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基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計2(完整資料)(可以直接使用,可編輯優(yōu)秀版資料,歡迎下載)PLC實訓(xùn)設(shè)計任務(wù)書論文題目基于PLC控制的立體車庫系統(tǒng)的設(shè)計姓名專業(yè)、年級指導(dǎo)教師任務(wù)下達日期2016.6/30一.實訓(xùn)的主要內(nèi)容根據(jù)實際要求,以S7-200型PLC為核心,設(shè)計立體車庫控制系統(tǒng)。設(shè)計控制系統(tǒng)硬件電路,編寫軟件控制系統(tǒng)程序,目的是掌握PLC控制的基本原理、直流電機、傳感器等器件的原理及使用.二.實訓(xùn)報告任務(wù)車庫模型以205實驗室的立體車庫模型為準立體停車庫實物教學(xué)實驗裝置的主要結(jié)構(gòu)分為控制柜和停車庫模型兩部分??刂乒癫糠钟砂存I顯示板、信號接口板電氣控制板幾部分組成停車庫模型部分由停車層模型和停車盤模型組成。停車層分為上中下三層上層有四個車位共有四個車盤可停放四輛汽車模型從左到右分別是1號位2號位3號位4號位簡記符為3-1、3-2、3-3、3-4中層有四個車位共有三個車盤可停放三輛汽車模型從左到右分別是2—1車盤2—2車盤2-3車盤下層有四個車位共有三個車盤可停放三輛汽車模型從左到右分別是1—1車盤1—2車盤1-3車盤.對立體車庫的控制可以有兩種方法第一種是由現(xiàn)場操作人員通過相應(yīng)的按鈕控制立體車庫設(shè)備的動作第二種是根據(jù)實際的生產(chǎn)工藝要求編制出控制程序按照現(xiàn)場要求來控制立體車庫設(shè)備的動作.按下存車按鈕選擇存車位置。如果選擇的車位上已有車停放將發(fā)出警示信息。該警示信息可以通過控制系統(tǒng)點亮警示燈或發(fā)出警示聲來實現(xiàn).如果選擇的車位上無車系統(tǒng)將做如下動作如果選擇存放1-1號車位汽車進入車庫。當檢測到光電開關(guān)的信號后表明車輛己經(jīng)進庫.如果選擇存放1—2號車位載車盤1-1右移載車盤1-2下移到第一層汽車進入車庫.1-2號車位上移到第二層原位停止。按下取車按鈕選擇取車位置。如果選擇的車位上沒有車停放將發(fā)出警示信息。如果選擇的車位上有車系統(tǒng)將做如下動作如果選擇取1-1號車位的車此時車輛可以離開車庫。當檢測到限位開關(guān)的信號后表明車輛已經(jīng)出庫車位1-1車輛出庫過程完成。如果選擇取1-2號車位的車載車盤1—1右移載車盤1—2下移到第一層汽車出庫。車位1-2車輛出庫過程完成上移回原位車位1—2車輛出庫過程完成。三。實訓(xùn)報告要求(1)寫完整實訓(xùn)報告說明書(3000字)。(2)完成系統(tǒng)硬件配置,合理進行地址分配,列出I/O表,畫出接線圖。(3)設(shè)計梯形圖控制程序,并在仿真軟件上調(diào)試。(4)軟件仿真調(diào)試成功后,到實驗室接線調(diào)試。四、實訓(xùn)報告要求進度安排日期時間內(nèi)容備注查資料確定I/O數(shù)量和配置畫程序流程圖并軟件仿真實驗室調(diào)試實驗室調(diào)試指導(dǎo)老師簽字: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。隨著城市汽車保有量的不斷增加,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上地資源,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,選擇四層三列式車庫結(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。在對升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計中,采用了先進的可編程序控制器(PLC)控制,運用西門子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準、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ABSTRACTStereogarageisthestoragewhichisusedforautomat(yī)icparkingandscientificstorageofkindsofautomobile.Asthequantityofurbanautomobilehasincreasedcontinuouslyinnowadays,thehard-to-ParkProblemhasbecomeacommonphenomenon。Mechanicalstereogaragecanuselandresourcesufficientlyandbringspaceadvantageintoplay,andmaximizethenumberofparkingcars.Ithasbecomeanimportantwayforstatictrafficproblemofcities.Theissuestudiesthetypemechanicalparkingsystemwhichnamedup-downandtranslationstereogarage,andregardsofthetwofactorsofcostofmanufactureandoperationalefficiencysynthetically。Onthebasisofinvestigationoncurrentsituationanddevelopingtrendofgarageindomesticandabroad,wechoosefour—layerandthree—formulisticgaragestructureastheresearchmodel.Accordingtotheformofthedragging-formsofmultiplayerup—downandtranslationear-base,itismadeofthreeparts:partofear—basestructure、partofdriving—frameworkandpartofcontrolsystem。Thepapersimplyintroducesmainstructureandcharacteristicsofgarageandalsogivesashortintroductiontoitscontrolsystem。ThepaperadoptedPLCascontrolsystemindesigningtheup-downandtranslationstereogarage,PLCsoftwareofSIEMENScompanywasusedtoweavetheprogramofcontrolsystem,throughdebuggingrunning.TheresultprovedthatadoptedPLCascontrolsystemissimpleandeasytorealize.Thecharacteristicofstabilization,credibility,speedinessandhighcapabilitymadethecontrolsystemveryperfection。Inordertosatisfyusingdemandindesignstereogarage,accordingtocriterionofmechanicalparkingsystems—generalsafetyrequirementandthefactsoftheup—downandtranslationstereogaragethePaperintroducedsomesafetytechniquewhichwasusedintheup-downandtranslationstereogarage.ThiscanensureabsolutesafetyforCarandmakethewholestereogaragesafetyandrunningsmooth。Keywords:Stereogarage;Controlsystem;PLC目錄第1章緒論………………11。1本題設(shè)計的背景……………11.2本題設(shè)計的內(nèi)容……………21。3本題設(shè)計的目的及意義……………………2第2章系統(tǒng)控制方案的設(shè)定……………32.1自動化立體車庫的描述……………………32。2系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟………3第3章立體車庫系統(tǒng)硬件方面的設(shè)計…………………43.1硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計………43.2PLC控制模塊的設(shè)計………93.3步進驅(qū)動模塊的設(shè)計……………………103。4絲桿驅(qū)動模塊的設(shè)計……………………143.5電氣原理圖的設(shè)計……………………14第4章升降橫移式立體車庫系統(tǒng)軟件方面的設(shè)計……154。1系統(tǒng)主程序的設(shè)計……………………154.2系統(tǒng)子程序的設(shè)計……………………16參考文獻……………22附錄1:電氣原理圖設(shè)計…………23附錄2:PLC梯形圖設(shè)計…………2第1章緒論1.1本題設(shè)計的背景隨著我國城市經(jīng)濟和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,擁有私家車的家庭越來越多,截至2011年8月底,全國機動車保有量達到2.19億輛。其中,汽車保有量首次突破1億輛。而早在2000年,全國機動車保有量僅為1249萬輛,汽車保有量為625萬輛。通過以上數(shù)據(jù)可以看出,短短10年里,中國的機動車輛增加了17倍,汽車增加了16倍。而與此相對應(yīng)的是城市停車狀況的尷尬。以北京市為例,截止2007年底,市區(qū)僅有公共停車場828處,共計車位5.7萬個,僅占市區(qū)機動車擁有量的8。6%,停車環(huán)境與城市規(guī)劃的矛盾十分突出.上海的情況也讓人無法樂觀,僅有的229個地下車庫使用面積不足60萬平方米,只能滿足1.3萬輛機動車停放的要求,路邊停車漸呈泛濫之勢,比例高達64%,而且還有繼續(xù)上升之勢。據(jù)建設(shè)部城市交通工程技術(shù)中心對全國15個大城市停車現(xiàn)狀的調(diào)查,城市機動車保有量與停車位之比平均為4:84:1,這一比值對于渴望“車者有其位”的車主來說,形式不容樂觀。停車難產(chǎn)生最主要的原因是城市建設(shè)規(guī)劃上的準備不足。上世紀80年代初期,北京市權(quán)威部門對2000年北京汽車發(fā)展數(shù)的預(yù)測僅僅是70萬-80萬輛,而事實上到新世紀鐘聲敲響之前,北京市汽車總量則足足比預(yù)期多了100萬輛,其中私人小客車的數(shù)量就高達45萬輛。面對迅速發(fā)展的城市車流,停車設(shè)施建設(shè)的落后也就不足為奇。據(jù)建設(shè)部停車技術(shù)開發(fā)推廣中心介紹,北京市停車設(shè)施的“欠賬”最保守估計應(yīng)為20—30%。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動車輛平均增長速度在15%-20%,而同時期城市停車基礎(chǔ)設(shè)施的平均增長速度只有2%-3%,特別是大城市的機動車擁有量的增長速度遠遠超過停車基礎(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.1。2本題設(shè)計的內(nèi)容本課題的主要內(nèi)容是基于西門子S-200系列PLC的立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計,升降橫移類機械停車庫利用托盤移位產(chǎn)生垂直通道,實現(xiàn)高層車位升降存取車輛。其車位結(jié)構(gòu)為2維矩陣形式,可設(shè)計為多層和多列.由于受收鏈裝置及進出車時間的限制,一般為2~4層(國家規(guī)定最高為4層),2層、3層者居多,現(xiàn)以典型的地上4×3升降橫移式為例,說明停車庫的運行原理。立體車庫結(jié)構(gòu)特點是:底層只能平移,頂層只能升降。除頂層外,底層都必須預(yù)留一個空車位,供進出車升降之用.當?shù)讓榆囄贿M出車時,無需移動其他托盤就可直接進出車;頂層進出車時,先要判斷其對應(yīng)的下方位置是否為空,不為空時要進行相應(yīng)的平移處理,直到下方為空才可進行下降動作,進出車完成后再上升回到原位置。其運動的總原則是:升降復(fù)位,平移不復(fù)位.1.3本題設(shè)計的目的及意義作為現(xiàn)代大都市的標志,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,汽車進入家庭的步伐正在加快,停車產(chǎn)業(yè)市場前景廣闊。機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施,是解決城市停車難最有效的手段,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80%—90%,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)或車不停準位置,由電子控制的整個設(shè)備便不會運轉(zhuǎn)。應(yīng)該說,機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械存車,還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施,因此,運行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機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)的每個組團中或每棟樓下都可以隨機設(shè)立機械停車樓.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,采用機械式立體停車設(shè)備是一個非常有效的措施。機械式立體停車設(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。第2章系統(tǒng)控制方案的設(shè)定2.1自動化立體車庫的描述目前,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)品進行分析的基礎(chǔ)上,再結(jié)合造價、技術(shù)難度以及用戶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)??纱罂尚?而且對場地的適應(yīng)性較強,同時采用這類設(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。2。2系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟立體車庫系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的主要步驟,如圖1所示圖1立體車庫控制系統(tǒng)的修訂步驟在本次課題設(shè)計過程中主要考慮以下幾點:1。深入的了解和分析立體車庫的工藝條件和控制要求。2.根據(jù)立體車庫的控制系統(tǒng)的功能要求,確定系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)所設(shè)計的場所,選擇電動機的類型.4。根據(jù)I/O的點數(shù)選擇合適的PLC的類型.5。分配I/O點,分配PLC的輸入、輸出點.6.設(shè)計立體車庫系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計。7.將程序輸入PLC程序進行調(diào)試,查出錯誤,讓程序更加完善.第3章立體車庫系統(tǒng)硬件方面的設(shè)計3。1硬件系統(tǒng)總體設(shè)計3.1.1硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計立體倉庫存儲系統(tǒng)主要由PLC控制模塊、步進驅(qū)動模塊、絲桿驅(qū)動模塊、工件推出模塊、立體倉庫、氣源處理組件等部件組成.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。圖2立體車庫模型3.1。2精確定位原理PLC每發(fā)出一個脈沖,步進電機轉(zhuǎn)動一個步距角度,X軸步進電機帶動X軸絲桿做左右直線運動或Z軸步進電機帶動Z軸絲桿做上下直線運動,實現(xiàn)載物臺的上、下、左、右運動。通過控制X軸、Z軸步進電機的脈沖個數(shù),就可以控制載物臺在X軸、Z軸上移動的距離,實現(xiàn)載物臺在X—Z軸平面的精確定位,從而把物體放到倉庫的指定位置.當PLC輸出5000個脈沖時,平移距離為3。125cm(平移距離=步距角×脈沖個數(shù)×螺距/360o),輸出脈沖10000時平移距離理論值為6。25cm。3。2升降橫移式立體車庫的基本結(jié)構(gòu)升降橫移式立體車庫由底盤、四層十二車位停車場、運動機械及電氣控制等四部分組成。機械部分采用滾珠絲杠、滑杠、普通絲杠等機械元件組成,采用步進電機、直流電機作為拖動元件。電氣控制是由西門子S—200系列可編程序控制器(PLC)、步進電機驅(qū)動電源模塊、開關(guān)電源、位置傳感器等器件組成。本系統(tǒng)采用滾珠絲杠、滑杠和普通絲杠作為主要傳動機構(gòu),電機采用步進電機和直流電機,其關(guān)鍵部分是堆垛機,它由水平移動、垂直移動及伸叉機構(gòu)三部分組成,其水平和垂直移動分別用兩臺步進電機驅(qū)動滾珠絲杠來完成,伸叉機構(gòu)由一臺直流電機來控制.它分為上下兩層,上層為貨臺,可前后伸縮,低層裝有絲杠等傳動機構(gòu).當堆垛機平臺移動到貨架的指定位置時,伸叉電機驅(qū)動貨臺向前伸出可將貨物取出或送入,當取到貨物或貨已送入,則鏟叉向后縮回。整個系統(tǒng)需要三維的位置控制??刂泼姘迳系拈_關(guān)、按鈕功能及車位號如圖3所示圖3控制面板上的開關(guān)、按鈕功能及車位號控制面板上的按鈕功能如表1所示表1控制面板上的按鈕功能表按鍵號手動自動1機構(gòu)水平向左移動選擇1號倉位2機構(gòu)垂直向下移動選擇2號倉位3機構(gòu)水平向右移動選擇3號倉位4機構(gòu)水平向后移動選擇4號倉位5機構(gòu)垂直向上移動選擇5號倉位6機構(gòu)水平向前移動選擇6號倉位7無意義選擇7號倉位8無意義選擇8號倉位9無意義選擇9號倉位10無意義選擇10號倉位11無意義選擇11號倉位12無意義選擇12號倉位具體的操作步驟如下:1.手動操作(1)接通電源。(2)將選擇開關(guān)置于手動位置(此時1~6號有效)(3)分別點動按鍵←1、2↓、3→、4↙、5↑、6↗,觀察水平(X軸)、垂直(Y軸)、前后(Z軸)各絲杠運行情況,運行應(yīng)平穩(wěn),在接近極限位置時,應(yīng)執(zhí)行限位保護(運行自動停止)。注意:只有X、Y軸運行到相應(yīng)位置(左側(cè)數(shù)碼管顯示“")時,伸叉機構(gòu)方可運行。2。自動運行(1)將程序下載到PLC(2)將選擇開關(guān)置“自動”位置(通電狀態(tài)下,各機構(gòu)復(fù)位,即返回零位)。(3)將一帶托盤汽車模型置零號倉位,放置模型時,入位要準確,并注意到倉位底部檢測開關(guān)已動作。(4)執(zhí)行“送”指令a、選擇欲送倉位號,按動倉位號對應(yīng)按鈕,控制面板上的數(shù)碼管顯示倉位號.b、按動送指令按鈕,觀察送入動作(若被選擇倉位內(nèi)已有汽車,則該指令不被執(zhí)行).c、指令完成后,機械自動返回。d、零號倉位已無汽車,則下一個“送”指令(誤操作)將不被執(zhí)行。(5)執(zhí)行“取”指令a、選擇欲取倉位號,按動倉位號對應(yīng)按鈕,控制面板上的數(shù)碼管顯示倉位號。b、按動“取”按鈕,觀察取出動作(若被選擇倉位內(nèi)無汽車,則該指令不被執(zhí)行).c、指令完成后,機構(gòu)自動復(fù)位。d、零號倉位已有汽車,則下一個“取”指令(誤操作),將不被執(zhí)行。(6)演示程序中的其它內(nèi)容①當0#倉位上有貨物時,若無外部操作指令,“就緒”燈亮,延時15秒后,自動將貨物放在倉庫號最小的空位上,依次類推.如1#、2#、3#、4#都已有貨物,程序延時15秒,15秒內(nèi)若無外部操作指令,自動將貨物放在5#倉庫.如1#、3#、4#都已存放貨物,15秒內(nèi)若無外部操作指令,自動將貨物放在2#倉庫。在延時的15秒內(nèi),若按下數(shù)字5#,然后按下“送”鍵,則運行機構(gòu)將貨物放入5#庫,若按下5#鍵后,想取消此操作,可按下“放棄”鍵。此時,程序又處在待命狀態(tài),“就緒”燈亮,又可進行其它操作。②當0#倉位上無貨物時,若無人操作,“就緒"燈亮15秒后,程序?qū)褦?shù)值最大倉庫號里的物品轉(zhuǎn)運至沒有放貨物的倉號比它小的倉庫里。如1#、2#、5#有物,該程序?qū)⒆詣影眩担N锲忿D(zhuǎn)至3#倉庫。操作步驟如下:“就緒”燈亮?xí)r,延時15秒后,程序?qū)⒆詣影?#物品先轉(zhuǎn)至0#倉庫,再延時15秒后,自動將貨物放在3#倉庫.③當程序運行時,貨臺上已經(jīng)貨物時,在5秒后,程序?qū)沿浥_上的物品自動運至沒有放貨物的最小倉號的倉庫里.3。2PLC控制模塊的設(shè)計3.2.1PLC的概述

PLC英文全稱ProgrammableLogicController,中文全稱為可編程邏輯控制器,定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的.它采用一類可編程的存儲器,用于其內(nèi)部存儲程序,執(zhí)行邏輯運算,順序控制,定時,計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令,并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程.可編程序控制器是六十年代末在美國首先出現(xiàn)的,目的是用來取代繼電器,以執(zhí)行邏輯判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能,由此日本稱它為順序控制器(SequenceController)。提出PLC概念的是美國通用汽車公司.當時,根據(jù)汽車制造業(yè)生產(chǎn)線的需要,希望用電子化的新型控制器替代繼電器控制盤,以減少汽車改型時,重新設(shè)計制造繼電器控制盤的成本和時間。隨著半導(dǎo)體技術(shù)尤其是微處理器和微型計算機技術(shù)的發(fā)展,到七十年代中期以后,PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器,輸入輸出組件和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路,這時的“PLC”已不再是僅有邏輯(Logic)判斷功能了,同時具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通訊功能。美國電氣制造商協(xié)會NEMA(Nat(yī)ionalElectricalManu-factoryAssociat(yī)ion)從1976年開始,經(jīng)過四年的調(diào)查,于1980年把它正式命名為可編程序控制器,簡稱“PC”.可編程序控制器硬件由六部分構(gòu)成:中央處理器(CentralProcessorUnit簡稱CPU):它是可編程序控制器的心臟部分。CPU由微處理器(Microproce-ssor)存儲實際控制邏輯的程序存儲器和存儲數(shù)據(jù)、變量的數(shù)據(jù)儲器構(gòu)成。電源(PowerSupply):給中央處理器提供必需的工作電源。輸入組件(Inputs):輸入組件的功能是將操作開關(guān)和現(xiàn)場信號送給中央處理器。現(xiàn)場信號可能是開關(guān)量、模擬量或針對某一特定目的使用的特殊變量。輸出組件(Outputs):輸出組件接收CPU的控制信號,并把它轉(zhuǎn)換成電壓或電流等現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)所能接收的信號后,傳送控制命令給現(xiàn)場設(shè)備的執(zhí)行器。輸入輸出(簡稱I/O)是可編程序控制器的“手”和“腳"或者叫作系統(tǒng)的“眼睛”和“視覺”。輸入信號包括按扭開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電傳感器、熱電偶、熱電阻、位置檢測開關(guān)和編碼器等。輸出信號包括繼電器、指示燈、顯示器、電機啟動等直流和交流設(shè)備。編程器(Programmer):在正常情況下,編程器用于系統(tǒng)初始狀態(tài)的配置,控制邏輯程序編制和加載,不能對系統(tǒng)操作。編程器也可用于控制程序的調(diào)試和控制系統(tǒng)故障時作為檢查故障的有效工具。3。2.2PLC的選型及特點1??煽啃愿?抗干擾能力強(1)所有的I/O接口電路均采用光電隔離,使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。(2)各輸入端均采用R-C濾波器,其濾波時間常數(shù)一般為10~20ms。(3)各模塊均采用屏蔽措施,以防止輻射干擾。(4)采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。(5)對采用的器件進行嚴格的篩選。(6)良好的自診斷功能,一旦電源或其他軟,硬件發(fā)生異常情況,CPU立即采用有效措施,以防止故障擴大.(7)大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高。2.通用性強,控制程序可變,使用方便PLC品種齊全的各種硬件裝置,可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng),用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后,在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下,不必改變PLC的硬設(shè)備,只需改編程序就可以滿足要求。因此,PLC除應(yīng)用于單機控制外,在工廠自動化中也被大量采用。3.功能強,適應(yīng)面廣現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能,還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機械、一條生產(chǎn)線,又可控制一個生產(chǎn)過程。4.編程簡單,容易掌握目前,大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式"。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀,又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平,所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓(xùn),電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。5。減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計及施工的工作量由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件,控制柜的設(shè)計安裝接線工作量大為減少。同時,PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試,更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且,由于PLC的低故障率及很強的監(jiān)視功能,模塊化等等,使維修也極為方便。6.體積小、重量輕、功耗低、維護方便PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品,其結(jié)構(gòu)緊湊,堅固,體積小,重量輕,功耗低,具有強抗干擾能力,易于裝入設(shè)備內(nèi)部,是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。綜上所述,本課題系統(tǒng)核心部分采用西門子S—200系列中的CPU224為控制元件,CPU224本機集成了14點輸入/10點輸出,共有24個數(shù)字量I/O。它可連接7個擴展模塊,最大擴展至168點數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點。CPU224有13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存貯空間,6個獨立的30KHz高速計數(shù)器,2路獨立的20KHz高速脈沖輸出,具有PID控制器。CPU224配有1個RS—485通訊/編程口,具有PPI通訊、MPI通訊和自由方式通訊能力,是具有較強控制能力的小型控制器。3.2.3I/O口分配表立體車庫I/O分配表如表2所示表2立體車庫I/O分配表輸入口名稱輸出口名稱I0。0貨臺到位限位Q0。0橫軸脈沖I0.1貨臺回位限位Q0.1豎軸脈沖I0.2貨臺是否有物Q0.2橫軸方向I/0I0.3自動/手動Q0.3豎軸方向I/0I0.4鍵盤值1位Q0。4貨臺前升I0。5鍵盤值2位Q0。5貨臺退回I0.6鍵盤值3位Q0。6就緒I0。7鍵盤值4位Q0.7取I1.0橫軸右限位Q1.0放I1.1橫軸左限位Q1。1十位顯示I1。2豎軸上限位Q2.0BCD碼1位I1.3豎軸下限位Q2。1BCD碼2位Q2。2BCD碼3位Q2.3BCD碼4位注:PLC主機輸出的1L、2L、輸入1M、2M、3M、4M分別與電源L+相連輸出的3L、4L、5L、6L、1M、2M與電源M相連3。3步進驅(qū)動模塊的設(shè)計3.3.1步進電動機的原理步進式伺服驅(qū)動系統(tǒng)是典型的開環(huán)控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中,執(zhí)行元件是步進電機。它受驅(qū)動控制線路的控制,將代表進給脈沖的電平信號直接變換為具有一定方向、大小和速度的機械轉(zhuǎn)角位移,并通過齒輪和絲杠帶動工作臺移動。由于該系統(tǒng)沒有反饋檢測環(huán)節(jié),它的精度較差,速度也受到步進電機性能的限制。但它的結(jié)構(gòu)和控制簡單、容易調(diào)整,故在速度和精度要求不太高的場合具有一定的使用價值.步進電機的工作原理實際上是電磁鐵的作用原理。3.3。2步進電動機的選型在選擇步進電動機時首先考慮的是步進電動機的類型選擇,其次是具體的品種選擇,在該立體車庫系統(tǒng)設(shè)計中要求步進電動機的電壓低、電流小、有定位轉(zhuǎn)矩和使用螺栓機構(gòu)的定位裝置,確定步進電動機采用2相8拍混合式步進電動機;在進行步進電動機的品種選擇時,要綜合考慮速比i、軸向力Tt、額定轉(zhuǎn)矩Tn和運行頻率Fy,以確定不進電動機的具體規(guī)格和控制裝置。步進電動機有如下特點:a、步進電動機的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴格成正比。因此,當它轉(zhuǎn)一圈后,沒有累計誤差,具有良好的跟隨性。b、由步進電動機與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng),既簡單、廉價,叉非??煽?同時,它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。c、步進電動機的動態(tài)響應(yīng)快,易于啟停、正反轉(zhuǎn)及變速。d、速度可在相當寬的范圍內(nèi)平穩(wěn)調(diào)整,低速下仍能獲得較大轉(zhuǎn)矩,因此一般可以不用減速器而直接驅(qū)動負載。e、步進電機只能通過脈沖電源供電才能運行,不能直接使用交流電源和直流電源。f、步進電機存在振蕩和失步現(xiàn)象,必須對控制系統(tǒng)和機械負載采取相應(yīng)措施。3.3.3步進驅(qū)動模塊步進驅(qū)動模塊由步進電機和步進驅(qū)動器組成。倉庫立體存儲系統(tǒng)有兩套步進驅(qū)動模塊,分別控制X軸、Y軸的絲桿運動。步進驅(qū)動器接收PLC發(fā)出的高速脈沖信號及方向電平信號,并將這些信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動步進電機的信號。步進電機旋轉(zhuǎn)方向由方向電平控制,步進電機旋轉(zhuǎn)速度由脈沖信號頻率控制,步進電機旋轉(zhuǎn)度由脈沖信號的數(shù)目控制。用四相步進電機42J1834—810,與之配套的驅(qū)動器選用美國IMS公司生產(chǎn)的M415B細分型步進電機驅(qū)動器,其細分功能使步進電機運轉(zhuǎn)精度提高,振動減小,雜訊降低,且具有光隔離信號輸入(抗干擾),靜止時電流減半,電源接反保護功能等優(yōu)點。42J1834-810步進電機步距角為1.8o,即在無細分的條件下,200個脈沖使步進電機轉(zhuǎn)一圈(200×1.8=360o)。通過驅(qū)動器設(shè)置細分精度,最高可以達到12800個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈。步進電機驅(qū)動器M415B細分設(shè)定由撥碼開關(guān)SW4、SW5、SW6設(shè)定,如表1所示。設(shè)置SW4=ON、SW5=OFF、SW6=ON,細分設(shè)置為800步數(shù)/圈,即800個脈沖使步進電機轉(zhuǎn)一圈,此時步距角為(800×0。45=360o).步進電機傳動組件采用聯(lián)軸器直接帶動螺旋絲杠轉(zhuǎn)動,螺旋絲杠的螺距為5mm,即步進電機每轉(zhuǎn)動一周,載物臺位移5mm.通過控制載物臺在X-Z軸平面的運動,從而把工件運送到倉庫的指定位置。步進電機驅(qū)動器M415B輸出相電流設(shè)定由撥碼開關(guān)SW1、SW2、SW3設(shè)定,如表5所示.設(shè)置SW1=OFF、SW2=ON、SW3=OFF,輸出相電流為1.05A。1.步進電機驅(qū)動器步進電機驅(qū)動器主要有電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分等。驅(qū)動器參數(shù)如下列圖表所示表3電氣規(guī)格說明最小值典型值最大值單位供電電壓182440V均值輸出電流0.2111。50A邏輯輸入電流61530mA步進脈沖響應(yīng)頻率——100kHz脈沖低電平時間5—1μs表4電流設(shè)定電流值SW1SW2SW30。21AOFFONON0.42AONOFFON0。63AOFFOFFON0。84AONONOFF1.05A0FFONOFF1.26AONOFFOFF1。50AOFFOFFOFF表5細分設(shè)定細分倍數(shù)步數(shù)/圈(1。8O整步)SW4SW5SW61200ONONON2400OFFONON4800ONOFFON81600OFFOFFON163200ONONOFF326400OFFONOFF6412800OFFONOFF由外部確定動態(tài)改細分/禁止工作OFFOFFOFF表6接線信號描述信號功能PUL脈沖信號:上升沿有效,每當脈沖由低變高時電機走一步DIR方向信號:用于改變電機轉(zhuǎn)向,TTL平驅(qū)動OPTO光耦驅(qū)動電源ENA使能信號:禁止或允許驅(qū)動器工作,低電平禁止GND直流電源地+V直流電源正極,典型值+24VA+電機A相A-電機A相B+電機B相B—電機B相PLC控制器與步進電機驅(qū)動器工作原理如圖4所示:圖4PLC控制器與步進電機驅(qū)動器工作原理圖2.步進電機采用二相八拍混合式步進電機,型號為42J1834—810,主要特點:體積小,具有較高的起動和運行頻率,有定位轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點。本模型中采用串聯(lián)型接法,其電氣圖如下圖5所示:圖5二相八拍混合式步進電機串聯(lián)型接法3.4絲桿驅(qū)動模塊的設(shè)計絲桿驅(qū)動模塊是將步進電機輸出的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線往復(fù)運動,兩套絲桿驅(qū)動模塊成90度垂直安裝,形成一個X—Y軸的平面運動系統(tǒng).在兩個絲桿驅(qū)動模塊上均設(shè)有一個零點,用以校正位置及提供一個位置參考點。同時為了防止絲杠驅(qū)動模塊過沖而產(chǎn)生機械物理損傷,在絲桿驅(qū)動模塊的極限位置均裝有碰撞保護開關(guān),用來防止絲桿驅(qū)動模塊過沖.工件推出模塊采用直流電機作為執(zhí)行機構(gòu),型號為32ZYC2503.5硬件接線圖的設(shè)計見附錄第4章升降橫移式立體車庫系統(tǒng)軟件方面的設(shè)計4。1系統(tǒng)主程序設(shè)計4。1。1主程序流程框圖主程序流程框圖如圖6所示圖6主程序流程框圖4。1.2主程序梯形圖見附錄4。2系統(tǒng)子程序設(shè)計4。2.1X軸、Y軸脈沖輸出子程序流程框圖X軸、Y軸脈沖輸出子程序流程框圖分別如圖7、圖8所示。圖7X軸脈沖輸出子程序流程框圖圖8Y軸脈沖輸出子程序流程框圖X軸、Y軸脈沖輸出子程序梯形圖X軸、Y軸脈沖輸出子程序梯形圖見附錄參考文獻[1]常斗南.PLC運動控制實例及解析[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010DounanChang.PLCmotioncontrolinstanceandanalysis[M]。Beijing:MechanicalIndustryPress,2010[2]呂景泉.可編程控制器技術(shù)教程[M].北京:高等教育出版社,2001JingquanLv.Theprogrammablecontrollertechnology(M)。Beijing:HigherEducationPress,2001[3]王永華.現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002YonghuaWang.ModernelectricandPLCcontroltechnology[M]。Beijing:BeihangUniversity[4]張培志.電氣控制與可編程序控制器[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007PeizhiZhang.ElectricalcontrolandPLC[M].Beijing:ChemicalIndustryPress,2007[5]陽勝峰。西門子PLC與變頻器、觸摸屏綜合應(yīng)用教程[M]。北京:中國電力出版社,2009ShengFengYang。SiemensPLCandfrequencyconverter,touchscreenintegratedapplicationguide(M).Beijing:ChinaElectricPowerPress,2009附錄1硬件接線圖圖設(shè)計附錄2PLC主程序圖X軸脈沖輸出子程序梯形圖Y軸脈沖輸出子程序梯形圖對應(yīng)倉庫定位子程序中轉(zhuǎn)位置定位控制子程序貨臺運動控制子程序基于PLC的地下智能立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計摘要:針對傳統(tǒng)車庫車位少、費用高、空間利用率低等弊端,提出了基于PLC為控制核心并結(jié)合RFID射頻識別技術(shù)的地下智能立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計。系統(tǒng)以PLC(可編程控制器)作為控制核心接收地面發(fā)出的存、取車輛指令,通過傳感器、微動開關(guān)和RFID射頻閱讀器來采集系統(tǒng)的狀態(tài)和車輛信息,并驅(qū)動垂直升降機和平面往復(fù)搬運機的運動實現(xiàn)車輛的自動存取.關(guān)鍵詞:PLC;立體車庫;智能;RFID;人類在不斷完善社會功能的過程中,科技給予其無限的力量同時科技也在挑戰(zhàn)著人類的思維模式,城市發(fā)展所帶來的困惑越來越突出。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民群眾生活水平的不斷提高,私家車數(shù)量日趨增長。機動車保有量的增長與泊車位的緊缺帶來的“停車難,停車貴”已經(jīng)深深的困擾著有車一族,甚至造成有車不敢開、不能開的尷尬局面。如何利用有限的空間改善人類的生存環(huán)境和生活質(zhì)量是如此迫切的需要回答。針對傳統(tǒng)車庫車位少、費用高、空間利用率低等弊端,地下智能立體車庫系統(tǒng)提出了基于PLC為控制核心并結(jié)合RFID射頻識別技術(shù)的控制設(shè)計。與傳統(tǒng)地下車庫比較地下智能立體車庫主要有以下幾點優(yōu)勢:①提高地下空間利用率:傳統(tǒng)地下車庫僅利用了地下一層進行停放車輛,而地下智能立體車庫能在保證建筑安全性的前提下,利用地下三層的密閉空間大大的提高了地下空間的利用率;②智能化系統(tǒng)提高安全性:傳統(tǒng)地下車庫是敞開式管理,駕駛員需要將車駛?cè)胲噹觳ふ臆囄?,在泊車、取車過程中在安全上存在諸多隱患,如車輛丟失隱患、車輛刮擦隱患、泊車駕駛員人身安全隱患等,而智能立體車庫則能完全排除上述隱患,智能立體車庫利用的是地下密閉空間,采用先進的智能控制系統(tǒng),車主從泊車到取車全部過程都是由智能系統(tǒng)自動完成,車主無需以身犯險深入車庫存取車輛;③高效性:系統(tǒng)響應(yīng)速度快,存車和取車過程相互獨立可同時進行,平均操作時間都可控制在70s到120s內(nèi);利用RFID射頻系統(tǒng)的遠距離感應(yīng)功能,當指定位置的RFID閱讀器感應(yīng)到走向取車亭駕駛員身上的射頻信號,就可以提前開始執(zhí)行取車操作,從而大大縮短駕駛員的取車等待時間,如果車輛泊位靠上的話可以甚至可以是“車等人”;所以地下智能立體停車場必然是城市停車場未來發(fā)展的趨勢.1、地下智能立體車庫硬件系統(tǒng)設(shè)計地下智能立體車庫系統(tǒng)的控制核心是PLC,目前市場上PLC品牌眾多如美國AB,比利時ABB,松下,西門子,匯川,三菱,歐姆龍,臺達,富士,施耐德,信捷,創(chuàng)研等。各種品牌都有自身的優(yōu)勢和不足,在選型上應(yīng)根據(jù)工程具體選擇合適的PLC品牌.從I/O分配、機型容量、性價比等方面考慮并結(jié)合地下智能立體車庫的工程實際最終選定三菱FX系列中最先進的[1]為控制核心.系統(tǒng)還結(jié)合RFID[2]無線射頻識別技術(shù),來實現(xiàn)待停車輛泊位的自動分配,同時驅(qū)動相應(yīng)閘門的自動升降和垂直升降機、平面往復(fù)搬運機的協(xié)調(diào)動作以實現(xiàn)車輛的自動存取。地下智能立體車庫的執(zhí)行機構(gòu)主要由地上存車亭、地上取車亭、地下三層車庫主體和其他相關(guān)附件組成.地上存車、取車亭系統(tǒng)是智能立體車庫設(shè)在地面的兩個重要設(shè)施,是地下車庫與地面的連接樞紐。如圖3、圖4所示,存、取車亭都是由設(shè)立在預(yù)定位置的兩個RFID射頻卡閱讀器、自動道閘、兩個車亭進、出自動門和一部連接地上地下的車庫垂直升降機組成;其中兩圖中的二、三號自動門為駕駛員進出通道,一、四號自動門為車輛進出通道;2號自動道閘為存車隔離道閘,是存車亭與侯存區(qū)分界線,當存車亭處于存車進程時該閘關(guān)閉,該閘可避免侯存車輛在存車亭處于存車期間誤入存車亭而發(fā)生掉落危險;地下三層車庫系統(tǒng)是立體車庫的主體,承當著車輛精確入庫、平穩(wěn)停放和安全出庫等重要任務(wù).因此不僅要求做到車位充足還要做到設(shè)計合理,運行穩(wěn)定可靠.地下三層立體車庫由上往下分別為A、B、C三層,每層設(shè)12個泊位扣除垂直升降機的占用位置分左右分別為8個和6個共計42個泊位,根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則每個泊位都有一個特定的編號如A-02,B—12,C-13等。每層有一個獨立的平面往復(fù)搬運機,可在本層中每個泊位間自由往復(fù)運動且兩層間平面往復(fù)搬運機互不干擾可同時運動。有1、2號兩臺垂直升降機分別與地上的存、取車亭聯(lián)通,無存取指令時,1號存車升降機處于升降機最高位置即上升至存車亭地面等高的位置處于待命狀態(tài),2號取車升降機處于升降機底層位置即處于地下車庫C層位置處于待命狀態(tài)。圖1、圖2分別為地下智能立體車庫的側(cè)視圖和俯視圖。2立體車庫的PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計根據(jù)既定的方案,系統(tǒng)PLC控制程序采用步進方式進行編程,系統(tǒng)整體框圖如圖5所示。采用步進方式進行編程,不需對時刻變化的工序步進動作進行設(shè)計,工序之間的聯(lián)鎖或雙重輸出的處理SFC均能自動進行,只要對存車、取車的各個工序進行簡單的順序設(shè)計就能保證閘門、自動門、升降機以及平面往復(fù)搬運機的正確動作;且使用步進編程在程序調(diào)試以及故障檢查非常方便。圖6是立體車庫的動作流程圖,部分I/O分配詳見表1。智能立體車庫在編程中采用并行性流程控制,使存車與取車過程相互獨立同時進行大大加快了智能立體車庫的車輛存取速度,從而提高了車庫的運行效率。圖7為車庫并行性流程控制[3]示意圖。表1部分I/O分配表輸入輸出元件名稱作用輸入點元件名稱作用輸出點存車取卡按鈕分配車輛泊位X0車輛泊位空閑指示指示車庫泊位Y0一號自動門檢測傳感器檢測存車亭是否有待存車輛X11號自動道閘抬起輸出驅(qū)動1號道閘抬起Y1一號自動門開門到位微動開關(guān)檢測自動門是否完全打開X22號自動道閘抬起輸出驅(qū)動2號道閘抬起Y21號升降機壓力感應(yīng)開關(guān)檢測車輛是否駛上升降機X3一號自動門打開輸出驅(qū)動一號自動門打開Y3ABH-50L紅外對射檢測傳感器檢測汽車是否完全駛?cè)肷禉CX4一號自動門關(guān)閉輸出驅(qū)動一號自動門關(guān)閉Y41號升降機A層標志檢測1號升降機是否在A層X5一號升降機下降輸出驅(qū)動一號升降機下降Y51號升降機B層標志檢測1號升降機是否在A層X6一號升降機上升輸出驅(qū)動一號升降機上升Y61號升降機C層標志檢測1號升降機是否在A層X7A層平面往復(fù)搬運機前行驅(qū)動A層平面往復(fù)搬運機前行Y7基于PLC控制的智能立體車庫難點在于實現(xiàn)車輛的自動存與自動取,下面就這兩個難點進行分析設(shè)計。在自動存車過程中泊位的分配采用變址[3]的方式進行處理,具體如圖8所示.當?shù)谝淮伟聪麓孳嚢粹o時,在X0的上升沿,程序?qū)ⅲ眰魉椭罬Z0此時Z0=0即M0被置1,松開X0時在X0的下降沿將Z0自加1即Z0=1;在第二次按下存車按鈕時,在X0的上升沿將1傳送至MZ0此時Z0=1即M1被置1,松開X0時在X0的下降沿Z0再次自加1即Z0=1+1=2,以此類推實現(xiàn)變址。利用變址程序?qū)玫揭来伪恢?的M1,M2,M3,…,M42,利用這些中間繼電器的信號可以實現(xiàn)01號泊位到42號泊位的準確定位。以A層的01到14號泊位為例01號泊位對應(yīng)M1、X12,02號泊位對應(yīng)M2、X13,以此類推14號泊位對應(yīng)M14、X27,步進編程程序如圖9所示。第175行對應(yīng)Y7得電即驅(qū)動平面往復(fù)搬運機前行動作,第173行為車輛泊位定位程序,例如此時車輛分配存儲到第7個泊位,此時被置1的是M7,當搬運機碰到微動開關(guān)X12由于M1未被置1所以程序?qū)⒉话l(fā)生跳轉(zhuǎn)即S23不能被置1,直至搬運機運動到第7個泊位時,微動開關(guān)X20被壓合時由于M7已被置1此時左右母線通過X20、M7再經(jīng)過[SETS23]接通,程序發(fā)生跳轉(zhuǎn)Y7失電即搬運機停止前行定位于7號泊位,緊接著進行車輛入位操作.車輛存儲層次以A層為優(yōu)先,當A層存滿時方才進行B層的存儲。判斷標準是Z0的數(shù)值,當Z0≦14,車輛存儲至A層同時將M201強行置1的指令寫并寫入射頻卡;當14≦Z0<28時車輛存儲至B層同時將M202強行置1的指令寫入射頻卡;當28≦Z0<42時車輛存儲至C層同時將M203強行置1的指令寫入射頻卡;同時寫入射頻卡的還有M204對應(yīng)A層01泊位,M205對應(yīng)A層02泊位,以此類推M217對應(yīng)A層14泊位;M218到M231分別對應(yīng)B層01泊位到B層14泊位;同理M232到M245也分別對應(yīng)C層01泊位到14泊位,當相應(yīng)泊位被存放時對應(yīng)中間繼電器被強行置1的指令也寫入射頻卡。取車時當3號射頻卡閱讀器檢測到駕駛員隨身攜帶的射頻卡信號時,依照設(shè)定PLC內(nèi)部相應(yīng)的代表層與泊位的繼電器將被置1。取車泊位定位程序如圖10所示.2號升降機默認位置為C層,當待取車輛位于A或B層時,升降機需上升即第244行中M201或M202將閉合上升繼電器Y15得電將驅(qū)動升降機上升.以A-06泊位為例,當3號閱讀器檢測到A—06時,PLC內(nèi)部M201、M209被置1。M201一旦閉合升降機將上升直至碰到A層標志微動開關(guān)X33,程序跳轉(zhuǎn)至第252行,此時A層平面搬運機動作前行,當搬運機壓合06泊位標志微動開關(guān)X17時程序發(fā)生跳轉(zhuǎn),搬運機停止于06泊位前,緊接著進行車輛出位操作完成取車操作.3小結(jié)地下智能立體車庫能有效的利用地下空間,解決了城市車輛無處停放的問題并且降低停車成本。同時地下智能立體車庫以PLC為控制核心,將取卡機、道閘、自動門、電子顯示屏、信號燈等設(shè)備進行有機整合,并加入非接觸式遠距離控制的RFID射頻技術(shù),引入先進的應(yīng)急后備安全保障系統(tǒng),實現(xiàn)存車、取車自動化.在節(jié)省寶貴的時間同時,地下智能車庫的自動化、精準、穩(wěn)定、安全的控制系統(tǒng)可以避免常規(guī)車庫中由于治安或其他車主駕駛水平等原因所造成的車體內(nèi)外的損壞甚至車輛的丟失的問題。地下智能立體車庫研究設(shè)計達到了車輛自動存、取的目的,真正實現(xiàn)了停車只需熄滅引擎,取車只需走向車庫的愿望,使車庫系統(tǒng)實現(xiàn)智能化、安全化、高效化、無人化管理。具有一定的創(chuàng)新性,是城市停車場未來發(fā)展的必然趨勢。參考文獻:[1]劉建華,張靜初.三菱FX2N系列PLC應(yīng)用技術(shù)[M]。機械工業(yè)出版社,2010:8-10.[2]單承贛,單玉峰.射頻識別(RFID)原理與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社,2008:15—18。[3]王國海.可編程序控制器及其應(yīng)用[M]。中國勞動社會保障出版社,2007:116—118,158-160.畢業(yè)設(shè)計開題報告課題題目基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計課題來源生產(chǎn)實踐是否實做

□成果形式畢業(yè)設(shè)計■畢業(yè)論文□開題報告內(nèi)容(可另附頁)見附頁

指導(dǎo)教師意見(課題難度是否適中、工作量是否飽滿、進度安排是否合理、工作條件是否具備等)課題難度適中,工作量飽滿,進度安排合理,具備畢業(yè)設(shè)計工作條件。

指導(dǎo)教師簽名:

年月日專家組及學(xué)院意見(選題是否適宜、各項內(nèi)容是否達到畢業(yè)設(shè)計(論文)大綱要求、整改意見等)

專家組成員簽字:

教學(xué)院長(簽章):

年月日附

頁附頁一。課題研究的目的及意義隨著社會的發(fā)展,城市人口日益增多,樓房和車輛也越來越多,特別是隨著改革開放以來,國民經(jīng)濟的高速發(fā)展為汽車工業(yè)的振興注入了強勁的動力.目前中國家用轎車的保有量為489萬輛到2010年將增加達到1466萬輛2倍,到2020年這一數(shù)字再增加4倍,達到7200萬輛.屆時我國大城市的車輛越來越多,而除了新建的高檔住宅小區(qū)外,大多數(shù)普通住宅小區(qū)的車庫嚴重配套不足,以至于小區(qū)內(nèi)小轎車到處亂停亂放,馬路邊、人行道、甚至草坪上都停車?!笆濉逼陂g,國家鼓勵轎車進入家庭,隨著城市居民汽車普及率的大幅提高,在中國城市土地資源越來越緊缺的情況下,城市住宅小區(qū)的停車難問題已經(jīng)日益突出,許多大城市為了解決這個問題,都提出了住宅小區(qū)停車位的供應(yīng)以配建為主,并都制定了新的建筑物配建停車設(shè)施標準,如合肥市住宅區(qū)配建停車位標準提高到0。5—1.6個不等。但我國大城市普通住宅區(qū)以及老城區(qū)以前建立的住宅區(qū)大部分都沒有建停車場(庫),也不會有太大的地方和空間來建大型停車場,也就無法滿足住宅小區(qū)內(nèi)廣大居民的停車需求。為此停車問題也就逐漸成為大城市一個大難題。城市中有限的地面面積已經(jīng)無法提供足夠的停車車位,于是向空間發(fā)展成為解決當前問題的一條重要途徑。立體停車庫就是在這種背景下發(fā)展起來的。研究立體停車庫網(wǎng)絡(luò)智能管理系統(tǒng)不僅能夠降低成本,帶來經(jīng)濟效益,更能提高效率,方便人們的日常生活.最后,通過畢業(yè)設(shè)計,在綜合利用以前所學(xué)知識同時,進一步的學(xué)習(xí)了專業(yè)知識,為參加工作和進一步的深造做準備。二.本課題國內(nèi)外研究現(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,保有量不斷增加,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,得到了蓬勃發(fā)展,較好的解決了本地區(qū)的停車難,并開始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品。我國機械式車庫的研究開發(fā)工作是從80年代中期開始,90年代開始引進和生產(chǎn)停車設(shè)備,在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用,參照日本等國標制定的我國行業(yè)標準也在近幾年出臺.目前停車設(shè)備生產(chǎn)廠已發(fā)展到幾百家,生產(chǎn)各種類型的停車設(shè)備,有些停車設(shè)備已經(jīng)開始出口。機械式立體車庫是一種具有綜合性能的建筑,不僅包含了機械停車設(shè)備,其規(guī)劃建設(shè)涉及到區(qū)域整體景觀、交通疏導(dǎo)、建筑結(jié)構(gòu)、供電照明、通訊監(jiān)控、通風(fēng)排水、環(huán)境保護、安全消防等。需要多學(xué)科、多專業(yè)的復(fù)合型人才積極參與,把國外停車技術(shù)和各領(lǐng)域的成熟技術(shù)移植到我國停車產(chǎn)業(yè),開發(fā)出安全、經(jīng)濟、高效、節(jié)能的產(chǎn)品,滿足國內(nèi)外市場的需求。我國停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一些問題,比如沒有統(tǒng)一的技術(shù)標準;多數(shù)產(chǎn)品是仿照或者引進國外技術(shù)制造,技術(shù)水平低,市場競爭無序,個別企業(yè)為搶占市場,才去低價競爭。政策不配套,對停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和管理嚴重滯后.需要我國在政策、市場、管理等多方面做出努力。三.本課題的研究內(nèi)容立體車庫結(jié)構(gòu)特點是:底層只能平移,頂層只能升降,中間層既可平移又可升降。除頂層外,中間層和底層都必須預(yù)留一個空車位,供進出車升降之用。當?shù)讓榆囄贿M出車時,無需移動其他托盤就可直接進出車;中間層、頂層進出車時,先要判斷其對應(yīng)的下方位置是否為空,不為空時要進行相應(yīng)的平移處理,直到下方為空才可進行下降動作,進出車完成再上升回到原位置。其運動的總原則是:升降復(fù)位,平移不復(fù)位。本設(shè)計研究的內(nèi)容是實現(xiàn)立體停車庫的下位機部分。PLC是以微處理器為基礎(chǔ),綜合自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置,它具有體積小,功能強,程序設(shè)計簡單,靈活通用,維護方便等一系列的優(yōu)點,特別是它的高可靠性和較強的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力,使它成為大規(guī)??刂乒こ痰睦硐胂挛粰C。此次所設(shè)計的立體停車庫也是使用PLC進行下位機的控制及應(yīng)用。升降橫移式立體停車庫是一種比較典型的跨學(xué)科機電一體化產(chǎn)品,集機械、電子、信息技術(shù)于一體.其中,電子技術(shù)、信息技術(shù)和傳感技術(shù)的合理運用與組合構(gòu)成了車庫的控制系統(tǒng)。升降橫移式立體停車庫的控制系統(tǒng)是整個車庫系統(tǒng)的重要組成部分,也是車庫系統(tǒng)的核心.執(zhí)行機構(gòu)是“四肢”,框架是“軀體”,那么控制系統(tǒng)就是“大腦”。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。四.本課題準備情況第一步:選題,根據(jù)自身學(xué)習(xí)愛好,結(jié)合老師的建議選定畢業(yè)論文題目。第二步:搜集、閱讀和整理資料,主要是利用網(wǎng)上資源、圖書館、雜志、文獻等資料。第三步:通過幾種方案對比,選出合適的設(shè)計方案.第四步:撰寫畢業(yè)論文,PLC程序設(shè)計,PID參數(shù)整定,制作軟件仿真圖。第五步:論文修改和定稿,對畢業(yè)論文進行全面檢查,并進行局部的修改,最終定稿。五、工作進度計劃第一—二周收集資料,學(xué)習(xí)PLC相關(guān)知識,完成開題報告。第三—四周查找并收集相關(guān)資料,進行系統(tǒng)方案設(shè)計比較。第五—六周優(yōu)化方案,對PLC進行系統(tǒng)學(xué)習(xí),整理分析所查找的資料。第七—八周深入研究分析所查資料,并撰寫初稿。第九—十周進一步完善設(shè)計,進行軟件仿真,定稿.第十一—十二周系統(tǒng)調(diào)試,完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù),準備答辯提綱。六、主要參考文獻[1]王永華?現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M]?北京?北京航空航天大學(xué)出版社,2008年[2]郝艷芳等?自動化立體停車設(shè)備的安全技術(shù)?機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,[J]2001年[3]龔海峰?升降橫移式立體停車庫及控制系統(tǒng)的研究[D]?蘭州:蘭州理工大學(xué),2003.[4]張萬忠?可編程控制器入門與應(yīng)用實例[M]?北京:中國電力出版社,2005年[5]中國重型機械工業(yè)協(xié)會停車設(shè)備管理委員會編?機械式立體停車庫[M]?北京:海洋出版社,2001。9[6]陳其純?可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M]?北京:高等教育出版社,2000年[7]李敬梅?電力拖動控制線路與技能訓(xùn)練[J]?北京:中國勞動社會保障出版社,2007年[8]廖常初?PLC編程及應(yīng)用[M]?北京:機械工業(yè)出版社,2008年[9]鄧星鐘主編?機電傳動控制[M]?華中科技大學(xué)出版社,2002.5[10]S7—200中文系統(tǒng)手冊[M]?西門子公司,2002.6[11]廖常初主編?PLC編程及應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社,2002。4[12]王占奎主編?變頻調(diào)速應(yīng)用百例[M]。科學(xué)出版社,1999.4[13]常斗南主編?李全利.可編程序控制器原理、應(yīng)用、實驗[M].1998。11[14]Eker、Lyas,OperationandControlofaWaterSupplySystem,ISATransactions,July,2003.MousaviH,RamamurthyA.S,AdvancesinWaterResources,2000.[15]YANDe—ging。ApplicationofvariableFrequencycoFStantPressureWat(yī)erSupplyEquiZMentinLage-scalePumpingStat(yī)ion[J].DrainageandIrrigat(yī)ionMachinery。2004.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。隨著城市汽車保有量的不斷增加,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上地資源,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,運用歐姆龍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準、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。AbstractStereogarageisthestoragewhichisusedforautomaticparkingandscientificstorageofkindsofautomobile.Asthequantityofurbanautomobilehasincreasedcontinuouslyinnowadays,thehard-to-ParkProblemhasbecomeacommonphenomenon.Mechanicalstereogaragecanuselandresourcesufficientlyandbringspaceadvantageintoplay,andmaximizethenumberofparkingcars。Ithasbecomeanimportantwayforstatictrafficproblemofcities.Theissuestudiesthetypemechanicalparkingsystemwhichnamedup—downandtranslat(yī)ionstereogarage,andregardsofthetwofactorsofcostofmanufactureandoperationalefficiencysynthetically.Onthebasisofinvestigationoncurrentsituationanddevelopingtrendofgarageindomesticandabroad,wechoosethree-layerandthree—formulisticgaragestructureastheresearchmodel.Accordingtotheformofthedragging-formsofmultiplayerup-downandtranslationear-base,itismadeofthreeparts:partofear-basestructure、partofdriving-frameworkandpartofcontrolsystem。Thepapersimplyintroducesmainstructureandcharacteristicsofgarageandalsogivesashortintroductiontoitscontrolsystem.Thefiniteelementreliabilitycheckingofsteelstructureofgarageisutilizedaccordingtotheoperationprincipleofup—downandtranslationstereogarage,themechanicswasusedtocomprehensivelyanalyzetheup—downandtranslationstereogarage.Includingintensionoftheframeworkstructureandaxes,etc。ThepaperadoptedPLCascontrolsystemindesigningtheup-downandtranslationstereogarage,PLCsoftwareofOMRONcompanywasusedtoweavetheprogramofcontrolsystem,throughdebuggingrunning。TheresultprovedthatadoptedPLCascontrolsystemissimpleandeasytorealize。Thecharacteristicofstabilization,credibility,speedinessandhighcapabilitymadethecontrolsystemveryperfection.Inordertosatisfyusingdemandindesignstereogarage,accordingtocriterionofmechanicalparkingsystems-generalsafetyrequirementandthefactsoftheup-downandtranslationstereogaragethePaperintroducedsomesafetytechniquewhichwasusedintheup-downandtranslationstereogarage.ThiscanensureabsolutesafetyforCarandmakethewholestereogaragesafetyandrunningsmooth.Keywords:Stereogarage,Controlsystem,PLC,Steelstructure.目錄TOC\o”1-3"\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc474366215"摘要PAGEREF_Toc474366215\h1HYPERLINKAbstractPAGEREF_Toc474366216\h2目錄PAGEREF_Toc474366217\h31緒論PAGEREF_Toc474366218\h5HYPERLINK\l”_Toc474366219”1.1目的及意義PAGEREF_Toc474366219\h5HYPERLINK2.1。1停車設(shè)備的主要組成部分PAGEREF_Toc474366226\h13系統(tǒng)研究采用的事三層三列形式的七車位升降橫移式智能立體車庫進行研究和系統(tǒng)設(shè)計,具體構(gòu)造示意圖如圖2-2所示。PAGEREF_Toc474366227\h13HYPERLINK\l"_Toc474366228"2.1.2車輛存取原理PAGEREF_Toc474366228\h152。1.3升降橫移類機械式停車設(shè)備設(shè)計和安裝的特殊要求PAGEREF_Toc474366229\h15HYPERLINK\l"_Toc474366230"2。2升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)研究PAGEREF_Toc474366230\h162.2.1立體車庫控制系統(tǒng)分析PAGEREF_Toc474366231\h162.2.2立體車庫控制系統(tǒng)組件PAGEREF_Toc474366232\h172。3立體車庫控制系統(tǒng)的輸入輸出信號分析PAGEREF_Toc474366233\h172。3.1系統(tǒng)輸入信號PAGEREF_Toc474366234\h17HYPERLINK\l"_Toc474366235"2.3。2系統(tǒng)輸出控制信號和聯(lián)動聯(lián)鎖控制PAGEREF_Toc474366235\h18HYPERLINK\l"_Toc474366236"2。4本章總結(jié)PAGEREF_Toc474366236\h19HYPERLINK\l”_Toc474366237”3升降橫移立體車庫控制方案PAGEREF_Toc474366237\h203。1升降橫移立體車庫系統(tǒng)控制要求PAGEREF_Toc474366238\h203。2橫移立體車庫控制系統(tǒng)方案選擇。PAGEREF_Toc474366239\h203.2.1繼電器控制方式PAGEREF_Toc474366240\h20HYPERLINK\l”_Toc474366241”3。2.2單片機控

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