自动化立体车库plc控制设计与模拟.docx

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自动化立体车库PLC控制设计与模拟摘要随着城市汽车保有量的不断增加,停车难问题已经成为大中型城市的一个普遍现 象。机械式立体车库可充分利用上地资源,发挥空间优势,最大限度的停放车辆,成为 解决城市静态交通问题的重要途径。本课题以较为典型的升降横移式立体车库为研究对象,综合考虑立体车库制造成本 和运行效率的双重因素。选择三层三列式车库结构为研究模型。本文简单介绍了车库的 主体结构和特点,对车库的控制系统也做了简单的说明。在对升降横移式立体车库控制 系统的设计中,采用了先进的PLC控制,运用编程软件编制升降横移式立体车库控制系 统的程序,并经调试、运行,证明采用了可编程序控制器PLC作为控制系统的简单易行。 其稳定、可靠、快速、性价比高的特点使得控制系统非常完美。控制系统的监控采用基 于WINDOWS平台的工控组态软件组态王(kingvicw6. 52),通过对组态软件数据库的构 建、动画的连接及控制流程编制、调试、实现了立体车库的监控系统。木文的研究对PLC在计算机自动化控制系统中的应用,以及利用组态王实现工业工 程实时监控,提高工业的自动化水平,都有很重要的实践意义。关键词:立体车库;可编程控制器PLC;工控软件组态王;模拟仿真ABSTRACTAs the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays, the hard-to-Park Problem has become a common phenomenon. Mechanical stereo garage can use land resource sufficiently and bring space advantage into play, and maximize the number of parking cars. It has become an important way for static traffic problem of cities-The issue studies the type mechanical parking system which named up-down and translation stereo garage, and regards of the two factors of cost of manufacture and operational efficiency synthetically. We choose three-layer and three-formulistic garage structures as the research model. The paper simply introduction main structure and characteristics of garage and also gives a short introduction to its control system. The paper adopted PLC as control system in designing the up-down and translation stereo garage, software was used to weave the program of control system of up-down and translation stereo garage・ Through debugging running . The result proved that pogramming logic controller PLC as control system is simple and easy to realize. The characteristic of stabilization, credibility, speediness and high capability made the control system very perfection. The Control Structure uses configuration software kingview6.52? on the basis of the WINDOWS platfonn・ Through establishing the databaseiyf configuration software constructs, connecting the animation, preparing the control flow and debugging the procedures, it has realized the stereo garage monitoring system.The article research has the certain practice significance in the area of applying the PLC in the computer control system as using kingview to achieve real-time monitoring on industrial projects, which raises the level of industrial automation.Keywords: Stereo Garage; Programming Logic Controller PLC; Monitor and Control Generated System (KingView); Simulation目 录摘要 1ABSTRACT 2第1章绪论 11. 1课题研究的背景及意义 11. 2机械式立体停车库的国内外发展现状 21・3机械式立体停车库概况 31・4论文研究的主要内容 4第2章 升降横移式立体车库机械部分设计 142. 1升降横移式立体车库的基木结构 152. 1. 1升降横移式立体车库简介 162. 1. 2立体车库钢结构设计 172. 2立体车库升降横移机构设计 182. 2. 1横移机构设计 192. 2. 2载车板设计 202.2.3安全防护机构 212.2.4提升机构及轴的设计 22第3章PLC的研究及在车库控制系统中的应用 113.1可编程控制器 113.1.1可编程控制器的简介 113.1.2可编程控制器的组成及工作原理 123. 1.3 PLC的编程语言 123. 2可编程控制器的选择 133.3 PLC 的 I/O 分配 133.4木章小结 13第4章 立体车库电气控制设计 234. 1电气控制系统整体设计 244. 2电气系统关键部分设计 254.3 PLC控制程序设计 264.4电气安全装置 2728第4章结论与展望4. 1结论 514. 2展望 52感。省略部分。由主循环程序和若 干子程序构成。用编程软件支持的梯形图逻辑语言编写,系统应用的程序框图如图 3.5所示。程序设计方案如下:(1) 初始化程序提出系统的控制信息,扫描各到位开关信号;(2) 主控制程序按照进车优先的原则,将最多的车位保持在进车位置。每个载 车板运动之前,需要先判断目的地是否有空位,有空位才可以动作,前后动作互锁。 判断是否有空位是根据横移电机所对应的到位行程开关动作信息来确定的。液压升 降系统启、停动作也是根据相应的到位行程开关来确定;(3) 故障报警程序故障报警程序能够实时地采集设备异常信息,及时发出声光 报警信号,提醒司机和管理人员进行处理。若在程序执行过程中,有人、物侵入车 库空间或车辆超长,PLC将按照闭锁关系停止设备运行,同时发出故障报警。该程 序完整而高效的完成了二层升降平移式车库全部动作,具有安全可靠性。完全达到 了作为民用机电一体化设备所应具备的条件,充分发挥了它的作用。控制程序采用模块化编程形式,车位运行过程屮只需调用子程序模块,这样 大大降低了程序的复杂程度,方便了程序的修改,而II为车位的拓展提供了便利 条件。整个程序包括主程序模块、手动按键子程序模块、紧急停车按键子程序模块、 初始化程序模块、存取车位号赋值程序模块、空车位号与移动车位号赋值程序模块、 载车板平移运动程序模块、光电开关子程序模块、载车板升降运动程序模块和故障 报警子程序模块。程序所用状态元件、定时器及数据存储器均选用具有掉电保护功能的元件,当 系统掉电时元件保持掉电前的状态,以保存现场信息,待上电后继续完成被中断 的动作当发生意外情况时,按下急停按钮中止系统的运行并保存现场断点信息当出 现电气或机械故障时,如电机过载、过热时自动中止系统运行,并发出声光报警, 同时系统转人手动方式进行故障处理。所谓输入输出点定义是指整体输入输出点的分布和每个输入输出点的名称定义,它们会 给程序的编制、系统的调试和文本的打印等带来很多方便。因为本系统是对开关量控制 的应用系统,并对控制速度要求不高,选用一般的可编程序控制器,其具有的自诊断功 能和采用的循环扫描工作方式完全能满足要求。本系统输入端有自动/手动选择开关,自 动工作时有总开、总停按钮,有上、下、左、右移动按钮,车位号信号输入若干。输出 端需要控制9台电机(4台横移小电机和5台升降犬电机),加上一些用于人机交流及安全检 测的数字量输入输出,如数字键盘输入、LED数码显示、安全检测、及各种操作按钮等。 再考虑到系统的可扩展性,选用OMRON公司的CZOOH系列的160点可编程序控制器(96 个信号输入点,64个继电器输出点)完全满足容量的要求。我们在分配输入输岀点时按 照控制功能分段,相同功能的输入板和输出板组成一组。一般情况下输入点与输入信号, 输出点与输出控制一对应。分配好后,按系统配置的通道与接点号分配给每一个输入信 号和输出信号。在本系统中报警器是几个信号共用一个输出点,各报警因素逻辑关系并 联后接到报警输出点。升降横移式立体停车库的输入点、输出点的具体分布可按表3.1 和表3.2进行,该表按照输入、输出部分不可重叠来排列的。输入点分配0000启动按钮0113-01153・4号车右限位开关0001紧停按钮0202-02043・4号车上限位开关0002-0063・7号车按钮0207-02093・4号车下限位开关0013门前光电开关0210-02125・7号车上限位开关0014-00151・2号车左限位开关0212-02155・7号车下限位开关0103-01041・2号车右限位开关0301-03071・7号车光电开关0108-01103・4号车左限位开关0401-0600安全检测型号若干输出点分配01900-019011・2号电机左转01912-019145・7号电机提升01902-019031・2号电机右转01800-018025・7号电机下降01904-019053・4号电机左转01710报警灯01906-019073・4号电机右转01711运行灯01908-019093・4号电机提升01712-017163・7号车防坠电磁铁01910-019113・4号电机下降安全检测输出型号若干根据实际控制所需要的输入输出点数,选用欧姆龙公司CZOOH系列160点可 编程序控制器的存储容量完全能满足升降横移式立体停车库控制系统的要求。本升降横移式立体停车库控制系统分为两种工作方式:手动方式和全自动方式, 可用开关来进行选择。其中手动方式主要用于调试维修或应急情况,也就是通过PLC 实现“点动”,即当选择了车位号后,再按下“上”、“下”、“左”、“右”键,就可以 把载车板调整到预定的位置。全自动方式是立体停车库的正常工作方式,当键入某 载车板进出命令后,系统可自动判断路径并移动载车板,自动完成进出载车板动作, 记忆各载车板新的车位状态,并刷新载车板有无车信息。在立体停车库的控制系统 中,最主要的是要解决载车板的问题,如当车辆要从某一载车板取下时,我们要移 开它下面的所有载车板,这样就涉及到怎样移开的问题,怎样移动才能使得所花的 时间最少,移动的方式最简单,同时车位的移动引起的车位变化也需要我们用计算 机进行记忆,等下一次存取车的时候我们才能重新进行车位的移动,不至于引起混 乱。程序设计中,采用了模块化的编程形式,车位运行过程中只需调用子程序模块, 这样大大降低了程序的复杂程度,方便了程序的修改,而且对于车位的拓展提供了 便利的条件。当车位从层数或排数上增加时,只需就其中的一个子程序和主程序进 行相应的改动,而其它的子程序基本不必改动,大大减轻了以后重新编程的任务。 在全自动方式下由于载车板的位置是随机的,即使对于二、三层的同一载车板进出 车时,它下层载车板的位置也可能不同,我们不可能把每一种情况都编制一个程序, 经过分析,我们发现同一层载车板的进出动作是相似的,可以把载车板进行分层处 理,同一层的使用同一类处理程序,就样就使得程序大大减化了。为了减少进岀车 的时间,软件在设计不同层处理程序时采用“并行分支与汇合”的技巧,即如果选 择三层载车板的进岀,可以使一层和二层同吋平移,这样可以节约大量的时间,提 高效率。我们把该程序分为两大部分来编制,第一部分为主程序块,第二部分为子程序块,该程序的运行原理如图所示:程序运行原理图主程序控制整个车库的运行情况,调用子程序处理各种请求,当开机后,车库 控制系统处于待命状态,当进行车辆存取时,先存下层车位,然后再存上层车位, 一层车位的存取直接进行,一层以上车位的存取要进行车位的横移和升降才能完成。 在主程序中有自动程序和手动程序的转换开关;有出现紧急情况吋的总停开关;有正 常运行时的运行指示灯,当有人进入车库时,由于人挡住了光电开关,运行灯停止, 车库自动停止运行;还有每个车位和立柱两侧的光电开关用它们来检测车辆,当检测 到不符合规定的项目时,车库不能运行。
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