13LNGZ13辽宁省职业院校技能大赛高职组现代电气控制系统安装与调试样题Word格式文档下载.docx
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一、按“智能立体车库说明书”，设计电气控制原理图，并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。
二、按“智能立体车库说明书”，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。
本任务在YL-158GA1设备上实现，设备详细介绍详见《亚龙YL-158GA1现代电气控制系统安装与调试用户说明书》。
智能立体车库系统控制说明书
一、智能立体车库系统运行说明
立体车库系统共由泊车位、转盘换位装置、汽车定位装置和升降电梯组成。
该智能立体车库5层，每层10个泊车位，汽车轴距（汽车前轴中心到后轴中心的距离）不同，高级轿车轴距大于2.8米，中级轿车轴距2.5-2.8米，小型轿车轴距2.2-2.5米，微型轿车轴距小于2.2米，汽车定位装置包括支架伸缩、支架夹紧和检测装置，可以对汽车进行定位和检测。
如图1所示为系统结构简图，图中只给出三层车库的泊车位示意。
图1、立体车库系统示意图
系统运行过程如下：
有汽车时按动按钮，升降电梯门打开→汽车开到升降电梯的转盘换位装置上→由汽车定位装置进行测量和定位→汽车由升降电梯运送到指定的层数→由转盘换位装置旋转到各层的指定位置→再由汽车定位装置托送到泊车位，存汽车过程完成，取汽车过程与存汽车过程类似。
汽车定位装置由伺服电机拖动，在伺服电机轴上安装编码器测量汽车轴距，SQ1接通开始检测，SQ2接通停止检测，停止检测后由定位电机将汽车定位在伸缩支架上，存取汽车由定位装置的伸缩支架进行搬运；
升降电梯由变频电机牵引，为防止电梯超出范围设置SQ3和SQ4两个极限位置；
转盘换位装置由步进电机驱动旋转。
泊车位用于停放汽车，泊车位的分区编号如图2所示。
由图2可知，立体车库共有50个泊车位，每个泊车位最多可停放一台车辆。
需要在汽车进入泊车位前，汽车定位装置进行测量轴距。
轴距大小由编码器测定给出。
层数
位置编号
4
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
3
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
2
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
1
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
5
6
7
8
9
图2泊车位的分区编号
智能立体车库系统由以下电气控制回路组成：
电梯门由M1驱动【M1为三相异步电机，正转开门反转关门】。
电梯升降由电机M2驱动【M2为三相异步电机（带速度继电器），由变频器进行模拟量调速控制,调速范围在0～50Hz，加速时间0.2秒,减速时间0.1秒】。
汽车定位、夹紧装置由电机M3和M4控制【M3为伺服电机；
伺服电机参数设置如下：
伺服电机旋转一周需要1000个脉冲，正转/反转的转速可为1圈/秒～3圈/秒；
正转对应伸缩支架伸出，反转对应伸缩支架缩回。
M4为三高低速相异步电机，低速只进行正转，对应伸缩支架夹紧，高速反转对应伸缩支架松开】。
转盘换位装置由电机M5驱动【M5为步进电机；
步进电机参数设置如下：
步进电机旋转一周需要2000个脉冲】。
电机旋转以面向电机“顺时针旋转为正向,逆时针旋转为反向”为准。
二、智能立体车库系统安装方案要求
1、本系统使用三台PLC，网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。
具体配置见表1。
2、MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；
西门子系统中触摸屏连接到S7-300的以太网端口，不允许连接到交换机）。
3、电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案（其余自行定义），见表1。
表1电机控制、I/O、HMI与PLC组合分配方案
方案
电机
三菱Q系列+FX3U系列方案
西门子S7-300+S7-200Smart方案
西门子S7-1500+S7-1200方案
HMISB1～SB3
SA1
Q00UCPU
CPU314C-2PN/DP
CPU1511
M1、M2、M4
HL1～HL5
FX3U-48MR
S7-200Smart
6ES7288-1SR40-0AA0
CPU1212C
6ES7212-1BE40-0XB0
M3、M5、SQ1、SQ2、SQ10～SQ15
FX3U-48MT
6ES7288-1ST30-0AA0
6ES7212-1AE40-0XB0
4、根据本说明书设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电路，不允许借用机床考核单元电气回路。
参照所给定的图纸格式把系统电气原理图和各个PLC的控制原理图绘制在标准图纸上，在“设计”栏中填入选手工位号，在“制图”栏中填入PLC品牌型号。
5、三台PLC和变频器安装位置要求如图3所示,不允许自行定义位置，不得擅自更改设备已有器件位置和线路，其余器件位置自行定义。
（a）正面
（b）反面
图3PLC和变频器安装位置示意图
三、智能立体车库系统控制要求
立体车库系统设备具备两种工作模式，模式一：
手动调试检测模式；
模式二：
存取汽车模式。
设备上电后触摸屏进入首界面。
1、首界面要求
首页界面是启动界面（如图4所示）。
选择“进入测试”界面，弹出“用户登入”窗口（如图5所示），用户名下拉选“负责人”，输入密码“000”方可进入“调试模式界面”，密码错误不能进入界面，调试完成后自动返回首页界面（也可在调试过程点击按钮返回）。
选择“进入运行”界面，弹出“用户登入”窗口，用户名下拉选“操作员”，输入密码“555”方可进入“存取汽车模式界面”，密码错误不能进入界面。
可直接点击返回按钮返回首页界面。
如出现报警，跳出报警窗口，解除报警后返回当前窗口，继续调试或运行。
图4首页界面图5用户登录界面
2、调试模式
设备进入调试检测模式后，触摸屏出现调试画面，如图6所示。
通过点击下拉框，随意选择需调试的电机，相应的电机指示灯闪烁，并且按下SB1按钮，选中的电机按下述要求进行调试运行。
没有调试顺序要求，每个电机调试完成后，对应的电机指示灯长亮，记录保存。
图6调试模式画面
（1）升降电梯门电机M1调试过程
按下正转按钮SB1后，升降电梯门电机运行5秒后停止，按下反转按钮SB2后，电机运行5秒停止，M1电机调试过程中，HL1长亮。
（2）升降电梯电机M2调试过程
按下SB1按钮，M2电机以5Hz正转启动，每隔3秒频率加5Hz正转运行，依次为10Hz、15Hz、20Hz┅、50Hz，然后再按下SB1按钮M2电机正转停止，5秒后M2电机自动从10Hz反转启动运行，每隔2秒频率加6Hz反转运行，依次为16Hz、22Hz、┅、40Hz，再按下SB1按钮M2电机反转停止。
运行中按下停止按钮SB2，M2立即停止（调试没有结束），调试需重新启动。
M2电机调试过程中，HL2以1Hz闪烁。
（3）汽车定位装置电机M3（伺服电机）和M4（夹紧电机）调试过程
在轴距检测中考虑竞赛设备情况，汽车的轴距尺寸范围由各定位开关位置确定。
其安装示意图如图7所示，其中SQ13、SQ12、SQ11和SQ10分别为高级轿车、中级轿车、小型轿车和微型轿车轴距测量定位开关，SQ14、SQ15分别为极限位开关。
伺服电机开始调试前，手动将伸缩支架移动至任意位置，在触摸屏中设定伺服电机的速度之后（速度范围应在60-180r/min之间），按下启动按钮SB1，伸缩支架运行至SQ10处，触摸屏记录微型车轴距为2.2米，轴距由编码器给定；
2s后，伸缩支架沿丝杠向左行驶到定位开关SQ11处停止，触摸屏记录小型轿车轴距（2.2-2.5米）；
2s后，伸缩支架继续沿丝杠向左行驶到定位开关SQ12处停止，触摸屏记录中级轿车轴距（2.5-2.8米）；
3s后，伸缩支架继续沿丝杠向左行驶到定位开关SQ13处停止，触摸屏记录高级轿车轴距（2.8米以上）；
4s后，伸缩支架自动返回至SQ10处停止。
整个过程中按下停止按钮SB2，M3停止，再次按下SB1，伸缩支架从当前位置开始继续运行。
M3电机调试过程中，伸缩支架运行时HL2长亮，停止时HL2以2Hz闪烁。
本题汽车定位装置伸缩支架受丝杠长度限制，触摸屏显示的输出长度并非实际滑块运行的距离，但显示长度和滑块运行距离应该存在线性关系，即若改变SQ11-SQ13的位置，触摸屏测量的汽车轴距应该有所不同。
电机M4（夹紧电机）运行必须在M3（伺服电机）停止情况下进行，伺服电机再次测量时，夹紧电机自动停止，夹紧电机运行中HL1以1Hz闪烁。
图7汽车定位装置伸缩支架结构示意图
（4）转盘换位电机（步进电机）M5调试过程
转盘换位电机（步进电机）假设安装在减速箱上（步进电机转20圈，转盘转1圈）。
步进电机开始调试前，首先在触摸屏中设定步进电机的速度之后（速度范围应在60-180r/min之间），按下启动按钮SB1，步进电机M5正转驱动转盘转动36度自动停止（0号车位为初始位置，转盘转动36度相当于将转盘从0号车位转至1号车位），3s后正转108度自动停止（相当于将转盘转至4号车位，以此类推…），5s后反转108度自动停止。
M5电机调试过程中，HL2以亮2s灭1s的周期闪烁。
所有电机（M1～M5）调试完成后按下SB3，系统将切换进入到自动运行模式。
在未进入自动运行模式时，单台电机可以反复调试。
2、自动运行模式
切换进入到自动运行模式后，触摸屏自动进入存取汽车模式画面，出现“存取汽车模式”字样，画面可参考图8进行设计。
画面要求：
触摸屏画面应当有显示智能立体车库各流程工作状态、存取车过程和泊车位指示，竞赛使用设备应该对应动作。
各泊车位有汽车进入时，对应位置应显示汽车类型“高”、“中”、“小”或“微”；
此外，触摸屏中还应该有存车和取车指示，及可存汽车数量。
立体车库工艺流程与控制要求：
（1）系统初始化状态
升降电梯在0层，电梯门关闭，各电机处于初始状态，泊车位无汽车，伸缩支架位于SQ10位置处。
（2）运行操作
首先设定存入汽车顺序和位置规则，按照49“高”→1“高”→4“中”→7“小”→12“小”→15“中”→18“高”→23“高”→26“中”→29“小”→33“微”→46“微”的顺序和类型自动模拟存车过程。
整个存车过程可分为检测和存车两部分动作流程：
测量动作流程如下：
按下按钮SB1，打开升降电梯门，汽车开进SQ1接通开始检测，SQ2接通停止检测。
例如第一辆汽车为高级汽车，则动作顺序为：
按下按钮SB1，M1电机正转5s，按下SQ1，M3电机带动伸缩支架由SQ10位置运行至SQ13位置，按下SQ2，M4电机（夹紧电机）运行5s后停止，M1电机反转5s，将电梯门关闭。
至此，检测动作完成；
存车动作流程如下：
首先升降电梯开始将汽车运送至相应楼层，然后转盘换向装置将汽车送至相应车位。
已知升降电梯每升高一层，变频器电机M2以30Hz的速度正转8s，反之电梯每降低一层，变频器电机以30Hz的速度反转8s。
例如若要将汽车存放至23号车位，则电梯需要升高两层，即M2电机正转16s，然后M5电机驱动转盘正转108度，等待5s（期间完成汽车入库动作）后，转盘换向装置复位，升降电梯回到0层。
至此，存车动作完成；
根据规则设计控制系统程序实现自动存车，并且在触摸屏相应位置显示存车类型和已存入汽车数量。
所有存车过程完成后，自动转入取车程序。
②设定取出汽车顺序和位置规则，按照1“高”→18“高”→23“高”→49“高”→4“中”→15“中”→26“中”→29“小”→7“小”→12“小”→33“微”→46“微”的顺序和类型自动模拟取车过程。
例如：
在1号泊车位取走高级汽车之后，继续在18号泊车位取走高级汽车，依次类推。
取车动作流程如下：
首先按下SB1，升降电梯开始运行至相应楼层，然后转盘换向装置转至相应车位将汽车取出。
例如若要将存放在23号车位的汽车取出，电梯首先升高两层，即M2电机正转16s，然后M5电机驱动转盘正转108度，等待5s（期间完成汽车出库动作）后，转盘换向装置复位，升降电梯回到0层。
之后M1电机正转5s，电梯门打开，等待5s后（期间汽车被开走），电梯门关闭。
至此，取车动作完成；
根据规则设计控制系统程序实现自动取车，并且在触摸屏相应位置显示取车类型和已取出汽车数量，所有取车过程完成后，系统自动停止。
一次智能立体车库存取车过程完成时，报警指示灯HL3闪烁（周期为0.5S），系统可以循环运行，即按下按钮SB3，系统重新开始一次存取车过程。
（3）停止操作
系统自动运行过程中，按下停止按钮SB2，系统完成当前汽车存取后停止运行。
当停止后再次启动运行，系统保持上次运行的记录。
系统发生急停事件按下急停按钮时（SA1被切断），系统立即停止。
急停恢复后（SA1被接通），再次按下SB1，系统自动从之前状态启动运行。
（4）整个过程的动作要求连贯，执行动作要求顺序执行，运行过程不允许出现硬件冲突。
（5）系统状态显示
系统存车时绿灯HL4长亮，取车时绿灯HL5闪（周期为1秒），系统停止时红灯HL3长亮。
3、非正常情况处理
当智能立体车库存取车循环运行时，若伸缩支架出现越程（左、右超行程位置开关分别为两侧微动开关SQ14、SQ15），则伺服系统自动锁住，并在触摸屏自动弹出报警画面“报警画面，设备越程”，解除报警后，系统重新从之前的状态开始运行。
I/O分配表
电气元件
IO地址
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