立体车库控制系统的设计毕业设计.docx
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1、【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。本研究课题对升
2、降横移式立体车库原理的研究与设计,介绍了两层立体车库模型实现情况。利用三菱FX-2N型PLC编程,采用哪个基于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的编制、调试,进行模拟仿真。【关键词】:立体车库; 可编程控制器PLC; 升降横移; MCGS组态软件; 模拟仿真 TITLEAbstract: With the rapid development of Chinas economy, the urban population growing number, especially with the since the reform and ope
3、ning up, China has entered a rapid increase of the rate of car ownership when. The past kind Monolayer parking also increasingly unable to meet the demand of the market. Multi parking occupy as little space, using simple, safe and reliable operation of the the stereo garage building, is an effective
4、 way to solve the parking is difficult in the current high cost of land within the metropolis. Dimensional garage is a single-layer flat parking lot as the core, multi-plane space parking garage, is controlled by a programmable logic controller (Programming Logic Controller, PLC). Parking space loca
5、tion changes, so that the parking spaces to the transformation of the plane can achieve space to achieve multiple monolayer parking function. Lifting and transferring garage the tray shift vertical channel, multi-storey car parking spaces lift access to the vehicle. The research topics of the resear
6、ch and design of the lifting and transferring garage principle, introduced two stereo garage model achievement. Mitsubishi FX-2N PLC programming, the use of which based on the the WINDOWS platform of industrial control configuration software MCGS configuration software database construction and prep
7、aration of the connection and control of the animation process, debugging, simulation.Key words: three-dimensional garage; programmable controller PLC; lifting and transferring; MCGS configuration software; simulation目 录引言1本论文的研究意义1本论文的主要方法和研究进展1本论文的研究切入点或主要内容2本论文解决的关键问题2第1章 立体车库总方案选择31.1 五车位立体车库总方案
8、分析31.2 空车位的选择41.3 控制环节设计5第2章 立体车库的电气控制部分设计62.1 工作原理62.2 车库控制系统硬件设计72.3 检测系统设计92.3.1 车位认址信号92.3.2 车位停车信号102.3.3 车位正确停放信号102.3.4 车位信号检测112.3.5 火灾报警信号112.4 PLC控制系统设计112.5 控制流程及PLC选择112.5.1 控制流程图112.5.2 PLC设计要求142.5.3 PLC输入、输出点分配142.5.4 PLC的选择162.5.5 PLC接线图18第3章 程序设计193.1 梯形图193.2 指令表19第4章 MCGS组态设计194.1
9、 MCGS组态介绍194.2 基于MCGS仿真实现的意义204.3 MCGS界面的设计21第5章 结论225.1 总结225.2 展望22致 谢24参考文献25附录127附录228附录340引言本论文的研究意义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内容,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。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。传统的停车场不仅越来越不能满足现代人们的需求,而且占用了
10、大量空间,浪费了土地资源。现代先进的自动化机械立体车库是一种多平面的空间立体车库,它以单层平面停车库为核心,通过计算机对车库进行统一的管理与监控加上PLC控制来进行车位的空间位置变动,使车位由空间转化为平面,从而实现多层平面停车的功能通过国内外机械停车设备研究及使用的经验总结,可以发现人们在利用机械停车设备存取车时,首先追求的是存取车速度、等待时间以及方便程度。随着我国经济持续快速的发展,城市规划的完善,机械停车设备行业将成为一个充满生机的朝阳行业,机械停车设备的技术也将得到长足的发展。立体车库作为一种机械停车方式,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
11、机设立机械停车楼。本论文的主要方法和研究进展通过对研究课题的详细的分析思考,制定明确的设计大纲。去图书查阅与该项目有关的书籍,利用网络资源对立体车库相关的信息检索,收集有关资料,并对收集到的材料进行归纳分析,为论文作铺垫。通过已有的案例来分析学习三菱FX2N的可编程控制器(PLC)工作原理及应用,编制PLC控制程序。应用力控组态软件对PLC进行监控设计。提出自己的观点, 运用软件多进行模拟试验操作,收集相关的实验数据,做到理论与实际相结合,在实验中寻求科学有效的方法来完善相应的理论并解决问题。 在自己没办法完成的时候,积极向指导老师请教。本论文的主要内容本课题的主要内容是立体车库控制系统的设计
12、,系统核心部分采用三菱FX2N-48MR为控制元件,它是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程控制器。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。现以两层升降横移式为例,说明停车库的运行原理。此系统设计的车位分为上下两层,上下层都有三个车位,上层的三个车位可全用于停车,下层的车位要有一个空位,用于上层所停车辆的上与下。根据设计任务书的基本要求和给出的相关依据,列出了三种方案进行比较,以供选择选择。a)底层边位作为出入口兼周转空车位。b)底层中间位作为出入口兼周转空车位。c)底层中间座位出口兼周转空位,其余两个也可作为出口。经过比较后:方案c)底层中间座位出口兼周转
13、空位,其余两个也可作为出口,移动的车辆最少,省去了很多麻烦,所以是最适合的方案。控制环节:1、停车:当车辆要进入停车库时,此时在控制面板上点击空车位,如果空车位刚好位于下层,车辆进入停车库进行停车;如果空车位位于上层,载车板会自动下降到下限位,此时,车辆进入停车库开始停车。2、取车:取车时,在操作面板上点击所取车辆所在的车位,若车辆位于下层停车位,直接将车辆取走即可;如果车辆位于上层停车位(以取3号车位上的车为例),上层停车板下降到下限位之前先判断6号车位是否有车辆:若检测开关检测到6号车位没有停有车辆,上层载车板直接下降到下限位;若检测开关检测到6号车位停有车辆,6号车位的载车板先横移到5号
14、车位上,移动到位,遇到限位开关,3号载车板开始下降。车辆取走后,3号载车板回到原来的位置,6号载车板从回到5号车位回到6号车位的位置。 本论文解决的关键问题程序所用状态元件、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。 第1章 立体车库总方案选择1.1 五车位立体车库总方案分析 图1升降横移类机械式停车设备:采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备,每组设备必须留有至少一个空车位。此车位分为 上下两层,上下层都有三个车位,上层的三个车位可全用
15、于停车,下层的车位要有一个空位,用于上层所停车辆的上与下。车位的编号如上图所示。下面列出了四种方案进行比较,以供选择:a)底层边位作为出入口兼周转空车位;b)底层中间位作为出入口兼周转空车位;c)底层3个车位均为出入口,其中任意一个均可用于周转;d)底层中间座位出口兼周转空位,其余两个也可作为出口。以上四种方案的示意图如图1-1所示。 图1-1对这四种方案的比较如下表1-2:1方案2方案3方案4方案(1)存取车最多/最少移动的车辆数5/13/13/0 3/0(2)横移机构数目2213(3)升降机构数目2333表 1-2由表1-2第(1)项满载时存取车时最多/最少移动的车辆数的分析结果可知:方案
16、3、4在存取某一辆车时,对其他车位上车辆的影响最小。这样车库工作时就最安全,速度最快,顾客满意度最高。由表1-2第(2)项横移机构数目的分析结果可知:方案3、4的横移机构只有底层的一套,前两个方案则在二层也须设计安装横移机构。而在二层安装横移机构一方面要考虑该横移机构与升降机构的合理过渡,另一方面对车库的整个框架建筑也提出了更高的承载和结构要求。这都给设计及施工带来一定的困难,也必然增加相应的建设资金。方案3与方案4相比:存车时,若4、5号车位都有车,若要在3号车位停车,需要4、5号载车板都横移来提供四号空位。若空车位兼周转车位留在5号车位,只需移动一个载车板即可。由此看来,将空车位留在5号车
17、位更经济划算。因而,采用方案4.1.2 空车位的选择以取车为例:方案(1):将4、6车位任何一个作为空车位以4车位作为空车位进行说明:若3号车位的正下方没有停有车辆,若要取3号车位上的车,只需让3号在车板垂直下降即可:若3号车位的正下方刚好停有车辆,且5号车位也停有车辆,要取3号车位上的车时,首先要将要5号车位上的车横移至4号车位上,再将6号车位上的车横移至5号车位上空出6号车位,此时,再将3号载车板下降。方案(2):将5号车位作为空车位若要取2号车位上的车,直接让2号在车板下降即可.若要取1号或是3号车位上的车.如果它们的下方刚好是空车位,直接让载车板下降即可;如果正下方停有车辆(以取3号车
18、为例进行说明),只需将3号车正下方的6号停车位的车横移至5号空位,将3号载车板下降即可。(1)、(2)方案相比较很容易看出,将5号车位设置为空车位移动的车辆最少,节省了电源,省去了很多麻烦。因而,空车位的选择采用方案(2)。1.3 控制环节设计停车:当车辆要进入停车库时,此时在控制面板上点击空车位,如果空车位刚好位于下层,车辆进入停车库进行停车;如果空车位位于上层,载车板会自动下降到下限位,此时,车辆进入停车库开始停车。取车:取车时,在操作面板上点击所取车辆所在的车位,若车辆位于下层停车位,直接将车辆取走即可;如果车辆位于上层停车位(以取3号车位上的车为例),上层停车板下降到下限位之前先判断6
19、号车位是否有车辆:若检测开关检测到6号车位没有停有车辆,上层载车板直接下降到下限位;若检测开关检测到6号车位停有车辆,6号车位的载车板先横移到5号车位上,移动到位,遇到限位开关,3号载车板开始下降。车辆取走后,3号载车板回到原来的位置,6号载车板从回到5号车位回到6号车位的位置。第2章 立体车库的电气控制部分设计2.1 工作原理 立体车库的工作原理如图所示。控制器是车库控制系统的核心,由单片机,PLC完成。当用户对操作平台进行动作时,单片机或PLC会接收并分析用户操作,判断检测原件的状态,读取执行元件的信息,然后做出合理的工控安排,并反馈信息到执行元件,操作平台,以拖动车位移动到相应的水平和垂
20、直位置,实现车位的位置移动。工作原理示意图如下图2-1:状态检测单元车位执行单元操作平台控制器 图2-1 立体车库工作原理2.2 车库控制系统硬件设计 立体车库控制系统包括硬件和软件两方面的设计内容。硬件集中安放在控制箱内,控制箱采用的金属外壳起到屏蔽作用,以保护系统运行的可靠性。本研究控制系统采用PLC控制器。PLC是计算机技术及微电子技术结合形成的微机系统,很适合逻辑控制,特别是PLC的梯形图编程语言。PLC在设过程中考虑了对工业环境的适应性,因而抗干扰行强,稳定性好。车库控制系统硬件主要分为4个部分:(1)电源部分:在第一个空气开关前设有熔断器,以防止过高的电流流入电路而烧坏电气元件,起
21、到保护整个电路的作用。取220V的交流电供给PLC,而这个220V的交流电又并接到一个PSW上,从而得到24V的直流电供给操作面板和行程开关等低压元件。这个220V交流电的取得是在接第一个接触器即主接触器KO前完成的,是PLC得电工作而升降电机和横移电机不得电工作,更安全的控制升降电机和横移电机。在主接触器之前接有相序保护器,起作用时在交流电发生相序不正常是使电路发生断路,从而保护电气元件不被破坏。(2) PLC部分:PLC由220V交流供电,并与操作面板直接连接。本研究采用三菱FX2N-48MR (24点输入/24点输出,220V交流/24V直流输入)控制。(3)安全防坠部分:上载车板上装有
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