2013~2014學年第1學期電氣控制及PLC》課程設計報告題目：自動雙層停車場控制設計專業(yè)：自動化班級：姓名：指導教師：電氣工程學院2013年11月2日

1、任務書課題名稱自動雙層停車場控制設計指導教師（職稱）I執(zhí)行時間~~2013~2014學年第1學期第9周~~學生姓名|學號承擔任務設計目的PLC課程設計是與專業(yè)課《電氣控制及PLC》相配套的一門重要的實踐課程，是理論與實踐相結合的一個重要教學環(huán)節(jié)。通過課程設計，培養(yǎng)學生可編程控制器應用能力，同時通過課程設計與實踐鞏固和加深對理論知識的理解、增強學生設計PLC控制系統(tǒng)的硬件和軟件的能力。設計目的設計要求1、雙層自動停車場配置如下圖所示，上下層共可停5部車?！猋7—-YIIV6y102、本停車場設計的規(guī)則為1、2、3車位只能上下移動，不能左右移動，4、5車位只可左右不可上下移動。3、下排車位只需直接將車子開出即可。4、如要呼叫上排車子，只要按下1至3的按鈕，再按下叫車按鈕，則所按車位將降至下層，而下排車位將左右移動，讓出位置讓上層車位降下。摘要隨著社會的不斷發(fā)展和進步，車輛在不斷的增多。因此，就要求有更多的車位來停放車輛，這就要求車位從地面向空間發(fā)展，車位需要上下移動。根據不同的要求，執(zhí)行一系列的操作。本設計是針對車輛能很好的運行來設計的，用PLC來控制，充分利用每種元件的功能及相關的機械互鎖。利用中間繼電器的多功能的特點進行對不同控制的聯系，充分的利用繼電器可以減少不必要的誤動作，并且簡化了連線的復雜度。自動雙層停車場將使人們的生活更加的便捷。關鍵字：車位，PLC，繼電器，自動雙層停車場目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章引言11.1背景11.2背景分析1\o"CurrentDocument"第二章總體方案的設計2\o"CurrentDocument"2.1自動雙層停車場的組成原理2\o"CurrentDocument"2.2自動雙層停車場基本結構2\o"CurrentDocument"2.2.1升降裝置22.2.2存取車過程3\o"CurrentDocument"2.2結構特點4\o"CurrentDocument"2.3系統(tǒng)硬件配置及組成原理5\o"CurrentDocument"2.3.1可編程控制器PLC的基本組成5\o"CurrentDocument"2.3.2PLC的工作原理5\o"CurrentDocument"2.3.3系統(tǒng)的硬件配置6\o"CurrentDocument"2.4系統(tǒng)變量定義及分配表6\o"CurrentDocument"2.5系統(tǒng)可靠性設計6\o"CurrentDocument"第三章系統(tǒng)的軟件設計7\o"CurrentDocument"3.1控制系統(tǒng)的設計思路7\o"CurrentDocument"第四章系統(tǒng)調試及結果分析8\o"CurrentDocument"心得與體會：9\o"CurrentDocument"參考文獻10\o"CurrentDocument"附錄：11#第一章引言1.1背景隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，以及國家的經濟型社會、節(jié)約型經濟的政策、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略等，決定了立體停車設備的發(fā)展和立體停車設施問題。近年來，隨著中國經濟的迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)人口劇增，汽車擁有量日益提高。由于汽車數量的快速增加，對停車場的需求必將日益提高，停車難的問題越來越突出，人們對停車的要求也越來越迫切。而對于快速發(fā)展的中國各個城市，停車難也隨著城市經濟的快速發(fā)展和汽車數量的激增接踵而來。PLC一經出現，由于它的自動化程度高、可靠性好、設計周期短、使用和維護簡便等獨特優(yōu)點，備受國內外工程技術人員和工業(yè)界廠商的極大關注，生產PLC的廠家云起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在PLC中的應用，使PLC的功能不斷得到增強，產品得到飛速發(fā)展。國內家用汽車擁有量的迅速增加，使城市道路交通變得十分擁擠，各大城市高峰時塞車已經成為天天可見的一道景觀。家用汽車的停放也逐漸成為一個社會問題。我國大城市中由于停車位少，而土地越來越緊缺的情況下，停車位價格十分昂貴，為解決城市停車難的問題，立體車庫是必然出路。我國立體車庫發(fā)展雖經歷了近十年的發(fā)展，但仍處于初級的停車功能，是最原始的使用階段，它的設計水平、經濟價值還有待于完善和開發(fā)。為此對立體車庫設計方案優(yōu)化具有重大的現實意義和潛在的市場經濟效益。本次設計是將PLC用于自動雙層停車場控制，對學習與實用是很好的結合。1.2背景分析發(fā)展立體停車庫是當今社會的必然趨勢，機械立體式停車庫占地少、存車多，其在停車場中的優(yōu)勢是明顯的，適合于城市建設的各種場合。我國城市停車場還處在初級階段，專用和公共停車位數量距合理的車位和車輛比率相差甚遠，停車難到處可見。目前我國的停車場仍以平面停車場、路上停車場、路外停車場、自行式停車場為主。立體停車庫和機械式停車場數量還很少。作為現代大都市的標志，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，汽車普遍進入家庭已為期不遠，停車場前景廣闊。機械式立體停車庫既可以大面積使用，也可以見縫插針設置，還能與地面停車場、地下停車庫和停車樓組合實施。是解決城市停車最有效的手段，是停車產業(yè)發(fā)展的必經之路。第二章總體方案的設計2.1自動雙層停車場的組成原理自動雙層停車場的運行原理即升降橫移類機械停車庫利用托盤移位產生垂直通道，實現高層車位升降存取車輛。其車位結構為2維矩陣形式，可設計為多層和多列。由于受收鏈裝置及進出車時間的限制，一般為2-4層，2層、3層者居多，現以較為典型的地上3X3升降橫移式為例，說明停車庫的運行原理。下排車位只需直接將車子開出即可。如果要呼叫上排車位，只需按下1至3的按鈕，再按下【叫車】按鈕，選擇所按車位將降至下層，而下排車位將左右移動，讓出位置讓上層車位降下來。即底層只能平移，頂層只能升降。除頂層外，底層都必須預留一個空車位，供進出車升降之用。當底層車位進出車時，無需移動其他托盤就可直接進出車；頂層進出車時，先要判斷其對應的下方位置是否為空，不為空時要進行相應的平移處理，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：升降復位，平移復位。由于停車設備對場地的適應性強，系統(tǒng)各機械部分可以根據不同地形和空間進行任意的組合、排列，規(guī)?？纱罂尚。瑢ν恋氐囊蟊容^低，因此，應用非常廣泛。2.2自動雙層停車場基本結構2.2.1升降裝置升降裝置包括：1）曳引驅動機，即電機、減速箱和制動器；2）傳動部件包括鋼絲繩和滑輪（或升降鏈條、鏈輪）等；3）對重和平和平衡鏈；4）升降導軌和対重導軌。曳引驅動機通過鋼絲繩（或鏈條）使載車臺升降，同時対重也相應運動，平衡重量這樣有利于減小電機功率。2.2.2存取車過程自動雙層車庫控制系統(tǒng)通過人機界面來實現。存車時，在人機界面的主界面中按"存車界面"在選擇需要存車的車位判斷無誤后按確認自動完成存車過程;取車時人機界面進去取車界面，直接選擇想要取車的庫位，判斷無誤后按確定，自動完成驅車過程。用戶存車，進入存車界面。發(fā)布存車指令，人機界面將相應信號送給PLC,此時，大門打開，司機將車開到升降臺指定位置后下車，選擇庫位并按"確定"鍵，此時，大門開始關閉。PLC判斷是否升降，升降臺低速上升，達到指定位置碰到主平層行程開關肘，主電機制動。此時汽車在制定車位，并且人機界面上顯示相應庫位有存車信息。司機開車入庫|取車時，在人機界面上選擇取車界面，選擇枯萎，判斷無誤后按確認，進入驅車操作。根據庫位位置，PLC判斷所取車位是否下降，升降臺下降，并復位。人機界面上顯示相應庫位的消失，并檢測升降臺是否到位，大門打開，司機把車從升降臺上開出，延時一段時間后大門自動關閉，驅車過程結束。

2.2結構特點停車場的底層只能平移，頂層只能升降。除頂層外，底層都必須預留一個空車位，供進出車升降之用。當底層車位進出車時，無需移動其他托盤就可直接進出車；頂層進出車時，先要判斷其對應的下方位置是否為空，不為空時要進行相應的平移處理，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：升降復位，平移復位。自動雙層停車場采用模塊化設計，每單元可設計成兩層、三層、四層、半地下等多種形式，車位數從幾個到上百個，此立體車庫適用于地面及地下停車場，配置靈活，造價較低，產品特點：1）節(jié)省占地，配置靈活，建設周期短。2）價格低，消防、外裝修、土建地基等投資少。3）可采用自動控制，構造簡單，安全可靠。4）存取車迅速，等候時間短。5）運行平穩(wěn)，工作噪聲低。6）適用于商業(yè)、機關、住宅小區(qū)配套停車場的使用。7）安全裝置：防墜裝置，限位保護器、急停開關等。2.3系統(tǒng)硬件配置及組成原理2?3?1可編程控制器PLC的基本組成可編程控制器采用可以程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并通過式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。PLC的基本組成可歸為四大部件：中央處理單元(CPU板)一一控制器的核心輸入部件(U0部件)—連接現場設備與CPU之間；輸出部件一一連接驅動或受控元件的接口電路；電源部件為PLC內部電路提供能源；整體結構的PLC-四部分裝在同一個機殼內；模塊式結構的PLC-各部件獨立封閉，稱為模塊，通過機架和總線連接而成。I/O的能力按用戶的需要進行擴展和組合，另外，還必須有編程器將用戶程序寫進規(guī)定的存儲器內。2.3.2PLC的工作原理PLC是采用〃順序掃描，不斷循環(huán)〃的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU要根據用戶控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令號(或地址號〉作周期循環(huán)掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的一個掃描周期必經輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。PLC在輸入采樣階段首先以掃描方式按順序將所有暫存在輸入鎖在器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數據讀入，并將其寫入各對應的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入，隨即關閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。PLC在程序執(zhí)行階段按用戶程序指令存放的先后順序掃描并執(zhí)行每條指令，經相應的運算和處理后，其結果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中的所有的內容隨著程序的執(zhí)行而改變。輸出刷新階段當所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式(繼電器、晶體管或晶閘管〉輸出，驅動相應輸出設備工作。2.3.3系統(tǒng)的硬件配置PLC型號的選擇：PLC機型選擇：機型選擇的基本原則應是在功能滿足要求的前提下，保證、維護使用方便以及最佳的性能價格比。具體就考慮、幾個方面:結構上合理，安裝要方便：功能上要相當：機型上應統(tǒng)一：是否在線編程;是否滿足響應時間的要求：對聯網通信功能的要求：其他特殊要求等。PLC容量的確定：PLC的容量指JO點數和用戶存儲器的容量兩方面的含義。在選擇PLC型號時不應盲追求過高的性能指標，但是在JO點數和存儲器容量方面除了要滿足控制系統(tǒng)要求外還應留有裕量以做備用或系統(tǒng)擴展時使用。IJO模塊的選擇：1/0部分的價格占PLC價格的一半以上。不同的JO模塊，其電路和性能不同，它直接影響著PLC的應用范圍和價格，應該根據實際情況合理選擇。2.4系統(tǒng)變量定義及分配表根據不同控制要求，可以定義不同的變量名來代替外界發(fā)來的開關信號，并且合理的分配對應的變量，從而針對性的進行開關信號的轉變，使程序的可讀性增強，使程序在擴展方面更加方便。2.5系統(tǒng)可靠性設計PLC是專門為工業(yè)生產環(huán)境設計的控制裝置，一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但是，如果環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強烈，或PLC的安裝和使用方法不當，都可能給PLC的安全和可靠運行帶來隱患。因此，在PLC控制系統(tǒng)設計中，還需要注意系統(tǒng)的可靠性設計問題。PLC的可靠性設計應注意以下方面：PLC的環(huán)境適應性設計：控制系統(tǒng)的冗余性設計：控制區(qū)系統(tǒng)工程的抗干擾性設計：控制系統(tǒng)的故障診斷。針對以上方面的設計注意事項分析自動雙層停車場控制的可靠性設計知：工作環(huán)境為30到100攝氏度，電源為220V交流供電等，PLC及外部電路CVO模塊、輔助電源等）要可靠接地，并且要對PLC采取隔熱的措施:對于電熱器來說抗干擾能力是比較強，因此不必考慮:對于故障診斷，在PLC中設置了報警器和報警指示燈，當發(fā)生故障時，報警器報警、報警指示燈閃爍，直到按下復位按鈕和熱繼電器的輔助常閉按鈕復位才停止報警，PLC的故障檢查和擴展是非常方便的，因為接線線路是很簡單的，PLC只要修改程序就可以達到不同的控制目的。第三章系統(tǒng)的軟件設計3.1控制系統(tǒng)的設計思路控制程序設計主要是采用經驗法進行的設計，根據各基本控制程序模塊再結合相關的自鎖和互鎖達到對車位的控制，此設計所用的基本控制模塊有點動控制、啟動控制、脈沖控制、有限次脈沖控制，下面將逐一介紹:根據自動雙層停車場的控制要求適合點動操作，即按下點動啟動按鈕時，常開觸點接通車位上升或下降的啟動因路，升降機開始工作:松開按鈕后，按鈕自動控制制復位，常開觸點斷開，切斷了車位上升或下降的啟動控制回路，升降機停止工作。點動啟、停的時間表長短由操作者手動控制。根據自動雙層停車場控制要求適合于啟動控制。由接觸器（繼電器〉自身的常開觸點來使其線圈長期保持通電的環(huán)節(jié)叫"自鎖"環(huán)節(jié)。啟動操作即當按下啟動按鈕肘，由于繼電器的自鎖觸點動作，使繼電器保持通電，從而保持啟動控制回路的接通，只有按下停止按鈕時才切斷啟動控制回路。在控制要求中出現了指示燈的閃爍控制，所以可以用脈沖來控制指示燈的閃爍。如下圖所示當X000閉合時，控制回路接通，有輸出Y000,并且定時器Tl開始計時0.5秒，時間到后，定時器Tl動作、定時器T2開始計時、無輸出YOOO;當定時器T2時間到后，定時器T2動作、Tl復位、YOOO有輸出、T2復位，以后依此循環(huán)連續(xù)控制指示燈的閃爍。在控制線路中利用輔助觸點互相制約工作狀態(tài)的控制環(huán)節(jié)，稱為"互鎖"。設置互鎖是可逆控制線路中防止電源線間短路的保證。由接觸器（繼電器〉自身的常開觸點來使線圈長期保持通電的環(huán)節(jié)叫"自鎖"。綜合以上功能模塊，再加上相應的自鎖和互鎖就可以設計出PLC控制自動雙層停車場的目的?！淳唧w的程序，說明參照附錄）。第四章系統(tǒng)調試及結果分析在本停車庫操作系統(tǒng)中，由于底層不需要升降，只需左、右橫移。所以，可直接進行停、取車操作。XI0車盤停、取車的調試：系統(tǒng)上電以后，各指示燈正常情況下。當按下SBl啟動按鈕時，KMl線圈得電，其電機正轉帶動X13車盤右移。當車盤右移到行程開關SQl肘，啟動能耗制動，X13車盤停止。同時，SQl觸發(fā)XI0車盤上掛鉤得電，掛鉤動作輸出信號(YO)。此時，KM8得電，電機轉動帶動XI0車盤下降。當車盤下降到行程開關SQ8時，電機制動XI0車盤停穩(wěn)，進行取車過程。操作完畢之后，按下SB4上升啟動按鈕肘，線圈KM7得電，電機反轉并帶動XI0車盤上升。當車盤上升至行程開關SQ5時，掛鉤得電并動作，輸出信號(Yl)促使線圈KM2得電，電機反轉帶動X13車盤左移。當左移到位觸發(fā)行程開關SQ9制動開始，X13車盤停穩(wěn)，即完成了X10車盤停車過程。Xll車盤停、取車的調試：在按下SB2啟動按鈕，線圈KM3得電，電機正轉帶動X14車盤左移，當車盤左移到位觸發(fā)SQ2開關時，輸出信號使得Xll車盤掛鉤動作，同時輸出信號(Y2)便線圈KM12得電，電機帶動Xll車盤下降。當下降到位SQ10肘，車盤停止動作，進行取車操作。當按下SB5上升啟動按鈕時，線圈KMll通電，電機反轉帶動Xll車盤上升。當運動到行程開關SQ6時，電機制動車盤停止運動。此時，掛鉤得電動作，輸出信號(Y3)使KM4線圈得電。電機反轉帶動X14車盤右移。右移到位觸發(fā)SQll行程開關后，制動進行車盤停止運動。即完成Xll車盤停車過程。X12車盤停、取車的調試：在按下X12車盤啟動按鈕SB3，線圈KMl~KM5得電，橫移電機正轉帶動X13、X14車盤右移，當車盤左移到位觸發(fā)SQ3，SQ4開關肘，輸出信號使得X12車盤掛鉤動作并輸出信號(Y4)，使線圈KM14得電，電機正傳帶動X12車盤下降。當下降到位SQ12肘，線圈KM14失電車盤停止動作，進行取車操作。當按下SB6，X12車盤上升啟動按鈕時，線圈KM13通電，電機反轉帶動X12車盤上升。當運動到行程開關SQ7時，電機制動車盤停止運動。此時，掛鉤得電動作，輸出信號(Y5)使K.M2，KM5線圈得電。電機反轉帶動X13、X14車盤左移。當左移到位觸發(fā)SQ13、SQ14行程開關后，制動進行車盤停止運動。即完成X12車盤停車過程。通過系統(tǒng)調試的一系列過程，使得程序達到了控制要求，由于設計的環(huán)境有限，并不能進行現場調試，也是這一設計的不足之處，但通過了準確的仿真調試，系統(tǒng)的控制要求都己實現。心得與體會：自動停車場集中了現代多方面的先進技術，是科技含量較高的車庫，其中雙層自動停車場停車方便、存取速度快、車庫結構靈活、造價低的特點，將可能成為今后停車庫發(fā)展的主要形式。立體停車庫目前在全國各地的很多新建小區(qū)內逐漸開始應用，今后隨著家庭轎車的增加，經濟實用的自動的立體停車庫必將興起，車庫實現自動化控制是未來車庫技術發(fā)展的主方向?？梢栽O置PC機作為控制系統(tǒng)的上位機，通過靈活、友好的人機界面，以互聯網作為信息通道，可實現對停車庫的遠程網絡化控制和管理。"車庫"是大中城市的熱門話題，國家經貿委將"城市立體車庫"列為"近期行業(yè)技術發(fā)展重點"，在現