【終稿全套】立體停車場機構結構設計(6臺車)-立體車庫【3張CAD圖紙+文檔】

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沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)論文 題 目： 垂直循環(huán)式立體停車庫 專 業(yè)： 機械制造及其自動化 班 級： 機制1204 學生姓名： 于迪 指導教師： 邱國俊 論文提交日期： 年 月 日 論文答辯日期： 2016 年 6 月 7 日 摘 要 立體車庫是我的主營產品之一。堅持科學技術是第一生產力，堅持技術進步，推進科技創(chuàng)新。下面是介紹的是立體車庫垂直循環(huán)式： 汽車停車托架上, 所有的托架作升降循環(huán)運動。這種升降循環(huán)運動由電機、減速機構通過特殊的鏈傳動來實現, 車位數一般在5 0 輛以內。車位數與電機功率、傳動件強度密切相關, 占地面積小,空間利用率高, 可以建成地上、半地上、地下式的, 而出入口均可設以地面,也可單獨設置或安裝于建筑物內, 或數套并排設置。 通過上面的介紹相信大家對立體車庫垂直循環(huán)式有了進一步了解！本秉承“質量第一”的原則，為您提供可靠的保證，倡導以質量求生存，以拼搏求進取，以務實求效益。歡迎新老客戶前來洽談業(yè)務。 關鍵詞：垂直循環(huán)；立體車庫；機械系統 Abstract Stereo garage is one of my main products. Adhere to science and technology is the first productive forces, adhere to technological progress, promote scientific and technological innovation. The following is the introduction of the vertical circulation of three-dimensional garage: In the car parking bracket, all the bracket for lifting cycle movement. The movement of the lifting cycle is realized by the special chain transmission of the motor and the speed reduction mechanism, and the number of the vehicles is generally within 50 units. Car number and power of the motor, transmission parts strength is closely related to the covers an area of small, space utilization rate, can be built on the ground, semi ground, underground and entrance can be arranged on the ground, also can be set separately or installed in a building, or the number of sets are arranged side by side. Through the above introduction, I believe we have a further understanding of the vertical circulation of three-dimensional garage! This adhering to the "quality first" principle, to provide you with a reliable guarantee, to promote the quality of survival, to strive for progress, pragmatic and efficiency. Welcome new and old customers come to negotiate business. Key words:Vertical circulation; stereo garage; mechanical system 目 錄 第一章 前言 1 1.1本課題研究的背景及意義 1 1.2 國內外的發(fā)展及研究現狀 2 1.3 論文的主要內容 3 第二章 可編程控制器的概述 5 2.1 PLC的發(fā)展 5 2.2 PLC的分類及功能特點 6 2.3 PLC的基本結構及工作原理 6 第三章 新型智能立體車庫控制系統的總體設計 8 3.1 控制系統的選擇 8 3.2 控制系統原理 8 3.3 控制按鈕 10 3.4 控制部分參量設計 12 3.5 新型智能立體車庫控制系統的工作流程 14 3.5.1 新型智能立體車庫工作流程 14 3.5.2 新型智能立體車庫工作流程圖 15 第四章 新型智能立體車庫控制系統硬件選擇 17 4.1 電動機選型 17 4.2 傳感元件的選擇 18 4.3 行程開關 18 4.4 PLC選型 19 第五章 新型智能立體車庫控制系統程序設計 20 5.1 I/O分配表 20 5.2 S7-200 PLC指令 21 5.3 梯形圖及分析 22 5.3.1 梯形圖的基本知識 22 5.3.2 系統梯形圖 24 5.4 程序調試 31 5.4.1 程序的模擬調試 32 5.4.2 程序的現場調試 32 參考文獻 33 致 謝 34 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 前言 第一章 前言 1.1本課題研究的背景及意義 近些年來，伴隨著我國人民物質生活水平的不斷改善，我國機動車保有量越來越多，由于不合理的城市規(guī)劃，停車設施的短缺、管理不善及其他一些原因，導致道路資源一天比一天緊張，交通供需矛盾日益顯現出來。尤其是在靜態(tài)交通中，傳統停車場已經不能滿足越來越多的停車需要。基于停車難的現實問題，讓靜態(tài)交通在道路上停車，對于本來就擁擠的動態(tài)交通和一寸土一寸金的城市空地上，無疑會讓已經擁擠的道路問題越來越嚴重。因此必須高度重視城市面臨的停車難問題，并積極尋找解決辦法。 現在城市交通擁堵和停車難已經成為主要的社會問題，造成這些問題的主要原因是城市化的發(fā)展和人們生活水平的日益提高。我們可以通過動用各級政府的力量，出臺各種鼓勵修建停車場的相關政策以及使用立體式停車庫位的措施解決這些問題。面對停車難問題，我們要從源頭上想辦法來解決這個難題。這就要求我們要從停車位建設和對車輛停放的管理兩方面進行，以立體停車場為主要的停放地點，如果有需要可以短暫性的在路外以及公共區(qū)域停車。 之前停車位的控制系統大多數采用繼電器，但是繼電器控制系統有許多的不足之處。首先，它的體積很大，比較笨重。其次，它的控制很不穩(wěn)定，需要許多人進行維護。除了繼電器控制系統之外，還有的一些控制系統用的是單片機。但是這些控制系統在輸入、輸出部分上會有很大的消耗，并且它們系統的穩(wěn)定性不好和抗干擾性差等因素也會讓機器經常需要人員維護。 但是PLC自身的抗干擾、適用能力以及它的應用范圍都是特別優(yōu)秀的，這樣，就會讓我們設計的此車庫的發(fā)展就有了更高的發(fā)展前景。PLC有在應用靈活方面有著無與倫比的優(yōu)點，編程簡便、且容易修改，配置也是很靈活的，同時它的結構模塊化、功能齊全也是PLC技術應用的有力條件；安裝簡單、調試方便；體積小、能耗低，PLC的這一系列優(yōu)點使它贏得了諸多智能立體車庫的青睞，加之其價格逐年下降，所以實用性和現實性很強。 1.2 國內外的發(fā)展及研究現狀 機械式智能立體車庫的出現，很好地解決了世界各國停車難的問題，歐美國家是最早開始使用立體車庫的國家。世界上第一個機械升降車庫是1920年在美國修建成功的。并且，隨著科技的發(fā)展，在隨后的二三十年間，汽車日漸趨于大眾化，其他的國家都開始進行一些立體車庫的研究，并且也都取得了不錯的成果。尤其是亞洲的一些國家，因為他們的土地資源稀缺，故而對于立體車庫的使用就相對的比較廣泛。在亞洲，最先使用立體車庫的是日本，從日本開始進行機械停車設備的研究開始，已經有50年的歷史了，他們每年間所生產的機械停車位就有十幾萬了，并且是以升降橫移類作為主要目標的。 雖然我國總的土地面積挺大，但是由于我國人口基數大，以至于我們人均占有的土地面積就會非常少，土地資源匱乏還是很嚴重的。而我們國家是在上世紀80年代才開始的，那時候還是處于起步階段的，一直到90年代，我們的機械停車設備才開始了技術引進，再加上我們的自主研發(fā)，很快就取得了相應的發(fā)展，目前都已經成為新興的停車設備行業(yè)了。到了2006年底時，對于智能停車設備的研究企業(yè)已經翻了十幾倍，包括全國的27個省市自治區(qū)的94個城市，而擁有智能停車設備設施的有284個。由此可以看出，我們國家這個的行業(yè)的發(fā)展是非常迅速的。并且，我國的智能停車設備方面的生產力、質量等等一些方面，都已經跟國際的高端水準相接近了。 智能立體車庫的許多設備采用了現在機械、電子、光學、磁控、計算機等許多領域的先進技術，例如激光測距、交流變頻調速技術、PLC、IC卡、總線控制技術、觸摸屏等等，極大地提高了產品在技術含量、智能化程度、運行安全可靠性等方面的性能。近年來，越來越重視智能立體停車設備的研發(fā)工作，國內多家研究機構都進行了技術力量的投入，對智能立體停車設備的許多方面進行了研究，取得了很大的成果。 雖然機械式智能立體停車設施在我國作為一個新興的產業(yè)，具有不可估量的發(fā)展前景，但是現在還沒有進入一個快速的發(fā)展階段，主要是因為我國在智能立體停車設備行業(yè)當中的發(fā)展還存在著許多不足之處：首先，雖然這個行業(yè)的企業(yè)已經具備一定的規(guī)模，但是他們的發(fā)展不平衡，大中型企業(yè)較少，僅20家左右，剩下的則是一些中小企業(yè)，中小企業(yè)技術力量相對比較薄弱，缺乏企業(yè)的自主開發(fā)能力；其次，智能立體車庫對于安全方面的要求很高，然而有的企業(yè)自主研發(fā)的設施沒有進行更加深入的研究，不能保障產品的安全性、可靠性和耐久性；第三，市場競爭雜亂，目前國內總體生產能力過剩，價格比較低，政府在對待智能立體停車產業(yè)發(fā)展方面的政策嚴重滯后；此外，平面停車場收費便宜，加上人們的意識還沒有完全轉變，都將成為智能立體停車設施難以普及的攔路虎。由此看來，想要加快我國智能停車設備產業(yè)的發(fā)展，我們需要在政策、市場、管理和技術等多方面進行努力。 1.3 論文的主要內容 這篇論文是有關設計一種可靠性高、便于操作的智能立體車庫控制方法，它的基本設計原理是利用載車板改變位置（其系統為PLC）產生一個沒有障礙的垂直通道，然后通過上層車位上下移動來存取車輛，PLC中主要的控制對象是車庫內的橫移小電機和升降大電機，以便它們在不同時間實現正反轉，再控制車庫內的其他的輔助裝置。 本次設計的智能立體車庫分為上、下兩層。上層車庫不可以平移僅僅用來上升與下降，下層車庫也只是能進行左右移動。這次設計的新型智能立體車庫中總共有6個車位，其中下層有一個為空位作為交換車位，可為載車盤提供一個上下的無障礙通道，另外5個車位用于存放車輛。當下層車位進出車時，不需要移動其他托盤就可直接進行進出車處理。當上層車位進出車時，首先要判斷其對應的下方位置是否為空，不為空時要進行相應的平移處理，直到下方為空才可進行下降動作到達下層，進行進出車處理，進出車完畢后上升回到原位置。 研究的具體內容包括： 1. 對新型智能立體車庫PLC控制方案進行總體設計； 2.選擇控制系統中所需硬件并進行控制系統設計（CPU選型、輸入輸出接口配置、 各電器元件選型等）； 3. 控制系統程序設計（梯形圖、語句表程序等）； 4. 對控制系統的工作原理進行分析和說明； 5. 介紹PLC基礎知識，包含PLC的由來發(fā)展、功能、工作原理、S7-200 PLC指 令以及編程軟件等內容介紹； 6. 智能立體車庫控制特性、PLC系統控制要求； 7. 控制設計，包含：制定程序流程圖、分配PLC I/O接口、繪制控制電路外部接 線圖、編制程序； 8. 實現程序的調試。 34 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 可編程控制器的概述 第二章 可編程控制器的概述 2.1 PLC的發(fā)展 PLC的發(fā)展與計算機技術、數字技術、通信網絡技術、半導體技術、控制技術等的發(fā)展密切聯系相輔相成，PLC的發(fā)展需要這些高新技術的輔助，而PLC對他們的需求也恰恰是這些高新技術發(fā)展的理由，雙方都是互相利用共同促進。 近年來，PLC以高速狀態(tài)發(fā)展，下面就是PLC發(fā)展的四個主要階段： 1969年到1972年，PLC技術處于初始階段，只能進行一些計數計時、順序控制和簡單的邏輯運算等功能。 1973年到1978年是PLC發(fā)展的成熟時期，這個階段的PLC控制系統功能更加全面。它通過與具有眾多優(yōu)點的繼電器控制系統結合起來，使它逐漸完美的面向工業(yè)控制。PLC從此開始了實用化的新篇章。 1978年到1984年，PLC處于快速發(fā)展階段，這時的PLC一直處于快速發(fā)展，它的CPU采用8位和16位的微處理器，功能相對增強完善，加快了處理速度。容錯技術和自我診斷功能有所發(fā)展，也同時具備了通信功能和遠程 I/O能力，同時也添加了很多特殊功能。自此，開始形分布式通信網絡體系。 1984年至今，PLC處于繼續(xù)發(fā)展階段，這時的PLC用戶存儲量增大，可以進行在線仿真，人機對話、排錯和糾錯能力增強，加快了軟件開發(fā)的周期。 就我國目前經濟的發(fā)展前景，PLC的應用領域還將日益擴大，其功能也將日益強大，作為增長速度最快的工業(yè)控制器它將會繼續(xù)發(fā)展下去。其主要的發(fā)展方向，一是朝著大型化的方向發(fā)展，二是向著小型化的方向發(fā)展，從而完成不同要求的控制和適應不同的場合。 大型化 PLC控制技術為了滿足不同種控制系統的不同需求，不斷地向大存儲量、高性能、 快速、增加I\O點數方向發(fā)展，表現如下： 網絡通信功能加強； 智能模塊得到發(fā)展； 編程語言、編程工具走向標準化、高級化； 發(fā)展外部故障診斷功能； 編程組態(tài)軟件得到迅速發(fā)展； 實現軟件、硬件標準化。 小型化 占地面積小、功能全面、價格容易接受、簡單容易操作是小型PLC發(fā)展的未來趨勢。PLC發(fā)展的目標就是占領中小型工業(yè)控制場合，使PLC不僅能取代繼電器，同時還能超過繼電器控制系統。 2.2 PLC的分類及功能特點 PLC一般可按功能、控制規(guī)模、結構形式分類。 （1）按PLC的功能分類，有低、中和高檔三類； （2）按PLC的控制規(guī)模分類，可以分為小、中、大型機三類； （3）按PLC的整體結構形式，有疊裝式和模塊式。 PLC面向工業(yè)控制的鮮明特點有以下幾點： 可靠性好、抗干擾能力強； 靈活性好、通用性強、功能齊全； 編程簡單、使用方便； 模塊化結構； 安裝簡便、調試方便。 2.3 PLC的基本結構及工作原理 中央處理器（CPU）、電源、存儲器、輸入/輸出（ I/O）接口、編程器等是PLC的基本組成單元。 中央處理單元 中央處理單元由小型處理器與控制接口電路兩部分組成，是PLC最主要的一個組成部分。 存儲器 PLC系統中的存儲器主要是用來對使用者程序的保存和對系統本身程序的保存。 輸入、輸出單元 PLC的CPU與立體車庫設備的連接是通過輸入、輸出單元完成的。 編程器 編程器有簡單的和智能的兩類。它是PLC外部一個比較重要的設備，主要是幫助使用者更好的使用系統程序。 電源單元 電源單元是用來給PLC供電的，一般采用開關電源，它的首要作用是把用戶提供的電源轉換成PLC系統內各個耗電部分可以正常工作時所需的電源。PLC的電源主要特點是，占地空間小、重量輕、輸入電壓范圍寬、抗干擾能力強、高效。 PLC需要由控制系統的管理，通過運行一定的應用程序來完成用戶的需求，否則就無法正常完成用戶的任務。PLC為了確保每次在進行用戶程序操作時系統的正常運行，就一定要完成通信信息處理、內部處理、CPU自我診斷檢查三個必備環(huán)節(jié)。之后，PLC會對使用者程序執(zhí)行進行一個掃描周期的掃描，掃描完成后，還要通過四個過程來達到數據處理的目的，這四個過程分別是：“系統自監(jiān)測”、“與數字處理器交換信息”、“與編程器交換信息”、“網絡通訊”。PLC將一遍又一遍的重復掃描，一遍一遍的執(zhí)行以上過程，直到停機。 PLC的工作過程如圖2-1所示。 C P U自我診斷 通 信 信息處理 與外部設備交換信息 執(zhí)行用戶程序 輸入輸出信息處理 初始化 圖2-1 PLC的工作過程 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 新型智能立體車庫控制系統的總體設計 第三章 新型智能立體車庫控制系統的總體設計 3.1 控制系統的選擇 本設計其實是根據日趨成熟與自動化程度逐漸提高的PLC技術，針對當前車庫管理系統中個別系統管理不全面、安全得不到保證、集成自動化程度不高和運行速度提不起來等這些問題，經過科技領域許多專家學者的不懈努力，設計出了這種新型智能立體車庫控制系統。傳統的設備通常采用繼電器控制系統進行，但繼電器控制系統體積比較很大，并且控制穩(wěn)定性又比較差，需要大量人員進行維護， 除此之外更無法進行數學計算。在繼電器控制系統之外，還有以單片機作為控制中心的控制系統，傳統的車庫通常以單片機作為控制核心，但這樣做在輸入輸出的接口上會有很大的消耗，并且它的不穩(wěn)定性和抗干擾性比較差等因素同樣會讓機器經常需要人員進行維護。但是以單片機為核心的PLC技術就能避免這些很多的干擾因素，作為可編程的PLC是一種微型的控制裝置，主要由工業(yè)微型計算機、輸入輸出設備、也有抗干擾的電路組成。并且它的工作是有順序的有周期性的。那么，這個可編程的PLC也是有些特點的，我們從三個方面來看。 在此裝置的輸入輸出端口采用了抗干擾的措施，這樣抗干擾能力會有很大程度的提高，即便是在惡劣的環(huán)境中同樣可以工作。這就是第一個方面，可靠性高。 我們在制造過程中應用了很多的集成電路以及微處理器，同時應用軟件編程，大大 的減少了硬連線，安裝便捷。這是第二個方面，體積縮小，便于安裝。編成器模塊化，通過各種模塊的自由靈活組合，形成各種控制系統，這樣對于各種情況的適應能力都特別強。這就是第三個方面，通用性好。 基于PLC以上種種優(yōu)點能夠滿足新型智能立體車庫的各種性能要求，因此我們本次設計的立體車庫的控制系統決定采用PLC。 3.2 控制系統原理 本文設計的車庫是小型的雙層5車位的車庫，示意圖如下3-1 圖3-1車庫示意圖 立體車庫分為上、下兩層。上層只能進行升降動作，下層只能進行平移動作。立體車庫中總共有6個車位，其中一個為空位，可為載車盤提供上升和下降的通道，另外5個車位用于存放車輛。當下層車位需要存取車輛時，不需要改變別的載車板的位置就可以直接完成車輛的存取過程。當上層車位存取車時，第一步要做的是判斷其對應的下方通道是不是暢通，如果不暢通，也就是其對應的下層車位上有載車板，那么我們首先要將載車板移開，直到建立一個無障礙通道后才可以將上層的車位下降至底層，進行存取過程，車輛存取過程完畢后，載車板復位。 本文設計的智能立體車庫只涉及到兩個車位的存取，位于底層的車輛自然可以直接開出。由此智能車庫的運行原理可以知道，對于高層的車位中車輛的存取，是通過載車板的橫移產生的垂直通道所實現的。也就是說，通過高層車位的升降實現的。載車板的運行是通過PLC技術所控制的，在這個系統中，主要通過車庫導線小型電動機與大型起重電動機控制,產量在不同的時間相反旋轉效應和在車庫里其他輔助設備,如燈光,等等。 此次所設計的智能車庫雖說只有上下兩層五個車位而已，我們的智能車庫的要求卻是非常嚴格的，在各個環(huán)節(jié)中均是非常嚴格的，也只有如此，我們的設計才會完美。當然，這之中的重點，自然是存取車輛時人們的安全問題，我們的要求是百分之百確保人的安全。也只有如此，我們的設計才會被采納。 針對如何可以讓載車板橫移、升降到完美的預判位置，并且是準確無誤的，我們應用了行程開關。對于判斷載車板上是否有車輛，我們采用了光電開關，讓它在不同位置都會有不同的的功能，再一步提高了它的實用性。我們?yōu)榱伺袛嘬囕v有沒有停放到指定位置，于是在載車板下面的兩側分別準備了關電開關的接收設備和發(fā)射設備。同是，我們在載車板對角上的光電開關，是為了判斷載車板上是否有車輛。在車庫的門口附近，在車位的入口兩側，我們安置了光電開關，這樣可以起檢測到外界是否有不符合規(guī)定的的動作或者在車位橫移時是否有突發(fā)情況的出現。就像，在車輛沒有停妥這也包括動作區(qū)域能有任何動物的情況，在運行途中有別的車輛想要進入的狀況等等的這些意外情況，光電開關就會被遮擋，PLC便會2接收到信號，這時，PLC的輸入就會 發(fā)生變化，蜂鳴器就會報警，設備運行自然就停止了。 3.3 控制按鈕 ?? 控制要求：? 1.系統上電時控制面板上的電源指示亮起（紅色LED）。? 2.按下啟動按鍵控制面板上的運行指示燈亮起（綠色LED）。? 3.按下停止按鍵控制面板上的運行指示燈熄滅（綠色LED）。? 4.臨時停車時，直接開進開出即可因此不需要考慮。? 5.長存車時間停車時，將車開到拖車盤上然后操作人機界面?按存車按鍵選擇空車庫。若按下4號車庫拖車盤將自動將車運送到4號車庫的庫門口。 6.取出車，取出和存車同理取車者按下取車按鍵然后選擇取幾號車庫的車。若按4號車庫拖車將自動運行到4號車庫口等待車子停好后將自動回到原點。?? 圖3-2 人機界面面板圖 通過檢測車位運行狀態(tài)和其它參數，控制電機輪流工作，合理調度電機運行。系統通過計算機以圖形、圖像、數據、文字等方式，直觀、形象、實時地?反映系統工作狀態(tài)以及車位位置等?參數，并通過PLC通訊模塊與監(jiān)測監(jiān)控主機實現數據交換，該系統具有運行可靠、操作方便?、自動化程度高等特點。如圖5? 圖3-3 ①?１號車位、2號車位、3號車位只能上下移動，不能左右移動；?②?4號車位、5號車位只能左右移動，不能上下移動；?③?下排車位上的汽車可以直接開出；? ④?上排車位的汽車，要想開出需要先按下相應車位標號呼叫按鍵，再按下叫車按鍵，然后下排車位先左右移動，讓出位置，上排車位降至下層，再進出車輛。 3.4 控制部分參量設計 1.檢測信號： 車庫檢測信號是控制程序執(zhí)行的重要依據?？刂瞥绦蚋鶕z測到的信號順序執(zhí)行，控制輸出。 對每個上、下層載車盤，其運行狀態(tài)只有上升、下降動作，載車盤停放位置只有上位或下位，所以都有以下檢測信號：載車盤上認趾，載車盤上極限，載車盤下認趾，載車盤下極限。在載車盤上位，均設有安全掛鉤，掛鉤也為兩種狀態(tài)，即掛鉤通電打開和斷電閉合，并通過一個特定的行程開關來獲取掛鉤狀態(tài)信息。載車盤向上運行過程中，檢測到上認趾信號，則自動停止運行，如果上認趾開關被損壞，系統未檢測到信號，載車盤會繼續(xù)向上運行，當運行到上極限開關處時，上極限信號就會切斷電機電源，使電機停電，無法繼續(xù)運行，起著雙重保險的作用。載車盤向下運行過程中，首先打開對應的掛鉤，系統檢測到掛鉤打開的信號后，系統開始下降，如果掛鉤未打開，載車盤不會下降。下降過程中，當檢測到下認趾信號時，自動停止運行，如果下認趾開關被損壞，系統未檢測到信號，載車盤會繼續(xù)向下運行，當運行到下極限開關處時，下極限信號就會切斷電機電源，使電機停電，無法繼續(xù)運行，起著雙重保險的作用。PLC還設有延時保護，在載車盤開始運行的同時，PLC開始計時，當計時時間到，而載車盤未運行到位時，載車盤停止運行，同時系統報警。另外，若兩道認址開關均被損壞，載車盤運行到位而無信號返回時，載車盤會繼續(xù)向上或下運行，從而發(fā)生不可預料的事故，但通過PLC的時間保護，則可對載車盤的運行起到第三層保護的作用。 對中層載車盤，其運行狀態(tài)只有左、右移動動作，載車盤停放位置只有左位或右位，所以有以下檢測信號：4在D位，4在E位，5在E位，5在F位，12在M位，12在N位，13在N位，13在O位。4號載車盤右移時，檢測到E位信號，則停止運行；左移時，檢測到D位信號，則停止運行。5號載車盤右移時，檢測到F位信號，則停止運行；5號載車盤左移時，檢測到E位信號，則停止運行。12號載車盤左移時，檢測到M位信號，則停止運行；右移時，檢測到N位信號，則停止運行。13號載車盤左移時，檢測到N位信號，則停止運行；右移時，檢測到O位信號，則停止運行。 由于此車庫為前后雙列停放車輛，后排車的出入就得依賴前排的過橋車，過橋車的控制將是后排車出入的關鍵。過橋車有三個運行位置，即左、中、右，所以有三個檢測信號：過橋車在D，過橋車在E，過橋車在F。 另外，每個車位設有車輛超長檢測，當系統檢測到超長信號時，所有載車盤均不能動作，以保護車輛的安全。車庫入口處設有人員誤入檢測，防止人員在載車盤運行過程中誤入，發(fā)生意外；也有在車庫入口處設有升降門或欄桿，起著防止人員誤入的作用，但升降門或欄桿的開啟關閉受系統運行狀態(tài)聯鎖控制。 2. 急停信號： 系統必須在明顯處設有急停開關，當發(fā)生意外時，按下急停開關，斷所有電機的電源，使載車盤無法繼續(xù)運行，以保護人員及設備的安全。 3. 輸出控制信號： 系統輸出控制信號包括控制電機運行方向信號，控制電機運行信號，控制電磁鐵得、失電信號，控制燈光報警信號，控制車庫照明信號。 （一）強電系統： 強電部分包括控制電機正反轉接觸器，控制電機運行接觸器。PLC輸出信號給接觸器線圈，控制接觸器的接通與關斷。 （二）系統設計： 系統采用PLC控制，分設自動，手動，檢修三種狀態(tài)。檢修狀態(tài)下，所有檢測信號不參與控制。在手動與自動方式時，所有信號進入PLC，PLC按照外部檢測信號，輸出控制信號，控制電機正反轉接觸器線圈和電機接觸器線圈，以控制各載車盤運行。 系統聯動聯鎖控制： 1、上層載車盤不在上位或運行不到上位，中層載車盤及過橋車不能運行。 2、 下層載車盤不在下位或運行不到下位中層載車盤及過橋車不能運行。 3、 中層載車盤及過橋車運行不到位，上下層載車盤不能運行。 4、 前后超長開關只要被遮擋，所有載車盤都不能動作。 5、 入口處人員誤入被遮擋，所有載車盤都不能動。只有通過“復位”按鈕，才可解除此聯鎖。 6、 安全掛鉤不在開啟位置，無下降動作。 7、 任何載車盤觸發(fā)上、下極限限位開關，立即斷所有電機電源。 8、 急停按鈕按下，立即斷所有電機電源。 3.5 新型智能立體車庫控制系統的工作流程 3.5.1 新型智能立體車庫工作流程 本課題要求設計的可靠性要高、易于操作的智能立體車庫得控制方法，它的基本運行原理：通過載車板的移位產生一個豎直的無障礙通道，通過上層車位的上下實現車輛的存放，載車板移位是PLC進行控制的，這個系統的主要控制單元控制對象是車庫通過一個小電機和起重電機的控制系統來控制他們在不同時間產生正反轉,然后是車庫里面的輔助設備。 那么根據智能立體車庫它的控制要求，此次設計的智能立體車庫控制系統應當滿足“汽車入庫”與“汽車出庫”這兩種需求。 汽車入庫進行以下步驟： 1. 需進入底層的停車位直接駛入。 2. 如果需要進入上層車位，首先將與上層車位在垂直通道上的下層車位上的載車板橫移到交換車位；然后將此上層停放車輛的車位的載車板豎直下降到底層，把車輛開上載車板后，再讓載車板上升到原來的位置；最后讓其它載車板橫移至初始位置。 汽車出庫進行以下步驟： 1. 底層汽車出庫直接駛出載車板。 2. 如果上層車位的車輛出庫，首先把與上層車位在垂直通道上的下層車位上的載車板橫移到交換車位；然后把需要出庫的車輛所在的載車板豎直下降到最下面一層；把車輛開出載車板，然后將載車板復位；最后把其他載車板橫移到初始位置。 程序流程圖是系統如何工作，怎樣工作最簡單明了的一個分析技術，通過流程圖我們可以一目了然的知道智能立體車庫是怎樣完成車輛存取過程的，所以說程序流程圖是本次設計的核心。 3.5.2 新型智能立體車庫工作流程圖 可以把智能立體車庫的工作過程使用流程圖表達，便會讓人很直觀、很明了地明白該智能車庫工作的具體過程。 針對此流程圖的說明： （1）把PLC狀態(tài)轉為RUN，是對系統狀態(tài)復位。 （2）若系統開始自檢，當系統狀態(tài)正常，那么轉為使用上層作為存取的車位號；當系統狀態(tài)異常，那么進行故障排除，一直到系統安全。 （3）選好要存取到哪個車位后，首先要判斷在該車位垂直通道的下層車位上有沒有載車板，如果有載車板的話，先將載車板橫移，確定建好下降通道。 （4）建立好下載通道,應該將防墜鉤松開;當確認后,選松開后，選中的車輛可以開始下降。 （5）載車板下降到底層，就可以開始存取車。 （6）確認存取完畢之后，載車板就開始上升。 （7）確認載車板已經上升到最高點,復位完成，車輛整個過程的存取結束。 通過這個流程圖我們可以直觀的、清晰地對知道智能立體車庫是如何工作、如何實現汽車的存取過程，可以說這個新型智能立體車庫工作流程圖是本次設計的一個核心，所有的工作都是圍繞著這個流程圖，都是為了要實現這個流程圖所展示的一系列過程，本次設計內容就是要實現這個流程圖的各個環(huán)節(jié)。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 新型智能立體車庫控制系統硬件選擇 第四章 新型智能立體車庫控制系統硬件選擇 4.1 電動機選型 電動機是將電能轉化為機械能的電力設備,新型智能立體車庫洗滌過程需要電動機作為動力。根據不同的工作需要的電源不同,電機可分為直流電動機和交流電動機。按結構及工作原理可分為:直流電機、感應電動機、同步電動機。按用途劃分:驅動電機和控制電機。根據轉子的結構:籠型感應電動機繞線轉子感應電動機。除以速度:高速電機,低速電機、恒速電動機,電動機速度。 多數的直流電機和單相交流電動機使用最廣泛,根據啟動和運行可分為罩極式、分相起動系統、電容起動和電容器運行類型等。 查閱相關資料后，升降用電機選擇電動機型號為Y132M2-6，其技術參數見表4-1 表4-1 Y132M2-6電動機主要性能參數 型號 額定功率 kW 同步轉速 r/min 滿載轉速 r/min Y132M2-6 5.5 1000 960 橫移電機選擇功率為0.18kW、減速比為80的G系列小型齒輪減速電機，其技術參數如表4-2所示。 表4-2 G系列小型齒輪減速電機技術參數 機型號 額定功率 kW 減速比 輸出轉矩 輸出轉速 r/min 22 0.18 80 112 17.3 減速器選擇型號為NGW L52-8的二級NGW-L減速器。其主要性能參數見表4-3。 表4-3 NGW L52性能參數 機座號 型號 公稱傳動比i 實際傳動比 性能參數 （mm） (mm) T 5 NGW L52 56 54.39 56/80 1.75/2.5 2780/3870 注： 、、、分別為減速各級的中心距和模數 4.2 傳感元件的選擇 光電開關（光電傳感器）又稱為光電接近開關,它是使用阻塞或測試的反射材料,由同步電路控制電路,來看看能不能找到對象。對象不僅是金屬,只要是反射光線的東西都能被檢測到。注入光電開關輸入電流變送器轉換成光信號,接收端根據接收到的光強度或檢測目標對象。在車庫里,光電開關可以用來檢測是否有一輛車停在車庫和停車的地方。 判斷一輛車的停車位有沒有車,以及車是不是停在指定的地方,一般采用對射型光電開關。 對射型光電開關由兩個分開的結構部分,他們是發(fā)射機和接收機。需要切換開關信號的變化才可以工作,當我們擋住光線，這種開關信號可以產生變化。同時,和它在相同平面的光電開關也可以分開,距離甚至高達50米。 主要特點:它可以識別不透明反射對象;有效距離較大、光束在誘導時間的長度只有一次,不容易受到干擾，可以用于野外或塵土飛揚的環(huán)境;兩個單元設備的高消耗,必須鋪設電纜。 圖4-1為對射式光電開關。 圖4-1 對射式光電開關 4.3 行程開關 行程開關,位置開關(又稱限位開關)的一種，是一個常用的小電流主設備。通過生產機械零件的碰撞實現控制電路,達到控制的目的。限制機械運動的位置或行程通常使用這個開關,開關可以根據一定位置或行程自動停止,反向運動,變速運動或自動往復運動等機械運動。 為了能使載車板能平移到預定的位置，所以選用滾輪式行程開關。 下圖為行程開關實物圖。 圖4-2 行程開關實物圖 4.4 PLC選型 關鍵問題是PLC控制系統硬件配置能不能選擇正確的機型?，F在,國內外、西門子、松下、三菱和許多生產PLC公司,盡管公司不同,但PLC的基本功能并沒有太大的區(qū)別。他們在某些方面的價格、服務、特殊性能不同,甚至同一制造商生產的型號也有很多不同的系列。同一系列還包括不同類型的CPU,他們的功能不同,所以選擇PLC的機型需要考慮制造商、每個系列、CPU類型等許多方面。 升降橫移式立體車庫控制系統的核心控制單元確定和控制任務相關,本次智能立體停車庫的設計是選擇S7 - 200系列CPU226,可用輸入點24，可用輸出16號。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 新型智能立體車庫控制系統程序設計 第五章 新型智能立體車庫控制系統程序設計 5.1 I/O分配表 I / O端口模塊用于實現PLC系統對所述工業(yè)過程的控制。在控制過程中，I / O端口模塊測試場景的一系列參數作為PLC實現實際控制的一個依據。與此同時，它將會把通過PLC最終出來的處理結果發(fā)送到被控制設備，各種執(zhí)行機構來進行驅動以實現PLC控制設備的目的。 對于小的系統中，系統內的例如80個點，一般不需要延伸;當系統是大系統時，會延長。不同的產品，系統和擴展模塊的總點數的數目都有限制，當擴展不能滿足要求，網絡結構就可以使用;與此同時，一些廠商的單個模塊不支持擴展模塊，因此，在進行軟件建立的時候要注意。 根據本次立體車庫的設計要求，輸入點，共有30個：六個停車位選擇開關，限位開關6個，光電檢測2個，樓層較低的載車板平移行程開關3個，3個鏈條檢測輸入，急停和復位按鈕均1，防墜落安全裝置的電磁鐵輸入3個，電機熱繼電器輸入5個。輸出點共有10個：電機接觸器輸出5個，電磁鐵輸出3個，蜂鳴器和燈光報警。 根據上述PLC控制系統設計的要求及為了很好的完成本次設計所選定的PLC型號，確定系統I/O地址分配如表5-1所示： 表5-1 I/O地址分配表 輸 入 點 輸 出 點 符號 地址 注釋 符號 地址 注釋 TL1 I0.0 1號車位上升限位開關 KM4 _Left Q0.0 4號電動機接觸器（正轉） TL2 I0.1 2號車位上升限位開關 KM4_Right Q0.1 4號電動機接觸器（反轉） TL3 I0.2 3號車位上升限位開關 KM5_Left Q0.2 5號電動機接觸器（正轉） TTL1 I0.3 選擇1號車位 KM5_Right Q0.3 5號電動機接觸器（反轉） TTL2 I0.4 選擇2號車位 KM1_Up Q0.4 1號電動機接觸器（正轉） TTL3 I0.5 選擇3號車位 KM1_Down Q0.5 1號電動機接觸器（反轉） BL1 I0.6 1號車位下降限位開關 KM2_Up Q0.6 2號電動機接觸器（正轉） BL2 I0.7 2號車位下降限位開關 KM2_Down Q0.7 2號電動機接觸器（反轉） BL3 I1.0 3號車位下降限位開關 KM3_Up Q1.0 3號電動機接觸器（正轉） BBL1 I1.1 選擇4號車位 KM3_Down Q1.1 3號電動機接觸器（反轉） BBL2 I1.2 選擇5號車位 EMO1 Q2.0 1號電磁鐵 BBL3 I1.3 選擇6號車位 EMO2 Q2.1 2號電磁鐵 PHE1 I1.4 光電檢測1（安全線） EMO3 Q2.2 3號電磁鐵 PHE2 I1.5 光電檢測2（車輛超長） ALARM Q2.3 報警器 LL I2.0 4號車位限位開關 LIGHT Q2.4 報警燈 CL I2.1 5號車位限位開關 RL I2.2 6號車位限位開關 CHAIN1 I4.1 鏈條松弛1（升降） CHAIN2 I4.2 鏈條松弛2（升降） CHAIN3 I4.3 鏈條松弛3（升降） ES I4.6 緊急停止 RESET I4.7 復位 EMI1 I5.0 1號電磁鐵防墜落掛鉤 EMI2 I5.1 2號電磁鐵防墜落掛鉤 EMI3 I5.2 3號電磁鐵防墜落掛鉤 FR1 I5.3 1號電動機熱繼電器 FR2 I5.4 2號電動機熱繼電器 FR3 I5.5 3號電動機熱繼電器 FR4 I5.6 4號電動機熱繼電器 FR5 I5.7 5號電動機熱繼電器 注：載車板編號上層為1、2、3號，下層為4、5號 5.2 S7-200 PLC指令 基本指令 S7-200 PLC基本邏輯指令主要有：標準觸點指令、輸出指令、置位和復位指令； S7-200 PLC立即I/O指令主要有：立即觸點指令、立即輸出指令、立即置位和立 復位指令； S7-200 PLC邏輯堆棧指令主要有：棧裝載“與”（ALD）指令、棧裝載“或”（OLD）指令、邏輯推入棧（LPS）指令、邏輯讀棧（LRD）指令、邏輯彈出棧（LPP）指令； 此外還有S7-200 PLC取非指令和空操作指令、定時器和計數器指令、正/負跳變觸點指令、順序控制繼電器指令、移位寄存器指令、比較觸點指令。 功能指令 S7-200 PLC傳送指令包括：數據傳輸指令、數據傳輸和交換字節(jié)指令、傳輸的字節(jié)馬上讀、寫指令； S7-200 PLC數學運算指令包括：加、減、乘、除四指令、加減1指令、平方根指令，自然對數指令、自然指數指令、函數指令； S7-200 PLC邏輯運算指令主要有:邏輯“與”指令、邏輯“或”指令、邏輯“異或”指令、取反指令； 移位和循環(huán)移位指令主要有：右移位指令、左移位指令、循環(huán)右移指令、循環(huán)左移指令； S7-200 PLC程序控制指令是：有條件指令結束，暫停、監(jiān)控定時器復位，跳躍和象征性的指令，循環(huán)和子程序調用的指令，子程序返回指令。 5.3 梯形圖及分析 5.3.1 梯形圖的基本知識 1.梯形圖的構成要素 其基本編程要素由觸點、線圈、方框構成的 觸點：閉合就表示的能量是可以流過的，這表示的是邏輯控制條件。它分為常開、常閉兩種觸點。 線圈：當能量留到時，表示此線圈被激活，這表示的是邏輯的輸出結果。 方框：能量流過時，此方框的功能將執(zhí)行，這表示的是某特定功能的指令。其功能是多種多樣的，如計數器、定時器、數據運算等等。 我們清楚，梯形圖中。任意輸出的元素均可以組成一個梯級，并且每個梯形圖通常是由一個或多個梯級所組成的。 2.梯形圖的特征 梯形圖（LAD）是一種圖形語言，和電氣控制電路圖結合起來，符號的運用，如接觸器、繼電器、串并聯符號包含類似的圖形符號，更好也大大簡化了標志，并增加了功能指令。梯形圖由接觸，線圈，功能方框三部分組成，并且，在梯形圖，圍繞左右的垂直線也被稱為總線。對于梯形圖圖紙，應該開始從左母線為起點，通過接觸、線圈或功能方框，最后在右母線結束。 我們清楚左母線為提供能量的母線，觸點閉合能量流過，一直到下一個元件；那么觸點斷開就表示能量中斷。對于能量流，我們把它稱作“能流”。事實是這樣的，梯形圖是一種CPU的仿真繼電器的電路圖，讓從電源出發(fā)的電流經過系列的邏輯條件的控制，通過運算結果把邏輯輸出的模擬過程決定了。 編程語言梯形圖，是把邏輯運算和控制集合成一個整體，是一個面向對象的，實時的，圖形化的。而且它的清晰，簡潔，易讀的信息流，非常適合電員工。在每一個制造商，擁有各類PLC梯形圖作為他們的第一語言。 3.梯形圖的繪制原則 （1）在梯形圖的順序：從上到下，從左到右。一個階梯是一個圓圈在每層的梯形圖中，并且邏輯所在的行是從左邊的母線開始的，通過接觸連接，在右邊的母線或繼電器線圈結束邏輯線。注：在左母線與線圈之間的接觸是不能少的，但是線圈和右總線之間是不能有點，直接連接起來即可。 （2）通常，在一個梯形圖中，只有一個編碼的繼電器不可以重復出現，但沒有限制到接觸。有些少部分的PLC，一步一步的指示或梯形圖的跳轉指令可以是兩個線圈輸出。 （3）在每個邏輯線路中，在上面放的支路是串聯觸點比較多的。如果把它放在下面的話，就會出現程序語句更繁雜的后果。 （4）在邏輯行中，左側放并聯接觸數量多的分支。反過來如果是在右側，將與上一條具有程序語句更繁雜相同的后果。 (5) 在同一個觸點是不允許有雙向電流的。 (6) 如果多個邏輯行具有相同條件可以把它合并，。并且，相同條件復雜是，對于PLC來說，意義是非常大的，因為PLC儲存空間很小。 (7) 梯形圖設計中，繼電器輸入觸點按照相應輸入設備為常開，這樣的方式更好，對于錯誤的預防效果很好。故而，對于輸入設備與PLC的輸入端的連接用常開的比較好。若個別只能用閉合狀態(tài)的，那么就按照常開狀態(tài)的進行設計，然后把相應的觸點改為閉合。 5.3.2 系統梯形圖 采用PLC作為控制器，需要編寫控制程序，在PLC的編程模式，梯形圖被越來越廣泛的應用，本次設計，也是用梯形圖來完成編程。下為梯形圖分析。 當PLC從STOP轉變成RUN狀態(tài)時，初始脈沖SM0.1對狀態(tài)進行初始復位，并將狀態(tài)S0.0置1。 此段程序用到特殊狀態(tài)寄存器SM0.1。 SM系統狀態(tài)位賦值如下： SM是特殊標志寄存器，特殊內存字節(jié)SM0.0--SM0.7提供八個位，在每次掃描周期結尾處由S7-200 CPU更新。程序可以把這些位的狀態(tài)給讀取出來，然后根據該值來做出最終決定。見表5-2 表5-2 SM系統狀態(tài)位賦值 符號名 SM地址 用戶程序讀取SMB0狀態(tài)數據 Always On SM0.0 該位總是打開。 First Scan On SM0.1 首次掃描周期時該位打開，一種用途是調用初始化子程序。 Retentive Lost SM0.2 如果保留性數據丟失，該位為一次掃描周期打開。該位可用作錯誤內存位或激活特殊啟動順序的機制。 Run Power Up SM0.3 從電源開啟條件進入RUN（運行）模式時，該位為一次掃描周期打開。該位可用于在啟動操作之前提供機器預熱時間。 Clock 60s SM0.4 該位提供時鐘脈沖，該脈沖在1分鐘的周期時間內OFF(關閉)30秒，ON（打開）30秒。該位提供便于使用的延遲或1分鐘時鐘脈沖。 Clock 1s SM0.5 該位提供時鐘脈沖，該脈沖在1秒鐘的周期時間內OFF（關閉）0.5秒，ON（打開）0.5秒。該位提供便于使用的延遲或1秒鐘時鐘脈沖。 Clock Scan SM0.6 該位是掃描周期時鐘，為一次掃描打開，然后為下一次掃描關閉。該位可用作掃描計數器輸入。 Mode Switch SM0.7 該位表示“模式”開關的當前位置（關閉 =“終止”位置，打開 =“運行”位置）。開關位于RUN（運行）位置時，您可以使用該位啟用自由口模式，可使用轉換至“終止”位置的方法重新啟用帶PC編程設備的正常通訊。 本次設計程序中用的最多的指令為順序控制繼電器指令。西門子S7-200系列PLC提供了順序流程的一些相關指令。如下： LSCR n是用來是標記一個順序控制器段(SCR)的開始，n代表的含義是順序控制器S的地址，當這個順序控制段開始工作的時候，此時的n就為1。 SCRE的作用是用來標記這個順序控制段的完成。它必須作為每一控制段的結束。 SCRT n是用來進行SCR段的轉移，如果n = 1，一方面，可以使接下來一個SCR部分使能 S置位，使得下一個SCR段開始工作，這個時候恢復這個SCR部分，使這部分SCR停止工作。所以控制SCRT的轉換條件就可以實現相關的轉移。 使用SCR時有許多的局限性，相同的S位只能在同一個程序中使用，如果在不同的程序中使用了同一個S位，那么它們的流程就會比較混亂。不能在SCR指令中使用JMP和LBL指令，其實對于用順序流程控制指令都能實現跳轉，完全可不用JMP。不能在SCR段中使用FOR、NEXT、END語句。 系統會依據下面那層3個限位開關給出的信號來判段下面那層兩個車位該向什么方向移動。下層3個限位開關會出現下面三種情況： (1) 下層4號、5號載車板分別停在1號、2號載車板下。 (2) 下層4號、5號載車板分別位于1號、3號載車板下方。 (3