基于PLC升降横移式立体车库控制系统设计毕业论文.docx

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基于PLC升降横移式立体车库控制系统设计毕业论文

目录

第1章绪论 1

1.1自动化立体车库的发展与现状简介 1

1.2研究自动化体力车库的意义 3

1.3自动化立体车库的技术分类及其特点 4

第2章PLC的基础知识 5

2.1PLC简介 5

2.1.1PLC的产生 5

2.1.2PLC的定义 6

2.1.3PLC的种类 6

2.2PLC的特点 8

2.3PLC的组成及工作原理 10

2.3.1PLC的组成 10

2.3.2PLC的工作原理 17

2.4PLC的编程语言 19

2.4.1梯形图语言（LD） 19

2.4.2指令表语言（IL） 19

2.4.3功能模块图语言（FBD） 20

2.4.4顺序功能流程图语言（SFC） 20

2.4.5结构化文本语言（ST） 20

第3章立体车库硬件设计 22

3.1硬件器件简介 22

3.1.1松下FP1型PLC 22

3.1.2传感器（BEN5M-MDT） 22

3.1.3行程开关（YKXX1-111（T）） 23

3.1.4转换开关（YKXH28） 23

3.1.5按钮（YKXY6） 23

3.1.6指示灯（AD16-16DS） 23

3.1.7升降电机 24

3.1.8横移电机 24

3.2硬件设计 24

3.2.1升降横移立体车库简介 24

3.2.2车库外观图设计 25

3.2.3PLC原理图设计 25

3.2.4控制面板设计 27

第4章PLC控制系统软件设计 29

4.1PLC型号的选择 29

4.1.1I/O点数的确定 29

4.1.2选定PLC 29

4.1.3控制系统I/O地址分配 29

4.2PLC控制程序设计 32

4.2.1控制程序流程图 32

4.2.2闸门控制程序 32

4.2.3指示灯控制程序 35

第5章结论 38

参考文献 39

附录A立体车库运行梯形图 41

附录BI/O控制原理图 50

致谢 51

III

第1章绪论

1.1自动化立体车库的发展与现状简介

据现在所知道的立体车库最早建于1918年，位于美国的伊利诺斯州芝加哥市华盛顿西大街215号的一家旅馆的停车库。

立体车库的发展可以说有第一辆车的时候它就产生了，而在近一百年的时间里，它远不如汽车发展引人注目，不为人关注。

到现在为止仍然没有人把它严格的归为哪一类，但是它涉及多领域，多空间，比如我们经常能见到的物流仓库、建筑结构等。

立体车库是一种为减少占地面积，增加停车位而发明的一种车库，主要有升降横移式、垂直循环式、简易升降式、垂直升降式、平面移动式、巷道堆垛式等，升降横移式约占70%。

图1-1为国外立体车库：

图1-1自动化立体车库

随着经济发展，城市人口、车辆逐年增加，停车难就显现出来。

传统的二维平面停车场占用了大量宝贵土地资源，但是远远不能满足社会需求。

而先进的自动化立体车库是空间立体车库，它是以单层面的停车库为核心，通过微型计算机的控制来实现，即通过上位机对车库进行统一管理、监控与PLC控制进行车位空间位置变动，让车位能够从空间到平面的转化，来实现多层平面的停车功能。

自动化立体车库在世界各地的发展是不平衡的，德国开发的最早，所以技术较为领先，主要有二层面和多层面的立体车库，在这一系列中，已经有H型，U型还有Ｖ型。

由于日本国土面积小，机械化发展程度高，汽车拥有量惊人，所以最为广泛使用，自1959年引进机械化立体车库的建在技术以后，到1983年为止，总共建造了25454做各式的机械化立体车库，基本上每座车库能容纳十辆汽车之多，最多的能停上百辆汽车。

从1970到1980年起，机械车库容量每年递增大约为5%-7%，已经超过了同一时期汽车年增长率4%-6%，从技术上看，日本很重视升降式立体车库的发展。

1993年，日本在其首都东京举行的世界自动立体车库设备展览会取得了空前的成功。

图1-2为国外高容量立体车库。

图1-2国外高容量立体车库

自20世纪来，我国也相继举办了多场与停车设备有关的展览会，2006年的10月，举办了名为“2006国际停车设备和智能系统展览会”，取得了很好的效果，同时吸引了包括德国、日本、美国等世界上停车设备知名的制造商。

其立体车库的全自动性能以及容车能力、先进程度被世界各国广泛接受和认同。

种类繁多的停车设备，在做出决断前，一定要通过详尽的技术分析，细致的经济报告，尽最大可能利用一切有利因素，造出合理的车库。

总之，在现经济迅猛发展，土地资源日益紧的情况下，设计、生产以及使用这一设备是可行的、明智的选择。

因此立体车库的前景是无限广阔的。

1.2研究自动化体力车库的意义

截止2011年8月，我国汽车拥有量仅次于美国，位居世界第二，而且其每年以两位数的速度增长。

据统计2006年我国汽车销售量第一次超过日本，比同期增长超过25%，成为汽车第二大消费国。

2007也将以15%的速度增长，销售总量超过800万辆。

虽然我国人均汽车拥有量水平较为低下，但是随着经济增长，其提升幅度很大，“停车难”变成了随之而来的主要问题。

例如，位于我国沿海有东海之滨之称的市，位于中心地带的黄浦区，占地约4.16平方公里，在每天的停车高峰段，会有4000辆以上的轿车停放在这一区域，也就是说将近每一平方公里就要停放1000辆左右的轿车，而黄浦区是的黄金地段，商家林立，人口流动相当大，停车自然成了一个难题。

又如，随着市经济迅猛增长，人民生活水平不断提高，市民汽车拥有量也快速增长。

根据调查，戒指2012年12月25日，机动车拥有量为290647，意味着在即将到来的2013年，机动车将会突破30万辆，但是，停车却成了有意亟待解决的难题。

市的市民有这样回答记者：

“不买车后悔，可买了车更后悔。

”有些市民为了一个停车位竟然苦苦等了20多分钟，平均每12辆轿车才有一个停车位。

更让人担忧的是，市泊位缺口每年正以2000到3000的说量上升。

立体车库在这严峻的形势下应运而生，而大力推广它既能有效地缓解停车难的问题与城市道路空间狭小的矛盾，又能优化城市空间格局，配合市政建设，可以说百利而无一害。

图1-3为拥挤的车道。

图1-3马路变身停车场

1.3自动化立体车库的技术分类及其特点

根据车库的结构特征来分类，有平面式和立体式两种，平面式停车库的种类有：

地下平面式车库和地上平面式车库；立体式停车库主要有升降横移式、垂直循环式、简易升降式、垂直升降式、平面移动式、巷道堆垛式等。

立体停车系统，特别是立体车库在世界各地倍受青睐，其发展速度极其迅猛，其原因有：

a.高倍率的技术经济指标

　　立体车库不仅停车容量大，而且占地面积小，同时可以停放各种类型的车辆，由其是轿车。

同时资金投入却比同等容量的平面停车库少，施工周期短，占地面积也远远比平面停车库少。

　b.外观同建筑协调，操作方便

　　立体停车库适合各种场所，例如：

商场、宾馆、办公楼前、旅游区。

在独具风格的老式建筑物前，采用优质的合金材料，用先进装饰材料，可以吸引人们的目光，是老式建筑不在单一，同时达到耳目一新的效果。

而且许多装置基本上无须专业人员操作，司机就能够独立完成。

　　c.超高的安全保障

在选材方面，立体车库一般选择塑性、韧性较高的钢材，这样避免超重引起的车库断裂或倒塌，同时塑性。

韧性较好的钢材都具有较高的吸能能力，可以提高抗震能力。

除此之外，立体车库还有完整的安全系统，如障碍物确认装置、紧急制动装置、防止突然落下装置、过载保护装置、漏电保护装置、车辆超长及超高检测装置等等，如果应用于公共场合，还可以配有计时装置，满足收费要求。

存取过程可由人工完成，也可以配备计算机设备全自动完成，这也给今后的开发设计留有大的空间。

第2章PLC的基础知识

2.1PLC简介

2.1.1PLC的产生

20世纪20年代左右，人们发明出来一种名为继电-接触器的控制系统，来控制各种机械设备，它是由继电器、定时器、接触器及其触点遵照一定逻辑关系连接而成。

其结构简单，可以满足一定围的控制要求，所以被广泛使用，并在工业控制领域中占领导地位。

20世纪60年代，在工业生产流水线中，基本上所有的自动控制系统都有传统的继电-接触器构成。

当时，汽车发展日新月异，这意味着每一次汽车的改型都会导致控制装置的重新设计和和安装，这样不仅费时，还浪费了大量的人力和物力，影响了汽车的更新。

为了改进这一现状，美国通用汽车（GM）公司希望找出一种方法，这种新方法可以减少重新设计所带来的种种不便，减少资源降低成本，缩短设计周期，并且可以将计算机的优点和继电器控制系统结合起来，形成一种通用的控制装置。

该装置有以下技术指标：

①编程简单，可在现场修改程序。

②维护方便，采用模拟化结构。

③可靠性高于继电-接触器控制装置。

④体积小于继电-接触器控制装置。

⑤成本可以与继电-接触器控制装置竞争。

⑥可将数据直接输入计算机。

⑦输入交流115V（美国标准系列电压值）。

⑧输入为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀、交流接触器、小功率电动机等。

⑨通用性强，能扩展。

⑩能存储程序，存储器容量至少能扩展到4KB。

2.1.2PLC的定义

PLC即可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），其以继电控制和计算机为基础，综合了控制技术、通信技术等现代科技，形成了一种全新的工业自动控制装置。

随着科学技术的发展，可编程逻辑控制器的功能也不断的强大，远远超出了逻辑控制的围，还具有了数据处理等功能。

于是，美国电器制造商协会（NationalElectronicManufactureAssociation,即NEMA）,将其命名为可编程控制器（ProgrammableController,即PC）。

国际电工委员会（IEC）对PLC定义如下：

PLC是一种专为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统。

它采用可编程的存储器，用来在其部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入输出，控制各种机械或生产过程。

2.1.3PLC的种类

到目前为止，PLC有较多的种类，规格性能也不一样，尤其在功能、外形、控制规模、存容量等方面存在着较大的差异，而且没有统一的分类标准。

通常通过以控制规模、结构形式、功能为参照进行分类。

1.按控制规模进行分类

为了适应各种工业生产要求，PLC能够处理的I/O（输入/输出）信号数是不一样的。

我们一般定义一个信号为一个点，把输入点和输出点个数综合称之为PLC的I/O总点数。

根据I/O总点数的多少将PLC分之为小型机、中型机和大型机。

（1）小型机

PLC的I/O总点数少于256的称为小型机，如S7-200系列PLC。

小型PLC用于替代传统的继电-接触器控制，在生产使用过程中，可以执行各种应用指令。

I/O总数少于或等于64的PLC称为微型PLC。

（2）中型机

I/O总数在256～1024的PLC称为中型机，例如S7-300系列PLC。

中型PLC采用模块化结构，根据工业需要，可以将相应的具有特殊功能的模块组合在一起，它能执行具有强的功能，例如：

数字计算、PID调节、查表等，同时相应的辅助功能也增加，应用围更广，功能更强，扫描速度更快，适用于各种复杂环境。

（3）大型机

I/O总数在1024以上的称为大型机，例如S7-400系列PLC，其中I/O口总数超过8192的PLC称为超大型机。

大型机轿中小型机而言，具有更多的功能，包含逻辑和数字计算、联网通信、打印、记录、模拟调节、监视、远