住宅小區升降橫移立體停車庫的設計_畢業設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 再用 PLC 指令根據控制要求編排出 PLC 控制程序即可。同時， PLC 指令比較匯編語言或 C 語言要容易掌握得多。因此，本課題選擇用 PLC 控制系統。 PLC 來源可編程序控制器的英文為 Programmable Controller,在二十世紀7080 年代一直簡稱為 PC。由于到 90 年代 ,個人計算機發展起來 ,也簡稱為 PC。加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大 ,所以美國 AB 公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器 (PLCProgrammable Logic Controller),為了方便 ,簡稱 PLC 為可編程序控制器。有人把可編程序控制器組成的系統稱為 PCS 可編程序控制系統 ,強調可編程序控制器生產廠商向人們提供的已是完整的系統了。 PLC 是以微處理器為基礎，綜合自動控制技術和通信技術發展起來的一種通用的工業自動控制裝置，它具有體積小，功能強，程序設計簡單，靈活通用，維護方便等一系列的優點。目前， PLC 以被廣泛應用于各種生產機械和生產過程的 自動控制中，成為一種最重要、最普及、應用場合最多的工業控制裝置，被公認為現代工業自動化的三大支 柱（機器人、 PLC、 CAD/CAM）之一。特別是它的高可靠性和較強的適應惡劣工業環境的能力，使它成為大規模控制工程的理想下位機。 PLC 不但可以很容易地完成順序邏輯、運動控制、定時控制、計數控制、數字運算、數據處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立各類生產機械的數字量和模擬量的聯系，從而實現生產過程的自動控制。 順序控制：所謂的順序控制，就是按照工藝流程的順序，在控制信號的作用下，使得生產過程的各個執行機構自動地按照順序動作。由于還具有編程設計靈活、速度快、可靠性高、成本低、便于維護等優點，所以在 實現單機控制、多機群控制、生產流程控制中可以完全取代傳統的繼電器接觸器控制系統。它主河北聯合大學輕工學院 8 要是根據操作按扭、限位開關及其它現場給來的指令信號和傳感器信號，控制機械運動部件進行相應的操作，從而達到了自動化生產線控制。 閉環過程控制：以往對于過程控制的模擬量均采用硬件電路構成 PID 模擬調節器來實現開、閉環控制。而現在完全可采用 PLC 控制系統，選用模擬量控制模塊，其功能由軟件完成，系統的精度由位數決定，不受元件影響，因而可靠性更高，容易實現復雜的控制和先進的控制方法，可以同時控制多個控制回路和多個控制參數。 運動位置控制： PLC 可以支持數控機床的控制和管理，在機械加工行業可編程控制器與計算機數控 (CNC)集成在一起，用以完成機床的運動位置控制。它的功能是接受輸入裝置輸入的加工信息，經處理與計算，發出相應的脈沖給驅動裝置，通過步進電機或伺服電機，使機床按預定的軌道運動，以完成多軸伺服電機的自控。目前已用于控制無心磨削、復雜零件分段沖裁、滾削摸削等應用中。 生產過程的監控和管理： PLC 可以通過通迅接口與顯示終端和打印機等外設相連。顯示器作為人機界面 (HMI )是一種內含微處理芯片的智能化設備，它與 PLC 相結 合可取代電控柜上眾多的控制按鈕、選擇開關、信號指示燈，及生產流程模擬屏和電控柜內大量的中間繼電器和端子排。所有操作都可以在顯示屏上的操作元件上進行。 PLC 可以方便、快捷地對生產過程中的數據進行采集、處理，并可對要顯示的參數以二進制、十進制、十六進制、 ASCII 字符等方式進行顯示。在顯示畫面上，通過圖標的顏色變化反應現場設備的運行狀態，如閥門的開與關，電機的啟動與停止，位置開關的狀態等。 PID 回路控制用數據、棒圖等綜合方法反映生產過程中量的變化，操作人員通過參數設定可進行參數調整，通過數據查詢可查找任一時刻的 數據記錄，通過打印可保存相關的生產數據，為今后的生產管理和工藝參數的分析帶來便利。 網絡特性： PLC 可以實現多臺 PLC 之間或多臺 PLC 與一臺計算機之間的通訊。聯網要求從而組成多級分布式控制系統，構成工廠自動化網絡。通過通訊模塊、上位機以及相應的軟件來實現對控制系統的遠距離監控。通過調制解調器和公用電話網與遠程客戶端計算機相連，從而使管理者可通過電話線對控制系統進行遠距離監控。 升降橫移式立體車庫的存取車原理及操作流程 立體停車庫的運行原理 升降橫移式立體車庫每個車位均有載車板 ，所需存取車輛的載車板通過升降、橫移運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在第二章 升降橫移式立體車庫設計要求及工作原理 9 車庫內地面的車只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需通過中間層橫移出空位，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可以進入車庫內將汽車開進或開出車庫，升降由電機驅動，通過鋼絲繩拖動載車板，利用一臺電機便可實現車位的移動。車庫底層只能平移，頂層只能升降，中間兩層可以進行上下左右移動。除頂層外，底層都必須預留一個空車位，供進出車升降之用。當底層車位進出車時，無需移動其他托盤就可直接進出車；頂層進出車時，先要判斷其對應的下 方位置是否為空，不為空時要進行相應的平移處理，直到下方為空才可進行下降動作，進出車完成后再上升回到原位置。其運動的總原則是：升降復位，平移復位。 立體車庫車位結構一般為 2 維矩陣形式，可設計為多層和多列。由于受收鏈裝置及進出車時間的限制，一般為 2~4 層， 2 層、 3 層者居多，現以較為典型的地上 4 3 升降橫移式為例，說明停車庫的運行原理。首先規定從左至右第一層依次為 10 103 車位和 10 103 車盤；第二層依次為 20 203 車位和 20203 車盤；第三層依次為 30 303 車位和 30 303 車盤；第一、二 、三層中間為預留空位，第四層依次為 40 40 403。車位與車盤要區別開來。如圖 ：10 103 車位可直接存取車輛； 201 車位，需將 101 右移再存放車輛； 301 車位，需先將 20 101 右移再存放車輛； 401 車位，需先將 30 20 10都右移再存放車輛； 402 車輛直接下降即可完成存放；對于 10 20 30 403 同理可完成存取。 圖 4 層 3 列升降橫移立體停車庫運行原理圖 河北聯合大學輕工學院 10 存車操作 司機駕駛車輛從車庫入口處進入，通過入口的車輛檢測儀器 ，欄桿自動升起，司機開車進入車庫。車輛進入后，柵欄自動關閉。通過面板按鈕點擊“存車”，控制器讀取車位號，司機停車到位后， PLC 控制車庫托盤進行升降橫移操作自動完成存車過程。 取車操作 司機在入口處的面板按鈕上點擊“取車”，點擊所要取的車位，控制器自動讀取車位號， PLC 進行相關操作，待車輛降至地面一層，司機便可將車開出，完成取車操作。 升降橫移式立體車庫控制系統硬件設計 升降橫移式立體停車庫的 硬件系統主要由升降橫移電機、停車庫主體鋼結構、控制車進出的操作面板以及可編程序控制器（ PLC）、各種指示燈等組成。橫移輸送包括橫移輸送小車（升降固定架）及車盤，車盤是承載車的裝置， 第一層 共有 2 臺 車盤 可以進行橫移， 需預一個空位，且只能左右橫向移動。 橫移輸送小車及車盤左右橫移的動力源是橫移輸送電機。左右橫移終點有限位開關進行定位保護，極點有機械擋塊保護。升降輸送機構包括升降固定架及車盤，車盤是承載車的裝置，共有 7 臺車盤可以進行升降 ， 車盤升降的動力源是升降電機 ， 升降到位有限位開關進行定位保護。 控制車進出的操作面板以及可編程序控制器對車庫運行進行控制，以及各種信號燈的指示。 硬件電源 輸入輸出 模塊和電源的選擇 ： PLC 輸入模塊的功能主要是檢測來自現場設備的輸入信號，并將其轉換成 PLC 內部可處理的電平信號。輸入模塊的類型選用直 流形式的，由于信號的傳送距離比較近，信號選用低電壓形式，低壓又分為5V、 12V、 24V、 60V 和 68V，從可靠性角度考慮， 本課題 選用 24V 作為電平信號電壓。 車庫 系統的 升降橫移 電機的工作電壓選用交流 220V,指示燈工作電壓都第二章 升降橫移式立體車庫設計要求及工作原理 11 選用 24V。 電動機種類繁多，可按各種方法分類：如按外殼保護、安裝方式、絕緣等級、功率大小、電源電壓、電源頻率、運行特性結構、用途等各 種分類方法。但不同分類之間都有復雜的內在聯系。我國目前是以功率大小作為大類來總劃分，而以主要性能、用途和結構特征、形式等作為補充來適當細分。 電動機由變頻器驅動控制，參數均由變頻器數據設定完成，從而控制了停車板的“啟動、加速、正常運行、減速、停車、檢修運行”的速度曲線。變頻器輸入信號端口也由變頻器參數設定， PLC 控制變頻器完成相應的動作。對于四層三列立體車庫的電機安裝原則是：底層兩個車板各自裝有一個電動機，以控制車板導軌上的左右水平移動和 垂直方向上的升降移動；頂層的三個車板不需要做左右水平移動，只需要在相應列的下兩層空出車位時做升降移動。所以，這三個車板分別只裝有控制升降運動的電動機。 在升降橫移式智能立體車庫中采用三相異步電動機，電機接線如圖 所示。選擇水平橫移控制電機的額定功率為 ，滿載轉速為 1390r/min，升降控制電機額定功率為 ，滿載轉速為 1470r/min，型號 Y100L14。 圖 水平控制電機原理 河北聯合大學輕工學院 12 PLC 的選用原則及本設計中用到的 PLC 隨著 PLC 技術的發展， PLC 產品種類也越 來越多，而且功能也日趨完善。不同種類之間的功能設置有著很大的差異，其結構形式、性能、容量、指令系統、價格也不盡相同，適合的場合也個有側重。這既給 PLC 機型的選擇提供了十分廣闊的空間，同時也帶來了一定的合理選用難度。 PLC 型號選擇的基本原則應是在功能滿足要求的前提下，追求好的性價比。因此，合理選擇 PLC，對于提高PLC 控制系統技術經濟指標有著重要意義。 一、可編程控制器分類 通常按 I/O 點數、結構形式對 PLC 進行分類。 根據 I/O 點數的多少可將 PLC 分為小型、中型、大型三類。 （ 1）、小型 PLC I/O 點 數 256 點，單 CPU、 8 位或 16 位處理器、用戶存儲器容量 4kb 以下。 如 GEI 型 美國通用電氣公司； TI100 美國德州儀器公司； F、 F F2 日本三菱電氣公司； S7200 德國西門子公司。 （ 2）、中型 PLC I/0 點數 2562048 點，雙 CPU，用戶存儲器容量 28KB。 如 S7300 德國西門子公司； SU SU7 C500 日本立石公司。 （ 3）、大型 CPU I/O 點數 2048 點，多 CPU， 16 位、 32 位處理器，用戶存儲器容量 816KB。如 :S7400 德國西門子公司 ； C20xx 立日公司； K3 三菱公司等。 根據結構形式分類 （ 1）、整體式 整體式又稱為單元式或箱體式，它的特點是將 CPU 的幾本部件，如 CPU 模塊、 I/O 模塊和電源等緊湊地安裝在一個標準機殼內，組成 PLC 的一個基本單元或擴展單元。 整體式 PLC 是將電源、 CPU、 I/O 接口等部件都集中裝在一個機箱內，具有結構緊湊、體積小、價格低的特點。小型 PLC 一般采用這種整體式結構。 （ 2）、模塊式 模塊式結構又稱為積木式。模塊式 PLC 是將 PLC 各組成部分，分別作成若干個單獨的模塊，如 CPU 模塊、 I/O 模塊、電源模塊以 及各種功能模塊。模塊式PLC 由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC 的特點是配置靈活，可根據需要選配不同規模的系統，且裝配方便，便于擴第二章 升降橫移式立體車庫設計要求及工作原理 13 展和維修。大中型 PLC 一般采用模塊式結構。 還有一些 PLC 將整體式和模塊式的特點結合起來，構成所謂的疊裝式 PLC。疊裝式 PLC 其 CPU、電源、 I/O 接口等也是各自獨立的模塊，但他們之間是靠電纜連接，并且各模塊可以一層層疊裝。這樣，不但系統可以靈活配置，還可以做的體積小巧。 二、 PLC 的性能指標 PLC 的種類很多，用戶可以根據控制系統的具體要求， 選擇不同技術性能的PLC。 PLC 的技術性能指標主要有以下幾個方面。 輸入 /輸出（ I/O）點數 PLC 的 I/O 點數是指外部輸入和輸出端子數量的總和，它是描述 PLC 控制規模大小的一個重要指標。通常小型 PLC 的 I/O 點數只有幾十點，中型 PLC 的I/O 點數有幾百點，大型 PLC 的 I/O 點數會超過幾千點。 存儲容量 PLC 的存儲器由系統程序存儲器和數據存儲器組成。 PLC 存儲容量通常指用戶程序存儲器，它表示系統提供給用戶的可用資源，是系統性能的一項重要技術指標。 掃描速度 PLC 采用循環掃描方式工作，完成一次掃描所用的時 間叫掃描周期。這里指掃描一步指令的時間。有時也可用掃描 1K 步用戶程序使用的時間，如以