升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的PLC控制設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】

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目 錄 摘要 2 Abstract 4 前 言 6 1.立體車(chē)庫(kù)的發(fā)展?fàn)顩r 8 1.1本題設(shè)計(jì)的背景 8 1.2本題設(shè)計(jì)的內(nèi)容 9 1.3本題設(shè)計(jì)的目的及意義 9 2. 系統(tǒng)控制方案的設(shè)定 11 2.1自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)的描述 11 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 12 3. 立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)硬件方面的設(shè)計(jì) 14 3.1升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的基本結(jié)構(gòu) 14 3.2 PLC程序設(shè)計(jì)要求 19 4.升降橫移式立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)軟件方面的設(shè)計(jì) 22 4.1 PLC的概述 22 4.2 可編程控制器的特點(diǎn) 22 4.2 可編程控制器的選擇 24 4.2.1 I/O 點(diǎn)數(shù)的分配 25 4.3電氣控制系統(tǒng) 28 4.4工作原理 29 致 謝 31 參考文獻(xiàn) 32 附 錄 33 摘要 隨著汽車(chē)的日益增多，解決停車(chē)難的問(wèn)題顯得越來(lái)越重要，尤其是在人口密集的大都市。而作為解決城市靜態(tài)交通的有效措施——向空間、向高層發(fā)展的自動(dòng)化立體停車(chē)設(shè)備,以其占地面積少、停車(chē)率高、布置靈活、高效低耗、性?xún)r(jià)比高、安全可靠等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到人們的青睞。全自動(dòng)立體車(chē)庫(kù)作為以其高效、快速、安全等特點(diǎn)，成為解決都市停車(chē)難問(wèn)題最有效的途徑。 立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)采用了以PLC作為控制核心的可編程控制元件。它具有可靠性高，功能完善，使用方便等特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)立體車(chē)庫(kù)的載車(chē)板的邏輯移動(dòng)為為主要目標(biāo)，并以其安全性能和邏輯判斷為依據(jù)，設(shè)計(jì)了車(chē)庫(kù)控制梯形圖，并就其可靠性和控制策略、方法進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容如下： 1．在分析立體車(chē)庫(kù)運(yùn)行特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，得出了立體車(chē)庫(kù)的分級(jí)分布式控制的控制思路，設(shè)計(jì)了立體車(chē)庫(kù)分布式控制系統(tǒng)。 2．結(jié)合車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的功能及運(yùn)行特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了各層的子控制器和輔助信息反饋元件控制。 3．對(duì)車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)進(jìn)行了安全可靠性分析，提出了解決車(chē)庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中的安全性能并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了可靠性分析，確保了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。本文設(shè)計(jì)了一種垂直提升平移式立體車(chē)庫(kù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、安全防護(hù)措施，分析了系統(tǒng)的控制流程和PLC控制的梯形圖。 本系統(tǒng)采用PLC、計(jì)算機(jī)結(jié)合組態(tài)畫(huà)面監(jiān)控，按動(dòng)按鈕或控制組態(tài)畫(huà)面即可完成汽車(chē)存取過(guò)程，操作簡(jiǎn)單，存取方便?？刂齐娐凡糠植捎媒涣鹘佑|器傳統(tǒng)方式，使運(yùn)行安全可靠。設(shè)計(jì)采用可分組合，模塊式安裝，方便靈活，具備維護(hù)使用方便，造價(jià)低等特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：立體車(chē)庫(kù) PLC 控制系統(tǒng) Abstract As the car is increasing, solving the problem of the parking is becoming more and more important, especially in the densely populated metropolis. But as the solution of static traffic in city -- the effective measures to space, develop to the high level of automated parking equipment, with its small area, parking rate is high, flexibility, high efficiency and low consumption, cost-effective, safe and reliable, more and more people of all ages. Full automatic stereo garage as with its efficient, fast, security features, solving urban parking problem become the most effective way to. Stereo garage control system adopts PLC as the control core of the programmable control element. It has the advantages of high reliability, perfect function, easy to use and so on characteristics of. This design to realize the stereo garage logic mobile car carrying board as the main target, and its safety performance and judgment logic as the basis, design of garage control ladder diagram, and the reliability and control strategy, method undertook study, the main contents are as follows:1 in the analysis of stereoscopic garage operation on the basis of the characteristics of, the stereo garage distributed control ideas, design of the stereo garage is a distributed control system. 2 combination garage system function and the operation characteristics, design of the sub controller and auxiliary information feedback element control. 3 pairs of garage control system for safety and reliability analysis, put forward to solve the garage during the operation of the safety performance of the whole system and the reliability analysis, ensure the reliability of the system operation. This paper introduces a design of vertical lifting and translation stereo garage control system, describes the system structure, working principle, safety protection measures, analyzes the system control flow and control of PLC ladder diagram. The system uses PLC, computer with configuration screen monitoring, presses the button or the control configuration picture then completes the automobile access process, simple operation, convenient access. The control circuit uses AC contactor traditional way, so that the operation is safe and reliable. The design uses can be divided mix, modular installation, convenient and flexible, with convenient maintenance and use, and low cost characteristics. Key words: stereo garage PLC control system 前 言 車(chē)輛無(wú)處停放的問(wèn)題是城市的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、交通發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的結(jié)果，立體停車(chē)設(shè)備的發(fā)展在國(guó)外，尤其在日本已有近30~40年的歷史，無(wú)論在技術(shù)上還是在經(jīng)驗(yàn)上均已獲得了成功。我國(guó)也于90年代初開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)機(jī)械立體停車(chē)設(shè)備，距今已將近二十年的歷程。由于很多新建小區(qū)內(nèi)住戶(hù)與車(chē)位的配比為1:1，為了解決停車(chē)位占地面積與住戶(hù)商用面積的矛盾，立體機(jī)械停車(chē)設(shè)備以其平均單車(chē)占地面積小的獨(dú)特特性，已被廣大用戶(hù)接受。 目前，立體車(chē)庫(kù)主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式。 (一） 升降橫移式 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)采用模塊化設(shè)計(jì)，每單元可設(shè)計(jì)成兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式，車(chē)位數(shù)從幾個(gè)到上百個(gè)。此立體車(chē)庫(kù)適用于地面及地下停車(chē)場(chǎng)，配置靈活，造價(jià)較低。 （二） 巷道堆垛式 巷道堆垛式立體車(chē)庫(kù)采用堆垛機(jī)作為存取車(chē)輛的工具，所有車(chē)輛均由堆垛機(jī)進(jìn)行存取，因此對(duì)堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，單臺(tái)堆垛機(jī)成本較高，所以巷道堆垛式立體車(chē)庫(kù)適用于車(chē)位數(shù)需要較多的客戶(hù)使用。 垂直提升式立體車(chē)庫(kù) 垂直提升式立體車(chē)庫(kù)類(lèi)似于電梯的工作原理，在提升機(jī)的兩側(cè)布置車(chē)位，一般地面需一個(gè)汽車(chē)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，可省去司機(jī)調(diào)頭。垂直提升式立體車(chē)庫(kù)一般高度較高（幾十米），對(duì)設(shè)備的安全性，加工安裝精度等要求都很高，因此造價(jià)較高，但占地卻最小。 （三） 垂直循環(huán)式 產(chǎn)品特點(diǎn)： 占地少，兩個(gè)泊位面積可停6-10輛車(chē)。外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。價(jià)格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設(shè)周期短?？刹捎米詣?dòng)控制，運(yùn)行安全可靠。 在對(duì)國(guó)內(nèi)外各種問(wèn)類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，再結(jié)合造價(jià)、技術(shù)難度以及用戶(hù)需求等各個(gè)方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)升降橫移式立體車(chē)庫(kù)形式比較多，規(guī)模可大可小，而且對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性較強(qiáng)，同時(shí)釆用這類(lèi)設(shè)備的車(chē)庫(kù)十分普遍。因此，最終確定硏究對(duì)象為升降橫移式立體車(chē)庫(kù)。 本課題以升降橫移式立體車(chē)庫(kù)為研究方向,以雙層五車(chē)位為具體研究對(duì)象，采用三菱FX2N-48MR為控制元件,進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā),結(jié)合所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí),成功的設(shè)計(jì)出二層五車(chē)位PLC 控制系統(tǒng). 由于本人水平有限，本設(shè)計(jì)中難免有不當(dāng)和錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 1.立體車(chē)庫(kù)的發(fā)展?fàn)顩r 1.1本題設(shè)計(jì)的背景 隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)和汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車(chē)的家庭越來(lái)越多，而與此相對(duì)應(yīng)的是城市停車(chē)狀況的尷尬。以北京市為例，截止2007年底，市區(qū)僅有公共停車(chē)場(chǎng) 828處，共計(jì)車(chē)位5.7萬(wàn)個(gè),僅占市區(qū)機(jī)動(dòng)車(chē)擁有覺(jué)的8.6%，停車(chē)環(huán)境與城市規(guī)劃的矛盾十分突出。上海的情況也讓人無(wú)法樂(lè)觀，僅有的229個(gè)地下車(chē)庫(kù)使面枳不足60 萬(wàn)平方米，只能滿(mǎn)足1.3萬(wàn)輛機(jī)動(dòng)車(chē)停放的要求，路邊停車(chē)漸呈泛濫之勢(shì)，比例高達(dá)64%，而且還有繼續(xù)上升之勢(shì)。據(jù)建設(shè)部城市交通工程技術(shù)中心對(duì)全網(wǎng)15個(gè)大城市停車(chē)現(xiàn)狀的調(diào)查，城市機(jī)動(dòng)車(chē)保有輛、停車(chē)位之比平均為4.84:1，這比值對(duì)于渴望“有車(chē)者有其位”的車(chē)主來(lái)說(shuō)，形式不容樂(lè)觀。停車(chē)難產(chǎn)生最主要的原因是城市建設(shè)規(guī)劃上的準(zhǔn)備不足。上世紀(jì)80年代初期，北京市權(quán)威部門(mén)對(duì)2000年北京汽車(chē)發(fā)展數(shù)的預(yù)測(cè)僅僅是70萬(wàn)一80萬(wàn)輛，而事實(shí)上到新世紀(jì)鐘聲敲響之前，北京市汽車(chē)總量則足足比預(yù)期多了100萬(wàn)輛，其中私人小客車(chē)的數(shù)量就高達(dá)45萬(wàn)輛。面對(duì)迅速發(fā)展的城市車(chē)流，停車(chē)設(shè)施建設(shè)的落后也就不足為奇。據(jù)建設(shè)部停車(chē)技術(shù)開(kāi)犮推廣中心介紹，北京市停車(chē)設(shè)施的“欠賬”最保守估計(jì)為20—30%。 停車(chē)問(wèn)題是城市在發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的靜態(tài)交通問(wèn)題，靜態(tài)交通是相對(duì)于動(dòng)態(tài)交通而存在的一種交通形態(tài)，二齊相互聯(lián)系，互相影響，停車(chē)設(shè)施是城市靜態(tài)交通的主要內(nèi)容, 隨著城市的不斷發(fā)展，各種車(chē)輛的不斷增加，對(duì)停車(chē)設(shè)施的需求也在不斷增加，如來(lái)兩著之間失去平衡，城市里就會(huì)出現(xiàn)停車(chē)難的一系列問(wèn)題。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車(chē)輛平均增長(zhǎng)速度在15%-20%,而同時(shí)期城市停車(chē)基礎(chǔ)設(shè)施的平均增長(zhǎng)速度只有 2%-3%，特別是大城市的機(jī)動(dòng)車(chē)擁有量的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)停車(chē)基礎(chǔ)設(shè)施的增長(zhǎng)速度， 因此，我們必須重視城市停車(chē)難的問(wèn)題，并積極探求解決的措施。 專(zhuān)家們指出，解決城市靜態(tài)交通問(wèn)題，大體分為軟硬兩種措施。所謂軟措施，就是通過(guò)政策法規(guī)，限制路面停車(chē)，提高停牟場(chǎng)利叫效率，使部分車(chē)主更愿改乘公共交通工具，以減少機(jī)動(dòng)車(chē)對(duì)停車(chē)場(chǎng)的需求。而硬措施，主要包括增建停車(chē)場(chǎng)，建設(shè)地下及立體停車(chē)場(chǎng)、利用其它空間滿(mǎn)足停車(chē)場(chǎng)的需求。而無(wú)論釆取什么措施，在規(guī)劃后再收拾殘局， 由于局限內(nèi)彌補(bǔ)不足，政府和管理部門(mén)所耑投入得精力和資金都將大大增加。 1.2本題設(shè)計(jì)的內(nèi)容 本課題的主要內(nèi)容是基于三菱FX2N系列PLC的立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，升降橫移類(lèi)機(jī)械停車(chē)庫(kù)利用托板移位產(chǎn)生垂直通道，實(shí)現(xiàn)高層車(chē)位升降存取車(chē)輛。其車(chē)位結(jié)構(gòu)維矩陣形式,可設(shè)計(jì)為多層和多列。由于受收鏈裝置及進(jìn)出車(chē)時(shí)間的限制，-般為2?4層(國(guó)家規(guī)定最高為4層，2層、3層者居多,現(xiàn)以典型的地上2x3升降橫移式為例,說(shuō)明停車(chē)庫(kù)的運(yùn)行原理。 立體車(chē)庫(kù)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是：底層只能平移，頂層只能升降。除頂層外,底層都必須預(yù)留一個(gè)空車(chē)位,供進(jìn)出車(chē)升降之用。底層車(chē)位進(jìn)出車(chē)時(shí)，無(wú)需移動(dòng)其他托板就可直接進(jìn)出車(chē)輛；頂層進(jìn)出車(chē)時(shí),先要判斷其對(duì)應(yīng)的下力位置是否為空,不為空時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理。 直到下方為空才可進(jìn)行下降動(dòng)作,出車(chē)完畢時(shí)，載車(chē)板停留在該位置，以便下次車(chē)輛的直接進(jìn)入。其運(yùn)動(dòng)的總原則是：進(jìn)車(chē)優(yōu)先。 1.3本題設(shè)計(jì)的目的及意義 作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，城市中心商業(yè)區(qū)髙樓大廈林立，社區(qū)道路、萵架交通干道、立交橋和地下鐵路，編織出城市立體交通網(wǎng)，汽車(chē)的住宅一停車(chē)場(chǎng)也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，由平面停車(chē)向立體停車(chē)，由簡(jiǎn)單的機(jī)械車(chē)庫(kù)向計(jì)算機(jī)管理高度自動(dòng)化的現(xiàn)代立體停車(chē)演變，成為具有較強(qiáng)的實(shí)用性、觀賞性和適合城市環(huán)境的建筑。作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車(chē)滿(mǎn)為患成為當(dāng)今快節(jié)奏社會(huì)中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車(chē)已成為人們的共識(shí)。目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時(shí)期，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車(chē)進(jìn)入家庭的步伐正在加快，停車(chē)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前景廣闊。機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)既可以大面枳使用，也可以見(jiàn)縫插針的設(shè)置，還能與地面停車(chē)場(chǎng)、地下車(chē)庫(kù)和停車(chē)樓組合實(shí)施，是解決城市停車(chē)難最有效的手段，機(jī)械車(chē)庫(kù)與傳統(tǒng)的自然地下車(chē)庫(kù)相比，在許多力面都顯示出優(yōu)越性。首先，機(jī)械車(chē)庫(kù)具有突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。以往的地下車(chē)庫(kù)由于要留出足夠的行車(chē)通道，平均一輛車(chē)就要占據(jù)40平方米的面積，而如果釆用雙層立體式機(jī)械車(chē)庫(kù)，可使地而的使用率提高80%-90%，如果采用地上21層立體車(chē)庫(kù)的話(huà)，50平方米的土地而枳上便可存放40輛車(chē)，這可以大大地節(jié)餌有限的土地資源，并節(jié)約土建開(kāi)發(fā)成本。 機(jī)械車(chē)庫(kù)與地下車(chē)庫(kù)相比可更加有效地保證人身和車(chē)輛的安全，人在車(chē)庫(kù)內(nèi)或車(chē)不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說(shuō)，機(jī)械車(chē)庫(kù)從管理上可以做到徹底的人車(chē)分流。在地下車(chē)庫(kù)中釆用機(jī)械存車(chē)，還可以免除釆暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電從比工人管理的地下車(chē)庫(kù)低得多。這種升降橫移式機(jī)械立體車(chē)庫(kù)一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺(tái)集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地地少、可化整為零的優(yōu)勢(shì)，在住宅兇的毎個(gè)組團(tuán)中或毎棟樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車(chē)樓。這對(duì)眼下車(chē)庫(kù)短缺的小區(qū)解決停車(chē)難的問(wèn)題提供了方便條件。當(dāng)以往的路邊、人行道上停車(chē)、地下或地面停車(chē)場(chǎng)均解決不了上述問(wèn)題時(shí)，釆用機(jī)械式立體停車(chē)設(shè)備是-個(gè)非常有效的措施。機(jī)械式立體停車(chē)設(shè)備又名立體車(chē)庫(kù)，它占地空間小，并且可最大限度地利用空間，安全方便，是解決城市用地緊張，緩解停車(chē)難的一個(gè)有效手段?？梢灶A(yù)見(jiàn)立體車(chē)庫(kù)具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。 2. 系統(tǒng)控制方案的設(shè)定 2.1自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)的描述 自動(dòng)存取車(chē)系統(tǒng)一般由小型可編裎控制器PLC控制，包括卡號(hào)識(shí)別與移動(dòng)載車(chē)板兩個(gè)過(guò)程。用戶(hù)進(jìn)入車(chē)庫(kù)時(shí)，在門(mén)口刷卡進(jìn)入，讀卡機(jī)自動(dòng)把數(shù)據(jù)傳送到PLC控制系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)通過(guò)判斷卡號(hào)，自動(dòng)把對(duì)應(yīng)的載車(chē)板移動(dòng)到人車(chē)交接的位置，開(kāi)啟車(chē)庫(kù)門(mén)，縮短存取車(chē)的時(shí)間。存車(chē)時(shí)，司機(jī)按照指示燈信號(hào)指引入庫(kù)，只有當(dāng)車(chē)輛停放在安全位置后，停車(chē)正常指示燈才會(huì)亮。存取車(chē)完成后，車(chē)庫(kù)門(mén)自動(dòng)關(guān)閉。移動(dòng)載車(chē)板時(shí)，系統(tǒng)嚴(yán)格按照各種檢測(cè)信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行移動(dòng)，檢測(cè)信號(hào)包括超長(zhǎng)檢測(cè)、到位檢測(cè)、極限位置檢測(cè)、人員誤入檢測(cè)、急停信號(hào)檢測(cè)等。若有載車(chē)板運(yùn)行不到位或車(chē)輛長(zhǎng)度超出車(chē)庫(kù)允許的長(zhǎng)度，所有載車(chē)板將不進(jìn)行動(dòng)作，若檢測(cè)到急停信號(hào)，將停止一切動(dòng)作，直至急停信號(hào)消失。以上信號(hào)均為硬件信號(hào)，除此之外，還可從控制軟件中設(shè)置保護(hù)信號(hào)，比如時(shí)間保護(hù)，以保證因硬件損壞而導(dǎo)致信號(hào)失靈時(shí)保證主體設(shè)備及車(chē)輛的安全。 （1）存車(chē)操作 司機(jī)駕駛車(chē)輛從車(chē)庫(kù)入口進(jìn)入。在入口處的非接觸式讀卡機(jī)前感應(yīng)區(qū)域晃以下自己的IC卡，感應(yīng)過(guò)程完畢，柵欄自動(dòng)升起，司機(jī)開(kāi)車(chē)進(jìn)入車(chē)庫(kù)。車(chē)輛進(jìn)入后，柵欄自動(dòng)關(guān)閉。劃卡的同時(shí)，控制器讀取車(chē)位號(hào)，車(chē)庫(kù)內(nèi)對(duì)應(yīng)的載車(chē)板自動(dòng)移動(dòng)到人車(chē)交接的位置，車(chē)庫(kù)單元門(mén)自動(dòng)打開(kāi)。司機(jī)開(kāi)車(chē)進(jìn)入，停車(chē)到位，拉手剎，下車(chē)走出車(chē)庫(kù)，用比IC卡在車(chē)庫(kù)出口處晃一下比IC卡，車(chē)庫(kù)單元門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，完成存車(chē)操作。 （2）取車(chē)操作 司機(jī)進(jìn)入車(chē)庫(kù)時(shí)，在入口處的接接觸式讀卡機(jī)前感應(yīng)區(qū)域晃以下己的比IC卡，控制器自動(dòng)讀取車(chē)位號(hào)，車(chē)庫(kù)內(nèi)對(duì)應(yīng)的載車(chē)板自動(dòng)移動(dòng)到人車(chē)交接的位置，車(chē)庫(kù)單元門(mén)自動(dòng)打幵，司機(jī)進(jìn)入車(chē)庫(kù)，開(kāi)車(chē)出來(lái)，在車(chē)庫(kù)出口處的自動(dòng)讀卡機(jī)前感應(yīng)區(qū)域晃一下自己的IC卡，感應(yīng)完畢，讀卡機(jī)接受信息，上位控制機(jī)自動(dòng)記錄、扣費(fèi)，柵欄自動(dòng)升起， 司機(jī)開(kāi)車(chē)出場(chǎng)，出場(chǎng)后，柵欄自動(dòng)關(guān)閉；同時(shí)，控制器自動(dòng)讀取車(chē)位號(hào)，對(duì)應(yīng)的車(chē)庫(kù)單元門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，取車(chē)操作完畢。車(chē)庫(kù)在運(yùn)行過(guò)程中，有完備的自我保護(hù)裝置。一系列光電開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)等對(duì)載車(chē)板準(zhǔn)確運(yùn)行到位起著決定性的作用。獨(dú)特的防墜落裝置、斷繩報(bào)警裝置、超速保護(hù)裝置對(duì)車(chē)輛的安全起到保護(hù)作用。車(chē)輛超長(zhǎng)檢測(cè)、車(chē)輛停車(chē)不到位檢測(cè)、以及人員誤入檢測(cè)等信矸對(duì)車(chē)輛及人員的安全起若決定性的作用。 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 立體車(chē)序系統(tǒng)設(shè)計(jì)。調(diào)試的主要步驟，如圖2.1所示 (見(jiàn)下頁(yè)) 在本次課題設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮以下幾點(diǎn)： 1.深入的了解和分祈立體車(chē)庫(kù)的工藝條件和控制要求； 2.根據(jù)立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)； 3.根據(jù)所設(shè)計(jì)的場(chǎng)所，選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型； 4.根據(jù)1/0的點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC的類(lèi)型； 5.分配1/0點(diǎn)，分配PLC的輸入、輸出點(diǎn)； 6.設(shè)計(jì)立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的梯形圖； 7.將程序輸入程序進(jìn)行調(diào)試，查出錯(cuò)誤，讓程序更加完善形圖設(shè)計(jì)。 確定課題 研究?jī)?nèi)容 按要求編寫(xiě)程序 設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 按要求確定硬件配置 設(shè)計(jì)電氣原理圖 查詢(xún)資料 制定方案 總結(jié) 記錄運(yùn)行結(jié)果并分析 調(diào)試程序 圖 2.1 設(shè)計(jì)流程圖 3. 立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)硬件方面的設(shè)計(jì) 3.1升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的基本結(jié)構(gòu) 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)是指利用載車(chē)板的升降或橫向平移存取停放車(chē)輛的機(jī)械式停車(chē)設(shè)鉻。升降橫移式立體車(chē)庫(kù)毎個(gè)車(chē)位均有載車(chē)板，所需存取車(chē)輛的載車(chē)板通過(guò)升降、 橫移運(yùn)動(dòng)到達(dá)地而層，駕駛員進(jìn)入車(chē)庫(kù)，存取車(chē)輛，完成存取過(guò)程。停泊在這類(lèi)車(chē)庫(kù)地面的車(chē)只作橫移，不必升降，上層車(chē)位要將載車(chē)板升或降到地面層，駕駛員才可進(jìn)入：車(chē)庫(kù)內(nèi)將汽車(chē)開(kāi)進(jìn)或開(kāi)出車(chē)庫(kù)。圖3.1為一個(gè)地上5車(chē)位的升降橫移式停車(chē)設(shè)備，其工作原理是：第二層三個(gè)車(chē)位可以升降，一層的兩個(gè)車(chē)位只能橫向移動(dòng)，空車(chē)位供二層的車(chē)位下降吋借用。5、6號(hào)車(chē)位可以直接存放車(chē)輛；1、2、3號(hào)車(chē)位需下降后再存放車(chē)輛;叫3號(hào)車(chē)位，則需先將5號(hào)和6號(hào)載車(chē)板右移，再將3號(hào)載車(chē)板下降;24號(hào)車(chē)位，則需先將5號(hào)載車(chē)板石移，再將2號(hào)存車(chē)板下降。由于升降橫移式停車(chē)設(shè)備對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性強(qiáng)，介紹系統(tǒng)各機(jī)械部分部件結(jié)構(gòu)和功能，可根據(jù)不同的地形和空間進(jìn)行任意的組合、排列，規(guī)?？纱罂尚?，對(duì)土建的要求比較低，因此，應(yīng)用非常廣泛。 圖3.1整體圖示意圖 21 本設(shè)計(jì)以?xún)蓪尤惺搅Ⅲw車(chē)庫(kù)為模型建立硏究對(duì)象。升降橫移式立體車(chē)庫(kù)主要由結(jié) 構(gòu)框架部分、載車(chē)板部分、橫移系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)六大部分組 成。下面我們重點(diǎn)對(duì)車(chē)庫(kù)的主要組成(圖3.2所示)進(jìn)行分析。 圖 3.2 車(chē)庫(kù)主要組成部分示意圖 1.結(jié)構(gòu)框架 立體車(chē)庫(kù)一般主要以鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土為主，在升降橫移式車(chē)庫(kù)中我們選用鋼架結(jié)構(gòu)(如圖3.3所示)。鋼架結(jié)構(gòu)與其它建筑結(jié)構(gòu)相比，具有如下特點(diǎn)： 圖 3.3 立體車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)框架 鋼材在生產(chǎn)時(shí)，整個(gè)過(guò)程可嚴(yán)格控制，質(zhì)量比較穩(wěn)定，性能可靠。鋼材組織均勻，接近于各向同性勻質(zhì)體；鋼材的物理力學(xué)特性與程力學(xué)對(duì)材料性能所作的基木假定符合較好；鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作性能比較符合目前釆用的理論計(jì)算結(jié)果，計(jì)算結(jié)果可靠，所以說(shuō)鋼結(jié)構(gòu)的可靠性髙。鋼材具有較好塑性很韌性，鋼結(jié)構(gòu)在一般條件不會(huì)因超載等而突然斷裂。在韌性方面， 鋼結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力荷載的適應(yīng)性強(qiáng)，具有良好的吸能能力，抗篇性能優(yōu)越。 同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)制造簡(jiǎn)便，施工工期短。結(jié)構(gòu)主體采用熱制H型鋼、槽鋼、角鋼和鋼扳等型材制造，具有較好的強(qiáng)度和剛度, 輕巧、美觀，并可二次拆卸安裝，運(yùn)輸方便。 2.上載車(chē)板及其提升系統(tǒng) 每塊上載車(chē)板都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)與鏈傳動(dòng)組合的傳動(dòng)系統(tǒng)。其丁作原理 如圖3.1所示,電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車(chē)板上升；電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車(chē)板下降。根據(jù)載車(chē)板及車(chē)重確定鏈條所需要的傳動(dòng)力。報(bào)據(jù)傳動(dòng)力及載車(chē)板的移動(dòng)速度確定電機(jī)功率。 根據(jù)車(chē)身高度度確定上下載車(chē)板板間的距離，根椐這個(gè)距離確定鏈條的長(zhǎng)度，最后根椐傳動(dòng)力確定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀及大小。 3.下載車(chē)板及其橫移系統(tǒng) 由于下載車(chē)板不需懸掛鏈條，所以為了節(jié)省材料，下載車(chē)板比上載車(chē)板要短。毎塊下載車(chē)板后部都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，藏于載車(chē)板內(nèi)。在下載車(chē)板底部裝有四只鋼輪，可以在計(jì)軌上行走，其中兩只為主動(dòng)輪，裝在長(zhǎng)傳動(dòng)軸兩端，另兩只為獨(dú)立安裝的從動(dòng)輪。電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)傳動(dòng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)，長(zhǎng)傳動(dòng)軸上的主動(dòng)鋼輪在導(dǎo)軌上滾動(dòng)行走從而使下載車(chē)板作橫向平移運(yùn)動(dòng)。根據(jù)載車(chē)板及車(chē)輛的重量、行走速度、滾輪與導(dǎo)軌間的摩察系數(shù)確定橫移電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。 4.安全裝置 上載車(chē)板上裝有上下行程極限開(kāi)關(guān)和防墜落安全裝置。防墜落安全裝置裝在縱梁與下載車(chē)板上停位之間，在縱梁兩測(cè)各裝兩只掛鉤，上載車(chē)板兩側(cè)相應(yīng)位置處各裝兩只掛環(huán)，上載車(chē)板上升到位后，縱梁下面的四只掛鉤便自動(dòng)套入四個(gè)圓環(huán)內(nèi)，以防止升降電機(jī)常閉制動(dòng)器慢釋放后，上載車(chē)扳在汽車(chē)和載車(chē)扳本分的重力作用下慢慢下滑，壓壞下層汽車(chē)。另外也防止制動(dòng)器一旦失靈，上載車(chē)板從上停車(chē)位墜落，砸壞下層汽車(chē)。下載車(chē)板的安傘裝置主要是行裎極限開(kāi)關(guān)和防碰撞板。行程極限開(kāi)關(guān)的作用是：下載車(chē)板橫移到位后自動(dòng)停止。防碰撞板的作用是：下載車(chē)板橫移時(shí)，如糶碰摘到人、遺留行李或車(chē)主寵物時(shí)，切斷橫移電機(jī)電源，橫移停止。 安全保護(hù)裝置應(yīng)符合GB17907-1999《機(jī)械式停車(chē)設(shè)備通用安全要求》。一般設(shè)有：（1）緊急停止開(kāi)關(guān)；（2）防止超限運(yùn)行裝置（越程限位幵關(guān)）；（3）汽車(chē)長(zhǎng)、寬、高、重限制裝置；（4）阻車(chē)裝置（防止車(chē)輛在搬運(yùn)器上滑行〉；（5）載車(chē)板上汽車(chē)位置檢測(cè)裝置；（6）出入口門(mén)、圍欄聯(lián)鎖安全檢查裝置；(7)防重疊存車(chē)自動(dòng)檢測(cè)裝置；（8）車(chē)輛出入停車(chē)庫(kù)時(shí)警示裝置；（9）升降裝置失速?zèng)_頂和礅底保護(hù)裝置（如搬運(yùn)器、緩沖器和對(duì)重緩沖器）;(10) 車(chē)輛出入停車(chē)庫(kù)自動(dòng)門(mén)防夾裝置；（11）車(chē)輛門(mén)彈開(kāi)自動(dòng)停止運(yùn)行 保護(hù)裝置；（12)停電時(shí)的制動(dòng)及恢復(fù)時(shí)正常運(yùn)行保護(hù)等。 5.立體車(chē)庫(kù)的部分 整個(gè)車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)由一臺(tái)PLC對(duì)車(chē)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，通過(guò)PLC控制載車(chē)板縱橫傳動(dòng)裝置以完成對(duì)車(chē)輛的存取操作。各車(chē)位內(nèi)車(chē)輛的調(diào)入調(diào)出由PLC根椐當(dāng)前各車(chē)位的 車(chē)輛存放情況，按照相應(yīng)的調(diào)度策略調(diào)度車(chē)輛進(jìn)。 立體車(chē)庫(kù)的自動(dòng)存取車(chē)控制系統(tǒng)包括弱電與強(qiáng)電兩輊系統(tǒng)。弱電系統(tǒng)主要包括各種信號(hào)的釆集、報(bào)警與控制輸出。PLC輸出信號(hào)給接觸器線(xiàn)圈，控制接觸器的接通與關(guān)斷。強(qiáng)電系統(tǒng)包括載車(chē)板電機(jī)控制線(xiàn)路、控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器、到位限位及載車(chē)板的上下行程限位。車(chē)庫(kù)采用車(chē)位檢測(cè)裝置代替人工找位，用升降裝置輸送汽車(chē)到位。系統(tǒng)在面板處設(shè)有急停開(kāi)關(guān)，當(dāng)發(fā)生意外吋，按下急停開(kāi)關(guān)，斷掉所有電機(jī)的電源，使載車(chē)板無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行，以保護(hù)人員及設(shè)備的安全。 系統(tǒng)輸出控制信號(hào)包括控制電機(jī)運(yùn)行方向信號(hào)，控制電機(jī)運(yùn)行信號(hào)，控制電磁鐵得、失電信號(hào)，控制燈光報(bào)警信號(hào)，控制車(chē)庫(kù)照明信號(hào)。 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)是一種比較典型的跨學(xué)科機(jī)電一體化產(chǎn)品，集機(jī)械、電子、信息總技術(shù)于一體。其中，電子技術(shù)、信息技術(shù)和傳感技術(shù)的合理運(yùn)用與組合構(gòu)成了車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)。升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)是整個(gè)車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的重要組成部分，也是車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的核心。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是“四肢”，框架是“軀體”，那么控制系統(tǒng)就是“大腦”。它指揮著車(chē)庫(kù)的每個(gè)運(yùn)作過(guò)程，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的系統(tǒng)控制原理：操作員(人)要通過(guò)控制系統(tǒng)信總交流的平臺(tái) (界面)把操作信息傳送給控制系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)處理后，系統(tǒng)把可識(shí)別的控制信息通過(guò)輔助設(shè)備驅(qū)動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，來(lái)完成車(chē)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)作。其系統(tǒng)控制原理框圖，如圖3.4所示。 控制系統(tǒng) 車(chē)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng) 操作員 檢測(cè)系統(tǒng) 圖 3.4車(chē)庫(kù)系統(tǒng)控制原理框圖 由干PLC的可靠性、抗干擾能力強(qiáng)。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的升降橫移式立體車(chē)庫(kù)，它們的系統(tǒng)控制形式大都采用可編程控制器控制，特別是應(yīng)用在智能化要求程度髙、多車(chē)位、大容量的現(xiàn)代化升降橫移式立體車(chē)庫(kù)中。 升降橫移式立體停車(chē)設(shè)備的控制系統(tǒng)釆用PLC可編程序控制器控制，主要有手動(dòng)、 自動(dòng)、復(fù)位、急停四種控制方法。自動(dòng)控制應(yīng)用于平時(shí)的正常丁作狀態(tài)，手動(dòng)控制應(yīng)用于調(diào)試、維修狀態(tài)，復(fù)位應(yīng)用于排除故障場(chǎng)合，急停應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)異常的緊急場(chǎng)合。對(duì)于本文中所列的5車(chē)位升降橫移式立體停車(chē)設(shè)備，PLC主要要控制二層三個(gè)升降電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和一層橫移電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。此外要控制上層車(chē)位上安全掛鉤的電磁鐵和系統(tǒng)報(bào)警顯示裝置等. 3.2 PLC程序設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)主要的是對(duì)車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)輅總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確?？蛻?hù)停取車(chē)方便、快捷和安全。詳細(xì)論述了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，選擇兩層三列式車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)為研究模型。升降橫移式立體車(chē)庫(kù)就其組成部分而言，可分為三大部分：車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)部分、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分和控制系統(tǒng)部分。依據(jù)升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的運(yùn)行原理，在對(duì)升降橫移式立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用了可編程的PLC控制，運(yùn)用三菱公司的編程軟件編制了升降橫移式立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的程序，并經(jīng)調(diào)試、運(yùn)行，證明釆用可編程序控制器PLC)作為控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單易行。 升降橫移式立體停車(chē)設(shè)備的控制系統(tǒng)釆用PLC可編程序控制器控制，主要有手動(dòng)、自動(dòng)、復(fù)位、急停四種控制方法。自動(dòng)控制應(yīng)用于平時(shí)的正常工作狀態(tài)，手動(dòng)控制應(yīng)用于調(diào)試、維修狀態(tài)，復(fù)位應(yīng)用于排除故障場(chǎng)合，急停應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)異常的緊急場(chǎng)合。對(duì)于本文中所列的5車(chē)位升降橫移式立體停車(chē)設(shè)備，主要要控制上層三個(gè)升降電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和下層橫移電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。此外要控制上層車(chē)位上安全掛鉤的電磁鐵和系統(tǒng)報(bào)警顯示裝置等。 這里具體詳述了自動(dòng)控制部分和手動(dòng)控制部分： 1.自動(dòng)控制部分 主程序按進(jìn)車(chē)優(yōu)先原則,將最多的車(chē)位保持在進(jìn)車(chē)位置，便于下次車(chē)輛的停放；每個(gè)載車(chē)板運(yùn)動(dòng)之前，需要先判斷目標(biāo)位置是否有空位，有空位是可以移動(dòng)，否則，先移動(dòng)目標(biāo)車(chē)位。載車(chē)板的上下移動(dòng)動(dòng)作時(shí)互鎖的。判斷的信后依據(jù)來(lái)自各車(chē)位的限位開(kāi)關(guān)。其具體移動(dòng)原則如下： a.1號(hào)車(chē)位、2號(hào)車(chē)位、3號(hào)車(chē)位只能上下移動(dòng)，不能左右移動(dòng)； b.4號(hào)車(chē)位、5號(hào)車(chē)位只能左右移動(dòng)，不能上下移動(dòng)； c. 下層車(chē)位上的汽車(chē)可以直接開(kāi)出； d. 上層車(chē)位的汽車(chē)，要想開(kāi)出需要先按下相應(yīng)車(chē)位標(biāo)號(hào)按鍵，再按下叫車(chē)按鍵，然后下排車(chē)位先左右移動(dòng)，讓出空位，上排車(chē)位降至下層，再開(kāi)出車(chē)輛。 2.手動(dòng)控制部分 程序所用狀態(tài)元件、定時(shí)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均選用具有掉電保護(hù)功能的元件，當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)元件保持掉電前的狀態(tài)，以保存現(xiàn)場(chǎng)信息，待上電后繼續(xù)完成被中斷的動(dòng)作；當(dāng)發(fā)生意外情況時(shí)，按下急停按鈕中止系統(tǒng)的運(yùn)行并保存現(xiàn)場(chǎng)斷點(diǎn)信息；當(dāng)出現(xiàn)如電機(jī)過(guò)載、過(guò)熱電氣或機(jī)械故障時(shí)，自動(dòng)中止系統(tǒng)的運(yùn)行，并發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入手動(dòng)方式進(jìn)行故障處理。考慮到組態(tài)控制可能出現(xiàn)上述問(wèn)題，系統(tǒng)也設(shè)計(jì)了最基本的手動(dòng)控制，設(shè)計(jì)了車(chē)庫(kù)上層三個(gè)車(chē)位的選擇按鈕、呼叫車(chē)位按鈕和復(fù)位按鈕，并且考慮到如果車(chē)位動(dòng)作出現(xiàn)錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)了急停按鈕，這樣就能使車(chē)庫(kù)系統(tǒng)無(wú)論處于何種運(yùn)行狀態(tài)都能立即停止運(yùn)行，避免事故的發(fā)生。 依據(jù)以上原則，設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)的流程圖如下： 系統(tǒng)安全檢測(cè) 存車(chē) 取車(chē) 系統(tǒng)初始化 發(fā)出聲光報(bào)警（對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈亮） 顯示故障類(lèi)型 停車(chē) 手動(dòng)操作 判斷1或2或3號(hào)車(chē)位是否空位 大電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)載車(chē)板上升 到達(dá)限位開(kāi)關(guān)，彈出安全掛鉤 電動(dòng)機(jī)不動(dòng) 電動(dòng)機(jī)停止工作 綠色信號(hào)燈熄滅 是否有故障 電動(dòng)機(jī)是否接通 開(kāi)始 是否有空車(chē)位 載車(chē)板不移動(dòng) 下層車(chē)位不移動(dòng) 安全掛鉤收回 大電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，相應(yīng)的載車(chē)板下移 到達(dá)下層限位開(kāi)關(guān)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn) 判斷其下方是否為空 判斷所取車(chē)輛位置 下層載車(chē)板移動(dòng) Y N N Y N Y 下 上 N Y 圖 3.5 立體車(chē)庫(kù)動(dòng)作流程圖 4.升降橫移式立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)軟件方面的設(shè)計(jì) 4.1 PLC的概述 PLC英文全稱(chēng)Programmable Logic Controller，中文全稱(chēng)為可編程邏輯控制器,是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它釆用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制,定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破魇橇甏┰诿绹?guó)首先出現(xiàn)的，目的是用來(lái)取代繼電器的，以執(zhí)行邏輯 判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，由此日本也稱(chēng)它為順序控制器〔Sequence Controller〕提出PLC概念的是美國(guó)通用汽車(chē)公司。當(dāng)時(shí)，根據(jù)汽車(chē)制造業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)的需要，希望用電子化的新型控制器替代繼電器控制板的成本和時(shí)間，以減少汽車(chē)改型時(shí)，重新設(shè)計(jì)制造繼電器控制板的成本和時(shí)間。隨著半導(dǎo)體技術(shù)尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的犮展，到七十年代中期以后，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出組件和外圍電路也都釆用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路,這時(shí)的“PLC”已不再是僅有邏輯 (Logic）判斷功能了，同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通訊功能。 美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì) NEMA(National Electrrical Manu-factory Association) 從 1976 年開(kāi)始，經(jīng)過(guò)四年的調(diào)査，于1980年把它正式命名為可編程序控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)“PLC”。 4.2 可編程控制器的特點(diǎn) （1）功能齊全 PLC的基本功能包括開(kāi)關(guān)量輸入／輸出、模擬量輸入／輸出、跳轉(zhuǎn)和強(qiáng)制I/O、鼓形控制器、延時(shí)ON/OFF繼電器、內(nèi)部中間繼電器、主控繼電器、鎖存繼電器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位寄存器、四則運(yùn)算、比較、二一十進(jìn)制轉(zhuǎn)換等。 PLC的擴(kuò)展功能有通信聯(lián)網(wǎng)、成組數(shù)據(jù)傳送、矩形運(yùn)算、PID閉環(huán)回路控制、排序查表功能、中斷控制及特殊功能函數(shù)運(yùn)算等功能，PLC還具有自診斷、報(bào)警、監(jiān)控等功能。 （2） 應(yīng)用靈活 其標(biāo)準(zhǔn)的積木式硬件結(jié)構(gòu)，以及模塊化的軟件設(shè)計(jì)，使得它不僅可以適應(yīng)大小不同、功能繁復(fù)的控制要求，而且可以適應(yīng)各種工藝流程變更較多的場(chǎng)合。PLC的安裝和現(xiàn)場(chǎng)的接線(xiàn)簡(jiǎn)單，可以按積木方式擴(kuò)充和刪除其系統(tǒng)規(guī)模。由于它的邏輯、控制功能是通過(guò)軟件完成的，因此允許設(shè)計(jì)人員在沒(méi)有購(gòu)買(mǎi)硬件設(shè)備前就進(jìn)行“軟接線(xiàn)”的工作，從而縮短了整個(gè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、調(diào)試周期，研制經(jīng)費(fèi)相對(duì)來(lái)說(shuō)也少了。 （3）操作方便，維修容易 PLC采用電氣操作人員習(xí)慣的梯形圖形式編程與功能助記符編程，使用戶(hù)十分方便的讀懂程序和編寫(xiě)、修改程序，對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，幾乎不需要專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)知識(shí)。工程師編好的程序十分清晰直觀，只要寫(xiě)好操作說(shuō)明書(shū)，操作人員經(jīng)短期的培習(xí)，就可以使用PLC; PLC帶有完善的監(jiān)視和診斷功能。PLC對(duì)于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O點(diǎn)狀態(tài)和異常狀態(tài)等均有醒目的顯示。因此，操作人員、維修人員可以及時(shí)準(zhǔn)確地了解機(jī)器故障點(diǎn)，利用替代模塊獲插件的辦法迅速處理故障。 （4）穩(wěn)定可靠 現(xiàn)代PLC采用了集成度很高的微電子器件，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，其可靠性程度是使用機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器所無(wú)法比擬的。為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下可靠的工作，在其設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾的措施，而且各生產(chǎn)廠(chǎng)家都嚴(yán)格按有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行出廠(chǎng)檢驗(yàn)。所以盡管PLC有各種型號(hào)，但都可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。PLC的硬件系統(tǒng)由微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器(ROM,EPROM)、輸入輸出部件(I/O)、電源部件、編程器、I/O擴(kuò)展單元和其他外設(shè)備組成。各部分通過(guò)總線(xiàn)(電源總線(xiàn)、控制總線(xiàn)、地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn))連接而成。 輸入接口 輸出接口 中央處理器（CPU） 存儲(chǔ)器 EPROM 系統(tǒng)程序 ROM 用戶(hù)程序 編程器 外圍設(shè)備 電源 圖4.1 PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 4.2 可編程控制器的選擇 系統(tǒng)核心部分釆用三菱FX2N-48MR為控制元件，它是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程控制器。它的基本指令執(zhí)行時(shí)間髙達(dá)0.08，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了很多大型可編程控制器。它功能強(qiáng)大實(shí)用,價(jià)格便宜，工作穩(wěn)定可靠,24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)輸出，釆用繼電器輸出形式，可驅(qū)動(dòng)交直流負(fù)鉞，負(fù)載電流在2A左右。220V AC供電。并且輸入端內(nèi)部自帶24V直流電源，還可為負(fù)載提供直流電源。 4.2.1 I/O 點(diǎn)數(shù)的分配 1、檢測(cè)點(diǎn)分布： （1）載車(chē)板上汽車(chē)停放到位否檢測(cè) 釆用光電開(kāi)關(guān)在底層進(jìn)行掃描檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)的接收器和發(fā)射器分別安裝在底層左右兩邊，在載車(chē)板前后位置均進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)有車(chē)輛停放不到位時(shí)，車(chē)就把光電關(guān)光源擋住，此時(shí)系統(tǒng)不能動(dòng)作，只有車(chē)輛停放到位后，系統(tǒng)才能正常工作。 (2）載車(chē)板上有無(wú)車(chē)檢測(cè) 在毎個(gè)錢(qián)車(chē)板上的一條對(duì)角線(xiàn)上安放一套光電幵關(guān)，用于檢測(cè)載車(chē)板上有無(wú)車(chē)。 （3）板平移運(yùn)動(dòng)是否到位檢測(cè) 只有下層載車(chē)板有平移運(yùn)動(dòng)，在每個(gè)車(chē)位上分別安裝一只限位開(kāi)關(guān)，用于檢測(cè)載車(chē) 板平移運(yùn)動(dòng)是否到位。 （4）載車(chē)板升降是否到位檢測(cè) 只有上層載車(chē)板有升降運(yùn)動(dòng)，在每個(gè)載車(chē)板垂直運(yùn)動(dòng)的軌道上，在低層和上層分別安裝一只限位開(kāi)關(guān)，用于檢測(cè)載車(chē)板下降和上升是否到位。在上層載車(chē)板吊鉤是否掛好。 控制吊鉤動(dòng)作的電磁鐵上有一反饋信號(hào)，可用于指示吊鉤是否已把載車(chē)板掛好。 2、控制點(diǎn)分布 (1)一層載車(chē)板左右平移控制 一層載車(chē)板只有兩個(gè)，每個(gè)載車(chē)板只有左右移動(dòng)兩個(gè)動(dòng)作，釆用帶自動(dòng)抱閘的三相交流電機(jī)控制。 (2)二層載車(chē)板升降橫移運(yùn)動(dòng)控制 二層載車(chē)板有三個(gè)，毎個(gè)載車(chē)板有橫移、升降四個(gè)動(dòng)作，釆自動(dòng)抱閘的三相交流電機(jī)控制。 (3)吊鉤動(dòng)作控制 只有二的載車(chē)板使用吊鉤，每個(gè)載車(chē)板用兩套吊鉤，吊鉤用電磁鐵控制。 根據(jù)耑要控制的電機(jī)、電磁鐵和檢測(cè)點(diǎn)等條件，建立電氣線(xiàn)路。 3、輸入點(diǎn)的分配 針對(duì)本課題要求，規(guī)定了PLC輸入/輸出點(diǎn)的分配。其中，X0到X2為呼叫開(kāi)關(guān)；X3到X6為功能開(kāi)關(guān)；X10到X20為限位開(kāi)關(guān)。 表 4.1 輸入點(diǎn)的分配 1號(hào)車(chē)位上限開(kāi)關(guān) X10 3號(hào)車(chē)位下限位開(kāi)關(guān) X20 2號(hào)車(chē)位上限開(kāi)關(guān) X11 1號(hào)車(chē)位呼叫開(kāi)關(guān) X0 3號(hào)車(chē)位上限開(kāi)關(guān) X12 2號(hào)車(chē)位呼叫開(kāi)關(guān) X1 4號(hào)車(chē)位上限開(kāi)關(guān) X13 3號(hào)車(chē)位呼叫開(kāi)關(guān) X2 5號(hào)車(chē)位上限開(kāi)關(guān) X14 復(fù)位開(kāi)關(guān) X3 6號(hào)車(chē)位上限開(kāi)關(guān) X15 叫車(chē)開(kāi)關(guān) X4 1號(hào)車(chē)位下限開(kāi)關(guān) X16 停止開(kāi)關(guān) X6 2號(hào)車(chē)位下限開(kāi)關(guān) X17 4、關(guān)于輸出點(diǎn)的分配，定義如下： 表 4.2 輸出點(diǎn)的分配 1號(hào)車(chē)平臺(tái)上升 Y0 1號(hào)車(chē)平臺(tái)下降 Y1 2號(hào)車(chē)平臺(tái)上升 Y2 2號(hào)車(chē)平臺(tái)下降 Y3 3號(hào)車(chē)平臺(tái)上升 Y4 3號(hào)車(chē)平臺(tái)下降 Y5 4號(hào)車(chē)平臺(tái)左移 Y6 4號(hào)車(chē)平臺(tái)右降 Y7 5號(hào)車(chē)平臺(tái)左移 Y10 5號(hào)車(chē)平臺(tái)右降 Y11 6號(hào)車(chē)平臺(tái)左移 Y12 6號(hào)車(chē)平臺(tái)右移 Y13 PLC外部接線(xiàn)端口圖： 圖 I/O設(shè)備與PLC接線(xiàn)圖 圖 4.2 PLC外部接線(xiàn)端口圖 PLC的編程語(yǔ)言有梯形圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言、順序功能圖語(yǔ)言等。其中前兩種語(yǔ)言用得較多，順序功能圖語(yǔ)言也在許多場(chǎng)合被釆用。本設(shè)計(jì)所釆用的編程語(yǔ)言是梯形圖語(yǔ)言。[見(jiàn)附錄](méi) 4.3電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)是垂直升降類(lèi)停車(chē)庫(kù)的核心技術(shù)之一，它根據(jù)操作輸入指令通過(guò)電腦程序完成存車(chē)、取車(chē)的全部動(dòng)作，直接關(guān)系到存取車(chē)的速度。電氣控制系統(tǒng)主要包括： (1) 供電部分，提供各種動(dòng)作 所需的電源及相應(yīng)的短路、過(guò)載、缺相、錯(cuò)相等電源自動(dòng)保護(hù)； (2) 程序控制部分，根據(jù)輸入指令進(jìn)行存取車(chē)程序分析，輸出各種控制動(dòng) 作指令； (3) 召喚操作盤(pán)和信號(hào)指示部分，用于輸入存取車(chē)指令， 顯示工作狀態(tài)或故障信息，操作運(yùn)行可采用全自動(dòng)運(yùn)行或手動(dòng)分解運(yùn)行方式； (4) 調(diào)速部分，比較先進(jìn)的是釆用變頻器控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)升降速度、橫移速度的調(diào)節(jié)；〔5〕故障自動(dòng)跟蹤檢測(cè)及處理部分。 表4.3 電氣符號(hào)及名稱(chēng) 符號(hào) 名稱(chēng)及用途 符號(hào) 名稱(chēng)及用途 M1 升降電動(dòng)機(jī)1 QS 電源隔離開(kāi)關(guān) M2 升降電動(dòng)機(jī)2 SB0 控制端總啟動(dòng)停止按鈕 M3 升降電動(dòng)機(jī)3 SB1 SB2 升降電動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)停止按鈕 KM1 升降動(dòng)機(jī)1正轉(zhuǎn)接觸器 SB3 SB4 升降電動(dòng)機(jī)2啟動(dòng)停止按鈕 KM2 升降電動(dòng)機(jī)1反轉(zhuǎn)接觸器 SB5 SB6 升降電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)停止按鈕 KM3 升降電動(dòng)機(jī)2正轉(zhuǎn)接觸器 FR1 主電動(dòng)機(jī)1繼電器 KM4 升降電動(dòng)機(jī)2反轉(zhuǎn)接觸器 FR2 主電動(dòng)機(jī)2繼電器 KM5 升降電動(dòng)機(jī)3正轉(zhuǎn)接觸器 FR3 液11電動(dòng)機(jī)繼電器 KM6 升降電動(dòng)機(jī)3反轉(zhuǎn)接觸器 FU1—FU2 熔斷絲 SQ1 一號(hào)車(chē)位下降停止行程幵關(guān) KM7 橫移電動(dòng)1機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器 SQ2 一號(hào)車(chē)位上升停止行程開(kāi)關(guān) KM8 橫移電動(dòng)1機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器 SQ3 二號(hào)車(chē)位下降停止行程幵關(guān) KM9 橫移電動(dòng)2機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器 SQ4 二號(hào)車(chē)位上升停止行程幵關(guān) KM10 橫移電動(dòng)2機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器 SQ5 三號(hào)車(chē)位下降停止行程幵關(guān) SQ6 三號(hào)車(chē)位上升停止行程幵關(guān) 4.4工作原理 雙層停車(chē)庫(kù)主要由三個(gè)電動(dòng)機(jī)，熔斷絲，繼電器及按鈕幵關(guān)等組成。電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)全是通過(guò)對(duì)按鈕的操作實(shí)現(xiàn)。如圖所示，三個(gè)電動(dòng)機(jī)并接在電源上，在單獨(dú)控制M1電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)時(shí)合上 電源幵關(guān)QS按下啟動(dòng)按鈕SB1，線(xiàn)圈通電，其主觸點(diǎn)閉合，M1電動(dòng)機(jī)接通電 源啟動(dòng)正轉(zhuǎn)，KM的輔助觸點(diǎn)同時(shí)閉合。當(dāng)松幵SB1時(shí)KM的線(xiàn)圈通電，其本身的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)繼續(xù)保持通電，保證M1電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。（KM輔助觸點(diǎn)的作用是：當(dāng)手松開(kāi)啟動(dòng)按鈕時(shí)，SB1自動(dòng)復(fù)位，但是繼電器的線(xiàn)圈不斷電，接觸器SQ1利用自己的常開(kāi)觸點(diǎn)保持線(xiàn)圈通電的電路，構(gòu)成了自鎖電路）,當(dāng)觸動(dòng)行程幵關(guān) 事情時(shí)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)按下SQ2按鈕，KM2線(xiàn)圈通電，其主觸點(diǎn)閉合， 電動(dòng)機(jī)接通啟動(dòng)，反轉(zhuǎn)幵始，當(dāng)觸動(dòng)行程幵關(guān)SQ2時(shí)電動(dòng)機(jī)停止。 由于電動(dòng)機(jī)M2和M3是用順序控制操作，在控制電動(dòng)機(jī)M3時(shí)的接觸器KM5工作后，控制主電動(dòng)機(jī)M2才能幵始工作。按下啟動(dòng)按鈕SB5，KM5線(xiàn)圈通電，其主觸頭閉合，M3電動(dòng)機(jī)接通電源，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，KM5的輔助線(xiàn)圈同吋閉合，觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)SQ5時(shí)自動(dòng)停止。按下SB3按鈕，線(xiàn)圈通電，其主觸頭閉合，M2電動(dòng)機(jī)接通電源啟動(dòng)，幵始正轉(zhuǎn)，當(dāng)觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)SQ3 S自動(dòng)停止，再按下SB4按鈕時(shí)，線(xiàn)圈通電，其主觸頭閉合，M2電動(dòng)機(jī)接通電源啟動(dòng)開(kāi)始反轉(zhuǎn)，觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)SQ4時(shí)自動(dòng)停止。同時(shí)按下SB6按鈕， KM6線(xiàn)圈通電，M3電動(dòng)機(jī)接通電源開(kāi)始反轉(zhuǎn)，觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)SQ6時(shí)自動(dòng)停止，完成順序控制。 致 謝 本次設(shè)計(jì)由張老師的指導(dǎo)，張老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、深厚的知識(shí)積累和謙遜熱情的做人風(fēng)格使我深受熏陶,受益匪淺! 在設(shè)計(jì)過(guò)程中曾多次得到張老師的耐心輔導(dǎo),另外在設(shè)計(jì)過(guò)程中班上的同學(xué)們得到了很多幫助，特別是在計(jì)算機(jī)的使用方面給于了很多幫助，并提出了許多寶貴建議. 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們每個(gè)學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間所學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐技術(shù)所進(jìn)行的一次綜合性的全面考察；培養(yǎng)了我們運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；它還為我們了解一般機(jī)械工程設(shè)計(jì)的基本思想打下良好的基礎(chǔ)；在設(shè)計(jì)方案的擬定,設(shè)計(jì)資料的收集,手冊(cè)，國(guó)標(biāo)選用，設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用,零部件及總體裝配圖的繪制等方面，有一次較全面的鍛煉。對(duì)我們進(jìn)入社會(huì)具備一定獨(dú)立工作能力起了良好的作用,能較好的適應(yīng)工作。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過(guò)大學(xué)生活的各位同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意! 參考文獻(xiàn) [1] 劉繼修. PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).福建科學(xué)技術(shù)出版社，2007年12月，第1版 [2] 陸云華，胡翠華.PLC控制系統(tǒng)梯形圖及指令表.中國(guó)電力出版社，2007年6月，第1版 [3] 馬小軍，束長(zhǎng)寶，王阿跟等.東南大學(xué)出版社，2007年四月，第1版. [4] 劉艷梅，陳震，李一波等.三菱PLC基礎(chǔ)與系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2009年8月，第1版 [5] 孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理.高等教育出版社.2010 [6] 紀(jì)名剛.《機(jī)械設(shè)計(jì)》.高等教育出版社.2010 51 附 錄