立体车库控制设计

福州职业技术学院毕业设计设计题目系别年级专业学号姓名指导教师职称2010年3月26日1目录内容摘要………………………………………………………………………2关键词……………………………………………………………………………2一、可编程控制器的简介………………………………………………………2（一）可编程控制器的定义………………………………………………………2（二）可编程控制器的应用………………………………………………………3（三）可编程控制器的特点………………………………………………………3二、立体车库的构成及工作原理…………………………………………………4三、双层立体车库控制要求………………………………………………………5四、双层立体车库的硬件设计……………………………………………………6（一）输入/输出（I/O）地址分配………………………………………………6（二）PLC的选型…………………………………………………………………6（三）PLC外部接线图……………………………………………………………6五、双层立体车库控制系统软件设计……………………………………………7（一）流程图………………………………………………………………………7（二）梯形图程序…………………………………………………………………8六、指令表…………………………………………………………………………16结论………………………………………………………………………………22参考文献…………………………………………………………………………222立体车库控制设计【内容摘要】升降横移式立体车库由机电机构和控制系统构成，本文对其控制系统的工作原理进行了分析，控制系统主要由车位扫描、叫车、车位移动等部分构成。设计采用三菱FX2n系列PLC为主控单元，应用三菱编程软件，完成梯形图的编写及仿真调试，并通过试验调试、运行，证明采用可编程控制器可以很好的对立体车库实现自动控制，具有稳定、可靠、操作方便、性价比高等优点。【关键词】立体车库控制系统可编程控制器随着汽车的急增致使城市停车难问题不断恶化,而作为解决城市静态交通的有效措施向空间、向高层发展的自动化立体停车设备,以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点,越来越受到人们的青睐。目前市面上常见的机械式立体停车库有：升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等8种,其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点,在国内车库市场占有绝对优势的市场份额。升降横移类机械停车库利用托盘移位产生垂直通道,实现高层车位升降存取车辆。其车位结构为2维矩阵形式,可设计为多层和多列。由于受收链装置及进出车时间的限制,一般为2~4层(国家规定最高为4层),2层、3层者居多,现以典型的地上2X2升降横移式为例,说明停车库的运行原理。本系统采用三菱FX2N-40MR-D作为主控设计一种横移式立体车库的自动控制系统。一、可编程控制器的简介（一）可编程控制器的定义早期的可编程控制器主要是用来代替继电器控制系统的，因此功能较为简单，只能进行开关量逻辑控制，称为可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController),简称PLC。随着微电子技术，计算机技术和通信技术的发展，20世纪70年代后期位处理器被用作可编程控制器的中央处理单元（CentralProcessingUnit,简称CPU），3从而大大扩展了可编程控制器的功能，除了进行开关量逻辑控制外，还具有模拟量控制、高速计数、PID回路调节、远程I/O和网络通信等许多功能。1980年，美国电气制造协会正式将其命名为可编程控制器简称PC，其定义为：PC是一种数字式的电子装置，它使用可编程序的存储器以及存储指令，能够完成逻辑、顺序、定时、计数及算术运算等功能，并通过数字或模拟的输入、输出接口控制各种机械或生产过程。（二）可编程控制器的特点编程方法简单易学[HTSS]PLC配备了梯形图语言进行程序设计,梯形图语言的表达方式与继电器电路原理图中电路符号的表示法极为相似，且某些仅有开关量逻辑控制功能的PLC只有十几条指令。工程技术人员能够很快熟悉并掌握梯形图语言的使用方法并用他来编制用户程序,这就为使用者快速的编制出本单位所需要的控制程序提供了非常便捷的条件。PLC的硬件配套齐全,接线端子一目了然，便于用户使用[HTSS]由于PLC的设计和生产大多是系列化和模块化的，其硬件配置相当灵活，可以组合成多种规模的，满足用户各种控制要求的控制系统。（三）可编程控制器的应用目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。可归纳如下几类1、开关量的逻辑控制这是PLC最基本最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制。2、模拟量控制在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器能够处理模拟量，必须实现模拟量和数字量之间的A/D转换及D/A转换，使可编程控制器用于模拟量控制。3、运动控制4PLC可用于圆周运动或直线运动的控制。如应用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4、过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。5、数据处理现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸业、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。6、通信及联网PLC通信包含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。二、立体车库的结构及工作原理立体车库有双层五个车位，由底盘、仓位、运动机械及电气控制四个部分组成。机械部分由滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件组成，采用步进电机、支流电动机作为拖动元件。控制部分采用三菱FX型可编程控制器、步进电机驱动电源模块、开关电源、位置传感器等元件组成。立体车库的工作原理如图1所示，PLC是车库控制系统的核心，当用户对操作平台进行动作时，PLC会接受并分析指挥用户的操作，判断检测元件的状态，读取执行元件的信息，然后通过软件作出合理的工控安排，反馈信息到执行元件、操作平台，拖动车位移动到相应的水平位置，实现车位的位置移动到相应的水平位置，实现车位的移动5图1立体车库工作原理图三、双层立体车库控制要求1、1、2、3号车位只能上下移动，不能左右移动，4、5车位只可左右移动不可上下移动。2、4、5号车位可直接将车开出。3、如要呼叫上层车位，自动运行时，先按下车位编号按钮，再按下取车按钮，可自动运行将车移至下排车位。图2立体车库配置图车位执行单元PLC操作平台用户状态检测单元6四、双层立体车库的硬件设计（一）输入/输出（I/O）地址分配输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号叫车按钮SB0X01号车位平台上升KM0Y01号车位呼叫SB1X11号车位平台下降KM1Y12号车位呼叫SB2X22号车位平台上升KM2Y23号车位呼叫SB3X32号车位平台下降KM3Y31号位限位开关SQ1X103号车位平台上升KM4Y42号位限位开关SQ2X113号车位平台下降KM5Y53号位限位开关SQ3X124号车位平台左移KM6Y64号位限位开关SQ4X134号车位平台右移KM7Y75号位限位开关SQ5X145号车位平台左移KM10Y106号位限位开关SQ6X155号车位平台右移KM11Y11（二）PLC的选型根据控制功能需要及输入输出点数选择三菱FX系列PLC：FX2N-64MR。（三）PLC外部接线图图3立体车库电气控制原理图7五、双层立体车库控制系统软件设计（一）流程图图4双层车库控制流程图开始输入要存取的车位号调程序并启动相应传动机构托盘到位否发出存取车的信号搬运器复位车停好否报警灯闪托盘上升托盘到位否车已停好存取车完成完成8（二）梯形图程序1、车位扫描（0～32）当X10的常闭触点闭合X11和X12常开触点闭合时表明1号位为空位号，2号和3号位不为空，已停放了车，则输出M10。其它车位同理。2、车位按键及叫车按键（36～59）当按下对应的车位号按键时M1、M2、M3形成互锁，再按叫车。如按下1按钮，再按叫车按钮SB0，1号车位就将下降到底层。93、车位移动控制（63～212）本段程序以叫1号车位为例说明具体的控制过程。按1号车位键SB1，X1常开触点闭合、M1接通并自锁，按叫车键SB0，X0常开触点M100常开触点闭合并自锁。1)4号车位没车位（X13常闭触点闭合X14，X15常开触点闭合或M13闭合）M200接通并自锁、Y1接通，1号车位下行。当1号车位下行至4号位时，X13常闭触点断开，M200，Y1失电，1号车位停止，完成车位移动控制过程。102)4号位有车位、5号位没车位（X14常闭触点闭合X15，X13常开触点闭合或M14常开触点闭合）M201常开触点闭合并自锁，Y7接通，4号车位右移。当4号车位右行至5号位时，X14常闭触点断开，M201、Y7失电，4号车位停止。M201的下降沿触发M301使M200接通并自锁，Y1接通，1号车位下降。当1号车位下降至4号位时，X13常闭触点断开，M200、Y1失电，1号车位停止。3)4号位有车位、5号位有车位、6号位没车位（X15常闭触点闭合X14、X13常开触点闭合或M15常开触点闭合）：M202常开触点闭合并自锁，Y11接通，5号车位右移。当5号车位右移至6号位时，X15常闭触点断开，M202、Y11失电，5号车位停止。M202的下降沿触发M302使M201接通并自锁，Y7接通，4号车位右移。当4号车位右移至5号位时，X14常闭触点断开，M201、Y7失电，4号车位停止。M201的下降沿触发M301使M200接通并自锁，Y1接通，1号车位下降。当1号车位下降至4号位时，X13常闭触点断开，M200、Y1失电，1号车位停止。4)4号位5号位6号位均有车位且2号位没车位（X11常闭触点闭合X12、X10常开触点闭合或M11常开触点闭合）：M203常开触点闭合并自锁，Y2接通，5号车位上升。当5号车位上升至2号位时,X11常闭触点断开，M203、Y2失电，5号车位停止。M203的下降沿触发M303使M201接通并自锁，Y7接通，4号车位右移。当4号车位右移至5号位时，X14常闭触点断开，M201、Y7失电，4号车位停止。M201的下降沿触发M301使M200接通并自锁，Y1接通，1号车位下降。当1号车位下降至4号位时，X13常闭触点断开，M200、Y1失电，1号车位停止。5)4号位5号位6号位均有车位且3号位没车位（X12常闭触点闭合X10、X11常开触点闭合或M12常开触点闭合）：M204常开触点闭合并自锁，Y4接通，6号车位上升。当5号车位上升至3号位时，X12常闭触点断开，M204,Y4失电，6号车位停止。M204的下降沿触发M304使M202接通并自锁，Y11接通，5号车位右移。当5号车位右移至6号位时，X15常闭触点断开，M202、Y11失电，5号车位停止。M202的下降沿触发M302使M201接通并自锁，Y7接通，4号车位右移。当4号车位右移至5号位时，X14常闭触点断开，M201、Y711失电，4号车位停止。M201的下降沿触发M301使M200接通并自锁，Y1接通，1号车位下降。当1号车位下降至4号位时，X13常闭触点断开，M200、Y1失电，1号车位停止。同理可分析“叫2号车位”“叫3号车位”时的控制过程。121314154、输出（216～251）16八指令表0LDIX101ANDX112ANDX123OUTM104LDX105ANIX116ANDX127OUTM118LDX109ANDX1110ANIX121