基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計及仿真研究目錄TOC\o"1-2"\h\u第一章設(shè)計的背景 11.1設(shè)計意義 13310第一章設(shè)計的背景 1.1設(shè)計意義二十一世紀(jì)的到來，讓人們的物質(zhì)生活越來越好。比如消費(fèi)觀念，很多的人都在追求著“買車買房”，雖然這超出了很多人的購買能力，但是汽車還是以不可阻擋的氣勢進(jìn)入普通老百姓的家庭。隨著人們購買力需求的增加，汽車的產(chǎn)量也是日益增多，因此停車位便成為了大大的難題。即使是在一些小地方，車輛也是在增多，更不要提是在一些大城市，停車問題嚴(yán)重影響了交通秩序，還影響了市容，所以解決停車難的問題就刻不容緩了。因此我在做這個之前調(diào)查了一些資料，在國外，早期就是有好多國家都在研究立體停車設(shè)施，并且他們也做成功了，也有了很大成效，有效緩解了停車難的問題。在國內(nèi)，也逐漸研究起立體車庫，但是我國的立體車庫發(fā)展卻不太樂觀，主要的問題出現(xiàn)在技術(shù)的不成熟和國民的觀念上。[1]而立體車庫有很多優(yōu)點(diǎn)，它不僅占地面積較小，而且可最大程度的去利用有限的空間去建造，安全方便可靠，可以有效緩解城市停車難的問題。1.2立體車庫的分類及特點(diǎn)隨著時代經(jīng)濟(jì)和科學(xué)的不斷發(fā)展，立體車庫也在不斷出現(xiàn)，機(jī)械式立體車庫設(shè)備的種類也有了很多種，并且它們的運(yùn)行原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也各有不同，停車設(shè)備運(yùn)用了不同的工作原理，利用不同的設(shè)施結(jié)構(gòu)，適用于不同場地，各有各的優(yōu)勢和劣勢。1.2.1升降橫移類機(jī)械式停車設(shè)備升降橫移式立體車庫采用的是模塊化的設(shè)計，對場地的適用性也是比較強(qiáng)的，它能夠合理地利用場地的空間，也能廣泛應(yīng)用于地下停車場及地面停車場的改造，因此使用十分普遍。它在鋼構(gòu)部分、載車板部分、鏈條傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)措施等方面都有著嚴(yán)格的把控。采納PLC控制系統(tǒng)，自動化水平高，能夠?qū)崟r監(jiān)控車庫的運(yùn)行。它還有別的優(yōu)點(diǎn)，比如環(huán)保節(jié)能，低噪音。但是同樣也有著不足之處，每組設(shè)備必須留有至少一個停車位，為上層車位提供空位，也為鏈條牽動運(yùn)行的過程中不具有防止傾斜墜落功能。1.2.2垂直循環(huán)類機(jī)械式停車設(shè)備采納垂直方向做循環(huán)運(yùn)動來存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備的平面車庫叫做垂直循環(huán)式立體車庫。這種設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，動力也比較單一，控制簡單，沒有完善的閉鎖和監(jiān)測系統(tǒng)，但是它的優(yōu)點(diǎn)也是比較多的，例如它的占地面積小，適合小規(guī)模停車場，使用起來也特別方便，使用PLC控制系統(tǒng)自動調(diào)車，一次按鍵就可以存取車輛，在節(jié)能方面，它的耗電量僅為一般公開車庫的35%。[2]1.2.3垂直升降類機(jī)械式停車設(shè)備垂直升降類汽車停車設(shè)備也可叫做塔式立體車庫，通過提升機(jī)的升降和裝在提升機(jī)上的橫移機(jī)構(gòu)或載車板橫移，來實(shí)現(xiàn)存取車輛。1.2.4平面移動類機(jī)械式停車設(shè)備在同一層上用搬運(yùn)或起重機(jī)平面移動車輛或泊車板平面橫移存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備叫平面移動式立體車庫。這類設(shè)備的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，適用性較差，但是它不僅降低了車庫的制造費(fèi)用，還能存放一些大型車輛。1.2.5汽車專用升降機(jī)汽車專用升降機(jī)是專門用來在不同平面上的汽車的搬運(yùn)，它只能起到汽車搬運(yùn)的作用，不能用來存取車輛。1.4本文的主要研究內(nèi)容本文研究的主要內(nèi)容就是針對升降橫移式立體車庫。本文采用三菱PLC來進(jìn)行程序控制車庫的存取車情況。由于車庫存在著升降和平移兩種方式，特別是升降，控制不好載車板的速度，會使載車板出現(xiàn)墜落的現(xiàn)象，那么就需要用變頻器來可控制電動機(jī)恒定的轉(zhuǎn)速，使得每一個載車板都能保持一個速度運(yùn)行，不容易造成事故。圖1-1垂直升降實(shí)物圖

第二章系統(tǒng)總體方案的設(shè)計2.1系統(tǒng)主要組成本論文主要研究的是控制系統(tǒng)，升降橫移式立體車庫的主要組成為主框架、載車板、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和安全防護(hù)措施系統(tǒng)。2.1.1鋼結(jié)構(gòu)框架停車設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)主要采用熱軋H型鋼、槽鋼、角鋼、鋼板焊接成型，用高強(qiáng)度螺栓連接成框架結(jié)構(gòu)，具有較好的強(qiáng)度和剛度，起到承受重量、內(nèi)設(shè)車位等作用。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)要求，有單柱形式、跨梁形式、后懸臂形式等。2.1.2載車板載車板用來承載存取的車輛，有有框架式和拼板式兩種。框架式載車板用型鋼和鋼板焊接成承載框架，并多數(shù)采用中間凸起結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)停車通道和中間凸起的頂面鋪設(shè)不同厚度的鋼板。這種載車板的優(yōu)點(diǎn)是可按需要設(shè)置行車通道寬度，并具有較好的導(dǎo)人功能，適合車型變化較多的小批量生產(chǎn)。拼板式載車板用鍍鋅鋼板(鋼板)次沖壓

或滾壓成組裝件，采用咬合拼裝成較車板，用螺栓緊固連接，拼裝前可以先對組件進(jìn)行各類表面處理(如電鍍、烤漆等)，使載車板輕巧、美觀，拼裝式載車板運(yùn)輸方便、通用性互換性好，適合批量生產(chǎn)。2.1.3傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)分為升降傳動機(jī)構(gòu)、橫移傳動機(jī)構(gòu)及升降橫移機(jī)構(gòu)。升降傳動動力系統(tǒng)即主機(jī)一殷

有電機(jī)、減速機(jī)、鏈輪、鏈條、液壓系統(tǒng)等。負(fù)責(zé)載車板和車輛的升降運(yùn)動。橫移傳動機(jī)構(gòu)股由電機(jī)減速機(jī)、驅(qū)動輪和從動輪、地面鋪設(shè)導(dǎo)軌組成，負(fù)責(zé)載車板在橫梁上的橫移運(yùn)動。升降橫移機(jī)構(gòu)則為升降傳動機(jī)構(gòu)與橫移傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)合。2.1.4控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)主要由主回路和控制回路組成，是存取車輛的指揮中心。主回路主要控制載車板的開降、橫移，其設(shè)備有電機(jī)減速機(jī)、液壓馬達(dá)等?？刂苹芈分饕轻槍θ?、車的安全而設(shè)計的各種控制回路?？刂葡到y(tǒng)的控制形式有可編程控制器PLC控制、微電腦控制、總線控制等，這些硬件通過軟件來控制各類維電器、接觸器的動作，來完成設(shè)備的升降、橫移動作?？刂葡到y(tǒng)主要運(yùn)行方式有自動運(yùn)行方式、手動或點(diǎn)動運(yùn)行方式。2.1.5安全防護(hù)系統(tǒng)安全防護(hù)系統(tǒng)由安全掛鉤、光電傳感器、反饋元件、上、下限位開關(guān)等組成。負(fù)責(zé)存取車輛的安全運(yùn)行。升降橫移文體車庫般有以下些安全防護(hù)裝置:緊急停止開關(guān)、防止超限運(yùn)行裝置、阻年裝置、人車誤入檢出裝置、防止戰(zhàn)車板墜落裝置等。2.2系統(tǒng)車位結(jié)構(gòu)立體車庫的車位結(jié)構(gòu)和所能承受的層數(shù)也是有規(guī)定的，國家規(guī)定的立體車庫的層數(shù)的最高層為4層，但是在現(xiàn)實(shí)生活中大多都是兩層和三層的，這是要根據(jù)停車的數(shù)量而決定的。升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu)是采用M*N的一種矩陣模式，其中M代表的是車庫的層數(shù)，N代表的是車庫的列數(shù)，車庫能提供的車位量也是有著限制的，那么車庫能存放的車輛數(shù)為：M*N-(M-1)。本文一共有五個車位并且介紹了它的運(yùn)行原理。[3]下面就是我要完成的一個兩層三列的升降橫移式立體車庫的一個平面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2-1所示。圖2-1車位結(jié)構(gòu)示意圖2.3系統(tǒng)控制原理升降橫移式立體車庫是一種比較典型的集電子、機(jī)械和信息于一體的技術(shù)。垂直升降立體車庫的控制系統(tǒng)就是是整個車庫系統(tǒng)的核心，也是車庫系統(tǒng)的中心部分。它是指揮整個車庫的運(yùn)行過程，對車庫進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。[4]升降橫移式立體車庫的系統(tǒng)控制原理就是操作人通過一個可以進(jìn)行信息交流的界面把需要操作的信息傳給控制系統(tǒng)，經(jīng)過系統(tǒng)的處理后，系統(tǒng)將信息通過一定的輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來完成車庫的運(yùn)作。然后這個動作信息會通過檢測裝置傳到檢測系統(tǒng)，經(jīng)過處理反映到監(jiān)控的界面，這樣人就可以觀察到車庫運(yùn)行的情況了。其系統(tǒng)控制原理圖如圖2-2所示。圖2-2車庫控制原理圖第三章硬件設(shè)計3.1主要硬件選型3.1.1傳感器的選擇本文選用的傳感器類型為光電傳感器。光電傳感器就是平常我們說的光電開關(guān)，它是利用被檢測的物體對光源的反射作用形成一個回路，從而檢測到是否存在物體。立體車庫中所用到的光電傳感器就是用來檢測車庫是否有車。3.1.2限位開關(guān)限位開關(guān)又叫行程開關(guān)，當(dāng)它與物體發(fā)生碰撞，限位開關(guān)就會發(fā)出控制信號，將機(jī)械唯一轉(zhuǎn)換為電信號，從而實(shí)現(xiàn)對物體的控制，但是限位開關(guān)又要嚴(yán)格互鎖。立體車庫中運(yùn)用到的限位開關(guān)就是為了用來確保載車板能夠升降或平移到正確的位置。3.2I/O分配表設(shè)置我們在寫程序是首先需要確立的就是輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)，如果輸入輸出點(diǎn)沒有確定下來，那我們就不能完成控制系統(tǒng)程序的編寫。根據(jù)我寫的設(shè)計要求，我們輸入點(diǎn)要用到3個存取車按鈕，3個光電傳感器，9個限位開關(guān)和手動10個按鈕，輸出點(diǎn)有5個電動機(jī)接觸器。具體分配如表3-1所示[5]表3-1I/O分配表輸入輸入設(shè)備輸出輸出設(shè)備X01號車庫存取車按鈕Y01號車庫下降運(yùn)行（1號電機(jī)正轉(zhuǎn)）X12號車庫存取車按鈕Y12號車庫下降運(yùn)行（2號電機(jī)正轉(zhuǎn)）X23號車庫存取車按鈕Y23號車庫下降運(yùn)行（3號電機(jī)正轉(zhuǎn)）X31號車庫光電傳感器Y34號車庫右移運(yùn)行（4號電機(jī)正轉(zhuǎn)）X43號車庫光電傳感器Y45號車庫右移運(yùn)行（5號電機(jī)正轉(zhuǎn)）X53號車庫光電傳感器Y101號車庫上升運(yùn)行（1號電機(jī)反轉(zhuǎn)）X64號車庫左限位開關(guān)Y112號車庫上升運(yùn)行（2號電機(jī)反轉(zhuǎn)）X75號車庫左限位開關(guān)Y123號車庫上升運(yùn)行（3號電機(jī)反轉(zhuǎn)）X105號車庫右限位開關(guān)Y134號車庫左移運(yùn)行（4號電機(jī)反轉(zhuǎn)）X116號車庫右限位開關(guān)Y145號車庫左移運(yùn)行（5號電機(jī)反轉(zhuǎn)）X121號車庫下限位開關(guān)X132號車庫下限位開關(guān)X143號車庫下限位開關(guān)X151號車庫上限位開關(guān)X162號車庫上限位開關(guān)X173號車庫上限位開關(guān)X201號車庫手動下降按鈕X212號車庫手動下降按鈕X223號車庫手動下降按鈕X234號車庫手動右移按鈕X245號車庫手動右移按鈕X251號車庫手動上升按鈕X262號車庫手動上升按鈕X273號車庫手動上升按鈕X304號車庫手動左移按鈕X315號車庫手動左移按鈕XO～X2是存取車按鈕，X3～X5是光電傳感器，用來檢測是否有車，X6～X17是限位開關(guān)；檢測載車板是否移到正確位置，X20～X31是手動按鈕，是防止車庫自動系統(tǒng)出現(xiàn)故障，能夠手動調(diào)度車位。3.3電氣控制系統(tǒng)PLC接線圖PLC接線設(shè)計立體車庫的主要對象就是車庫的電機(jī)，控制系統(tǒng)就是控制在不同時間進(jìn)行正反轉(zhuǎn)。接線圖如圖3-1所示。圖3-1硬件接線圖第四章垂直升降立體車庫的設(shè)計4.1車庫的工作流程設(shè)計的系統(tǒng)控制只針對上層的車位進(jìn)行存取車，下層的車位能夠進(jìn)行存取車，具體控制流程圖如圖4-1所示。圖4-1控制流程圖系統(tǒng)運(yùn)行后，我們給出一個存取車的信號，判斷下層的車位是否有載車板，如果判斷有載車板，下層的載車板進(jìn)行橫移，留出下降通道給上層載車板下降，載車板到位了話，這時可以進(jìn)行存取車，完成存取車之后，載車板需要上升，上升到位后，下層的在載車板復(fù)位，存取車完成。[6]4.2PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計PLC作為自動系統(tǒng)的控制器，必須要有對應(yīng)的程序來促使它運(yùn)行。而我們學(xué)習(xí)的程序編寫就是用梯形圖來完成的，所以在這次的編寫程序中也是用梯形圖來編寫的，這不但鞏固了我們之前學(xué)習(xí)的知識，還提高了我們的編程能力。[7]對程序的分析如下：按下1號車的存取車按鈕x0，M0得電，M0自鎖。光電傳感器x3進(jìn)行存/取車判斷。取車運(yùn)行時，Y3與Y4啟動右移，觸碰X10與X11限位停止，M1得電，M0失電，T0得電。延時5秒T0進(jìn)行Y0下降啟動，觸碰X12結(jié)束運(yùn)行。存車運(yùn)行時，Y10上升啟動，觸碰X15停止，延時5秒，Y13與Y14啟動左移，觸碰X6與Y7存車結(jié)束運(yùn)行。2號存取車的過程和1號存取車的過程類似，但是只需要移動5號車位，留出下降通道給2號車位下降，然后進(jìn)行存/取2號車。當(dāng)按下3號車存取車按鈕時，因?yàn)?號車底下是空位，可直接進(jìn)行存/取車，觸碰限位開關(guān)X14或X17結(jié)束運(yùn)行。程序如圖4-2所示。圖4-2自動存取車手動控制，按下4號庫5號庫手動右移按鈕，4號車和5號車右移讓出空位，按下1號庫手動下降按鈕，1號車下降運(yùn)行。然后按下1號庫手動上升按鈕，1號車上升運(yùn)行。按下4號庫手動左移按鈕，4號車向左移，按下5號手動左移按鈕，5號車左移。按下5號庫手動右移按鈕，5號車右移讓出空位，按下2號庫手動下降按鈕，2號車下降運(yùn)行。然后按下2號手動上升按鈕，2號車上升運(yùn)行。按下5號手動左移按鈕，5號車左移。直接按下3號庫手動上升按鈕，3號車上升運(yùn)行。手動存取車如圖4-3所示。[8]圖4-3手動存取車4.3仿真4.3.1啟動仿真按下1號車存取按鈕，一號車進(jìn)行存/取車判斷，當(dāng)電機(jī)上升運(yùn)動。如圖4-4所示。圖4-4當(dāng)電機(jī)下降運(yùn)動時，如圖4-5所示圖4-5按下2號車存取車按鈕，進(jìn)行存/取車判斷，當(dāng)電機(jī)上升運(yùn)動時，如圖4-6所示圖4-6當(dāng)電機(jī)下降運(yùn)動時，如圖4-7所示圖4-7按下3號車存取車按鈕，進(jìn)行存/取車判斷，當(dāng)電機(jī)上升時，如圖4-8所示圖4-8當(dāng)電機(jī)下降時，如圖4-9所示圖4-9車庫初始狀態(tài)，如圖4-10所示圖4-10

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