立体车库控制课程设计

安徽机电职业技术学院课程设计说明书

立体车库控制设计

系部电气工程系

专业机电一体化

班级机电3143班

姓名赵英标

学号 1302143157 指导老师曾劲松、赵晓莹

2016～ 2017学年第一学期

目录

摘要 (1)

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 (2)

（三）可编程控制器的特点 (2)

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 (8)

（一）流程图 (8)

（二）梯形图程序 (9)

六、指令表 (13)

结论 (14)

参考文献 (15)

摘要

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。

【关键词】立体车库控制系统可编程控制器

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(Programmable Logic Controller),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（Central Processing Unit,简称CPU），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 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

PLC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。控制部分采用西门子PLC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

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

四、双层立体车库的硬件设计输入/输出（I/O）地址分配

五、双层立体车库控制系统软件设计

（二）梯形图程序

立体车库的PLC控制程序如下

随着中国经济的腾飞，城市化进程加快，汽车越来越快的走进工薪阶层家庭，而土地越来越紧缺的情况下，为解决城市停车难的问题，立体车库是必然出路。我国立体车库发展虽经历了十来年的发展，但仍处于初级的停车功能，是最原始的使用阶段，它的设计水平、经济价值还有待于完善和开发。为此对立体车库设计方案优化具有重大的现实意义和潜在的市场经济效益。本文在参阅了国内外有关立体停车库的大量资料的前提下，对升降横移式立体车库设计机构装置和控制系统进行细致研究，得出了以下重要的结论：

1.通过大量的调研工作，对自动化立体车库的发展特点和发展方向进行了总结，通过对市场需求的分析和对比国内外立体车库的发展状况，分析了智能立体车库广阔的市场前景和趋势。

2.为提高车库生产的经济效益，对车库构架的钢结构进行了优化设计，节省了钢材，降低了建造成本。

3.在分析目前立体车库常用的传动系统基础上，确定了本车库的机械系统传动方案。分析各种载车板的提升方案，最终确定了最稳定、可靠且经济的方案。

4.针对智能立体车库的功能要求，提出了控制系统的详细方案。为达到车库中的检测要求，确定了经济而适用的传感器。在车库自动控制系统中，选用了西门子公司的PLC可编程控制器，并对PLC功能和特点进行详细的分析，给出了接线图和控制程序

在本次毕业设计中，得到了校内的指导老师的精心指导。在理论、实践中遇到问题都会给予我们耐心地辅导、分析提示。这种认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我受益匪浅。这使我在设计方面的理论分析能力得到提高，从而能使设计能够顺利完成。在此表示衷心的感谢！

参考文献

[ 1 ]泰冲.基与PLC升降横移式立体车库控制系统的设计[J].中国新技术新产品，2012年.

[ 2 ]李德仓.低成本、开放型机械式立体车库控制系统研究及设计[D].兰州交通大学，2011年.

[ 3 ]吴昊.立体车库控制系统设计[D].西南交通大学，2010年.

[ 4 ]胡清明.立体车库的结构优化与智能控制[D].华南理工大学，2010年.

[ 5 ]廖常初.PLC编程及应用.第三版，2008年.

[ 6 ]仝保军. 城市住宅小区停车问题初探[ J ]. 山西建筑, 2008年.

[ 7 ]方平进. 智能立体车库控制系统的研究与设计[D]. 江西理工大学, 2011年. [ 8 ]杨青亮. 吊蓝式立体车库控制系统的研究与设计[ D ]. 河南大学, 2008年. [ 9 ]苏荣君,王虎奇.垂直循环式立体车库车位寻址方式的研究[J].起重运输机械, 2011年.

[10]贾常俊.智能立体车库控制系统的设计与研究[D]，兰州理工大学，2010年.

[11]万吕伟.立体车库实验装置控制系统的设计[D],苏州大学,2011年