双层自动停车厂控制系统设计.docx
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双层自动停车厂控制系统设计
内容摘要
当今世界，如何迅速对应变革时期所发生的环境变化，以成为能否保持稳定经济增长的关键所在。
在众多新情况中，如何良好地解决城市泊、叫车问题，已成为建设一个现代化城市必须解决的课题。
在我国停车设备的研制才粗语起步阶段，随着小汽车不断进入家庭，停车难的问题将日益突出。
双层立体停车库就是在这种打背景下产生的。
它是一个以地面停车位为相对独立的单元进行设计的。
停车库中每一个地面停车位都哟一个停车架，停车库的下层装有可以动的停车地板。
在存、取车时，上停车地板仅作垂直升降运动，下停车地板制作水平移动。
呼叫车时，下排车位只需直接将车子直接开出即可，如要呼叫上排车位车子，只要按下1至3的按钮，再按下【叫车】按钮，则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。
控制部分采用继电接触器控制或者采用PLC控制。
例如叫1号车只需判断4有、无车，然后根据存车状态，利用系统对地面车左右动作，1车再垂直下移，实现自动叫车。
关键词：
自动；双层停车；PLC控制；继电器接触器控制
目录
第1章引言·····················································································1
第2章双层自动停车场系统继电器-接触器控制设计···················2
2.1继电器接触器主电路设计··························································2
2.1．1继电器接触器主电路中电器元件动作的要求…………………2
2.1．2继电器接触器主电路图的设计…………………………………2
2.2继电器接触器控制电路的设计…………………………………………3
2.2．1继电器接触器控制电路中电器元件的作用……………………3
2.2．2继电器接触器控制电路图的设计·····································4
第3章双层自动停车场系统PLC控制设计……………………………6
3.1PLC简介…………………………………………………………………6
3.2PLC的选用原则及本设计PLC实现的功能……………………………6
3.2．1PLC的选用原则····························································6
3.2．2本设计PLC实现功能·····················································6
3.3自动双层停车场系统PLC控制I/O地址分配表和I/O接线图··········7
3.4车辆存取流程图·······································································9
3.5自动双层停车场系统PLC控制梯形图··········································11
3.6自动双层停车场控制系统PLC语句表··········································17
结论····································································································21
设计总结····························································································22
谢辞····································································································23
参考文献····························································································24
第1章引言
实现自动叫车是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体叫车自动控制的发展在国外，尤其日本已有近30-40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。
我国也于90年代初开始研究开发自动叫车系统，距今已经近几十年。
这项研究具有很大的现实意义和潜在的市场经济效益。
控制要求：
1、双层自动停车场上层有三个车位，下层有两个车位，上下层共可停5部车。
2、本停车场设计的规则为一、二、三车位只能上下移动，不能左右移动，四、五车位只可左右不可上下移动。
3、下排车位只需直接将车子开出即可。
4、如果要呼叫上排车子，只要按下1至3按钮，再按下[叫车]按钮，则所按车位即将降至下层，而下排车位将左右移动，让出位置让上层车位降下。
课题要求：
1、假设车位的移动均由电动机驱动，设计该控制系统的主电路。
2、采用继电接触器控制，完成控制电路设计。
3、采用PLC控制，列出PLC输入输出点分配表。
4、画出PLC输入输出设备的接线图。
5、利用STEP7-Micro/WIN32软件完成梯形图、指令表的设计程序与调试。
6、完成课程设计说明书。
设计思路：
叫下排车只需判断有无车，如有车只需直接开走。
叫上排车时需判断与其对应的下排车位有无车盘，通过下排车盘的左右移动，给上排车留出车位，然后使其降至下排车位，实现自动叫车。
第2章双层自动停车场系统继电器-接触器控制设计
2.1继电器接触器主电路设计
这里需要控制对象的作用：
一号、二号、三号电机分别控制上层一号、二号、三号车盘的上下移动，四号、五号电机分别控制下层四号、五号车盘的左右移动。
这五台电动机的启动没有直接的的关系，属于互相对立的关系。
鉴于他们的容量较小，可将其接于同一供电回路。
2.1.1继电器接触器主电路中电气元件动作的要求
1、按下QS开关，再按下叫车、1或叫车、2或叫车、3开关，使其主触点闭合。
2、电路工作时应具有一定的指示及保护功能。
2.1.2继电器接触器主电路图的设计
该电路图：
KM1、KM2实现1车盘的上、下升降运动，KM3、KM4实现2车盘的上、下升降运动，KM5、KM6实现3车盘的上、下升降运动，KM7、KM8实现4车盘的左、右移动，KM7、KM10实现5车盘的左、右移动。
FU为熔断器，对电路起短路保护作用。
FR为热继电器对电路起过载保护作用。
其电路图见后附图
2.2继电器接触器控制电路的设计
2.2.1继电器接触器控制电路中电器元件的作用
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；判断泊车托板是否存在用偏光镜片反射型光电开关；操作提示为声形式；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。
时间继电器：
按整定时间长短通断电路。
此次由于叫车的情况较多，所以在顺序控制电路中使用了较多的通电延时闭合常开时间继电器。
为保证其精度，此次设计选择电子式时间继电器。
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。
光电开关：
判断泊车托板的是否存在。
辅助触点：
实现自锁或联锁，接通线圈。
2.2.2继电器接触器控制电路图的设计
该电路图：
KT为时间继电器；SM为行程开关；KM为线圈辅助触点；X10、X11、X12、X13、X14、X15为光电开关。
电路图见后附图
第3章双层自动停车场系统PLC控制设计
3.1PLC简介
PLC来源可编程序控制器的英文为ProgrammableController,在二十世纪70-80年代一直简称为PC。
由于到90年代,个人计算机发展起来,也简称为PC;加之可编程序的概念所涵盖的范围太大,所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器（PLC-ProgrammableLogicController）,为了方便,仍简称PLC为可编程序控制器。
有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统,强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。
PLC是以微处理器为基础，综合自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，它具有体积小，功能强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等一系列的优点。
目前，PLC以被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中，成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制装置，被公认为现代工业自动化的三大支柱（机器人、PLC、CAD/CAM）之一。
特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，使它成为大规模控制工程的理想下位机。
3.2PLC的选用原则及本设计PLC实现的功能
3.2.1PLC的选用原则
随着PLC技术的发展，PLC产品种类也越来越多，而且功能也日趋完善。
不同种类之间的功能设置有着很大的差异，其结构形式、性能、容量、指令系统、价格也不尽相同，适合的场合也个有侧重。
这既给PLC机型的选择提供了十分广阔的空间，同时也带来了一定的合理选用难度。
PLC型号选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下，追求好的性价比。
因此，合理选择PLC，对于提高PLC控制系统技术经济指标有着重要意义。
PLC平均的I/O点的价格还比较高。
因此应该合理选用PLC的I/O点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I/O点最少，但是必须留有一定的余量。
考虑到本次设计的双层自动停车场控制系统，一般要求PLC的反应速度要满足此控制的要求。
根据PLCI/O节点使用原则，需要预留出20%-30%的I/O点来作为扩展使用，双层停车场有15个输入信号，10个输出信号。
在小型PLC中整体式比模块式的价格便宜，体积也小，所以本系统选用PLC型号为西门子S7—200（CPU226），这种机型的I/O点数分别为24/16。
3.2.2本设计PLC实现功能
升降横移立体停车场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。
整个车库设计由一台PLC对车库进行统一的管理和监控，通过PLC控制载车板纵横传动装置以完成对车辆的存取操作。
PLC是车库控制系统的核心,联系现场状况的数据I/O操作，当有叫车操作时,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,完成车辆的叫车操作。
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叫车的操作。
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。
3.3自动双层停车场系统PLC控制I/O地址分配表和I/O接线图
3-1自动双层停车场控制系统I/O地址分配表
控制信号
信号名称
元件名称
元件符号
地址编码
输入信号
叫车
常开按钮
SB1
I0.1
叫1车
常开按钮
1
I0.2
叫2车
常开按钮
2
I0.3
叫3车
常开按钮
3
I0.4
1号车限位信号
限位开关
SM1
I0.5
2号车限位信号
限位开关
SM2
I0.6
3号车限位信号
限位开关
SM3
I0.7
4号车限位信号
限位开关
SM4
I1.0
5号车限位信号
限位开关
SM5
I1.1
光电信号
光电开关
X10
I1.2
光电信号
光电开关
X11
I1.3
光电信号
光电开关
X12
I1.4
3-1自动双层停车场控制系统I/O地址分配表续
控制信号
信号名称
元件名称
元件符号
地址编码
输入信号
光电信号
光电开关
X13
I1.5
光电信号
光电开关
X14
I1.6
光电信号
光电开关
X15
I．7
输出信号
1号托盘上移
接触器
KM1
Q0.0
1号托盘下移
接触器
KM2
Q0.1
2号托盘上移
接触器
KM3
Q0.2
2号托盘下移
接触器
KM4
Q0.3
3号托盘上移
接触器
KM5
Q0.4
3号托盘下移
接触器
KM6
Q0.5
4号托盘左移
接触器
KM7
Q0.6
4号托盘右移
接触器
KM8
Q0.7
5号托盘左移
接触器
KM9
Q1.0
5号托盘右移
接触器
KM10
Q1.1
3-2自动双层停车场控制系统I/O接线图
3.4车辆存取流程图
3-3存车流程图
司机开车入库
检测车辆是否停车到位
司机车库，库门关闭
根据车库指令判断是否上升
托板上升
停车到位存车结束
3-4取车流程图
取车指令输入
根据车位判断是否下降
托板至驱车停泊处
托板下至底层
车库门打开
司机入库把车开出
取车结束
3.5自动双层停车场系统PLC控制梯形图
3-5自动双层停车场系统PLC控制梯形图
3.6自动双层停车场系统PLC语句表
ORGANIZATION_BLOCK主程序:
OB1
TITLE=程序注释
BEGIN
Network1//网络标题
LDI0.1
AI0.2
LPS
ANI1.5
=M0.0
LPP
AI1.5
=M0.1
Network2
LDM0.0
OM1.2
OM1.3
ANI0.5
=Q0.1
Network3
LDM0.1
AI1.7
ANI1.0
=Q0.7
TONT37,+60
Network4
LDT37
OM1.2
ANI0.5
=M1.2
Network5
LDM0.1
AI1.6
ANI1.1
=Q1.1
TONT38,+60
Network6
LDT38
OQ0.7
ANI1.0
=Q0.7
TONT39,+60
Network7
LDT39
OM1.3
ANI0.5
=M1.3
Network8
LDI0.1
AI0.3
LPS
ANI1.6
=M0.2
LPP
AI1.6
=M0.3
Network9
LDM0.2
OM1.4
OM1.5
ANI0.6
=Q0.3
Network10
LDM0.3
ANI1.5
ANI1.0
=Q0.6
TONT40,+60
Network11
LDT40
OM1.4
ANI0.6
=M1.4
Network12
LDM0.3
ANI1.7
ANI1.1
=Q1.1
TONT41,+60
Network13
LDT41
OM1.5
ANI0.6
=M1.5
Network14
LDI0.1
AI0.4
LPS
ANI1.7
=M0.4
LPP
AI1.7
=M0.5
Network15
LDM0.4
OM1.0
OM1.1
ANI0.7
=Q0.5
Network16
LDM0.5
AI1.5
ANI1.1
=Q1.1
TONT42,+60
Network17
LDT42
OM1.0
ANI0.7
=M1.0
Network18
LDM0.5
AI1.6
ANI1.0
=Q0.6
TONT43,+60
Network19
LDT43
ANI1.1
=Q1.0
TONT44,+60
Network20
LDT44
OM1.1
AI0.7
=M1.1
END_ORGANIZATION_BLOCK
SUBROUTINE_BLOCKSBR_0:
SBR0
TITLE=子程序注释
BEGIN
Network1//网络标题
//网络注释
END_SUBROUTINE_BLOCK
INTERRUPT_BLOCKINT_0:
INT0
TITLE=中断程序注释
BEGIN
Network1//网络标题
//网络注释
END_INTERRUPT_BLOCK
结论
自动双层停车场控制系统，操作简单、抗干扰能力强、可进行远距离控制。
能实现以下功能：
若呼叫上排车子，只要按下1至3的按钮，再按下[叫车]按钮，则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。
若呼叫下排车子，只需判断车子的有无，若有车子只需直接开走即可。
本系统能够实现自动叫车，并且能够大大减少多余劳动力，同时大大提高用户的时间利用率，满足人们追求效率、速度的市场经济观念，具有很好的市场前景和使用价值，这种趋势是不可阻挡的。
设计总结
“车库”是大中城市的热门话题，国家经贸委将“城市立体车库”列为“近期行业技术发展重点”，在现代化大都市中，自动停车场已经渗入到人们的各个生活领域，在机关、宾馆酒店、医院和居民区等许多地方，升降横移式立体停车库成了一个必不可少的基础设施。
根据双层自动停车场的运动原理及特点，明确了运动规律，通过对PLC的输入、输出信号数量的确定合理的对PLC进行了选型。
并对其运行过程进行了PLC控制程序的编程。
总体来说，此次设计给我的影响颇大，让我知道了怎样做好一件事情，也明白了以往所学PLC课程还很不够，所以在本设计中可能存在考虑不周全、设计漏洞等问题。
我希望大家提出宝贵意见与建议。
课程设计是我们学习中一个重要的实践性环节，它是一个综合性较强的设计课题，为我们以后从事实际的技术工作，打下了一个良好的基础。
并且对我们掌握所学知识情况，进行了全面而又直观的检验。
想想这次的课程设计，我在其中学到了很多知识，但其中所遇到的困难，也仍旧记忆犹新。
它让我明白了无论是设计新产品，还是改造原先的老产品，都是一个复杂的技术过程，容不得半点含糊。
致谢
本次的课程设计是对所学知识的一次实际应用，诚然，本人所学有一定不足，在设计过程中，会遇到各个方面的困难，但是在和同学伙伴的交流帮助过程中，让我一次次的克服了他们，特别是在老师的热心辅导下，让我对本次课程设计有了更清晰的操作思路，在此，向在本次课程设计过程中，对本人提供帮助的老师和同学表示最真诚的感谢。
参考文献
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