基于PLC立体式停车库控制系统设计 (1).docx

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1、基于PLC立体式停车库控制系统设计前言我国经济处于不断飞速发展中，我国的汽车生产已成为世界上最大的汽车生产国，也是最大的汽车消费国。可以看出，我国的私家车发展水平很高，然而从数量上看，我国停车场的数量和汽车保有量是完全不匹配的，停车场的发展速度远远落后于汽车的消费速度。就导致出现了私家车很难找到停车位，这种情况也引起了社会的广泛关注。考虑到我国大城市目前的环境，停车困难已成为大多数居民开车出行的最棘手问题，在某些地方，人们也都在竭尽所能的获得停车位。停车困难也是限制城市发展并影响人员流动的最重要原因之一。另外，这也从侧面反映了我国幸福指数。作为建设我们的社会主义和谐社会的重要内容之一，停车问题

2、必须得到解决和改善，这样才能努力提高市民的生活水平，让人民出行更加便利和愉快。因此，为了改变目前居民区和公共场所停车难的问题，对全自动三维停车位的研究将有助于解决我国目前面临的停车困难问题。目前中国的大城市，绝大多数停车方式还是落后的平面式停车场。这种方法存在很多弊端，例如车道长，占用了许多土地资源以及浪费了很多三维空间，人车无法分流分离入库，风险系数高，同时停车面积设计的过大，虽然可以放下更多的车辆，但是很多时候车主进入车辆需要步行很长时间，消耗很多精力，还必须停放来回回望的车位空白处。通过升降横移运动的全自动立体停车车库，可以实现高密度的车辆停车，并且可以充分利用空间的每个部分。车主还可以

3、立即到达并取车，从而缩短了上车时间。这种类型的全自动三维停车场的空间利用率非常高。通常情况下，全自动三维立体车库的数量是该车库同一区域内的传统平面停车场，可以通过控制程序节省空间，改善土地使用时间，增加五到十倍以上的时间，车主可以轻松地找到他们停于车库的车，同时快速进入和退出车位，车主提前就能找到一个空的停车位，不再需要来回寻找车位; 设备24小时监控车位的情况，可提高停车时的车辆安全性。从这个角度来看，三维停车位将在未来的城市发展中扮演非常重要的角色。概述工作原理：升降横移式立体车库作为本文研究目标，通过研究，这种类型的车库使用载车板左右，左右，上下移动，从而完成了车辆的存放和拿取。换句话说

4、，每个停车位都有一个单独的载车板。当汽车需要被取回或存放时，引擎的来回控制可以使汽车上下移动或接管整个过程。这类升降横移式立体车库停放的车可以水平移动，无需上下移动，然后可以直接移动到地面上。驾驶员可以进入车库并进入车辆。这时，系统将自动调整进入车辆的空车位，在上层车辆中，首先将下层车辆从空的车位上移开，然后通过轿厢载板将其放置在地面上，驾驶员可以进入车辆并因此进入或离开车库。如图所示，我们可以在地面上的停车位中使用举升设备，以便将其举升，因为它仅用于举升上方的停车场，但是可以举升和移动中间的两个车库。一楼和二楼有一个空车位。此时，它可以在第二层和第三层进行借用，并且可以将第三层的轿厢板到达第

5、一层而没有任何问题。同时，三维车库控制系统包括车辆进入系统，车辆管理系统（车辆身份验证，停车费等）和安全控制系统。自动存储和检索系统是三维车库控制的核心，并通过PLC控制。包括两个知道卡号和移动装载箱的过程。非接触式读卡器安装在车库的入口（也位于出口）。当用户进入车库时，他擦卡进入门。读卡器会自动将数据传输到PLC。 PLC系统自动确定卡是否有效。如果有效，则车库门打开，系统将装载箱移至人员和车辆的交货位置，以缩短进入车辆的时间。特点：（1）可安装性：该装置结构简单紧凑，采用滑块-连杆机构与PLC协同作用，在实际安装环境中方便。（2）可制造性：结构简单，利用现有的资源并采用小型PLC控制系统，

6、造价低廉。（3）可设计性：设计时运用机械系统仿真技术，能降低机械产品开发的风险，缩减设计所需要的费用，提高设计的质量。（4）市场可开拓性：自动车库应用范围广泛并具备低成本、高效率、高可靠性、人性化等特点。因此，它可以用于商业车库以及家庭车库。它的推广和应用具有巨大的社会和经济效益，并且在改善城市外观方面具有非常重要的意义。（5）控制20个位置的五层PLC更加复杂，但要符合控制的法则。应用以下控制设计方法，模块化设计和纠错可以简化设计过程并减少设计步骤。由于采用了软接线PLC程序的控制，因此大大提高了系统的可靠性。基于PLC的三维车库自动控制系统，使操作过程简单可靠，降低了维护成本，实现了智能控

7、制过程控制。该系统尝试在装载和卸载过程中同时执行多个动作，例如升高和降低装载箱并来回移动它，从而节省了大量的装载和卸载时间。此外，该系统可以扩展到很高的高度和多个位置，使其适合于密集的汽车社区或停车场。图1 车库结构图二、升降横移式立体车库的结构1.升降横移式立体车库的主要构成以两层三列式立体车库为研究对象，建立一个研究模型。升降横移式立体车库有五大组成结构:传动机构、电气控制系统、钢结构、载车板、安全装置。（1）钢结构图2钢结构简单示意图（2）传动机构每个汽车上载车板都有一个独立的减速电机和一个组合的链条系统。其工作原理如图2-3所示。当发动机顺时针旋转时，载车板升高；当发动机顺时针旋转时，

8、载车板下降。根据载车板和轿厢重量确定所需的传递力。根据传输功率和轿厢面板的移动速度确定发动机功率。根据车辆的高度确定顶板和底板之间的距离，根据该距离确定链条的长度，最后根据力的传递确定链轮的尺寸，链条连接的形状和大小。图3链传动简单示意图（3）载车板由于下载车板不需要安装悬挂链条，以节省材料，因此下载车板比上载车板要短。每辆汽车排气系统的后面是一个独立的变速箱，用于发动机的变速箱，该变速箱隐藏在汽车的仪表板中。汽车排气板的底部是四个钢轮，可以在导轨上行走。其中两个是操作轮，安装在长转向轴的两端，另外两个是独立安装的操作轮。电机减速器驱动长轴，带有长轴的活动钢轮旋转并在驱动它的导轨上移动，以使装

9、载机的板水平移动。根据轿厢和车辆仪表板的重量，行驶速度以及滚轮与导杆之间的摩擦系数，确定牵引电动机的驱动功率。图4平板式载车板及拼合示意图（4）安全装置上下移动开关安装在三维车库上下停车场的纵梁上，左右移动开关分别安装在中层和二层车库的横梁的两端。汽车的充电板配备有下拉安全装置。防坠落装置安装在纵向梁和粘贴机的停放位置之间。纵向梁的每一侧都有两个电磁铁控制的挂钩。配备有两个钩，轿厢负载板座椅上升，安装在侧梁四个钩自动四个钩连接到装弹机和防止装带机掉落当提升发动机制动失效，从而压下提升机底部。行程边界开关的功能是在载车板到达该位置时自动停止。图5安全装置简单示意图（5）控制系统PLC控制是升降横

10、移式立体车库采用的控制系统，主要包括自动，紧急停止和手动控制方法。立体车库通常采用自动控制模式。发生紧急情况时，请使用停止紧急控制。或者如果在紧急情况排除后，则可以使用手动按钮来重置车库。2.升降横移式立体车库的结构示意本论文具体选用两层五位升降横移式自动化立体车库进行研究和设计，其设备结构示意如图6：图6升降横移式立体车库设备结构示意图（四）升降横移式立体车库中的安全防护装置车库是用来存放汽车的，汽车的价格是很昂贵的，所以车库一旦发生事故，所造成的损失会很大，为此，我们要将事故防范于未然。因此，车库中的安全预防措施应遵循以下几点并安装适当的防护设备。（1）紧急停止措施：将红色紧急停止开关安装

11、在控制箱中。当发生异常情况时，按紧急键可以立即停止三维车库。（2）停车装置：为了防止汽车在仪表板上滑动，应在车体面板的前后安装高度为25 mm或更大的停车装置。驾驶员必须将汽车停在那里。停车时的汽车板。将手刹放在正确的位置。（3）限位保护：立体提升和侧向移动时，通过定位键来定位三维立体车库的支撑板。为防止定位开关出现问题并引起事故，它位于上升位置上方，下降定位的下面，左移定位左边，右移定位右边，然后将限位开关分别安装在这些位置。当定位开关发生故障时，一旦限位开关碰到载车板，限位开关就会立即停止车库运行。（4）门前的光电检测装置：在车库运行期间，任何人或物都不能进入车库工作区，因此必须在车库的入

12、口处安装红外设备。或者如果车库中正在工作的时候有人或物品进入车库，则系统将马上停止运行。（5）载车板固定装置：当轿厢板到达指定位置时，为防止轿厢板因任何原因滑倒或跌落，以及下面的轿厢或人员，安装了电磁铁控制的挂钩形式的防坠装置。当载车板停靠到位时，电磁铁由通电状态转为失电状态，驱动挂钩勾住铁环。当载车板要下脱离铁环。电磁铁由失电状态转为通电状态，报警灯闪烁，按下急停按钮使车库立即停止三、 电气回路分析1.电机主电路图7电机控制原理图通过控制交流接触器来控制电机的正反转，从而控制车库的升降和左右移动，本设计中使用电气互锁等原理来确保电机的正常运转，本设计共5个电机，使用10个交流接触器，可编程逻

13、辑控制器PLC通过控制交流来实现它的运转。2.电气元件选型表1电气元件清单元件名称型号规格数量备注按钮NP4-11X/424V 1NO+1NC 白色8正泰光电式传感器SF-C12PCDD工作电压：DC24V,工作电流：0.2A11可天士熔断器FS-10额定电压380V，外壳额定电流60A，熔体额定电流30A5正泰断路器DZ47-60 4P D50额定电压380V，额定电流50A1正泰热继电器NR2-25/Z整定电流10.5A,9A13A5正泰减速器RV40-WB65减速比110（1011) 输出转速=12.5 许用扭矩=60N.M5正泰三相异步电动机YTD160S-6/24U=380V,I=8

14、.8A,转矩最大=3.1，额定转速=930r/min，额定功率=3.2KW5YTD交流接触器CJX1-12/22线圈电压AC380V，Ue=380V，Ie=12A10正泰双色指示灯AD17DC24V,20mA1施耐德可编程逻辑控制器FX2N-48MR继电器输出型，DI16/DO161三菱四、 PLC控制系统分析1. PLC接线图图8 PLC接线图立体车库的PLC接线图具体如图5-1所示，包含了两大部分，分别为输出部分（16个输出元件）和输入部分（19个输入元件），其中有8个主要按钮开关、11个光电式传感器，10个交流接触器以及6个指示灯。X0、X1、X2、x3、x4、x5、x6、x7为8个按钮

15、开关，控制车库的取车与停车；X10、X11、X12、X13、X14、X15为车库停放的位置检测信号地址，X16、X17、X20、X21、X22为载车板车辆的检测信号地址，Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y10、Y11为载车板车辆的的动作控制输出地址，Y16、Y17、Y20、Y21、Y22、为车库停放位置的输出地址,Y23为按钮指示灯的输出地址。2. 控制流程图按照图9展现的流程，第一步需要按下停车按钮，传感器检测空车位，系统检测到如果一层有空车位那么可以直接停车；如果一层没有空车位，二层左手有空车位，然后将停车场移至左侧，并在地面楼层的中心移至右侧停车场，将车辆托架移至地面楼层

16、，然后停放；如果第二层中间没有空的停车位，则将第一层的正确停车位转发到一个停车场，然后将汽车运输工具移到第一层，如果右边没有空的停车位，则停下来。在二楼，将载车板移至一楼，直接停车。停完车之后肯定需要取车，那么按下取车按钮，传感器检测停车位，如果车位停在二层左手，那么一层左手和中间车位向右移动一个车位，停车位移动至一层，然后取车；如果车停在二层中间，那么一层中间车位向右移动一个车位，停车位移动至一层，然后取车；如果车位停在二层右手，那么停车位直接移动到一层然后取车；如果车位停在一层，直接取车。完成一个循环。图9控制流程图3. 地址表表3 I/O地址表输入地址描述输出地址描述X0存车按钮Y1一号

17、车位向左移动X1取车按钮Y2一号车位向右移动X2停止按钮Y3二号车位向左移动X3一号按钮Y4二号车位向右移动X4二号按钮Y5三号车位向上移动X5三号按钮Y6三号车位向下移动X6四号按钮Y7四号车位向上移动X7五号按钮Y10四号车位向下移动X10一号车库位置检测地址Y11五号车位向上移动X11二号车库位置检测地址Y16一号车位X12三号车库位置检测地址Y17二号车位X13四号车库位置检测地址Y20三号车位X14五号车库位置检测地址Y21四号车位X15六号车库位置检测地址Y22五号车位X16一号位光电式式传感器Y23按钮指示灯X17二号位光电式式传感器X20三号位光电式式传感器X21四号位光电式式

18、传感器X22五号位光电式式传感器4.PLC程序图五、 项目总结基于PLC立体式停车库控制系统设计这个毕业项目让我在学校和公司所学的知识得到了充分的应用，一开始什么都不懂，连车库的运行脑子里都没有大概的东西，到现在已经对车库的运行和控制了解的差不多了，包括电气元件的选型以及程序的编写。写这个论文让我明白了不能临时抱佛脚，任何事情都需要积累足够的经验和知识，当我们有足够经验时，在写毕业项目的时候才会得心应手，对立体车库才会有更好的理解。第一次自己真正的一个人独自完成项目，在这次毕业项目中我真正领略到了万事开头难，当你开始做时，你会没有方向，然后想着拖一会，一直到最后。在这次设计中，我对立体车库的结

19、构和控制系统进行了分析，在车库的停车和取车中，系统的编程起到了重要的作用，他依靠指令来完成一些动作，从而节省了人力和空间。同时还为人们在生活中提供了很多的便捷，节省了很多的时间，我能设计出这样的系统，我感觉万分荣幸。能设计出这样的立体车库，离不开同学和老师对我的帮助，当我掌握的知识有限时，我的同学会给我提供新的知识，我的老师会给我讲解，解决我的困难，我非常感谢我的老师和同学在我完成的过程中给了我很大的帮助，让我运用到了所学的知识，同时也让我学到了很多新的东西。参 考 文 献（1）气动技术，吴卫荣主编，中国轻工业出版社，2010年（2）传感器与PLC技术，吴卫荣主编，中国轻工业出版社，2010年（3）电气图的识读与绘制项目式教程，彭芳主编，国防工业出版社，2012年（4）电气控制与PLC综合应用技术，张伟林主编，人民邮电出版社，2009年（5）工厂控制技术，殷建国主编，经济管理出版社，2006年（6）三菱PLC实用技术教程，龚运新主编，北京师范大学出版社，2015年