立体车库PLC控制系统.doc

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1、如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流立体车库PLC控制系统【精品文档】第 1 页常州信息职业技术学院学生毕业设计(论文)报告系 别:电子与电气工程学院 专 业: 电气自动化 班 号: 电气111 学 生 姓 名: 王方 学 生 学 号: 1105093126 设计(论文)题目:立体车库PLC控制系统指 导 教 师: 宋艳 设 计 地 点:常州信息职业技术学院 起 迄 日 期: 2013.092014.06 毕业设计(论文)任务书专业 电气自动化 班级 电气111 姓名 王方 一、课题名称: 立体车库的PLC控制系统 二、主要技术指标(或基本要求):整个车库设计有一台PLC对车库进行统一的管

2、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。各车位内车辆的调入调出由plc根据当前各车位的车辆存放情况,按照相应的调度策略调度车辆进出。 三、 主要工作内容: 1、 立体车库的概述 2、 升降横移式立体停车库 3、 升降横移式立体停车库的控制系统 4升降横移式立体停车库PLC控制的控制程序5、基于MCGS对车库控制系统的应用研究 四、 主要参考文献:1、张文明 刘志军 曹丽霞,组态软件控制技术,2、清华大学出版社 北京大学出版社 2006.8贾贵礼 昊尚庆,组态软件控制技术,3、北京理工大学出版社,4、2007.8张光明 李果 朱炜,PLC控制技术,国防出版社,4、200

3、7.3张春雷 尚江卫 游国祖 ,电机选用安装与故障检修,中国电力出版社 学 生(签名) 年 月 日 指 导 教师(签名) 年 月 日 教研室主任(签名) 年 月 日系 主 任(签名) 年 月 日 毕业设计(论文)开题报告设计(论文)题目立体车库的PLC控制系统一、 选题的背景和意义: 随着我国经济持续快速的发展,大中型城市建设的不断加强,城市交通拥堵和停车成了影响城市发展的重要因素,路边停车和传统的自走式停车库已经不能适应城市发展的要求,再加上我国汽车保有量的不断增加,机械式立体车库成为解决这一问题的必然途径。机械式立体停车库在我国出现和使用虽然只有短短十几年,但发展迅速,方兴未艾,成效显著。

4、不仅能够生产造价低廉,原理简单,使用方便的立体车库,而且也向高技术集成的高端立体车库产品发展,本文是研究的立体车库是类似于巷道堆垛式的较高端的立体车库,希望能在立体车库技术的某些方面做一些探索。二、 课题研究的主要内容: 1升降横移式立体停车设备的总体结构的研究综合考虑各方面因素,在参照和对比国内外同类停车设备的基础上,完成了本车库的总体结构的设计。 2车库存取结构的研究 选取链传动横移机构作为本车库的车辆存取机构,根据国家标准中的规定,设计了车库停车位、载车板的具体结构。然后由此为尺寸参考,完成了链传动横移存取机构的详细设计。 3车库升降系统的研究采取曳引式升降驱动形式作为升降系统的提升形式

5、,对曳引能力进行了验算,选用变频变压调速电机作为提升系统的电机,并完成了升降系统的安全机构的研究和设计。 4立体车库总体钢结构骨架的研究与设计通过对比 ,设计了立体车库的钢结构骨架,对钢结构骨架进行了各种工况的受力分析和变形分析,找出了钢结构骨架的最大应力作用单元和最大变形单元。验证设计钢结构满足刚度和强度要求。在此基础上,建立钢结构骨架优化设计模型,对钢结构骨架进行优化设计,进一步降低材料的消耗,提高车库的经济性。 三、 主要研究(设计)方法论述:为了用户直观方便的使用,需要给予人机界面,采用如下所述的控制结构。在整个控制系统中,总共有四大部分组成,分别是:PLC控制器、工控组态软件、传感器

6、器、模拟仿真。下面分别介绍各个组件的功能。1. PLC控制器:系统的控制核心。采集、传感器、车库位置等有关的各类对象信息。PLC经过对输入信号的处理,综合所获得的信息,反馈控制监控对象,将信息送入上一级监控器。同时接受上位机的控制指令,输出控制信号,完成对监控对象的实际控制。2. 工控组态软件:建立画面,实现模拟画面,进行监控3. 传感器器:在工作过程中,检测、监测各种信息和各种物理量的方法和手段,通过实验可对各种不同的信息进行处理 4、模拟仿真:模拟实物进行仿真测试四、设计(论文)进度安排:时间(迄止日期)工 作 内 容2013/9/23-2013/9/28 设计选题2013/9/30-20

7、13/10/2完成任务书2013/10/5-2013/10/8查阅相关资料2013/10/9-2013/10/12确定毕业设计大体内容2013/10/13-2013/10/15完成开题报告2013/10/16-2013/10/29完成初稿五、指导教师意见: 指导教师签名: 年 月 日六、系部意见: 系主任签名: 年 月 日目录摘 要Abstract第1章 前言11.1立体车库的概述11.2立体车库的特点11.3立体车库未来发展前景3第2章 升降横移式立体停车库52. 1概述52. 2升降横移式立体停车库的主要组成部分52.3升降横移式立体停车库的结构及运动规律5第3章 升降横移式立体停车库的控

8、制系统73. 1升降横移式立体停车库控制原理及控制系统组成73.2升降横移式立体停车库36控制系统8 3.2.1升降横移式立体停车库控制系统的控制任务8 3.2.2升降横移式立体停车库控制系统硬件的确定9 3.2.2.1PLC概述10 3.2.2.2可编程序控制器的历史10 3.2.2.3PLC的内部工作方式如图3-711第4章 升降横移式立体停车库PLC控制的控制程序174.1软件所要完成的控制任务174.2控制程序流程图174.3控制程序优化174.4 PLC的I/O口资源配置194.5升降横移类立体车库的梯形图20第五章 基于MCGS对车库控制系统的应用研究295. 1 MCGS工控组态

9、软件简介295.2 MCGS的系统需求305.3基于MCGS仿真实现的意义305.4 MCGS软件研究分析及工程画面的实现315.5 MCGS实时数据库的研究335.6工程画面的连接及图面仿真研究345.7控制系统控制流程的研究375.8 MCGS的网络通信42第6章 总结446.1主要总结446.2下一步工作的展望44答谢辞参考文献附录:梯形图 摘 要随着我国经济的飞速发展,城市人口日益增多,特别是随着改革开放以来,我国进入了汽车拥有率迅速上升时候。以往那种单层平面停车场也越来越不能满足市场的需求。对多停车位、少占空间、使用操作简单、安全可靠的“立体停车库”的建设,是解决目前寸土寸金的大都市

10、内停车难的有效办法。立体车库是一种以单层平面停车场为核心、多平面的空间停车车库,通过可编程控制器(Programming Logic Controller,简称PLC)控制车位空间位置的变动,使车位能够实现空间到平面的转化,实现多重单层平面停车的功能。升降横移式立体车库利用托盘移位产生垂直通道,实现多层车位的升降来存取车辆。本文主要通过对升降横移式立体车库原理的研究,探讨了应用可编程控制器PLC实现车库的控制系统,介绍了36立体车库模型实现情况。控制系统的监控采用基于WINDOWS平台的工控组态软件MCGS,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,

11、最后探讨了利用MCGS实现远程控制的网络功能。本文的研究对PLC在计算机自动化控制系统中的应用,以及利用MCGS实现工业工程实时监控,提高工业的自动化水平,都具有很重要的实践意义。关键词:立体车库、可编程控制器PLC 、MCGS工控软件组态、模拟仿真 AbstractAlong with the our country economy rapid development, the urban populationincreases day by day, specially since along with the Reform and open policy, theautomobile t

12、otal quantity is more and more. Formerly that kind of Single-Layer planeparking lot could not satisfy the demand of the market. To the multi- parking spots, little occupies of the space, the use operation is simple. Three-Dimensional Garage,which is the effective solution of stops difficult in the p

13、resent big city.The Three-Dimensional Garage, which takes the single-layer plane parking lot asthe core, is the multi-dimensional space parking garage. It uses the programmablecontroller (Programming Logic Controller, also called PLC) to realize multiplemonolayer plane stops by controlling the berth

14、 space position the change. Vertical-horizontal moving underground car parks, which realize multilayer berthfluctuation deposits and withdraws the vehicles by shifting the tray to produce thevertical channel.The article researches the theory of the Three-Dimensional Garage, it hasdiscussed using Pro

15、grammable-Controller PLC to realizethe garage control system, and introduce the realization situation of 36 three-dimensional garage. The system simulation uses controls configuration software MCGS, which is based onthe WINDOWS platform. Through establishing the database of configurationsoftware con

16、structs, connecting the animation, preparing the control flow anddebugging the procedures, it has realized the three-dimensional garage monitoringsystem.The article research has the certain practice significance in the area of applyingthe PLC in the computer control system as well as using MCGS to a

17、chieve real-timemonitoring of industrial projects, which raises the level of industrial automation. Keyword:Three-Dimensional Garage, Programmable Controller, Monitor andControl Generated System(MCGS), SimulationKeywords:PLC;configuration;monitoring 第1章 前言 1.1立体车库的概述 机械式立体车库就是以立体化的方式用机构来存取、停放车辆的整个停车

18、设施,即用机械设备将汽车存放到立体化的停车位或从停车位取出的方式。机械式立体停车库是近几十年顺应市场经济发展,在市场需求的迫切影响下应运而生的一种新型停车系统,与传统的自走式停车库不同,在用地紧张,车多位少的状况下,将车辆多层存放,其最大的优点是能够大量节省有限的地表面积,将停车位向空间和地下发展,采用光机电方式存取汽车,自动化程度较高,代表了停车场的发展方向。1.2立体车库的特点机械式立体车库种类较多,运行原理和结构组成各有特点,目前我国把机械式停车设备共分为九大类,代码4D10-4D90,即:升降横移类(psh),垂直循环类(pcs)、多层循环类(pds)、平面移动类(ppy)、巷道堆垛类

19、(pxd)、水平循环类(psx)、垂直升降类(pcs)、简易升降类(pjs)、汽车专用升降机类(pqs)。上述各种类型的停车设备,采用不同的工作原理和技术,适用于不同的场地条件,各有其特点和优势。(1) 升降横移类采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备的立体停车库叫升降横移机械式车库。升降横移式立体车库采用模块化设计,车位数从几个到上百个均可采用,能利用多种场地条件,运用多种组合方式,有效利用场地现有空间,也能广泛使用于地下停车场及地面停车场的改造,主要应用在住宅社区的公用停车场、机关单位、商用写字楼、宾馆饭店的地上、地下停车场,如图1-1所示。 图1-1升降横移类立体车库 图1-2垂

20、直循环类立体车库(2)垂直循环类采用垂直方向做循环运动的停车系统存取车辆的停车设备直循环类立体车库。这种停车库设备动力单一、控制简单、占地面积小,适散地块,小规模停车场,也可用于机关单位及车辆不多、停车区域小又分散车场,如图1-2所示。 (3)水平循环类采用一个水平循环运动的车位系统存取停放车辆的机械式设备的存车库叫做水平循环类立体车库,如图1-3所示。 图1-3水平循环类立体车库 图1-4多层循环类立体车库(4)多层循环类多层循图环式机械立体车库是通过使载车板作上下循环运动,来实现车辆多层循环式停车的,从而实现减少占地面积,提高存取车自动化程度的机械式立体车库。多层循环式立体车库最适宜建造于

21、地形细长且地面只允许设置一个出入口的场所,如建筑的地下室、广场、便道的地下以及高架桥的下面,如图1-4所示。(5)平面移动类采用在同一层上用搬运台车或起重机平面移动车辆,或使载车板平面横移实现存取停放车辆,亦可用搬运台车和升降机配合实现多层平面移动存取停放车辆的机械式停车设备叫平面移动类立体车库,如图1-5所示。(6)巷道堆垛类巷道堆垛机械式停车库采用以巷道堆垛机或桥式起重机将进到搬运器的车辆水平且垂直移动到存车位,并用存取机构存取车辆的机械式停车设备。这种停车库的设备是20世纪60年代后欧洲根据自动化立体仓库原理设计的一种专门用于停放小型汽车的立体停车库。该种立体车库的设备采用先进的计算机控

22、制,是一种集机、光、电、自动控制为一体的全自动化立体停车库,它的出现解决了人们希望解决的大型自动化停车难题:全封闭车库,存车安全等特点。巷道堆垛机械式立体车库主要适用于需要大型密集式存车的地方,如图1-6所示。图1-5平面移动类立体车库 图1-6巷道堆垛类立体车库(7)垂直升降类垂直升降类汽车停车库亦称为塔式机械立体停车库,它是通过提升机的升降和装在提升机上的横移机构将车辆或载车板横移,实现存取车辆的机械式停车设备。它又称为塔式立体停车库或电梯式立体停车库。垂直升降类停车库在我国发展比较快,特别是一些电梯企业因这类设备的升降机构部件与电梯类似,而对其进行了大量的研发上作,并大量生产,如图1-7

23、所示。 图1-7垂直升降类立体车库图 1-8简易类立体车库(8) 简易升降类将停车位分成上、下二层或二层以上,借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或取出的简易机械式停车设备叫做简易升降类机械式停车设备。简易升降类机械式停车设备一般为准无人方式,即人离开后移动汽车的方式,如上图1-8所示。 图1-9汽车专用升降机(9) 汽车专用升降机汽车专用升降机是专门用于处于不同平面汽车搬运的升降机,它只起搬运作用,无自接存取的作用。当前,由于土地资源的稀缺,建设立体车库时,往往会遇到土地狭小而无法采用建设自走式坡道车库的情况,这个时候,就可以采取利用汽车升降机的办法,将汽车自接升降,替代汽车进入车库的斜坡道,大

24、大节省了空间,提高了车库的利用效率。汽车升降机适用于小区、医院、酒店、写字楼、空港等多层车库,替代汽车自走坡道,节省了大量的土地,如上图1-9所示。 1.3立体车库未来发展前景 从1999年开始,国内城市的汽车保有量开始大幅增加,再加上国内房地产开发不断的升温,城市停车难的问题日益突出。在此情况下,我国的机械式停车设备行业行到了一个高速发展的机遇,行业年销售机械车位数由1000多个,迅速增加到50000多个;生产企业也由最初的3-4家猛增到100多家,据统计截止到2004年底,已获得国家质量监督局颁发的生产许可证的主机生产厂为52家。市场的需求,推动了行业的发展,同时也促进了产品技术的更新。我

25、国机械停车设备从最初简单的两层升降横移式,发展到现在技术含量最大的平面移动类,已拥有了九大类多种规格的停车设备。机械停车设备是一种机电一体化的产品,根据其使用的场合和数量,分为多种形式,每一种设备其结构不同,动作过程不同,它的控制复杂程度也不同,技术含量也不同。我国机械停车设备技术发展经过了三个阶段,第一个阶段为自主开发阶段,此阶段为行业发展初期,市场较小,主要靠生产企业根据客户要求,自行开发设计,因此种类较少,技术单一;第二阶段是技术引进阶段,当停车设备市场的需求加大时,国内外许多企业都开始看好这个行业,为了弥补各自的不足,开始寻求合作,于是国内出现了许多合资企业,或一些有实力的企业引进国外

26、的技术,利用国外的成熟技术、国内的廉价的生产成本,加入到行业的竞争中;第三阶段就是消化与创新阶段,从2003年开始,市场竞争加剧,各企业为加强自身的竞争力,开始在降低产品成本,提高产品技术水平方面下功夫,对引进的技术,进行充分的消化与分析,并根据国内的实际使用情况进行改造与创新,走上自主开发的道路。我国机械停车设备经过了十多年的研制、开发与使用,现有产品可以说已基本上能够满足国内的需求,而且产品的质量也有很大的提高尤其是变频调速、激光测距、PLC、IC卡触摸屏等新兴智能控制技术、信息技术、传感器技术在停车设备上的应用,大大提高了产品的高技术含量和现代化水平。未来机械式停车设备与技术的展望随着社

27、会的发展,人们对城市的交通状况越来越重视。面对各大中城市日益增加的汽车,在解决动态交通问题的同时,也要加强对静态交通的管理。据有关部门统计,2004年,我国城市汽车保有量已突破1000万辆,到2010年将达到2000万辆。就北京市而言,汽车的保有量已超过了230万辆。数量如此众多的汽车停放,将对城市的交通和环境起着重大的影响。而停车难问题的出现,也给我们机械停车设备行业带来了巨大的市场,我国的机械停车设备行业也将从快速发展阶段进入稳定发展阶段。未来市场是巨大的,但对产品的需求,将会向两个极端发展:一个极端就是价格的极端,市场大量需要低价格的机械停车设备,它只要能够达到增加停车位的目的,能够保证

28、最基本的使用性能,以价格优势占领市场,这一部分的市场份额预计将达到70%-80%;另一个极端就是技术与性能的极端,要求停车设备具有优越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。机械式立体停车库在我国出现和使用虽然只有短短十几年,但发展迅速,方兴未艾,成效显著。不仅能够生产造价低廉,原理简单,使用方便的立体车库,而且也向高技术集成的高端立体车库产品发展,本文是研究的立体车库是类似于平面横移式的较高端的立体车库,希望能在立体车库技术的某些方面做一些探索。 第2章 升降横移式立体停车库2. 1概述升降横移式立体停车库由于适应性强而备受青睐,该类车库每个车位均有载车板(即托盘),所需存取车辆的载车板

29、通过升、降、横移运动到达地面层,驾驶员进入车库,存取车辆,完成存取过程。停泊在这类车库内地面的车只作横移,不必升降,上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位,将载车板升或降到地面层,驾驶员才可以进入车库内将汽车开进或开出车库,升降由一台电机驱动,通过钢丝绳拖动搬运器垂直升降,横向移动借助导轨,也是利用一台电机便可实现车位的移动,它的主要优点在于同一层的车位移动独立,可以自由动作,并且动作时间短,缩短了存取车的时间。车库可设在地上,也可设在地下,或一半设在地下一半设在地上。其钢结构框架按一定规格的分格单元进行组合,可纵向延伸、分段集中控制,也可横向并列,分排单独控制。车库组合布置的不同形式可适应

30、不同场地条件的需要,配置非常灵活。 2. 2升降横移式立体停车库的主要组成部分 升降横移立体车库车位结构为NM二维矩阵形式,可设计为多层、多列,车库提供的总车位容量为:P=NM一(N一1) 其中:N为二维矩阵的行,即车库的层数 M为二维矩阵的列,即车库的列数由于受收链装置及进出车时间的限制,一般为2-4层(国家规定最高为4层),以2, 3层者居多,可根据泊车的多少决定停车库的规模。假如要设计一座能提供16车位的三层升降横移式立体车库。由公式可知,N=3, P=16则M6,即设计36立体车库完全可满足要求。本论文就以36地面上布置的升降横移立体车库为例,介绍其运行原理。2.3升降横移式立体停车库

31、的结构及运动规律图2-1是全地上布置型式的36升降横移式立体停车库,共18个车位,16个托盘,最多停16辆车,n号托盘上为n号车。车在库内运行的情况是这样的:图中1、 2、3、4、5号车直接存取车;16号车下降到地面层后存取车;6、7、8、9、10号车需通过1、2、3、4、5号车横移出空位后下降到地面层存取车。11、12、13、14、15、16号车位通过1、2、3、4、5号车位和6、7、8、9、10号车位的横移让出空位后,再下降到地面层存取车。如需在13号车位存取车,则将8、9、10号车位和3、4、5号车位向右移动,13号车位下降即可,如需在6号车位存取车则1、2、3、4、5号车位向右横移,6

32、号车位下降即可。同样n层m排的存取车原理都是相同。图2-1全地上布置型式的PSH16D/5K升降横移式立体停车库 我们发现地面上布置的升降横移立体车库结构特点为:底层只能平移,顶层只能升降,中间层既可平移又可升降。除顶层外,中间层和底层都必须预留一个空车位,供进出车升降之用。当底层车位要存取车时,无需移动其它托盘就可直接进出车;中间层、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和进出车动作,进出车后托盘再上升回到原位置。其运动总原则是:升降复位,平移不复位。地下布置、半地上半地下布置车库的结构与此类似。 第3章 升降横移式立体停车库的

33、控制系统3. 1升降横移式立体停车库控制原理及控制系统组成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、信息技术于一体。其中,电子技术、信息技术和传感技术的合理运用与组合构成了车库的控制系统。升降横移式立体停车库的控制系统是整个车库系统的重要组成部分,也是车库系统的核心。执行机构是“四肢”,框架是“区体”,那么控制系统就是“大脑”。它指挥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。 控制系统车库现场人检测系统执行机构界面 图3-1车库系统控制原理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,

34、经系统处理后,系统把可识别的控制信息通过辅助设备驱动执行结构,来完成车库现场的运作。其系统控制原理框图,如图3-1所示。广义上来说,车库的控制系统主要有以下几部分组成:控制核心单元、接口、驱动单元和界面。控制核心单元是整个控制系统的“脑件”,它可随着控制形式的不同而不同,可以是继电器组成的逻辑电路,也可以是可编程控制器PLC (Programmable Logic Controller)或单片机系统。可编程控制器是现有车库控制系统的首选。接口在车库的控制系统中是必不可少。接口是驱动单元与控制核心单元以及执行部件与驱动单元间的连接点。接口电路大致有三种:开关量接口电路、数字量接口电路和模拟量输入

35、/输出接口电路。升降横移式立体停车库控制系统应用的接口电路为开关量接口电路。驱动单元是升降横移式立体停车库控制系统的最后一个环节,其种类及范围也很广。但在车库控制系统中,驱动单元比较单调,其驱动部件只有一个专用减速机(带刹车)。所以,智能控制的车库系统的运动是靠受控的驱动元件来驱动的。界面是操作人员与车库控制核心单元交流信心的平台。操作人员可以通过界面向车库系统发送动作意图,车库系统可以向操作人员反馈系统运作状况。简单的界面可以是一个操作盒,而复杂的界面可以为利用微机通过运用专用的应用软件建立的人机界面。升降横移式立体停车库控制系统的具体组成,要根据具体的控制形式而定,其组成形式也很灵活多样。

36、 3.2升降横移式立体停车库36控制系统升降横移式立体停车库的控制系统必须确保车库的各运动机构能够在规定的时间内准确无误完成所要求的动作,确保对车库现场的工作状况进行实时监控,并把监控信息反馈至系统的控制核心,由它对系统机构的运作进行修正,保证车库整个系统在稳定正常的状态下进行工作。所以,在确定车库控制系统时,首先应该明确系统的控制任务。3.2.1升降横移式立体停车库控制系统的控制任务制定升降横移式立体停车库控制系统的控制任务,前提是要深入了解被控对象车库的结构、运动规律等,并根据客户提出的控制要求和实际的可能性、必要性来确定其任务。本文均以36升降横移式立体停车库控制系统为例。 图3-2 3

37、6升降横移式立体车库状态现在我们在图3-2中的状态下对13号托盘取车,取车完毕后对8号托盘存车。根据车库的运动原则,8号和2号车位位于其垂直下方,必须要横移让出空位,所以就要求8,9,10号车位各向右横移一个车位,同时1,2号托盘各向左移一个车位,然后13号托盘便在提升机构的作用下,降到底层存车,如图3-3所示。 图3-3 36升降横移式立体车库状态现在在8号托盘存车,承接13号托盘取车过程,根据运动原则,8号托盘下必须要求空位,那么13号载车板必须提升到车位架的位置,停放完毕后,3号托盘就可以向左横移一个车位,如图3-4所示 图3-4 36升降横移式立体车库状态这样,8号载车板就可以下降到底

38、层存车,停好车后8号托盘上升方便以后的存取,从图示状态完成13号托盘存取车,8号托盘存车后的状态如图3-5所示。 图3-5 36升降横移式立体车库状态根据运动的规律,不难发现,存取车过程中,涉及最多的就三个方面:一、为了让出空位,托盘需要横移;二、为了存取车,需要托盘的升降;三、托盘左右横移一个准确的停车位行程和升降到准确的位置。由此看出,控制任务主要就是要完成对横移、升降以及定位的控制。在升降横移式立体停车库中,每一个有效车位都有一组独立的横移和升降系统,分别由一个横移专用小型减速电机和一个升降专用减速大电机组成。横移定位靠安装在横移导轨规定位置的行程开关来完成,升降定位则靠安装在地面和车位

39、架规定位置的行程开关来完成。控制横移电机和升降电机可以看作是控制系统的输出(开关量输出),行程开关可以看作是控制系统的信号输入(开关量输入)。3.2.2升降横移式立体停车库控制系统硬件的确定 控制系统硬件确定主要包括系统控制形式及控制核心单元的选择、输入参量的检测和传感器的选择、输出驱动方式和驱动元件的选择、人机联系方式的选择,最后生成硬件接线图。一、控制系统控制核心单元的选择升降横移式立体停车库控制系统的控制核心单元确定与控制任务有关,36升降横移式立体停车库有11个提升大电机,10横移小电机,由控制单元的输出点控制,并要求实现正反转,故需要42个输出点;托盘行程开关:横移定位开关20个,升

40、降定位有22个,行程开关的位置监测信号可作为控制系统的输入,即需 42个输入点。此外车库的控制系统要对车库运行进行监控、安全监测等。所以控制系统的输入/输出点至少在100以上,对于如此众多的输入/输出点,继电器和单片微机控制系统很难达到,而对于可编程控制器就显得很简单,它在理论上,可无限制的扩展输入/输出模块。从功能、性能、经济等各方面考虑,36升降横移式立体停车库控制系统的控制核心单元采用S7-200系列的非集成式可扩展型可编程控制器。只要选择与输入/输出模块相匹配的电源和CPU单元,可编程控制器便可完成36升降横移式立体停车库控制任务。可编程控制器的系统框图如下图3-6: 图3-6可编程控

41、制器的系统框图3.2.2.1PLC概述PLC是Programmable logic Controller的缩写,即可编程逻辑控制器,是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。3.2.2.2可编程序控制器的历史 在全球PLC制造商中,根据美国 Automation Research Corp (ARC)的调查,世界PLC的五大生产厂家分别为西门子公司、Allen-Bradley (A-B)公司、施耐德(Schneid

42、er)公司、三菱(Mitsubishi)公司、欧姆龙(Omron)公司,他们的销售额约占全球总销售额的2/3。S7-200是西门子公司的产品之一,其注册商标为SIMAATIC。西门子公司的产品最早是1975年投放市场的SIMATIC S3,它实际上是带有简单操作接口的二进制控制器。在1979年,S3系统被SIMATIC S5所取代,该系统广泛使用微处理器。20世纪80年代初,S5系统进一步升级产生U系列PLC,较常用的机型有S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。1994年4月,S7系列诞生,它具有更国际化、更高性能等级、安装空间更小、更良好的Windows用户界面等优势

43、,它包括小型PLC S7-200、中型PLC S7-300和大型PLC S7-400。1996年,在过程控制领域,西门子公司又提出PCS7(过程控制系统7)的概念,将其具有优势的WINCC(与windows兼容的操作界面)、PROFIBUS(工业现场总线)、COROS(监控系统)、SINEC(西门子工业网络)及控制技术融为一体。现在,西门子公司又提出TIA(Totally Integrated Automation)概念,即全集成自动化系统,将PLC技术融于全部自动化领域。2004年西门子公司举行了新一代S7-200产品发布会,推出了升级产品CPU224和CPU226,全新产品CPU224XP

44、和TD200C,以及编程软件STEP7-Micro/WIN4.0和OPC服务器软件PC Access V1.0。3.2.2.3PLC的内部工作方式如图3-7 图3-7PLC的内部工作方式PLC采用循环扫描的工作方式,包括内部处理、通讯操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当处于RUN状态时,上述扫描周期不断循环,扫描过程。虽然PLC所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器、计时器与计数器等名称,但PLC内部并非实体上具有这些硬件,而是以内存与程式编程方式做逻辑控制编辑,并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制。因此能大大减少控制器所需之硬件空间。实际

45、上PLC执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先将阶梯图程式码以扫描方式读入CPU 中并最后执行控制运作。在整个的扫描过程包括三大步骤:(1)输入采样阶段 在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。 (2)用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段,PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图

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