自动化立体停车库自动控制系统论文57912.docx

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1、41中国矿业大学成人教育学院2016届毕业设计毕 业 设 计题 目 PPLC控制的的立体车库系系统设计 姓 名 编 号：（ ）字字 号中 国 矿 业 大 学二0 年 月 日摘 要立体停车库生产产在中国是个个新兴行业，立立体停车库可可缓解城市动动、静态交通通问题，改善善居住环境，有有效利用土地地价值。本系系统采用PLLC、计算机机结合组态画画面监控，按按动按钮或控控制组态画面面即可完成汽汽车存取过程程，操作简单单，存取方便便。控制电路路部分采用交交流接触器传传统方式，使使运行安全可可靠。设计采采用可分组合合，模块式安安装，方便灵灵活，具备维维护使用方便便，造价低等等特点。关键词：立体车车库；可编

2、程控制制器 ；组态监控ABSTRACCT Paarkingg prodductioon is a neww induustry in Chhina, parkiing eqquipmeent caan allleviatte thee cityy dynaamic aand sttatic trafffic prroblemms, immprovee the livinng envvironmment, the eeffecttive uuse off landd valuue. Thhe sysstem uuses PPLC, ccombinned wiith thhe commputerr

3、 conffiguraation screeen monnitor, presss thee buttton orr conttrol cconfigguratiion sccreen to coomplette thee vehiicle aaccesss proccess, simplle opeeratioon, coonveniient aaccesss conttrol ccircuiit. Thhe traaditioonal AAC conntactoor, thhe saffe andd reliiable operaation. The desiggn usees thee

4、sepaarablee combbinatiion, mmodulaar insstallaation, convveniennt maiintenaance, with conveenientt use and llow coost.Key worrds: sstereoo garaage; pprograammablle loggic coontrolller; confiigurattion mmonitooring目 录1、引言6(一）升降横横移式6（二）巷道堆堆垛式62 三菱PLCC简介82.1 三菱FFX2N 系列PPLC的性能能指标和分类类82.2可编程序序控制器的工工作方式及编

5、编程语言93 双层立体车车库功能介绍绍113.1立体车库库系统组成113.2 PLLC核心控制制部分113.3 立体体车库控制要要求114 立体车库库系统设计134.1 PLCC选择134.2 I/O口分配134.3 PLCC外部接线端端口图144.4车位检测测部分1445手动控制制部分154.6 软件设设计155 结论与讨讨论16参考文献188附录1: 立体体车库原理图图19附录2.立体车车库总程序20 1、引言 车车辆无处停放放的问题是城城市的社会、经经济、交通发发展到一定程程度产生的结结果，立体停停车设备的发发展在国外，尤尤其在日本已已有近3040年的历历史，无论在在技术上还是是在经验上

6、均均已获得了成成功。我国也也于90年代代初开始研究究开发机械立立体停车设备备，距今已将将近二十年的的历程。由于于很多新建小小区内住户与与车位的配比比为1:1，为为了解决停车车位占地面积积与住户商用用面积的矛盾盾，立体机械械停车设备以以其平均单车车占地面积小小的独特特性性，已被广大大用户接受。机械车库与与传统的自然然地下车库相相比，在许多多方面都显示示出优越性。首首先，机械车车库具有突出出的节地优势势。以往的地地下车库由于于要留出足够够的行车通道道，平均一辆辆车就要占据据40平方米米的面积，而而如果采用双双层机械车库库，可使地面面的使用率提提高8090，如如果采用地上上多层（211层）立体式式车

7、库的话，550平方米的的土地面积上上便可存放440辆车，这这可以大大地地节省有限的的土地资源，并并节省土建开开发成本。在地下车库库中采用机械械存车，还可可以免除采暖暖通风设施，因因此，运行中中的耗电量比比工人管理的的地下车库低低得多。机械械车库一般不不做成套系统统，而是以单单台集装而成成。这样可以以充分发挥其其用地少、可可化整为零的的优势，在住住宅区的每个个组团中或每每栋楼下都可可以随机设立立机械停车楼楼。这对眼下下车库短缺的的小区解决停停车难的问题题提供了方便便条件。目前，立体车库库主要有以下下几种形式：升降横移式式、巷道堆垛垛式、垂直提提升式、垂直直循环式、箱箱型水平循环环式、圆形水水平循

8、环式。(一）升降横横移式升降横移式式立体车库采采用模块化设设计，每单元元可设计成两两层、三层、四四层、五层、半半地下等多种种形式，车位位数从几个到到上百个。此此立体车库适适用于地面及及地下停车场场，配置灵活活，造价较低低。（二）巷道堆堆垛式巷道堆垛式立立体车库采用用堆垛机作为为存取车辆的的工具，所有有车辆均由堆堆垛机进行存存取，因此对对堆垛机的技技术要求较高高，单台堆垛垛机成本较高高，所以巷道道堆垛式立体车库适用于于车位数需要要较多的客户户使用。垂直提升式立体体车库垂直提升式立立体车库类似似于电梯的工工作原理，在在提升机的两两侧布置车位位，一般地面面需一个汽车车旋转台，可可省去司机调调头。垂直

9、提提升式立体车车库一般高度度较高（几十十米），对设设备的安全性性，加工安装装精度等要求求都很高，因因此造价较高高，但占地却却最小。（三）垂直循循环式 产品特点： 1)占地地少，两个泊泊位面积可停停610辆辆车。 22)外装修修可只加顶棚棚，消防可利利用消防栓。 3)价价格低，地基基、外装修、消消防等投资少少，建设周期期短。 44)可采用用自动控制，运运行安全可靠靠。 本课题以以二层五车位位为研究对象象,采用三菱菱FX2N-48MR为控制制元件,进行行模拟,结合合所学专业知知识,成功的的设计出二层层五车位PLLC控制系统.2 三菱PLCC简介2.1 三菱FFX2N 系列PPLC的性能能指标和分类

10、类1) PLC的主要性性能指标l 输入输出点数数（IO点点数）IO点数是指指可编程序控控制器外部输输入、输出端端子数的总和和。它标志着着可以接多少少个开关、按按钮和可以控控制多少个负负载。l 存储容量存储容量是指可可编程序控制制器内部用于于存放用户程程序的存储器器容量，一般般以步为单位位，二进制116位即一个个字为一步。l 扫描速度一般以执行10000步指令令所需时间来来衡量，单位位为ms/kk步，也有以以执行一步指指令所需时间间来计算的，单单位用s/步。l 功能扩展能力可编程序控制器器除了主模块块之外，通常常都可配备一一些可扩展模模块，以适应应各种特殊应应用的需要，如如AD模块块、DA模模块

11、、位置控控制模块等。l 指令系统指令系统是指一一台可编程序序控制器指令令的总和，它它是衡量可编编程序控制器器功能强弱的的主要指标。2) PLC的分类通常，PLC产产品可按结构构形式、控制制规模等进行行分类。按结结构形式不同同, 可以分分为整体式和和模块式两类类。按控制规规模大小、则则可以分为小小型、中型和和大型PLCC三种类型。1. PLC系统的组组成PLC是一种以以微处理器为为核心的工业业通用自动控控制装置，其其硬件结构与与微型计算机机控制系统相相似。PLCC也是由硬件件系统和软件件系统两大部部分组成的。1) PLC的硬件结结构一套PLC系统统在硬件上由由基本单元（包包含中央处理理单元、存储

12、储器、输入输出接口、内内部电源）、IIO扩展单单元及外部设设备组成。图图2-1为PPLC的硬件件结构图。输入电路CPUEPROMRAM输出电路基本单元内部电源扩展I/O接口各种外设接口输出信号现场输入信号主机编程器打印机PC机输入电路输出电路扩展单元输出信号扩展连接电缆至其他扩展单元现场输入信号图2-1 PLLC的硬件结结构图图2-2为三菱菱FX2N小型PLLC产品主机机示意图。本本课题中FXX2N48MMR为基本单单元，(244入、16出出)，M表示示主机、R表表示该单元为为继电器输出出型。2.2可编程序序控制器的工工作方式及编编程语言1. PLC的工作方方式开始内部处理通信处理RUN方式？

13、输入扫描程序执行输出处理NY1) PLC的扫描工工作方式 图2-3 PPLC的扫描描过程可编程序控制器器在进入RUUN状态之后后，采用循环环扫描方式工工作。从第一一条指令开始始，在无中断断或跳转控制制的情况下，按按程序存储的的地址号递增增的顺序逐条条执行程序，即即按顺序逐条条执行程序，直直到程序结束束。然后再从从头开始扫描描，并周而复复始地重要进进行。可编程程序控制器工工作时的扫描描过程如图22-3所示，包包括五个阶段段：内部处理理、通信处理理、输入扫描描、程序执行行、输出处理理。PLC完完成一次扫描描过程所需的的时间称为扫扫描周期。扫扫描周期的长长短与用户程程序的长度和和扫描速度有有关。2)

14、 PLC的程序执执行过程输入端子输入映象寄存器输出映像寄存器输出锁存器输出端子输入 .输出程序执行阶段输入采样阶段输出刷新阶段X001Y001Y001M1读读PLC的程序的的执行过程一一般可分为输输入采样、程程序执行和输输出刷新三个个主要阶段，如如图2-4所所示。图2-4 PLLC的程序执执行过程3) PLC的扫描周周期在PLC的实际际工作过程中中，每个扫描描周期除了前前面所讲的输输入采样、程程序执行、输输出刷新三个个阶段外，还还要进行自诊诊断、与外设设（如编程器器、上位计算算机）通信等等处理。即一一个扫描周期期还应包含自自诊断及与外外设通信等时时间。4) PLC的IOO响应时间PLC采用集中

15、中IO刷新新方式，在程程序执行阶段段和输出刷新新阶段，即使使输入信号发发生变化，输输入映像寄存存器区的内容容也不会改变变，还会影响响本次循环的的扫描结果。输输出信号的变变化滞后于输输入信号的变变化，这产生生了PLC的的输入输出响响应滞后现象象，最大滞后后时间为2-3个扫描周周期。3 双层立体车车库功能介绍绍3.1立体车库库系统组成系统主要由：PPLC、组态态监控部分、电电气传动部分分、检测部分分、手动控制制部分、支架架模型系统图见(2.1-1)：图2.1-13.2 PLLC核心控制制部分系统核心部分采采用三菱FXX2N-488MR为控制制元件，它是是FX系列中中功能最强、速速度最高的微微型可编

16、程控控制器。它的的基本指令执执行时间高达达0.08uus，远远超超过了很多大大型可编程控控制器。它功功能强大实用用，价格便宜宜，工作稳定定可靠，244点输入，116点输出，采采用继电器输输出形式，可可驱动交直流流负载，负载载电流在2AA左右。2220V ACC供电。并且且输入端内部部自带24VV直流电源，还还可为负载提提供直流电源源。3.3 立体体车库控制要要求 本系统统通过检测车车位运行状态态和其它参数数，控制电机机轮流工作，合合理调度电机机运行。系统统通过计算机机以图形、图图像、数据、文文字等方式，直直观、形象、实实时地 反映映系统工作状状态以及车位位位置等 参参数，并通过过PLC通讯讯模

17、块与监测测监控主机实实现数据交换换，该系统具具有运行可靠靠、操作方便便 、自动化化程度高等特特点。如图22.3-1图3.1-1 号车位、22号车位、33号车位只能能上下移动，不不能左右移动动； 4号车位、55号车位只能能左右移动，不不能上下移动动； 下排车位上上的汽车可以以直接开出； 上排车位的的汽车，要想想开出需要先先按下相应车车位标号呼叫叫按键，再按按下叫车按键键，然后下排排车位先左右右移动，让出出位置，上排排车位降至下下层，再进出出车辆。 4 立体车库库系统设计4.1 PLCC选择本系统采用三菱菱公司的型号号为FX2NN-48MRR的PLC,是一种具有结结构紧凑、抗抗干扰能力强强、使用方

18、便便、同类产品品价格便宜等等优点。随着着电子科技发发展及产业应应用之需要，PPLC的功能能也日益强大大，例如位置置控制及网络络功能等。4.2 I/O口分配针对本课题要求求，我们规定定了PLC输输入点分配。其其中，X0到到X2为呼叫叫开关；X33到X6为功功能开关；XX10至X220为限位开开关。1号车位上限开开关X103号车位下限开开关X202号车位上限开开关X111号车位呼叫开开关X03号车位上限开开关X122号车位呼叫开开关X14号车位上限开开关X133号车位呼叫开开关X25号车位上限开开关X14 复位开关X36号车位上限开开关X15叫车开关X41号车位下限开开关X16停止开关X62号车位

19、下限开开关X17关于输出点的定定义，它们两两两成对，构构成控制交流流接触器吸合合条件。1号车平台上升升Y01号车平台下降降Y12号车平台上升升Y22号车平台下降降Y33号车平台上升升Y43号车平台下降降Y54号车平台左移移Y64号车平台右移移Y75号车平台左移移Y105号车平台右移移Y114.3 PLCC外部接线端端口图根据I/O分配配,及电路原原理图(见附附录1),本本系统外部接接线如图:图4.3-14.4车位检测测部分FX2N-488MR可编程程控制器采用用直流输入形形式，车库所所有车位到位位及限位检测测采用了光电电对管，检测测电路电源使使用PLC内内部提供的224V直流电电源，其最大大驱

20、动电流可可达400mmA.光电对对管的导通电电流在30mmA左右，内内阻为6000，为满足光光电对管的性性能指标，我我们将可编程程控制器的内内置24V直直流电源上串串联了一个2200/1W的大大功率电阻。立立体车库共有有6个上下到到位检测光电电对管和3个个左右到位检检测光电对管管，总驱动电电流为9*330mA=2270mA，小小于可编程控控制器24VV直流电源的的最大输出电电流，满足设设计要求。45手动控制制部分程序所用状态元元件、定时器器及数据存储储器均选用具具有掉电保护护功能的元件件,当系统掉掉电时元件保保持掉电前的的状态,以保保存现场信息息,待上电后后继续完成被被中断的动作作;当发生意意

21、外情况时,按下急停按按钮中止系统统的运行并保保存现场断点点信息;当出出现如电机过过载、过热电电气或机械故故障时,自动动中止系统的的运行,并发发出声光报警警,同时系统统转入手动方方式进行故障障处理。考虑虑到组态控制制可能出现上上述问题，系系统也设计了了最基本的手手控控制，设设计了车库上上层三个车位位的选择按钮钮、呼叫车位位按钮和复位位按钮，并且且考虑到如果果车位动作出出现错误，设设计了急停按按钮，这样能能使车库系统统无论处于何何种运行状态态都能立即停停止运行，避避免事故的发发生。4.6 软件设设计PLC的编程语语言有梯形图图语言、助记记符语言、顺顺序功能图语语言等。其中中前两种语言言用得较多，顺

22、顺序功能图语语言也在许多多场合被采用用。本设计所所采用的编程程语言为梯形形图语言。完整的梯形图程程序见附录225 结论与讨讨论近几年，随着人人民生活水平平的提高，及及汽车价格的的一降再降，有有车在老百姓姓看来已是越越来越平常的的事。可是，如如果你住在一一些较老的小小区，会发现现，买车容易易，停车可就就难了；更有有甚者，有些些人为了能在在市中心上班班地找到一个个泊车位，不不得不比挤公公车起得还早早。为什么会会这样，这既既有历史原因因，人们没想想到国人会如如此快的拥有有自己的家庭庭轿车，也有有中国过于太太快的城市化化，使城市本本就薄弱的基基础设施捉襟襟见肘，所以以，国家不能能承受城市无无限度的外扩

23、扩，也就不允允许在每个建建筑外面留下下大块的空地地作为停车场场。因此，“车库库”是大中城城市的热门话话题，国家经经贸委将“城城市立体车库库”列为“近近期行业技术术发展重点”，随随着家用汽车车的不断增加加，公共场所所及社区内存存车矛盾、车车挤绿地的问问题将会越来来越突出，在在人们对生活活质量和环境境意识不断增增强之时“车车库”日渐成成为热门话题题，机械自动动化立体车库库将会在新开开发的楼盘及及商业里大显显身手。 随着汽车的急急增致使城市市停车难问题题不断恶化,而作为解决决城市静态交交通的有效措措施向空空间、向高层层发展的自动动化立体停车车设备,以其其占地面积少少、停车率高高、布置灵活活、高效低耗

24、耗、性价比高高、安全可靠靠等优点,越越来越受到人人们的青睐。目目前市面上常常见的机械式式立体停车库库有：升降横横移类、垂直直循环类、多多层循环类、水水平循环类、平平面移动类、巷巷道堆垛类、垂垂直升降类和和简易升降类类等8种,其其中升降横移移类以其结构构简单、操作作方便、安全全可靠、造价价低等优点,在国内车库库市场占有绝绝对优势的市市场份额。本文介绍了立立体车库发展展状况以及立立体车库的主主要功能与优优越性，并进进一步结合给出了一一个物业小区区内地下三层层升降横移式式立体车库的的设计与实现现方案的实践践操作来阐述述PLC的应应用。升降横移类立体体车库的控制制系统通过采采用PLC和和Profiib

25、us现场场总线控制,使整个控制制系统的可靠靠性大大提高高,满足了车车库的控制功功能与使用性性能的要求,完全实现了了进出车的智智能控制。系系统还在硬件件设计上采用用了手动、半半自动和全自自动多级冗余余控制方式,配合软件/硬件连锁保保护,大大提提高了系统的的可靠性;同同时,由于PPLC软件设设计上的优化化处理,使得得本系统对于于车位的扩展展实现较为简简便;此外,软件设计还还采用了“并行分支与与汇合”的技巧,从从而大大缩短短了进出车时时间,提高了了工作效率。同时，本文还介介绍了基于可可编程控制器器(PLC)和Proffibus总总线的车库控控制系统,简简述了多层升升降横移立体体停车库工作作原理和结构

26、特点，通过PLCC软件设计及及其优化,实实现了立体车车库的自动控控制。升降横横移类立体车车库的控制系系统通过采用用PLC和PProfibbus现场总总线控制,使使整个控制系系统的可靠性性大大提高,满足了车库库的控制功能能与使用性能能的要求,完完全实现了进进出车的智能能控制。系统统还在硬件设设计上采用了了手动、半自自动和全自动动多级冗余控控制方式,配配合软件/硬硬件连锁保护护,大大提高高了系统的可可靠性;同时时,由于PLLC软件设计计上的优化处处理,使得本本系统对于车车位的扩展实实现较为简便便;此外,软软件设计还采采用了“并行分支与与汇合”的技巧,从从而大大缩短短了进出车时时间,提高了了工作效率

27、。本文的一些观点和实际操作是根据具体的实际情况不同而不同，存在一定差异性，还有就是希望能多和同行业的同仁通交流探讨。参考文献1 李雪雪, 柯尊忠. PLC在在立体车库自自动控制中的的应用研究 J .机电电产品开发与与创新, 20003 (33)2 郭建江, 于有生. PLC 在塔式立体体车库控制系系统中的应用用 J . 机电工程技技术, 20003 (5)3 郑晟, 巩建平. 现代可编编程序控制器器原理与应用用 M . 北京: 科学出版社社, 119994 赵跃华. 可编程程序控制器及及其应用 MM . 成都都: 电子子 科技大学学出版社, 199985 SIMMATIC S7 - 200 可

28、编程序控控制器系统手手册6 西门子SSIMATIIC S7 - 2000 可编程程序控制器选选型手册7 西门子MMicroMMasterr440 通通用型变频器器使用大全8 殷际英. 机电一体体化基础 MM . 北京京: 冶金金工业出版社社, 199979 任伯淼. 机械式立立体停车库 M .北京京: 海洋洋出版社, 200110皮壮行, 宫振鸣, 李雪华. 可编程序序控制器的系系统设计与应应用实例 MM . 北京京: 机械械工业出版社社, 2000011 王新生生 , 张华华强，基于PPLC的立体体车库控制系系统设计工工业控制计算算机 Inddustriial Coontroll Compp

29、uter12 张华强强 , 王陶陶 , 苏晓晓良 , 王王蕾，基于HHMI和PLLC的立体车车库自动控制制系统电气气传动 Ellectriic Driive 13 程怀舟舟基于PLCC的多层升降降横移立体停停车库控制系系统设计电电子设计应用用 Elecctroniic Dessign & Appllicatiion Woorld-NNikkeii Elecctroniics Chhina 14 戴士杰杰 , 李斌斌 , 师占占群 , 岳岳宏，基于PPLC控制的的液压立体车车库的设计机床与液压压 Machhine TTool & Hydrrauliccs 15 宋胜涛涛 , 李瑞瑞琴PLC在在机

30、械式立体体车库控制系系统中的应用用太原师范范学院学报（自自然科学版） Journnal off Taiyyuan TTeacheers Coollegee(Natuural SSciencce Ediition) 附录1: 立体体车库原理图图附录2.立体车车库总程序八、学习心得经过将近两周紧紧锣密鼓的设设计与制作，自自动化立体停停车库自动系系统。通过学习，我们们了解了用PPLC设计立立体停车库的的系统，电子子、信息技术术于一体。我我们通过对立立体停车库原原理的分析，探探讨了用可编编程控制器PPLC实现车车库控制系统统的基本方法法，实现了对对立体车库模模型的控制，对对PLC在复复杂控制系统统中的灵活应应用有一定的的理论意义和和较大的实际际价值。虽然然在期间也曾曾出现了诸多多问题，但在在自己研究和和公司员工指指点下和悉数数解决了，并并顺利完成了了设计。两周的学习时间间就这样悄然然而去，但在在设计与制作作过程中所学学到的方法、积积累的经验，会会成为我们以以后学习生涯涯的一大财富富。不仅丰富富了我们的知知识，增长了了我们的见识识，更提高了了我们的动手手操作能力，以以及培养了我我们独立思考考与创造的思思维方法。