基于三菱PLC立体车库毕业设计.docx

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基于三菱PLC立体车库毕业设计

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1绪论1

1.1本课题设计的背景1

1.2本题设计的目的及意义1

1.3立体车库在国外研究发展现状2

1.4本题设计的容3

2系统方案的设定4

2.1方案论证4

2.2自动化立体车库常见形式5

2.3升降横移式立体库控制系统整体方案5

3立体车库机械部分设计6

3.1立体车库的基本结构6

3.1.1升降横移式立体车库的工作原理6

3.1.2立体车库主要机械构件及其功能7

3.2立体车库中的安全防护装置8

4立体车库控制系统硬件设计9

4.1电气控制系统整体设计9

4.2硬件系统配置9

4.2.1PLC概述9

4.2.2PLC的工作方式10

4.3其他硬件资源配置11

5立体车库控制系统软件设计12

5.1PLC的特点及选型12

5.2PLC的I/O口资源配置13

5.3电气控制系统PLC接线图14

5.4PLC控制程序设计17

5.5控制系统程序梯形图18

6基于组态王的监控界面设计19

6.1组态王软件介绍19

6.2利用组态王实现上位机监控19

6.2.1建立组态王新工程19

6.2.2创建组态画面19

6.2.3定义I/O设备21

6.2.4构造数据库22

6.2.5建立动画连接22

6.2.6运行和调试23

7立体车库控制系统程序仿真25

结束语29

参考文献30

致谢31

附录32

1绪论

1.1本课题设计的背景

随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，拥有私家车的家庭越来越多，截至2012年8月底，全国机动车保有量达到2.19亿辆。

其中，汽车保有量首次突破1亿辆。

而早在2001年，全国机动车保有量仅为1249万辆，汽车保有量为625万辆。

通过以上数据可以看出，短短10年里，中国的机动车辆增加了17倍，汽车增加了16倍。

而与此相对应的是城市停车状况的尴尬。

以市为例，截止2007年底，市区仅有公共停车场828处，共计车位5.7万个，仅占市区机动车拥有量的8.6％，停车环境与城市规划的矛盾十分突出。

的情况也让人无法乐观，仅有的229个地下车库使用面积不足60万平方米，只能满足1.3万辆机动车停放的要求，路边停车渐呈泛滥之势，比例高达64％，而且还有继续上升之势。

停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通问题，静态交通是相对于动态交通而存在的一种交通形态，二者相互联系，互相影响，停车设施是城市静态交通的主要容，随着城市的不断发展，各种车辆的不断增加，对停车设施的需求也在不断增加，如果两者之间失去平衡，城市里就会出现停车难的一系列问题。

数据显示，最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在15%~20%，而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有2%-3%，特别是大城市的机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度，因此，我们必须重视城市停车难的问题，并积极探求解决的措施。

专家们指出，解决城市静态交通问题，大体分为软硬两种措施。

所谓软措施，就是通过政策法规，限制路面停车，提高停车场利用效率，使部分车主更愿意改乘公共交通工具，以减少机动车对停车场的需求。

而硬措施，主要包括增建停车场，建设地下及立体停车场、利用其它空间满足停车需求。

而无论采取什么措施，在规划后再收拾残局，于局限弥补不足，政府和管理部门所需投入得精力和资金都不小。

1.2本题设计的目的及意义

作为现代大都市的标志，立体建筑和立体交通都有了显著发展，道路拥挤、车满为患已成为当今快节奏社会中的最不和谐之音，发展立体停车已成为人们的共识。

目前我国经济正处在高速发展时期，随着人们生活水平的不断提高，汽车进入家庭的步伐正在加快，停车产业市场前景广阔。

机械式立体车库既可以大面积使用，也可以见缝插针设置，还能与地面停车场、地下车库和停车楼组合实施，是解决城市停车难最有效的手段，机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。

首先，机械车库具有突出的节地优势。

以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％~90％，如果采用地上21层立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。

机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。

应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。

在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。

机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。

这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。

这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。

当以往的路边、人行道上停车、地下或地面停车场均解决不了上述问题时，采用机械式立体停车设备是一个非常有效的措施。

机械式立体停车设备又名立体车库，它占地空间小，并且可最大限度地利用空间，安全方便，立体车库的设计目的：

是解决城市用地紧，缓解停车难的一个有效手段。

可以预见立体车库具有非常广阔的市场前景。

1.3立体车库在国外研究发展现状

早在50多年前，立体停车就在国外有所发展，先后出现了针对家庭使用的双层停车设备；利用住宅空地建起2-4层升降横移停车设备；适合城市中心商住区使用的停车楼和停车塔；利用广场、建筑物下面的空间建设地下车库。

自70年代末起，世界经济高速发展，汽车逐渐普及，拥有量不断增加，迫使地少人多、车多的国家、地区和一些发达国家积极开展了机械式停车技术的研究开发和制造应用。

以日本、美国、德国等为代表的发达国家在停车技术领域的研究处于世界领先水平，韩国和我国的港、澳、台地区的停车业也通过引进移植制造，得到了蓬勃发展，较好地解决了本地区的停车难，并开始向外输出技术和出口产品。

目前世界停车产业正向多元化发展，其停车技术几乎包含了当今机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等领域的所有成熟先进技术。

机械方面，应用了许多新材料、新工艺。

设备结构采用模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸。

钢结构选用新型优质钢材，既提高了设备的强度和刚度，又使设备轻巧美观，载车板采用一次成型的镀锌板或彩涂板组装，美观、强韧、耐用。

控制技术方面，广泛采用可编程序控制器和矢量变频变压调速闭环控制技术，使运行高速平稳，节省电力，振动和噪音也趋于最小。

控制形式有，按钮式、锁匙式、IC卡式、键盘式、触摸屏式、遥控式等。

安全元件采用各种光栅显示屏、光电管、机械式行程开关、磁性接近开关、光敏感应开关等，安全保护装置日臻完善，如汽车出入声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链条和钢丝绳长度超围报警和弹性变形自动补偿、汽车图象摄影对比安全检测、自动消防灭火系统等。

在我国的停车产业发展中还存在一些问题，如没有统一的技术标准；多数产品是仿效或引进国外技术制造，技术水平低；缺少具有一定规模的企业，生产能力不足；市场竞争无序，个别企业为抢占市场，采取低价竞争；缺少科研设计单位的参与，技术创新能力严重不足；政策不配套，对停车产业发展和管理严重滞后等。

解决上述问题，需要我们在政策市场、管理和技术多方面做出努力。

政策方面应参照发达国家的有关政策法规，规划确定出专用和公共停车位的合理数量，实现投资主体多元化，确定车库的管理属性和停车收费标准，给予投资和经营者相应的优惠政策，使其有利可图。

市场方面应建立车库市场运行机制，利用价格杠杆调高占路停车收费标准，逐步消除“路满库空”现象。

鼓励按市场规则经营车库，并实施政府监督和政策调控，使停车产业良性发展。

1.4本题设计的容

本课题的主要容是基于三菱FX2N系列PLC的立体车库控制系统的设计，升降横移类停车库利用托盘移位产生垂直通道,实现高层车位升降存取车辆。

由于受收链装置及存取车时间的限制,一般为2~4层（国家规定最高为4层）,2层、3层者居多,现以典型常见的地上3×3升降横移式为例,说明停车库的运行原理。

立体车库结构特点是:

最底层只能平移,最顶层只能升降，中间层既可升降也可平移。

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,直到下方为空才可执行下降动作,进出车完成后再上升回到原位置。

2系统方案的设定

2.1方案论证

随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，拥有私家车的家庭越来越多。

所以顺应时下的现状立体车库迅速发展起来，其设计也在不断的趋向于完善化，本车库模型系统的设计也有很多不同的方法。

我们对车库模型控制作了两种设计方案，并对其进行了研究和讨论

 方案一：

基于单片机的立体车库模型控制系统设计。

采用单片机作为主控制器来控制步进电机的控制系统，系统所要设计的控制电路较多，较为复杂。

（1）单片机抗干扰能力比较弱，所以对现场工作环境要求很苛刻。

（2）单片机控制系统开发周期比较长，系统调试耗时比较多。

（3）单片机自身就是弱电驱动，但是对于停车库运行系统来说，执行部件是电机，属强电系统，这就需要由弱电驱动强电，随着驱动环节的增加，系统的可靠性就会下降。

（4）单片机控制系统，其控制程序基本上是汇编语言，汇编语言虽然功能比较强大，但是程序编制工作量比较大。

因此，单片机在升降横移式立体停车库控制系统中的应用现在还不成熟，只是停车库系统研究开发的一个方向。

方案二：

基于PLC立体车库模型控制系统设计。

它具有很多其他设计方法不可比拟的优点：

（1）可靠性高、环境适应性强：

可编程控制器输入/输出端口均采用继电器和光电耦合器件，采取了隔离和抗干扰措施，所以具有很强的抗干扰能力。

（2）通用性好：

 由于可编程控制器采用模块化结构，一般有CPU 模块、电源模块、PID 模块、模拟输入和输出模块等，可以用这些模块灵活的组成各种不同的控制系统，对不同的控制系统，只需选取不同的模块即可，因而具有很好的适用性 。

（3）使用方便、灵活：

对于不同的控制系统，当硬件结构选定后，如果输入/输出作很小的变动时，只需修改相应程序即可，无需对系统连线做较大的修改，减少了现场调试的工作量，使用起来灵活方便。

（4）具有顺序、周期性的工作特征。

（5）体积小：

由于在制造时采用了大规模集成电路和微处理器，用软件编程代替了硬连线，便于安装，实现了小型化。

综上所述：

我们选择方案二，即PLC作为设计中的主控制系统，能够更好的满足设计要求，达到设计的目的。

2.2自动化立体车库常见形式

目前，立体车库主要有以下几种形式：

升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式等。

在对国外各种同类产品进行分析的基础上，再结合造价、技术难度以及市场需求等各个方面的因素，可以发现升降横移式立体车库形式比较多，规模可大可小，而且对场地的适应性较强，采用这类设备的车库十分普遍。

因此，最终确定研究对象为升降横移式立体车库。

2.3升降横移式立体库控制系统整体方案

升降横移式立体停车库是一种比较典型的跨学科机电一体化产品，集机械、电子、信息和电气技术于一体。

升降横移式立体停车库的控制系统是整个车库系统的核心组成部分。

如果说执行机构是“四肢”，框架是“区体”，那么控制系统就是“大脑”。

它指导着车库的每个运作过程，并对整个系统的状态过程进行监控。

图1立体车库系统控制整体框图

升降横移式立体停车库的系统控制原理:

操作者（人）要通过控制系统信息交流的平台（界面）把操作信息传送给控制系统，经经系统处理后，然后系统把可识