自动双层停车场控制课程设计.doc

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农业装备工程学院课程设计说明书

河南科技大学

课程设计说明书

课程名称电气控制技术课程设计

题目自动双层停车场控制设计

学院

班级

学生姓名

指导教师

日期

自动双层停车场控制设计

摘要

可编程序控制器（Programmablecontroller）简称PLC，是近年来一种极为迅速，应用极为广泛的工业控制装置。

它是一种专为工业环境应用而设计的数字运行的电子系统，它采用可编程程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入/输出完成确定的逻辑顺序、定时、记数、运算和一些确定的功能来控制各种类型的机械或生产过程。

随着汽车工业的发展，以及国家的经济型社会、节约型经济的政策、可持续发展战略等，决定了立体停车设备的发展和立体停车设施问题。

近年来由于汽车数量的快速增加，对停车场的需求必将日益提高，停车难的问题越来越突出，人们对停车的要求也越来越迫切。

而对于快速发展的中国各个城市，停车难也随着城市经济的快速发展和汽车数量的激增接踵而来。

本文将PLC应用到双层停车场，设计主电路和控制电路，并对输入输出制作分配表，同时使用五台电机分别对五个停车位进行控制，使用STEP7编写STL语言，绘制梯形图，最后使用S7-200模拟器进行调试和仿真。

关键词：

PLC，自动化，调试仿真

14

目录

第一章绪论 1

第二章总体设计 2

§2.1设计内容 2

§2.2总体设计思路 2

第三章硬件设计 3

§3.1PLC控制流程图 3

§3.1.1取车过程设计 3

§3.1.2存车过程设计 3

§3.2系统硬件设计 5

§3.2.1I/O地址分配表和外部硬件接线图 5

§3.2.2继电器接触器主电路图的设计 7

§3.2.3继电器接触器控制电路的设计 7

第四章软件设计 9

§4.1车盘的调试 9

§4.1.1X10车盘的调试 9

§4.1.2X11车盘的调试 10

§4.1.3X12车盘的调试 11

§4.1.4X13、X14车盘的调试 12

§4.21号车盘存取车的控制与仿真 12

第五章设计结论与体会 14

参考文献 15

第一章绪论

PLC一经出现，由于它的自动化程度高、可靠性好、设计周期短、使用和维护简便等独特优点，备受国内外工程技术人员和工业界厂商的极大关注，生产PLC的厂家云起。

随着大规模集成电路和微处理器在PLC中的应用，使PLC的功能不断得到增强，产品得到飞速发展。

国内家用汽车拥有量的迅速增加，使城市道路交通变得十分拥挤，各大城市高峰时塞车已经成为天天可见的一道景观，家用汽车的停放也逐渐成为一个社会问题。

我国大城市中由于停车位少，且土地越来越紧缺的情况下，停车位价格十分昂贵，为解决城市停车难的问题，立体车库是必然出路。

我国立体车库发展虽经历了近十年的发展，但仍处于初级的停车功能，是最原始的使用阶段，它的设计水平、经济价值还有待于完善和开发。

为此对立体车库设计方案优化具有重大的现实意义和潜在的市场经济效益。

采用基于PLC的控制系统来取代原来由单片机、继电器等构成的控制系统，采用模块化结构，具有良好的可移植性和可维护性，对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助。

同时又提高了生产线的效率、使用寿命和质量，减少了企业产品质量的波动，因此具有广阔的市场前景。

用PLC进行开关量控制的实例很多，在冶金、机械、纺织、轻工、化工、铁路等行业几乎都需用到它，如灯光照明、机床电控、食品加工、印刷机械、电梯、自动化仓库、液体混合自动配料系统、生产流水线等方面的逻辑控制，都广泛应用PLC来取代传统的继电器控制。

本次设计是将PLC用于自动双层停车场控制，对学习与实用是很好的结合。

第二章总体设计

§2.1设计内容

自动双层停车场的运行原理即升降横移类机械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。

其车位结构为2维矩阵形式，可设计为多层和多列。

由于受收链装置及进出车时间的限制，一般为2-4层，2层、3层者居多，现以较为典型的地上3×3升降横移式为例，说明停车库的运行原理。

图

图2-1自动双层停车场原理图

§2.2总体设计思路

下排车位只需直接将车子开出即可。

如果要呼叫上排车位，只需[叫车]按钮,再按下按下1至3的按钮，择所按车位将降至下层，而下排车位将左右移动，让出位置让上层车位降下来。

即底层只能平移，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。

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第三章硬件设计

§3.1PLC控制流程图

§3.1.1取车过程设计

自动双层车库控制系统通过人机界面来实现。

取车时人机界面进去取车界面，按取车按钮，直接选择想要取车的库位，判断无误后按确定，自动完成取车过程。

发出取车指令，将相应信号送给PLC，判断无误后按确认，进入取车操作。

根据库位位置，PLC判断所选车位是否下降，4和5号车位是否左右移，并复位。

并检测升降台是否到位，司机把车从升降台上开出，按下完成按钮后，各车位恢复原来位置，取车过程结束。

流程图如图3-1所示。

图3-1取车流程图

§3.1.2存车过程设计

自动双层车库控制系统通过人机界面来实现。

存车时人机界面进去存车界面，按存车按钮，直接选择想要存车的库位，判断无误后按确定，自动完成存车过程。

发出存车指令，将相应信号送给PLC，判断无误后按确认，进入存车操作。

根据库位位置，PLC判断所选车位是否下降，4和5号车位是否左右移，并复位。

并检测升降台是否到位，司机把车开进升降台，按下完成按钮后，各车位恢复原来位置，存车过程结束。

流程图如图3-2所示。

图3-2存车流程图

结构特点：

此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低，产品特点：

1）节省占地，配置灵活，建设周期短。

2）价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。

3）可采用自动控制，构造简单，安全可靠。

4）存取车迅速，等候时间短。

5）运行平稳，工作噪声低。

6）适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。

§3.2系统硬件设计

§3.2.1I/O地址分配表和外部硬件接线图

表3-1是输入输出的地址分配表：

表3-1详细的I/O输入信号的地址分配

控制信号

信号名称

元件名称

元件符号

地址编码

输

入

信

号

存车信号

常

开

按

钮

SB1

I0.0

取车信号

SB2

I0.1

完成信号

SB4

I0.3

1号车下降

SB3

I0.2

2号车下降

SB5

I0.4

3号车下降

SB6

I0.5

1号车位有无车判断

行

程

开

关

SQ10

I0.6

2号车位有无车判断

SQ11

I0.7

3号车位有无车判断

SQ12

I1.0

4号车位有无车判断

SQ13

I1.1

5号车位有无车判断

SQ14

I1.2

1号车上升停止

SQ1.0

I1.4

1号车下降停止

SQ1.1

I1.3

2号车上升停止

SQ2.0

I1.5

2号车下降停止

SQ2.1

I2.0

3号车上升停止

SQ3.0

I2.1

3号车下降停止

SQ3.1

I2.2

4号车左移停止

SQ4.0

I2.3

4号车右移停止

SQ4.1

I2.4

5号车左移停止

SQ5.0

I2.5

5号车右移停止

SQ5.1

I2.6

输

出

信

号

1号车下降

接

触

器

KM1

Q0.1

1号车上升

KM2

Q0.2

2号车下降

KM3

Q0.3

2号车上升

KM4

Q0.4

3号车下降

KM5

Q0.5

3号车上升

KM6

Q0.6

4号车右移

KM7

Q0.7

4号车左移

KM8

Q0.0

5号车右移

KM9，KM11

Q1.0，Q1.2

5号车左移

KM10

Q1.1

外部硬件连接图：

图3-3外部硬件连接图

操作面板：

图3-4操作面板

§3.2.2继电器接触器主电路图的设计

该电路图中：

KM1、KM2实现1车盘的下降、上升运动，KM3、KM4实现2车盘的下降上升运动，KM5、KM6实现3车盘的下降上升运动，KM8、KM7实现4车盘的左、右移动，KM10、KM9和KM11实现5车盘的左、右移动。

在该电路中所用到的保护元件有：

FU为熔断器，对电路起短路保护作用；FR1、FR2、FR3、FR4、FR5为热继电器对电路起过载保护作用。

其电路图如图3-5所示。

图3-5主电路设计图

§3.2.3继电器接触器控制电路的设计

系统叫车过程中的泊车托板位置调整采用自动调整方式，叫上层车时只要按下[叫车]和对应的车位按钮，下排泊车托板将按照设计的系统自动左右移动，进而腾出车位，上层下泊车托板降至下层，即能实现自动叫车，叫下排车时，只需判断泊车托板有无车，若有直接开走即可。

车库控制系统将自动完成托板位置调整动作。

从系统工作可靠性和可维护性出发，系统中作如下考虑：

系统控制方式为顺序步进逻辑控制；运动部件定位采用行程开关；系统位置调整用按钮点动（调整操作器）；上层托板防滑落用防落块保护；系统短路及过载保护；在软件和硬件上采用了自锁、联锁和系统故障检测手段。

行程开关：

利用泊车托板左、右或上、下移动的距离来决定电路通断。

辅助触点：

实现自锁或联锁，接通线圈。

该电路图中：

SQ为行程开关，KM、KV为线圈辅助触点。

继电器接触器控制电路的电路图如图3-6所示。

图3-6控制线路图

第四章软件设计

在本停车库操作系统中，由于底层不需要升降，只需左、右横移顶层只能上下不能左右。

本系统的操作方法：

先确定存车或者取车，假如车主存车，则需先按存车按钮，再按想要存放的车位，开车进车盘后，还需要按下完成按钮，让车进入车位，方便后面的车停放。

比如，存在一号车位（假设一号车位没车），则“存车”——“1”——开车入库——“OK”，在本系统中，如果不按“存车”，单按车位按钮是无效的。

同样，取车也是一样。

当想要存放的车位中早已有车，则就算按上述步骤操作也依然无效，系统无反应，需要从新选择车位。

比如一号车位已经停放有车，按“存车”，再按“1”，系统将无反应。

此时，一号车位只能按“取车”，再按“1”才能下降。

§4.1车盘的调试

§4.1.1X10车盘的调试

1）X10车盘存车的调试：

假设4号车位没车。

系统上电以后，在正常情况下。

当按下SB1（I0.0）启动存车按钮，KV1（M0.1）线圈得电，由于4号车位没车，SB13常闭按钮连通，此时，按下一号车位按钮，SB3导通，KM1自锁，其电机正转带动X10车盘下降。

当车盘下降到行程开关SQ1.1（I0.3）时，启动制动X10车盘停止。

司机将车开进去后，按OK按钮，此时，KV1失电，KM2导通并自锁，电机反转带动X10车盘上升，当车盘上