自動雙層停車場控制plc課程設計--自動雙層停車場控制設計

1、<p>　　《機電傳動控制課程設計》報告</p><p>　　2013年 1 月 5 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　近年來，隨著中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)人口劇增，汽車擁有量日益提高。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

2、也隨著城市經(jīng)濟的快速發(fā)展和汽車數(shù)量的激增接踵而來。以國家的經(jīng)濟型社會、節(jié)約型經(jīng)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，車位的空間設計技術就不得不引起人們的注意，車庫的合理設計以及怎樣控制設計者最需要考慮的問題。自動化雙層停車場秉著占地面積小、停車效率高、布置靈活、高效低耗、性價比高等優(yōu)點橫空出世。本設計就是對車庫有一個良好的控制來進行的，其核心就是PLC。</p><p>　　PL

3、C一經(jīng)出現(xiàn)，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，受到業(yè)界人士極大關注。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(chǎn)品得到飛速發(fā)展。 PLC的運用主要是其所具有的繼電器、計數(shù)器以及特殊繼電器的功能來實現(xiàn)，運用系統(tǒng)模擬來檢測是否可行。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b&g

4、t;　　1 引言</b></p><p>　　2 系統(tǒng)總體方案設計</p><p>　　2.1 升降裝置 </p><p>　　2.2 系統(tǒng)硬件配置及其組成原理. </p><p>　　2.3 系統(tǒng)接線圖設計 </p><p>　　2.4系統(tǒng)可靠性設計</p><p>　　3 控

5、制系統(tǒng)設計 </p><p>　　3.1 I/O估算 </p><p>　　3.2 PLC選型 </p><p>　　3.3控制程序流程圖設計</p><p>　　3.4控制程序設計 </p><p><b>　　3.5創(chuàng)新設計內(nèi)容</b></p><p>　　4 系

6、統(tǒng)調(diào)試及結果分析</p><p>　　4.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的結果分析</p><p>　　5 PLC接線圖、梯形圖</p><p><b>　　結束語</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　附錄</b><

7、;/p><p><b>　?。ㄒ唬┮?lt;/b></p><p><b>　　1.1 設計目的：</b></p><p>　　通過本次課程設計掌握PLC的編程原理、思路及硬件的接線方式。</p><p><b>　　1.2 設計內(nèi)容：</b></p><p>

8、　　通過PLC控制高層車位升降存取車輛，實現(xiàn)課程設計所要求的目的。</p><p><b>　　1.3 實現(xiàn)目標</b></p><p>　?、偻＼噲龅?、2、3車位只能上下移動，不能左右移動，4、5車位只能左右不可上下移動。</p><p>　?、谙屡跑囄恢恍柚苯訉④囬_出即可</p><p>　　③呼叫上排車子，按下1

9、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。</p><p>　?。ǘ┫到y(tǒng)總體方案設計</p><p><b>　　2.1升降裝置</b></p><p>　?、侏б芬?qū)動機即電機、減速箱和制動器</p><p>　?、讵鲃硬考ㄤ摻z繩和滑輪或升降鏈條、鏈輪

10、等</p><p>　?、郦χ睾推胶推胶膺B</p><p>　?、塥祵к壓蛯χ貙к?。曳引驅(qū)動機通過鋼絲繩或鏈條，使載車臺升降同時對重也相應運動，平衡重量這樣有利于減小電機功率</p><p>　　2.2系統(tǒng)硬件組成及其組成原理</p><p><b>　?。?）硬件組成</b></p><

11、p>　?、匐妱訖C 根據(jù)機械傳動要求，型號分別為Y1325-4;Y905-4和Y802-4。</p><p>　?、谌蹟嗥?實際選用RT14-20/20A型熔體。 </p><p>　?、劢佑|器 選用B25型交流接觸器，主觸頭額定電壓380V,主觸頭額定電流20A。 </p><p>　?、苤虚g繼電器 實際選用TP511型中間繼電器，其線圈電壓220V。

12、 </p><p>　?、菪谐涕_關 行程開關選用LXK3T型可調(diào)滾輪轉臂式行程開關，該行程開關的滾輪行程較大，工作可靠性較高。 </p><p>　?、拗髁畎粹o 從車庫管理需要出發(fā)，為了防止非值班人員隨意操作，選用鑰匙按鈕。 </p><p>　?、吖怆婇_關 為達到8m測量距離和動作重復精度，選用SNNXNX5-PRUM 5A型紅外光電傳感器。</p>

13、<p>　?。?）PLC的組成及原理</p><p>　　可編程控制器采用可以程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)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(chǎn)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。 </p><p>　　PLC的基本組成可歸為四大部件： &

14、lt;/p><p>　　中央處理單元（CPU板）——控制器的核心；</p><p>　　輸入部件（I/0部件）——連接現(xiàn)場設備與CPU之間； </p><p>　　輸出部件——連接驅(qū)動或受控元件的接口電路；</p><p>　　電源部件——為PLC內(nèi)部電路提供能源； </p><p>　　整體結構的PLC——四部分裝在同一

15、個機殼內(nèi)； </p><p>　　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。 </p><p>　　I/0的能力可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?qū)戇M規(guī)定的存儲器內(nèi)。</p><p>　　PLC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(jù)用戶控制要求編制好并存

16、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。</p><p>　　PLC的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。 </p><p>　?、貾LC在輸入采樣階段 首先以掃描方式按順序?qū)?/p>

17、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(shù)據(jù)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。 </p><p>　?、赑LC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(jīng)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(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。 </p><p>　?、圯敵鏊⑿码A段 當所有指令執(zhí)

18、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(qū)動相應輸出設備工作。</p><p>　　2.3系統(tǒng)接線圖設計 </p><p>　　接線圖，是根據(jù)電氣設備和電器元件的實際位置和安裝情況繪制的，只用來表示電氣設備和電器元件的位置、配線方式和接線方式，而不明顯表示電氣動作原理。主要用于安裝接線、線路的檢查維修和故障處理。</

19、p><p>　　此自動雙層停車場控制的接線圖可如圖2.7所示，根據(jù)系統(tǒng)變量定義及分配表可以看出，要實現(xiàn)控制目的要利用PLC中的10個輸入繼電器和10個輸出繼電器。輸出部分的電壓必須采用AC220V的交流電，并且熱繼電器的輔助常閉觸點要接在主線上，這樣才能達到保護的目的。 </p><p>　　2.4系統(tǒng)可靠性設計 </p><p>　　PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設計的控

20、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

21、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（I/0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

22、的。</p><p><b>　?。ㄈ┛刂葡到y(tǒng)設計</b></p><p><b>　　3.1I/O估算</b></p><p>　　在本控制系統(tǒng)中，所需開關量輸入9點，開關量輸出為13點 3.2PLC選型</p><p>　　傳統(tǒng)的控制方法是采用繼電器——接觸器控制。這種控制系統(tǒng)較復雜，大量的硬

23、件接觸線使系統(tǒng)可靠性降低，間接導致了工作效率的降低。利用可編程控制器能較好的解決這種問題，可編程控制器是一種將計算機技術、自動控制技術和通信技術結合在一起的新型工業(yè)自動控制設備，不僅能實現(xiàn)對開關信號的邏輯監(jiān)控，還能實現(xiàn)與上位計算機等智能設備的通信。因此，將可編程控制器應用于多種混合灌裝機，完全能滿足控制需求。且操作簡單、運行可靠、工藝參數(shù)修改方　便、自動化程度高等優(yōu)點。</p><p>　　考慮到系統(tǒng)的可擴展性和

24、維修的方便性，選用三菱生產(chǎn)的PLC作控制單元來控制整個系統(tǒng)。選擇三菱PLC是因為有以下主要特點： ① 結構靈活 不受環(huán)境的限制，有電即可組建網(wǎng)絡，同時可以靈活擴展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率，在移動性方面可與WLAN媲美。 ② 傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定 </p><p>　?、?范圍廣 無所不在的電力線網(wǎng)絡也是這種技術的優(yōu)勢。雖然無線

25、網(wǎng)絡可以做到不破墻，但對于高層建筑來說，其必需布設N多個AP才能滿足需求，而且同樣不能避免信號盲區(qū)的存在。而電力線是最基礎的網(wǎng)絡，它的規(guī)模之大，是其他任何網(wǎng)絡無法比擬的。 ④ 低成本 充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡基礎設施，無需任何布線，節(jié)約了資源。無需挖溝和穿墻打洞，避免了對建筑物、公用設施、家庭裝潢的破壞，同時也節(jié)省了人力。相對傳統(tǒng)的組

26、網(wǎng)技術，PLC成本更低，工期短，可擴展性和可管理性更強。 ⑤ 適用面廣PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC已經(jīng)廣泛

27、應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交</p><p><b>　　3.2PLC的選型</b></p><p>　　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(lián)網(wǎng)通信功能的要求；其他特殊要求等

28、。 PLC容量的確定：PLC的容量指I/O點數(shù)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I/O點數(shù)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。 I/O模塊的選擇：I/O部分的價格占PLC價格的一半以上。不同的I/O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(jù)實際情況合理選擇。</p><p>　　3.3控制程序流

29、程圖設計</p><p><b>　　3.4控制程序設計</b></p><p>　　下排車位只需將車子開出即可。如果要呼叫上排座位，只需按下1至3的按鈕，再按下[叫車]按鈕，則所按車位降至下層，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 ，供進車升降。當?shù)讓榆囄贿M出時，無需移動其他托盤就可直接出

30、車；頂層進出車時，先判斷其對應的下方車位是否為空，不為空是要進行相應的平移處理，知道下方為空才能進行下降動作，進出車完成后在上升回到原來的位置。總的原則是：升降復位，平移復位。</p><p>　　自動雙層車庫控制系統(tǒng)通過PLC自動控制實現(xiàn)。存車時，通過人機界面任意的選擇需要存車的一個車位，判斷無誤后確定，自動完成存車過程；取車時也是利用人機界面直接選擇想要取車的庫位，判斷無誤后確定，自動完成出車過程。</

31、p><p>　　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（這里只討論利用PLC車位進行升降復位，平移復位的討論，不考慮燈、喇叭和車庫大門等），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時，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。</p><p>　　存車流程圖 &

32、lt;/p><p>　　用戶取車時，在人機界面選擇取車，進入取車操作。根據(jù)選取的車輛，PLC會自動判斷所取車位是否下降并復位。人機界面上顯示相應庫位的消失，并檢測升降臺是否到位。</p><p><b>　　取車流程圖</b></p><p><b>　　3.5創(chuàng)新設計內(nèi)容</b></p><p>　　

33、采用PLC控制其他硬件來實現(xiàn)雙層停車場的自動控制，它們一起組成了自動雙層停車場的控制系統(tǒng)。</p><p>　　在系統(tǒng)的設計中充分利用每種元件的功能及相關的機械互鎖。保護電路就是利用熱繼電器原理來實現(xiàn)保護，即當發(fā)生故障時，熱繼電器的輔助觸點動作，使電路處于斷開狀態(tài)，從而達到保護目的。其設計的思路主要是利用中間繼電器的多點多功能的特點進行對不同控制的聯(lián)系，通過充分的利用中間繼電器可以減少不必要的誤動作，并且簡化了接

34、線的復雜度，一旦發(fā)生故障能快速找出并解決。</p><p>　?。ㄋ模┫到y(tǒng)調(diào)試及解決的結果分析</p><p>　　4.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的結果分析</p><p>　　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。 </p><p>　?、賆10車盤停、取車的調(diào)試</p><p&g

35、t;　　系統(tǒng)上電以后，各指示燈正常情況下。當按下SB1啟動按鈕時，KM1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SQ1時，啟動能耗制動，X13車盤停止。同時，SQ1觸發(fā)X10車盤上掛鉤得電，掛鉤動作輸出信號（Y0）。此時，KM8得電，電機轉動帶動X10車盤下降。當車盤下降到行程開關SQ8時，電機制動X10車盤停穩(wěn)，進行取車過程。 </p><p>　　操作完畢之后，按下SB4上升啟動按鈕時，線

36、圈KM7得電，電機反轉并帶動X10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(Y1)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。</p><p>　?、?11車盤停、取車的調(diào)試 </p><p>　　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

37、位觸發(fā)SQ2開關時，輸出信號使得X11車盤掛鉤動作，同時輸出信號（Y2）使線圈KM12得電，電機帶動X11車盤下降。當下降到位SQ10時,車盤停止動作，進行取車操作。 </p><p>　　當按下SB5上升啟動按鈕時，線圈KM11通電，電機反轉帶動X11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)SQ11

38、行程開關后，制動進行車盤停止運動。即完成X11車盤停車過程。</p><p>　?、踃12車盤停、取車的調(diào)試</p><p>　　在按下X12車盤啟動按鈕SB3，線圈KM1、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開關時，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時, 線圈

39、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KM2、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。 </p><p>　?、躕13車盤停、取

40、車的調(diào)試： 在按下啟動按鈕SB4（I4.0），使得X13車盤掛鉤YB4（Q3.6）動作。同時輸出信號（I3.6）使線圈KM16得電，電機正轉帶動X12車盤下降。當下降到位觸及行程開關SQ15(I3.1)時,線圈失電電機制動，車盤停止運動，進行停取車操作。 當按下SB9（I1.1）上升啟動按鈕時，線圈KM15得電，電機反轉帶動X13車盤上升(Q1.1)。當運動到行程開關SQ12（I1.6）時。此時，掛鉤YB4得電并動作（Q3.6）

41、，即完成X13車盤停取車過程。</p><p>　?、軽14車盤停、取車的調(diào)試： 當按下啟動按鈕SB5（I0.5），線圈KM3、KM9得電，橫移電機正轉帶動X14、X12車盤左移（Q1.5、Q2.1），當車盤分別左移到行程開關時觸發(fā)SQ3（I1.5）、SQ7（I2.1）時，輸出信號使得303車盤掛鉤YB5得電并動作（Q3.7），同時輸出信號（I3.7）使線圈KM18得電，電機正傳帶動X14車盤下降（Q0.5）。當

42、下降到位SQ16(I3.2)時, 線圈KM18失電車盤停止動作，進行停取車操作。當按下SB10（I1.2）車盤上升啟動按鈕時，線圈KM17通電，電機運轉帶動X14車盤上升(Q1.2)。當車盤運動到行程開關SQ13（I2.7）時，KM17失電電機制動車盤停止運動。此時，掛鉤YB5得電動作（Q3.7），輸出信號（I3.7）使KM4、KM10線圈得電。電機反轉帶動X14、X12車盤右移（Q1.6、Q2.2）。當右移到行程開關觸發(fā)SQ4（I1.

43、6）、SQ8（I2.2）后，線圈KM4、KM10失電。電機制動進行車盤停止運動。即完成X14車盤停取車過程。</p><p>　　通過系統(tǒng)調(diào)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(xiàn)場調(diào)試，也是這一設計的不足之處，但通過了準確的仿真調(diào)試，系統(tǒng)的控制要求都已實現(xiàn)。</p><p>　?。ㄎ澹㊣\O分配圖、PLC接線圖、梯形圖見附錄</p><

44、p><b>　　設計總結</b></p><p>　　兩周左右的課程設計總算是到收尾階段了， 經(jīng)過這段課程設計工作的實踐，不僅讓我對專業(yè)知識有了進一步提高，也讓我意識到做一件事往往不是這么簡單，它還有很多其他的方面要兼顧考慮，會有一種包容感和運籌帷幄的感覺。</p><p>　　這次課程設計是從理論邁向?qū)嵺`工作的重要步驟和經(jīng)驗。雖然在本次課程設計中沒有做到滿足，

45、但也有所知足了。它是一個綜合要求較強的課題，會在完成課題的過程中遇到理論、操作和協(xié)調(diào)分步的考驗，總體來說就是對個人思路是否細膩清晰，對各種儀器操作性能的了解、操作是否精準到位，團隊的思想合作是否統(tǒng)一等等，這些都要讓最后的成果體現(xiàn)出來。</p><p>　　在完成這次課程設計的過程中我在網(wǎng)上尋找了很多相關資料，因為有些不是自己了解的，但在設計上有要求，因此我借鑒了一些，希望能讓此次設計更完善。 </p>

46、<p>　　通過本次課題讓我了解最多的是PLC的強大性能，猶如麻雀雖小，五臟俱全，現(xiàn)在社會追求的安全性能、性價比、操作方便、占空比小、功能一應俱全。相信它在社會的不斷進步中會有與時俱進的伙伴為我們方便社會。</p><p>　　在這里特別感謝老師的趣味課堂理論支持指導，感謝我唯一的課題伙伴。</p><p><b>　　參考文獻 </b><