(guān)，保護(hù)電路，考慮經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，選DZ474LE32/2型漏電斷路器。額定電流為10A，額定電壓380V，額定動作剩余電流30MA,2極。44硬件的配置表總的硬件配置表如表4所示表4硬件配置表設(shè)備數(shù)量核心參數(shù)電機(jī)9臺橫移電機(jī)Y280M12額定電壓380V，電流183A,功率075KW提升電機(jī)Y90L2額定電壓380V,額定電流483A,功率22KWPLC1臺三菱FX2N64M001，32點(diǎn)輸入,32點(diǎn)輸出繼電器10個起升繼電器LR2JR288，整定額定電流8A；橫移熱繼電器LR2JR244，整定額定電流4A；一般的繼電器220V交流，額定電流5A。接觸器9個接觸器CJX20908，額定電壓為380V，額定電流為8A，極限電壓為690V，極限電流為95A斷路器1個DZ474LE32/2型漏電斷路器。額定電流為10A，額定電壓380V，額定動作剩余電流30MA,2極按鈕8個DAFU達(dá)孚帶燈按鈕開關(guān)DC13，交流50HZ，工作耐壓2500V/1MIN，額定絕緣電壓600V額定電壓24V，額定電流6A，發(fā)熱電流10A傳感器9個TLW20ME1接近傳感器，電源電壓是24VDC，檢測距離為20MM，誤差10行程開關(guān)36個E3GR13回歸反射型光電開關(guān)，電流50MA以下，電壓DC1030V指示燈1個指示燈S80AR，DC24V，額定電流0310A，額定功率5W5硬件的連接與調(diào)試51硬件和軟件聯(lián)調(diào)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，對于第