浙工大基于plc的立体车库控制系统设计

浙工大基于plc的立体车库控制系统设计内容摘要：

台操作移动，轿车可以自由出入，自由移动的停车托板将轿车从中央通道的平台运到车位的电梯或出口。 通过增加升降机可多层设置平面往返式停车场，停车量大出车速度快。 (8)简易升降式立体停车库 简易升降式立体车库主要由钢结构，载车板，传动系统，控制系统，安全防护系统组成，适用于家庭，小团体单位停车。 把车位分成了上下两层或两层以上，借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或取出。 结构简单、紧凑、是最经 济的一种停车设备。 目前最受人们关注的就属升降横移立体车库了，升降横移式立体车库有效利用空间，提高空间利用率达数倍。 存取车快捷便利，独特跨梁设计，车辆出入无故障。 它采用了 PLC 控制，自动化程度高。 尤其环保节能，低噪音的设计更是满足现代人的需求。 10 3 升降横移立体车库硬件的设计 升降横移式立体车库的基本结构 升降横移式立体车库是指利用载车板的升降或横向平移存取停放车辆的机械式停车设备。 升降横移式立体车库每个车位均有载车板所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到达 地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。 本次设计一个 3 层 3 列 7 车位的升降横移式立体车库，顶层只能进行升降动作，底层平面只能进行平移动作。 立体车库中总共有 9 个车位，中间和底层各预留一个空位向载车盘提供上升和下降的通道 ,另外七个车位用于存放车辆。 当底层平面车位进出车时，不需要移动其他托盘就可直接进行进出车处理。 当顶层车位进出车时，首先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的平移处理，直到下方为空才可进行下降动作到达下层平面，进行进出车处理，进出车完毕后上升回到原位置。 根据运动的规律存取车的 过程主要包括 3 个步骤 : (1)为了让出空位载车板需要横移。 (2)为了存取车需要载车板的升降。 (3)载车板左右横移一个准确的停车位行程和升降到准确的位置。 下图为平面示意图： (102 与 202 是空车位 ) 5 6 7 3 202 4 1 102 2 图 七车位升降横移式立体车库平面图 11 立体停车库的原理框图 图 系统原理框图 检测系统： (1)载车板上有无车检测 在每个载车板上的一条对角线上安放一套光电开关，用于检测载车板上有无车。 (2)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限位开关，用于检测载车板平移运动是否到位。 (3)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。 电气控制系统整体设计 整个车库由一台 PLC 对车库进行统一的管理和监控，通过 PLC 控制平 台传动装置以完成对车辆的存取操作。 各车位内车辆的调入、调出由 PLC 根据当前各车位的车辆存放情况，按照相应的调度策略调度车辆进出。 立体车库的自动存取车控制系统主要包括： (1)各种信号的采集和控制输出。 PLC 输出信号给接触器线圈，控制接触器的接通与关断，同时将车位的空闲情况用灯泡显示。 (2)电机控制线路、控制电机正反转的接触器、到位限位、平台的上下行程限位及闸门的开闭。 车库采用车位检测装置代替人工找位，用升降装置输送汽车到 PLC 状态检测 实施单元 操作部分 12 位。 系统在面板处设有急停开关，当发生意外时，按下急停开关，断掉所有电机的电源，使平板 无法继续运行，以保护人员及设备的安全。 电气系统关键部分设计 立体车库控制系统的关键技术是使汽车迅速准确地对号入位。 为使载车装置自动准确到达对应泊位，每层设有行程开关，升降机构碰到行程开关时，电机开始减速直至电机停止运动。 电动机正转，平移工作台向前平移，送车入号；反之，送车出号。 一个存取任务完成后，升降载车系统等待下一个存取指令。 在升降横移式立体车库中，控制系统中主控单元的主要控制对象首先是车库内的横移电机和升降电机，控制系统就是使它们在不同的时间内实现正反转，其次是车库内的各种辅助装置，如指示 灯及其各种安全设施等。 为了判断载车板上有无车辆，将采用光电开关。 在电机控制及接线设计方面，存取车时车位的升降不能同时进行，车位的升降和横移也不能同时进行，这两个动作必须是互锁的，即当上层车位在升降时，地面层车位不能移动，反之亦然，并且上层车位每次只能有一个车位进行上下升降运动。 这些在程序中可采用联锁和互锁的方法来解决 [7]。 1 号与 2 号只能平移各用一台电机控制， 3 号 4 号能横移与升降各用 2 台电机控制， 5 号 6 号 7 号只能升降各用一台电机控制。 总共 4 台横移电机和 5 台升降电机。 主电路图 主电路它包括从电源 到电动机的电路，是强电流通过的部分连接着。 如图 33 9 台电动机， M1 控制 1 号车位托盘的左右移动， M2 控制 2 号车位托盘的左右移动， M3 控制 3 号车位托盘的左右移动， M4 控制 3 号车位托盘的上下移动，M5 控制 4 号车位托盘的左右移动 ， M6 控制 4 号车位托盘的上下移动， M7 控制 5号车位托盘的上下移动， M8 控制 6 号车位托盘的上下移动， M9 控制 7 号车位托盘的上下移动。 系统中采用三相交流异步电动机。 13 图 主电路图 14 器件选型 PLC 的选型 (1)选择 PLC 机型的基本原则 在满足控制要求的前提下，保证工作可靠，使用维护方便，以获得最佳的性能价格比。 PLC 的型号种类很多，对于开关量控制的应用系统，当选用小型 PLC 就能满足要求。 这里选用 FX2N 系列。 (2)PLC 容量的估算 I/O 的点数和用户存储器的容量。 ① I/O 点数是衡量 PLC 规模大小的重要指标，根据控制任务估算出所需 I/O 的点数是硬件设计的重要内容。 一般来说，输入点与输入信 号、输出点与输出控制是一一对应的。 输入信号有多少输入点选多少，输出信号有多少输出点也应与之对应。 ② PLC 用户程序所需内存容量一般与开关量输入、输出点数，模拟量输入、输出点数及用户程序的编写质量等有关。 对控制较复杂、数据处理较大的系统，要求的存储容量就要大些。 对于同样的系统，不同的用户编写的程序也可能会使程序长度和执行时间差别很大。 本设计根据实际情况要求和 PLC 选型的原则，选出 PLC 的型号为 FX2N128MR可以满足控制要求。 它表示的含义包括如下几部分：基本单元，内部包括 CPU、存储器、输入输出口及 电源；其输入输出总点数为 128 点，其中输入点数为 64 点，输出点数为 64 点；输出类型为继电器型。 光电开关 光电开关也称光电传感器， 是光电 接近开关 的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。 光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。 光电开关是由发射器、接收器和 检测电路 三部分组成。 发射器对准目标发射光 15 束 ， 发射的光束一般来源于半导体 光源 ，发光 二极管 LED、 激光二极管 及 红外发射二极管。 光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。 受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择，朝着目标不间接地运行。 接收器有光电二极管或光电 三极管 、光 电池 组成。 在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。 在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号 [8]。 本设计选型为 E3F5DN1 5L 光电开关：电源电压 :DC:636V AC:90 V 250V，输出方式 ： 电压 ； 使用环境温度 ： 常温。 行程开关的选型 行 程开关又称限位开关，可以安装在相对静止的物体上或者运动的物体上。 当物体接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的及诶单分段或者断开的接点闭合。 由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机构的动作。 根据需要选用 YKXX1111(T)适用用于热电流为 5A 的控制电路中。 电机的选型 电机是最终的执行机构，最终功能的实现要依靠电机。 本设计选用三相异步电机带动，电机表示如图 图 异步电机表示 车库升降电机一般要求功率为 Y90L2， 额定功率 ，额定 电流。 横移电机一般要求功率为 ，选择三相异步电机Y8012 额定功率 ，额定电流。 16 其他硬件的选择 (1)熔断器的选型 熔体额定电流的选择： 保护单台电动机，熔体的额定电流按 ()所示选取。 NfN II )~( () 式中： NI 为电动机的额定电流。 熔断器类型的选择：根据负载保护特性的短路电流大小及安装条件来选择。 保护多台电动机，若各台电动 机不同时启动熔体的额定电流按下式（ ）选取。  NNfN III m a x)~( () 式中： maxNI 为容量最大一台电动机的额定电流； NI 是除容量最大的电动机之外，其余电动机额定电流之和。 根据计算和实际情况的分析，本设计控制系统中电源熔断器 FU 的额定电流应大于35A 所以熔断器 FU 选用 XRNM110 额定断开电流 40A。 保护升降电机的熔断器额定电流在 ~12A，选择 RC1A15 型熔断器，其熔。