基于plc立体车库毕业设计

基于plc立体车库毕业设计内容摘要：

定发展阶段。 未来市场是巨大的，但对产品的需求，将会向两个极端发展：一个极端就是价格的极端，市场大量需要低价格的机械停车设备，它只要能够达到增加停车位的目的，能够保证最基本的使用性能，以价格优势占领市场，这一部分的市场份额预计将达到 70%80%；另一个极端就是技术与性能的极端，要求停车设备具有优越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。 本设计主要内容 立体车库是一种多平面的空间立体停车车库，它以单层平面停车场为核心，通过可编程控制器 (Programming Logic Controller，简称 PLC)控制车位的空间位置变动，使车位能够实现空间到平面的转化，实现多重单层平面停车的功能。 论文在查阅大量资料的基础上，以立体车库车位设备控制为研究对象，通过对可编程控制器 PLC 的学习和研究，实现了用可编程控制器PLC 对 3X3 升降横移式立体车库模型控制系统的控制。 主要研究的内容包括 : 1 升降横移式立体车库存取车策略的研究。 2 可编程控制器 PLC 在升降横移式立体车库模型中的研究与实现。 哈尔滨理工大学学士学位论文 7 第 2章 立体车库工作原理、结构特点和主要技术参数 升降横移式立体 停车库的运行原理 升降横移式立体车库每个车位都有载车板，车辆就停在载车板上，最下层的载车板只做左右横移，不能升降，中间层车位可以左右横移和升降，上层车位只能升降，不能横移，若中间层车位需要存取车，则需下层车位移出空位，才能降至底层，上层车位需要存取车，则需要中间层车位和下层车位移出空位方能下降至底层，存车时，当载车板到位后，驾驶员将车开上载车板后下车离开，中间层和上层载车板自动升至所在层位，取车时，下层车位直接开出，上层和中间层则是载车板降至底层后，等驾驶员进入车库开走汽车后，载车板自动回至所在层位。 下图为 一个地上 3 3型七车位的升降横移式立体车库，其工作原理是 :上层载车板可以做升降运动，中间层载车板可以做升降运动和横移运动，下层载车板只能做横移运动。 通过中间层和下层的空位，利用载车板横移变换空位，将汽车停到上层或降至下层，第一层的汽车可直接开进和开出，无需变换位置 [3]。 图 21 七车位升降横移式立体车库工作原理图 如图 21 所示： 1 、 2 号车位可以直接存取车辆； 7 号车位需下降后再存取车辆； 3 号车位，则需先将 1 号和 2 号载车板右移，再将 3 号载车板下降后才能存取车辆； 4 号车位，则需先将 2 号载车板右 移，再将 4 号 哈尔滨理工大学学士学位论文 8 存车板下降后才能存取车辆； 5 号车位需要先将 4 号四个载车板右移，再将 5 号载车板下降后才能存取车辆； 6 号车位则需要先将 4 号载车板右移，再将 6 号载车板降下。 由于升降横移式立体车库对场地的适应强性，可根据不同的地形和空间进行相应的组合，规模可大可小，对场地的要求比较低，因此，应用非常广泛。 立体车库主要构件及其功能 以三层三列升降横移式立体车库为例，其主要有六大部分组成，分别是：结构框架部分，载车板部分，横移部分，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。 2．一层载车板横移传动系统（链传动系统） 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，如图 22 所示。 图 22 一层载车板横移链传动结构 传动方式为减速电机带动主动链轮，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运动的传动系统（链传动系统） 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。 如图 23 所示。 横移传动方式为：横移减速电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。 哈尔滨理工大学学士学位论文 9 图 23 二层载车板升降横移传动结构图 升降传动方式为：升降减速电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（链传动系统） 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。 如图 24 所示。 图 24 三层升降传动结构图 升降传动方式为：减速电机带动主动链轮，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。 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极限开 哈尔滨理工大学学士学位论文 10 关，在中间层和底层车库横梁两端装有左右行程极限开关。 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，上载车板两侧相应位置出个装两只勾环，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。 行程极限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，急停，手动三种控制方式，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，当故障排除或急停取消后，可以用手动按钮使车库复位。 升 降横移式体停车库主要技术参数 底层只能平移，顶层只能升降。 除顶层外，底层都必须预留一个空车位，供进出车升降之用。 当底层车位进出车时，无需移动其他托盘就可直接进出车；顶层进出车时，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，进出车完成后再上升回到原位置 [4]。 其运动的总原则是：升降复位，平移复位。 主要技术参数如表 21 所示： 表 21 主要技术参数 停车数 见车位布置图 上车位 下车位 适用车辆参数 D(大型 ) D(大型 ) T(特大型 ) 面包车 车辆 长 mm ≤5000 ≤5000 ≤5300 ≤5000 车辆宽 mm ≤1850 ≤1850 ≤1900 ≤1850 车辆高 mm ≤1550 ≤1550 ≤1550 ≤2050 车辆自重 kg ≤1700 ≤1700 ≤2350 ≤1850 车库容量 (mm) 如图 D(大型 ) T(特大型 ) 下层停面包车 a 7350177。 2 7350177。 2 7350177。 2 b 5895177。 2 5895177。 2 5895177。 2 e 5845 5845 5845 h 4000 4000 4428 c 1800 1800 2250 g 2480 2450 2480 驱动方式 电机 (链条 ) 电动机 升降 功率 (KW) 速度 哈尔滨理工大学学士学位论文 11 续表 21 停车数 见车位布置图 上车位 下车位 电动机 (m/min) 横移 功率 (KW) 速度 (m/min) 操作方式 按钮箱、 自动、 手动操作 电源 3 相 380V 50HZ 平均存取时间 ≤60 秒 哈尔滨理工大学学士学位论文 12 第 3章 立体车库控制系统硬件设计 控制系统方案的确定 升降横移立体停车库以停 放小型车为主，其代价较昂贵，而且立体停车库使用时涉及到人身和车辆的安全，所以对设备的安全性和可靠性要求非常高。 PLC 是车库控制系统的核心，联系现场状况的数据 I/O 操作，当有存取操作时， PLC 会接收和分析操作人员在控制面板按钮输入的指令，做出合理的工控安排：判断检测元件的状态，读取车库机械驱动部分的信息。 然后，将信息反馈到执行元件，拖动车位板，实现其位置移动，完成车辆的存取操作和信号的显示 (指示灯 )。 整个动作区域配有行程挡块检测及安全系统，以防异常情况发生。 该系统中 PLC 主要完成对托盘、托板位置及运行状态 中存取车的操作。 用各种按钮开关、行程开关检测位置状态，用接触器、继电器执行对拖动电机的起停控制。 对车位的操作就是控制横移小电机和升降大电机，使它们在不同时间实现正反转。 而且上层升降动作和以下各层的横移动作必须是互锁的，即当上层泊位在升降时，下面各层泊位不能移动，反之亦然。 并且上层泊位每次只能有一个泊位进行上下升降运动。 为了保证存取车可靠安全，系统要精确定位。 行程开关的设置保证了托板能平移到预定位置以及托盘能上升或下降到准确位置，但同时，行程开关逻辑要严格互锁。 例如 2 水平限位开关在静态情况下只能有一个是 断开的，如果 2 个以上开关闭合即表示托板不到位。 在车库静止时， 3 层所有挂钩信号均应断开 (负逻辑 )， 2 层上限位开关断开， 3 层上限位开关闭合。 行程开关、信号压力块布置在不同的位置有不同的功能：安装在托盘底层左右两边的行程开关，可以检测托盘上汽车停放是否到位。 安装在二层、三层框架底端和一层底端的行程开关，可以检测托盘在上升、下降是否到位。 托盘对角线上安放的信号压力块可以检测托盘上有无车。 如车辆动作未完成，行程开关不能输出信号，则托盘无动作，停止运行。 同时在车库中还运用了断链报警的位移开关，以及警示装置、紧急 停车开关、手动按钮、复位开关等 [5]。 该停车库的运行是通过相应限位开关的动作来自动循环的，各限位开关之间的安全联锁已通过程序的编制做到充分考虑。 按程序编制取车操作过程如下： 首先规定从左至右第一层依次为 10 103 车位， 10 103 车盘；第 哈尔滨理工大学学士学位论文 13 二层依次为 20 203 车位， 20 203 车盘第一、二层中间为预留空位，第二层右边为 203 车盘。 车位与车盘要区别开来，车库示意图如图 31。 图 31 停车库示意图 车库控制系统结构如图 32 所示： 图 32 车库控制系统结构图 上位工控机 PLC 传感器等检测元件 操作面板按钮 电机等执行机构 哈尔滨理工大学学士学位论文 14 系统硬件设计及 PLC 选型设计 本节主要介绍升降横移式立体车库的控制系统和所需的各种硬件设备，如图 33 所示。 目前，工业领域使用的 PLC 种类繁多。 据不完全统计，全球共有 200 多家 PLC 厂商， 400 多个品种的 PLC 产品。 通常按地域分成了美国产品、欧洲产品和日本产品。 美国产品以 AB 公司的 PLC 为代表，欧洲产品以德国的西门子 PLC 为代表，日本产品以较早进入中国市场的三菱公司的 PLC 为代表。 图 33 简化 PLC 接线图 根据控制要求，将个输入设备和被控设备详 细列表，准确的统计出被控设备对数需求量，然后在实际统计的 I/O 点数的基础上增加 20%的备用量，以便以后调整和扩充。 同时要充分利用好输入和输出扩展单元，提高主机的利用率，例如 S 7200 系列可编程控制器主机分为 16 个输出、 24个输入，还有各种输入和输出扩展单元，这样在增加 I/O 点数时，不必改变机型，可以通过扩展模块实现，降低了经济投入。 在确定好 I/O 点数后，还要注意它的性质，类型和参数。 例如是开关量还是模拟量，是交流还是直流以及电压大小的等级，同时还要注意输出端的负载的特点，以此选择和培植相应机型和模块 6。 小型车库电气控制系统有输入信号 38 个，输出信号 38 个。 其中，外部输入元件包括 :检测元件、按钮、取、送、急停、限位开关、超限位保护 哈尔滨理工大学学士学位论文 15 等等。 输出有三个电机的正反向、动作动作指示、错误显示等等。 按照上述配置，所选 S7200 CPU226 系列 PLC。 此外扩展了 EM233 和 EM222 模块个一个，以满足系统的设计要求。 PLC 模块配置及扩展如下图 34 所示。 图 34 PLC 模块配置 I/O 地址分配表 根据立体车库控制系统的要求功能，对 PLC 进行 I∕ O 分配，具体分配如表 31 所示： 表 31 输入输出信号的地址 分配表 输入信号名称 符号 输入点 输出信号名称 符号 输出点 201 车盘停、取车启动 按钮 SB1 201 车盘下降 继电器 KM8 203 车盘停、取车启动 按钮 SB2 203 车盘下降 继电器 KM12 301 车盘停、取车启动 按钮 SB3 301 车盘下降 继电器 KM14 302 车盘停、取车启动 按钮 SB4 302 车盘下降 继电器 KM。