基于三菱plc立体车库毕业设计(编辑修改稿)

基于三菱plc立体车库毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

成，分别是：结构框架部分，载车板部分，横移系统，升降系统，控制系统，安全防护系统。 1．框架 立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主，在本文中，选择用钢结构。 钢结构一般在专业工厂制造，易实现机械化，生产效率和产品精度高，质量易于保证，是工程结构中工业化程度最高的一种 结构。 构件制造完成后，运至施工现场拼装成结构。 拼装可采用安装方便的螺栓连接，有时还可在地面拼装成较大的单元，再进行吊装。 施工工期短，可尽快发挥投资的经济效益。 由于钢结构具有连接的特性，故易于加固、改建和拆迁。 2．一层载车板横移传动系统 第一层车位设置在地面上，汽车的存取可以直接在对应的位置进行，车辆驶上载车板后，只能实现水平移动的方式。 传动方式为电动机带动主动链轮，使链条带动从动链轮从而带动主轴，进而驱动行走轮带动载车板在导轨上做横移运动，采用这种链传动方式与齿轮齿条传动方式相比 ，结构简单，成本低。 同样可以达到传动准确，效率高的目的。 3．二层载车板升降横移传动系统 第二层车位是由一个横移矩形框架及一个悬挂载车板组成，汽车驶上载车板后不光要进行横移运动，还要进行垂直升降运动。 横移传动方式为：横移电动机带动横移主动链轮，使链条带动横移从动链轮从而带动横移主轴，进而驱动行走轮带动横移框架，实现二层载车板的横移运动做横移运动。 升降传动方式为：升降电动机带动升降主动链轮，使链条带动升降从动链轮从而带动升降主轴，进而驱动升降链轮带动升降链条，从而带动载车板 ，实现二层载车板的垂直升降运动。 4．三层载车板垂直升降运动的传动系统 第三层车位是由一个焊接在立体车库骨架上的框架和一个悬挂载车板组成的。 当汽车驶上载车板后，只能进行垂直升降运动。 升降传动方式为：电动机带动主动链轮，使链条带动从动链轮从而带动主轴，进而驱动升降链轮带动升降链条，从而带动载车板，实现二层载车板的垂直升降运动。 8 5．安全装置 在立体车库上层停车位和下层停车位的纵梁处装有上下行程限位开关，在中间层和底层车库横梁两端装有左右行程限位开关。 上载车板上装有防坠 落安全装置，防坠落安全装置安装在纵梁和上载车板停泊位置之间，在纵梁两边各安装两只电磁铁控制的 挂钩 ，载车板两侧相应位置装两只勾环，当上载车板上升到位后，纵梁上安装的四只挂钩便会自动勾住四只勾环，以防止当升降电机制动器失灵后，上载车板汽车和上载车板坠落，从而压毁下层的汽车。 行程限位开关的作用是当载车板到达位置是自动停止。 6．控制系统 升降横移式立体车库的控制系统采用 PLC 控制，主要有自动，手动和急停三种控制方式，立体车库一般采用自动控制方式工作，当出现紧急异常的情况时候使用急停控制。 立体车库中 的安全防护装置 车库是用来存放汽车的，汽车由人驾驶而且汽车的价格是很昂贵的，所以车库一旦发生事故，所造成的人员和经济损失会很大，所以，我们要将事故防范于未然。 为此车库的安全防护措施应该做到以下几点，并安装相应的防护设备。 1. 急停措施：在控制盒上安装红色的紧急停止开关，当发生异常情况时，按下急停开关能使立体车库立即停止运转。 2．阻车装置：为了防止汽车在载车板上发生滑动，应该在载车板后端和前端安装一高 25mm 以上的阻车挡块，司机在停车时应将汽车停在载车板合适的位置上，并拉好手刹。 3．限位保护：立 体车库的载车板在升降和横移过程中是靠定位开关来定位的，为了防止定位开关出现故障而导致事故，所以在上升定位上方，下降定位下方，左移定位左边，右移定位右边分别装有限位开关。 当定位开关出现故障时，一旦限位开关触碰到载车板时，限位开关立即使车库停止工作。 4．载车板固定装置：当载车板到达指定位置后，为防止载车板下滑或因故坠落，损害其下方的车或人，所以安装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，按下急停按 钮使车库立即停止。 9 4 立体车库控制系统硬件设计 电气控制系统整体设计 整个车库由一台 PLC对其进行管理和监控，由 PLC来控制载车板升降横移传动装置，完成车辆的存取操作，各车位车辆的存取由 PLC 根据当前各车位的停放情况，按照相应的策略来调动载车板，以存取车辆。 硬件系统配置 PLC 概述 1. PLC 的分类 通常， PLC 产品可按结构形式、控制规模等进行分类。 按结构形式不同 , 可以分为整体式和模块式两类。 按控制规模大小、则可以分为小型、中型和大型 PLC 三种类型。 2. PLC 系统的组成 PLC 是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其硬件结构与微型计算机控制系统相似。 PLC 也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。 3. PLC 的硬件结构 一套 PLC 系统在硬件上由基本单元（包含中央处理单元、存储器（ RAM/ROM）、输入／输出接口、内部电源）、 I/O 扩展单元及外部设备组成。 图 3 为 PLC 的硬件内部结构图。 图 3 PLC的硬件内部结构图 10 图 3 为三菱 FX2N小型 PLC 产品主机示意图。 本课题中 FX2N－ 80MR 为基本单元， (40个输入点、 40 个输 出点 )， M 表示基本单元、 R 表示该单元为继电器输出型。 PLC 的工作方式 1. PLC 的扫描工作方式 图 4 PLC的扫描过程 可编程序控制器在进入 RUN 状态之后，采用循环扫描方式工作。 从第一条指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储的地址号递增的顺序逐条执行程序，即按顺序逐条执行程序，直到程序结束。 然后再从头开始扫描，并周而复始地重要进行。 可编程序控制器工作时的扫描过程如图 4 所示，包括五个阶段：内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。 PLC 完成一次扫描过程所需的时间称为扫描周期。 扫描周期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关。 图 5 PLC的程序执行过程 开始 内部处理 通信处理 RUN 方式。 输入扫描 程序执行 输出处理 N Y 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 X001 Y001 Y001 M1 读 读 ① ② ③ ④ ⑤ 11 2. PLC 的程序执行过程 PLC 的程序的执行过程一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个主要阶段，如图 5 所示。 其他 硬件 资源配置 1. 继电器和接触器 在立体车库中，由于载车板的运行过程并不是连续的，而是根据按钮操作进行动作的，因此需要 PLC 根据当前按钮的情况来控制载车板的启动和 停止，在本系统中，需要用到 18 个接触器，分别是： 1 号载车板左移接触器， 1 号载车板右移接触器， 2 号载车板左移接触器， 2 号载车板右移接触器， 3 号载车板左移接触器， 3 号载车板右移接触器，4 号载车板左移接触器， 4 号载车板右移接触器， 3 号载车板上升接触器， 3 号载车板下降接触器， 4 号载车板上升接触器， 4 号载车板下降接触器， 5 号载车板上升接触器， 5号载车板下降接触器， 6 号载车板上升接触器， 6 号载车板下降接触器， 7 号载车板上升接触器， 7 号载车板下降接触器。 用到了一个继电器，用来控制 PLC 的启动。 2. 电动机 三相 异步电动机的工作原理：当电动机的三相定子绕组（各相差 120 度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。 3. 传感器 （ 1）载车板平移运动是否到位检测 只有下层载车板有平移运动，在每个车位上分别安装有限位开关，用于检测载车板平移运动是否到位。 （ 2）载车板升降是否到位检测 只有 上层载车板有升降运动，在每个载车板垂直运动的轨道上，在低层和上层分别安装一只限位开关，用于检测载车板下降和上升是否到位。 其中，各个限位开关都是自动复位式。 4. 控制点分布 （ 1）一层载车板左右平移控制。 一层载车板有两个，每个载车板只有左右移动两个动作。 （ 2）二层载车板升降横移运动控制。 二层载车板有两个，每个载车板有横移、升降四个动作。 （ 3）三层载车板升降运动控制。 三层载车板有三个，每个载车板只有升降两个动作，采用带自动抱闸的三相交流电机控制。 （ 4）只有二、三层的载车板使用吊钩，每个载车板用 2 套吊钩，吊钩用电磁铁控制。 12 5 立体车库控制系统软件设计 PLC 的特点及选型 ，抗干扰能力强 （ 1）所有的 I/O 接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与 PLC 内部电路之间电气上隔离。 （ 2）各输入端均采用 RC 滤波器，其滤波时间常数一般为 10~20ms。 （ 3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 （ 4）采用性能优良的开关电源。 （ 5）对采用的器件进行严格的筛选。 （ 6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况， CPU 立即采用有效措施，以防止故障扩 大。 （ 7）大型 PLC 还可以采用由双 CPU 构成冗余系统或有三 CPU 构成表决系统 ,使可靠性更进一步提高。 ，控制程序可变，使用方便 PLC 品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。 用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变 PLC 的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。 因此， PLC 除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。 ，适应面广 现代 PLC 不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。 既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。 ，容易掌握 目前，大多数 PLC 仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。 既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常容易接受和掌握。 梯形图语言的编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。 通过阅读 PLC 的用户手册或短期培训，电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序。 同时还提供了功能图、语句表等编程语言。 由于 PLC 采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计 13 数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。 同时， PLC 的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。 并且，由于 PLC 的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便。 、重量轻、功耗低、维护方便 PLC 是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低，具有强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 综上所述，根据控 制系统的要求，从经济性，实用性和可靠性等方面考虑，本次采用三菱 FX2N80MR001型 PLC作为控制系统的核心控制器。 本控制器集成了 40点输入 ,40点输出，共有 80 个数字量 I/O 口。 而本次控制系统需要 24 个输入点和 22 个输出点，所以，选用 三菱 FX2N80MR001 型 PLC 可以满足课题需要，而且也保证了 I/O 口的使用裕量，可以满足控制系统适当的扩展需求。 PLC 的 I/O口资源配置 根据立体车库控制系统的要求功能，对 PLC 进行 I/O 分配，具体分配如下： 输入分配如表 1 所示。 表 1 PLC输入 口分配表 输入 输入设备 输入 输入设备 X0 启动按钮 X15 3 号载车板左限位开关 X1 紧停按钮 X16 4 号载车板左限位开关 X2 3 号载车板按钮 X17 3 号载车板下限位开关 X3 4 号载车板按钮 X20 4 号载车板下限位开关 X4 5 号载车板按钮 X21 3 号载车板上限位开关 X5 6 号载车板按钮 X22 4 号载车板上限位开关 X6 7 号载车板按钮 X23 5 号载车板下限位开关 X7 1 号载车板右限位开关 X24 6 号载车板下限位开关 X10 2 号载车板右限位开关 X25 7。