1、第 1 页 共 45 页摘 要立体停车库生产在中国是个新兴行业，立体停车库可缓解城市动、静态交通问题，改善居住环境，有效利用土地价值。本系统采用 PLC、计算机结合组态画面监控，按动按钮或控制组态画面即可完成汽车存取过程，操作简单，存取方便。控制电路部分采用交流接触器传统方式，使运行安全可靠。设计采用可分组合，模块式安装，方便灵活，具备维护使用方便，造价低等特点。 关键词：立体车库；可编程控制器；组态监控 第 2 页 共 45 页ABSTRACTParking production in China is an emerging industry, the stereo garage can
2、alleviate city dynamic, static traffic problem, improve the living environment, the effective use of land value. This system uses PLC, computer with configuration screen monitoring, presses the button or the control configuration screen then completes the automobile access process, simple operation,
3、 convenient access. The control circuit part of the AC contactor in traditional way, so that the safe and reliable operation. The design uses can be divided mix, modular installation, convenient and flexible, with convenient maintenance and use, and low cost characteristics.Key words:stereo garage；p
4、rogrammable controller；configuration monitoring第 3 页 共 45 页目 录1 前言 .51.1 立体车库概述 .51.2 立体车库的特点 .62 可编程控制器（PLC）简介 72.1 可编程序控制器的产生 .72.2 可编程控制器的特点 .82.3 可编程控制器的分类 .82.3.1 按结构分 .82.3.2 按 I/O 点数分 .82.4 可编程控制器的应用领域 .92.5 可编程控制器的发展趋势 103 可编程控制器（PLC）的硬件及工作原理 .113.1 PLC 的基本结构 .113.2 PLC 的工作原理 .133.3 PLC 的编程语
5、言 .143.3.1 梯形图语言（LD） 143.3.2 指令表语言（IL） 153.3.3 功能模块图语言（FBD） .153.3.4 顺序功能流程图语言（SFC） .153.3.5 结构化文本语言（ST） 154 立体车库硬件设计 174.1 硬件器件简介 174.1.1 松下 FP1 型 PLC.174.1.2 传感器（BEN5M-MDT） .174.1.3 行程开关（YKXX1-111（T） ） .174.1.4 转换开关（YKXH28） 184.1.5 按钮（YKXY6） .184.1.6 指示灯（AD16-16DS） .184.1.7 升降电机 184.1.8 横移电机 18第 4
6、 页 共 45 页4.2 硬件设计 184.2.1 升降横移立体车库简介 184.2.2 车库外观图设计 194.2.3 PLC 原理图设计 .194.2.4 控制面板设计 215 PLC 控制系统软件设计 235.1 PLC 型号的选择 .235.1.1 I/O 点数的确定 .235.1.2 选定 PLC.235.1.3 控制系统 I/O 地址分配 235.2 PLC 控制程序设计 .265.2.1 控制程序流程图 265.2.2 闸门控制程序 295.2.3 指示灯控制程序 295.2.4 数码管显示程序 305.2.5 存取车程序 316 结论 33附录 A 立体车库运行梯形图 .34附
7、录 B I/O 控制原理图 43参 考 文 献 44致 谢 45第 5 页 共 45 页1 前言立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。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。机械师立体车库可充分利用上土地资源，发挥空间优势，最大限度地停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。目前常见的机械式立体停车库有升降横移式、垂直循环式、多层循环式、水平循环式、平面移动式、巷道堆垛式、垂直升降类和简易升降式8种，其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点，在国内车库市场占有83的市场份额。可编程控制器(PLC)集微机技术、自动化技
8、术、通讯技术为一体，可靠性强、性价比高、设计紧凑、扩展性好、操作方便，因此在自动停车系统中通常作为电控核心。对于规模较大的系统，还可使用工业现场总线构成PLC网络，实现自动控制。1.1 立体车库概述立体停车库的主要型式有：电梯式（升降机式）、垂直循环式、多层升降横移式、多层平面循环式、多层液压式、多层角循环式、多层中间循环式和二层水平循环式等, 它们的类型众多，设计各有不同，库容量变化比较大，可满足不同用户要求, 但都具有建筑面积小，停车层数多，地上和地下空间利用率高的优点，停相同数量的车，在车辆流量大的繁华地段建一座立体停车库比建一地面停车场节省将近50%70% 的投资 , 严格的车库管理还
9、保证了车库安全运行的可靠性和车辆的自身保护，为存车人提供了最大的方便，存车人只需把车开到指定位置，下面的事都可由立体停车库来完成，多层升降横移式立体停车库是中小型车库的一种典型机电一体化产品，由于占地面积小且动作灵活、易操作、造价低，因此是公司及单位在建造立体停车库时的理想选择。1.2 立体车库的特点1模块化设计，车位数从几个到上百个均可采用。可以在地面及地下停车场使用，也可设计成半地下形式，使用形式灵活，造价较低。 2充分利用空间，可成倍增加停车数量。3系列化、标准化设计，结构合理，多种保护装置，安全可靠。4布局灵活，组合方便，可采用多种型式，形成大型停车场。 5适应性强，地上、地下均可建造
10、，可作 2-6 层，可多种单元组合，既有单列式，又有重列式。 6电动钢索(或链条)式升降驱动系统，运行平衡可靠。第 6 页 共 45 页7操作方式采用类似电子储物柜的存取方式，（即存车时按存车按钮打印凭条，取车时把凭条的信息扫入系统取车）。8广泛适用于办公写字楼、居民集中住宅区等处的地下室停放车辆， 可充分利用地下室的有效空间高度和柱间距宽度来布置停车位。 9多层升降横移式停车设备，可以创造多层停车位，就同类型设备而言，空间利用率最高。 10直接于地面空地架设，布置较为简单，工期施工短。 11整体设计与楼面容为一体，美观大方。 12安全系数大，系统具有以下安全保护装置：防坠落装置、紧急停止按钮
11、、光电检测开关、离车保护、断电保护、超长报警装置等。第 7 页 共 45 页2 可编程控制器（PLC）简介可编程序控制器( Programmable Logic Controller), 简称 PLC。是微机技术与继电器常规控制概念相结合的产物，是一种工业控制用的专用计算机 4。其定义为：可编程序控制器是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统。它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术运算等操作的面向的用户的指令，并通过数字式或模拟式输入/输出控制各种类型的机械设备或生产过程。可编程序控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连
12、成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。2.1 可编程序控制器的产生20 世纪 60 年代末，随着数字电路的发展和小型计算机的出现，人们开始设想用小型计算机替代传统的继电接触器来实现工业生产的自动控制。美国通用汽车公司（GM）为了适应生产工艺的不断更新和汽车产品不断变化的需要，向传统的汽车生产设备的控制方法挑战，增强企业在汽车制造工业中的竞争力，于 1968年公开提出汽车生产流水线控制系统的 10 项技术要求，并在社会上公开招标。这10 项技术的要求是：1编程简单方便，可在现场修改程序；2配件维护方便，最好是插件式结构；3可靠性高于继电器控制柜；4体积小于继电器控制柜；5可将数据直接送入管理计算
13、机；6在成本上可与继电接触器控制设备竞争；7输入可以是交流 115V；8输出为交流 115V，2A 以上，能直接驱动电磁阀；9在扩展时，原有系统只需很小改动；10用户程序存储器容量至少可扩展到 4KB。1969 年，美国数据设备公司（DEC）研制出能满足上述 10 条要求的可编程控制器样机，安装在美国通用汽车公司的汽车装配线上，并获得成功应用，由此诞生了世界上第一台可编程控制器（programmable logic controller-PLC） 。2.2 可编程控制器的特点可编程序控制器得以迅速发展和广泛应用的原因是由于它具有继电接触器控制装置和通用计算机以及其他控制系统所不具有的特点：1编
14、程方法简单易学。第 8 页 共 45 页2功能强，性能价格比高。3硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强。4运行稳定、可靠性高、抗干扰能力强。5系统的设计、安装、调试工作量少。6维修工作量小，维修方便。7与网络技术相结合。8体积小、质量轻、能耗低。2.3 可编程控制器的分类2.3.1 按结构分1整体式将中央处理器 CPU、电源部件、输入输出单元集中制造在一起，结构紧凑，体积小，价格低，小型 PLC 常采用这种结构。2模块式将各部分模块（CPU 模块、电源模块、I/O 模块等）分开制造，使用时将这些模块分别插入机架底座的插槽中，像积木一样组合起来，系统配置灵活方便、易于扩展，大中型 PLC 通常采
15、用这种结构。3单板式松下电工的单板式 PLC 在编程上完全与整体式或模块式的 PLC 相同，只是结构更加紧凑，体积更加小巧，价格也相对便宜，是松下公司功能完备而且独特的产品。2.3.2 按 I/O 点数分1超小型机I/O 点数在 64 点以下，程序容量在 2561000B。2小型机I/O 点数在 64256 点之间，程序容量在 13.6KB 之间，具有逻辑运算、定时、计数等功能，适用于开关量控制的场合。3中型机I/O 点数在 2562048 点之间，程序容量在 3.613KB 之间，除具有小型机的功能外，还增加了数据处理功能，并可配置模拟输入输出模块，适用于小规模控制系统。4大型机I/O 点数
16、在 2048 点以上，程序容量在 13KB 以上。大型 PLC 功能更加完善，具有数据处理、模拟调节、联网通信、监视、存储、打印等功能，可以进行中断控制、智能控制、远程控制等。还可以采用高级语言（如 BASIC 语言等）编写用第 9 页 共 45 页户程序，也可以扩展成冗余系统，从而进一步提高了系统的可靠性。2.4 可编程控制器的应用领域PLC 已经广泛地应用在很多的工业部门，随着其性能价格比的不断提高，PLC 的应用范围不断扩大，主要有以下几个方面：1. 逻辑控制功能。用 PLC 的与、或、非指令取代继电器触电串联、并联和其他逻辑连接，进行开关控制。2. 定时/计数控制功能。用 PLC 提供
17、的定时器、计数器指令实现对某种操作的定时或计数控制。3. 顺序控制功能。用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能进行下一道工序操作的控制。4. 数据处理功能。PLC 能进行数据传送、比较、移位、数制转换、算术运算与逻辑运算以及编码和译码等操作。5. 数 /模、模/数转换功能。通过 A/D、D/A 模块完成模拟量和数字量之间的转换。6. 运动控制功能。通过高速计数模块和位置控制模块等进行单轴或多轴控制。7. 过程控制功能。通过 PLC 的 PID 控制模块实现对温度、压力、速度、流量等物理量进行闭环控制。8扩展功能。通过连接输入输出扩展单元模块来增加输入输出点数，也可
18、以通过附加各种智能单元及特殊功能单元来提高 PLC 的控制能力。9远程控制功能。通过远程 I/O 单元将分散在远距离的各种输入输出设备与PLC 主机相连接，进行远程控制。10. 通信联网功能。通过 PLC 之间或与主控计算机的联网，实现较大规模的系统控制。11. 监控功能。PLC 能够监视系统运行的状态，对异常情况进行报警、显示、故障诊断以及自动终止运行。2.5 可编程控制器的发展趋势1在系统构成规模上向大、小两个方向发展发展小型（超小型）化、专用化、模块化、低成本PLC，以真正替代最小的继电器系统；发展大容量、高速度、多功能、高性能价格比的PLC，以满足现代化企业中那些大规模、复杂系统自动化
19、的需要。2功能不断增强，各种应用模块不断推出大力加强过程控制和数据处理功能，提高组网和通信能力，开发多功能模块，以使各种规模的自动化系统功能更强、更可靠，组成和维护更加灵活方便，使第 10 页 共 45 页PLC应用范围更加扩大。3产品更加规范化、标准化PLC厂家在使硬件及编程工具换代频繁、丰富多样、功能提高的同时，日益向MAP （制造自动化协议）靠拢，并使PLC 基本部件，如输入/输出模块、接线端子、通信协议、编程语言和工具等方面的技术规格规范化、标准化，使不同产品间能相互兼容、易于组网，以方便用户真正利用PLC来实现工厂生产自动化。第 11 页 共 45 页3 可编程控制器（PLC）的硬件
20、及工作原理3.1 PLC的基本结构PLC 主要由中央处理单元、输入接口、输出接口、通信接口等部分组成，其中 CPU 是 PLC 的核心， I/O 部件是连接现场设备与 CPU 之间的接口电路，通信接口用于与编程器和上位机连接（见图 3.1） 。对于整体式 PLC，所有部件都装在同一机壳内；对于模块式 PLC，各功能部件独立封装，称为模块或模板，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上。不同厂商生产的不同系列产品在每个机架上可插放的模块数是不同的，一般为 310 块。可扩展的机架数也不同，一般为28 个机架。基本机架与扩展机架之间的距离不宜太长，一般不超过 10M。.输入接口外部设备接口I / O
21、扩展接口输出电路编程器存储器系统程序用户程序数据中央处理器单元（ C P U ）电源 电源限位开关手动开关编码器数字开关电磁阀继电器指示灯蜂鸣器I / O扩展单元上位计算机图形监控系统打印机E P R O M 写入机条形判读机图 3.1 PLC 硬件结构1中央处理单元 CPUCPU 模块主要由微处理器（CPU 芯片）和存储器组成。CPU 通过输入装置读入外设的状态，由用户程序去处理，并根据处理结果通过输出装置去控制外设。一般的中型可编程控制器多为双微处理器系统，一个是字处理器，它是主处理器，由它处理字节操作指令，控制系统总线，内部计数器，内部定时器，监视扫描时间，统一管理编程接口，同时协调位处
22、理器及输入输出。另一个为位处理器，也称布尔处理器，它是从处理器，它的主要作用是处理位操作指令和在机器操作系统的管理下实现 PLC 编程语言向机器语言转换。CPU 处理速度是指 PLC 执行1000 条基本指令所花费的时间。2存储器第 12 页 共 45 页存储器主要存放系统程序，用户程序及工作数据。PLC 所用的存储器基本上由 PROM，EPROM，EEPROM 及 RAM 等组成。3I/O 模块输入模块和输出模块简称为 I/O 模块，是联系外部现场设备和 CPU 模块的桥梁。PLC 通过 I/O 接口可以检测被控对象或被控生产过程的各种参数，以这些现场数据作为 PLC 对被控对象进行控制的信
23、息依据。同时 PLC 又通过 I/O 接口将处理结果送给被控设备或工业生产过程，以实现控制。4电源部件PLC 的电源包括系统电源和后备电池。PLC 一般使用 AC220V 电源，电源模块的作用就是将外部输入的交流电经过整流、滤波、稳压电路转换成 PLC 的CPU、存储器、I/O 接口等内部电路所需要的直流电源。PLC 大多使用开关型稳压电源，其稳压性能好，抗干扰能力强，内部的开关电源为各个模块提供和不同的电压等级的直流电源。5编程器编程器是人机对话工具，用来输入、修改和调试用户程序、监控 PLC 的运行情况、调整内部寄存器的参数等。编程器可分为建议编程器和图形编辑器两种：简易编程器只能输入助记
24、符程序；而图形编程器可直接输入梯形图。6其他接口电路为了扩展 PLC 的功能，出 I/O 接口外，PLC 还配置了其他一些接口，主要有:（1）I/O 扩展接口（2）智能 I/O 接口（3）通信接口（4）A/D、D/A 接口7PLC 外部设备外部设备包括编程器、打印机、外存储器、EPROM写入器等。3.2 PLC的工作原理PLC 的 CPU 连续执行用户程序、完成控制功能是以扫描工作方式进行的。所谓扫描工作方式，即 CPU 从程序段的第一句顺序读取顺序执行，直至最后一句。CPU 在扫描周期中，要完成以下任务：1输入处理阶段每次扫描周期开始时，先读数字输入点的当前值，然后把这些值写到输入映像寄存器
25、中。CPU 以 8 位（1 个字节）为增量的方法来保留输入映像寄存器。在每次扫描开始时，CPU 会将映像寄存器中未使用的输入位清零。第 13 页 共 45 页2执行程序在扫描周期的执行程序阶段里，CPU 执行程序是从第一条指令开始，直到最后一条指令结束。不论在主程序或中断程序执行过程中，直接 I/O 指令允许对输入点和输出点直接存取。如果在程序中使用了中断，与中断事件相关的中断程序就作为程序的一部分存储下来。中断程序并不作为正常扫描周期的一部分来执行，而是当中断事件发生时才执行。3处理通讯请求在扫描周期的信息处理阶段，CPU 处理从通讯端口接收到的任何信息。4执行 CPU 的自诊断测试在扫描周
26、期中，CPU 检查其硬件，以及用户存储器（仅在 RUN 模式下） ，它也检查所有的 I/O 模块的状态。5输出处理阶段在每个扫描周期的结尾，CPU 把存在输出映像寄存器中的数据输送给数字输出点。CPU 以 1 个字节为增量来保留输出影响寄存器。当 CPU 操作模式从 RUN切换到 STOP，数字输出设置为输出表中定义的值，或保持当前状态，模拟输出保持最后写入的值。6扫描周期中断当中断事件发生时，CPU 以异步扫描方式，根据中断优先级来处理中断。7输入输出映像寄存器输入输出映像寄存器是 PLC 的 RAM 工作区中将一特定区域的存储单元作为输入映像寄存器和输出映像寄存器的存储区。输入映像寄存器存
27、储着对应位输入“继电器”的通/断状态，高电平 1 为通，低电平 0 为断。输入映像寄存器的内容只能被 PLC 的 CPU 读出，而不能被改写。输出映像寄存器单元存储着对应位输出“寄存器”的状态。在执行用户程序时，输出映像寄存器既可以被 PLC 的 CPU 读取，也可以被 CPU 改写 14。8立即 I/O立即 I/O 指令允许对实际输入输出点直接存取。尽管通常用映像寄存器作为I/O 的源操作数或目的操作数，但执行立即 I/O 指令对输入输出映像寄存器的影响是不同的。当使用立即 I/O 指令来存取输入点的值时，输入映像寄存器的值尚未更新，而使用立即 I/O 指令来存取输出点的同时，相应的输出映像
28、寄存器被更新了。PLC 在执行程序是存在 I/O 滞后现象，造成 I/O 响应滞后的原因：1）扫描方式第 14 页 共 45 页2）电路惯性-输入滤波时间常数和输出继电器触点的机械滞后3）与程序设计安排有关3.3 PLC的编程语言PLC 的用户程序是设计人员根据控制系统的工艺控制要求，通过 PLC 编程语言的编制设计的。根据国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准（IEC1131-3） 。PLC 的编程语言包括以下五种：梯形图语言（LD） 、指令表语言（IL） 、功能模块图语言（FBD） 、顺序功能流程图语言（SFC）及结构化文本语言（ ST） 。3.3.1 梯形图语言（LD）梯形图语言是 P
29、LC 程序设计中最常用的编程语言。它是与继电器线路类似的一种编程语言。由于电气设计人员对继电器控制较为熟悉，因此，梯形图编程语言得到了广泛的欢迎和应用。梯形图编程语言的特点是：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电器控制相一致，电气设计人员易于掌握。梯形图编程语言与原有的继电器控制的不同点是，梯形图中的能流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，应用时，需要与原有继电器控制的概念区别对待。3.3.2 指令表语言（IL）指令表编程语言是与汇编语言类似的一种助记符编程语言，和汇编语言一样由操作码和操作数组成。在无计算机的情况下，适合采用 PLC 手持编程器对用户程序
30、进行编制。同时，指令表编程语言与梯形图编程语言图一一对应，在 PLC编程软件下可以相互转换。指令表表编程语言的特点是：采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握；在手持编程器的键盘上采用助记符表示，便于操作，可在无计算机的场合进行编程设计；梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本一致。3.3.3 功能模块图语言（FBD）功能模块图语言是与数字逻辑电路类似的一种 PLC 编程语言。采用功能模块图的形式来表示模块所具有的功能，不同的功能模块有不同的功能。功能模块图编程语言的特点：功能模块图程序设计语言的特点是：以功能模块为单位，分析理解控制方案简单容易；功能模块是用图形的形式表达功能，直
31、观性强，对于具有数字逻辑电路基础的设计人员很容易掌握的编程；对规模大、控制逻辑关系复杂的控制系统，由于功能模块图能够清楚表达功能关系，使编程调试时间大大减少。第 15 页 共 45 页3.3.4 顺序功能流程图语言（SFC）顺序功能流程图语言是为了满足顺序逻辑控制而设计的编程语言。编程时将顺序流程动作的过程分成步和转换条件，根据转移条件对控制系统的功能流程顺序进行分配，一步一步的按照顺序动作。每一步代表一个控制功能任务，用方框表示。在方框内含有用于完成相应控制功能任务的梯形图逻辑。这种编程语言使程序结构清晰，易于阅读及维护，大大减轻编程的工作量，缩短编程和调试时间。用于系统的规模校大，程序关系
32、较复杂的场合。顺序功能流程图编程语言的特点：以功能为主线，按照功能流程的顺序分配，条理清楚，便于对用户程序理解；避免梯形图或其他语言不能顺序动作的缺陷，同时也避免了用梯形图语言对顺序动作编程时，由于机械互锁造成用户程序结构复杂、难以理解的缺陷；用户程序扫描时间也大大缩短。3.3.5 结构化文本语言（ST）结构化文本语言是用结构化的描述文本来描述程序的一种编程语言。它是类似于高级语言的一种编程语言。在大中型的 PLC 系统中，常采用结构化文本来描述控制系统中各个变量的关系。主要用于其他编程语言较难实现的用户程序编制。结构化文本编程语言采用计算机的描述方式来描述系统中各种变量之间的各种运算关系，完
33、成所需的功能或操作。大多数 PLC 制造商采用的结构化文本编程语言与 BASIC 语言、PASCAL 语言或 C 语言等高级语言相类似，但为了应用方便，在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。结构化文本编程语言的特点：采用高级语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算；需要有一定的计算机高级语言的知识和编程技巧，对工程设计人员要求较高。直观性和操作性较差。不同型号的 PLC 编程软件对以上五种编程语言的支持种类是不同的，早期的PLC 仅仅支持梯形图编程语言和指令表编程语言。目前的 PLC 对梯形图（LD） 、指令表（STL） 、功能模块图（FBD）编程语言都以支持。比如， SIMATIC
34、STEP7 MicroWIN V3.2。在 PLC 控制系统设计中，要求设计人员不但对 PLC 的硬件性能了解外，也要了解 PLC 对编程语言支持的种类。第 16 页 共 45 页4 立体车库硬件设计4.1 硬件器件简介4.1.1 松下 FP1型 PLCFP1 是一种功能强大的小型机，在设计过程中采用先进的方法及组件，使其具有通常大型 PLC 中才具备的功能。虽然是小型机，但其功能较完善，性能价格比高，适用于工业现场的单机控制，特别适合在轻工业中、小型企业中使用。FP1 主机控制单元内有高速计数器，可输入频率高达 10kHz 的脉冲，并可同时输入两路脉冲。另外还可输出频率可调的脉冲信号，具有
35、8 个中断源的中断优先权管理。通过主机上配有的 RS-422 或 RS-232 接口，可实现 PLC 与 PC 之间的通信，将 PC 上的梯形图程序直接传送到可编程控制器中去。 FP 系列可编程控制器无论采用的是手持编程器还是编程工具软件，其编程及监控功能都很强，从而为用户提供了方便的软件开发环境。FP1 系列的硬件配置较全，主机可通过外接 I/O 扩展单元（扩展单元位一些扩展 I/O 点数的模块，由 E8E40 系列组成）扩展 I/O 点。FP1 的智能单元主要有 A/D、D/A 模块。当需要对模拟量进行测量和控制时，可以连接智能单元。FP1 的指令功能也较强，有近 200 条指令，除能进行
36、基本逻辑运算外，还可以进行加、减、乘、除四则运算；数据处理功能也比一般小型机强，除处理 8 位、16 位数据外，还可以处理 32 位数据，并能进行多种码制变换。除一般 PLC 常用的指令外，还有中断和子程序调用、凸轮控制、高速计数、字符打印以及步进指令等特殊功能指令。由于指令非常丰富，功能较强，故给用户提供了极大方便。此外，FP1 的监控和逻辑功能也很强，有几十条监控命令、多种监控方式。4.1.2 传感器（BEN5M-MDT）它是一种测距的光电传感器，具有测距远（最远可达到 5 米） ，采用反射镜反射的检测方式，DC1224V 供电，NPN/PNP 同时输出，遮光 ON/入光 ON 选择。4.
37、1.3 行程开关（YKXX1-111（T） ）又称限位开关,可以安装在相对静止的物体(如固定架、门框等，简称静物)上或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上。当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机构的动作。适用于操动机构交流电压 380V、直流220V，发热电流为 5A 的控制电路中。第 17 页 共 45 页4.1.4 转换开关（YKXH28）具有体积小、结构紧凑、功能齐全、操作灵活可靠、外形美观等优点，该开关产品结构设计，材料选用于传统开关有着较大差别，具有很高的技术含量，可与国外最先进的蓝系列开关相媲美，
38、对于提高成套设备的可靠性及产品档次有着重要的意义。主要用于交流 50Hz，额定电压至 380V 及以下， 直流额定电压至220V 及以下的电路中作接通、分段和转换电路之用，也可直接控制小容量电动机和作主令控制之用。4.1.5 按钮（YKXY6）主要用于交流 50Hz-60Hz 工作电压至 380V 和直流工作电压至 220V 的控制电路中，作控制、信号、联锁之用。4.1.6 指示灯（AD16-16DS）AD16 系列指示灯均采用 LED 发光芯片为光源，灯罩采用高强度聚碳酸脂制成具有良好的抗冲击性，寿命可达到 5 万10 万小时，能耗低、体积小、重量轻。4.1.7 升降电机载车板升降所需功率较
39、大，故选用交流大电机。载车板的升降由电机的正反转控制。4.1.8 横移电机载车板的横移所需功率较小，使用小型交流电机，通过横移电机的正反转控制载车板的横移运动。4.2 硬件设计4.2.1 升降横移立体车库简介升降横移立体停车库车位结构为 2 维矩阵形式，可设计为多层、多列。由于受收链装置及进出车时间的限制，一般为 24 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。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不同场地条件
40、的需要，配置非常灵活。结构特点是：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。当底层车位进出车时，无需移动其他托盘就可直接进出车；中间层、顶层进出车时，先要判第 18 页 共 45 页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，进出车后再上升回到原位置。升降横移停车库利用载车板移位产生垂直通道，实现高层车位升降存取车辆，全部逻辑过程均由 PLC 进行控制。地面以上布置的升降横移立体车库结构特点：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，中间层和底层必须预
41、留一个空车位，供进出车升降之用。当底层车位进出车时，无需移动其他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，进出车后再上升回到原位置。其运动总原则是：升降复位，平移不复位。4.2.2 车库外观图设计本次设计要求设计一个双层 8 车位升降横移式立体车库，根据车库的特点，设计车库的车位如图所示：图 4.1 车库外观图其中 0 号车位仅做一层车位横移用，不用来存放车辆。车库运行规则：14号车位只能左右移动，不能上下移动；58 号车位只能上下移动，不能左右移动。下排车位上的汽车可以直接开出；上排车位的汽
42、车需要先降到下排车位才能开出，若下排车位有车，需要先让出车位给上排车位。4.2.3 PLC原理图设计PLC 是车库控制系统的核心，根据设计要求，其输入大致有：电源按钮、传感器、行程开关、光电开关、操作面板按钮；输出大致有：指示灯、数码管、闸门、升降电机、横移电机。根据输入、输出要求，PLC 的控制原理图如图所示：第 19 页 共 45 页图 4.2 PLC 控制原理图该系统中 PLC 主要完成对载车板、车辆位置及运行状态的检测和存取车的操作。用各种光电开关、行程开关检测位置状态，用接触器、继电器控制拖动电机的起停。对车位的操作即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
43、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。为了保证存取车可靠安全，系统要精确定位。行程开关的设置保证了载车板能平移到预定位置以及载车板能上升或下降到准确位置，但行程开关逻辑要严格互锁。例如 1、2 号车位水平限位开关在静态情况下只能有一个是断开的，如果 2个以上开关闭合即表示载车板不到位。安装在进口处的光电开关可以检测车辆的到来，如果车位已满，闸门将拒绝打开；安装在出口的光电开关可以检测车辆的到来，并自动打开闸门，让车辆出去。安装在各个车位的光电开关，可以检测车位上车辆的有无。4.2.4 控制面
44、板设计第 20 页 共 45 页根据设计要求，对控制面板的设计如图所示：图 4.3 控制面板图控制面板上的数码管，可以准确显示车库车辆的存放情况，显示出车辆将要存放的车位号，若车库已经存满车辆，数码管将不显示任何数字。红、绿、黄、粉四个指示等能显示出车库的运行情况：红灯闪烁代表进车模式，绿灯闪烁代表取车模式，黄灯代表手动控制模式，粉红色灯闪烁代表系统处于等待选择状态，红色灯在系统处于等待选择状态时能代表车位已经满，绿色灯则代表车位还有剩余。手/自动切换开关可以切换车库的运行状态。控制面板上各按钮功能如下表所示：表 4.1 控制面板按钮功能表按 键 号 功 能 选 择 定 义自 动 选 择 1
45、号 车 位1手 动 无 意 义自 动 选 择 2 号 车 位2手 动 载 车 板 向 下 移 动3 自 动 选 择 3 号 车 位第 21 页 共 45 页手 动 无 意 义自 动 选 择 4 号 仓 位4手 动 载 车 板 向 左 移 动自 动 选 择 5 号 车 位5手 动 载 车 板 向 上 移 动自 动 选 择 6 号 仓 位6手 动 载 车 板 向 左 移 动自 动 选 择 7 号 车 位7手 动 无 意 义自 动 选 择 8 号 仓 位8手 动 无 意 义第 22 页 共 45 页5 PLC控制系统软件设计5.1 PLC型号的选择5.1.1 I/O点数的确定根据设计要求，其输入大致
46、有：传感器、行程开关、光电开关、操作面板按钮；输出有：指示灯、数码管、闸门、升降电机、横移电机。经过计算，输入点大致需要 30 个左右，输出点需要 30 个左右。5.1.2 选定 PLCFP1 系列 PLC 的 I/O 地址分配表如下所示：表 5.1 FP1 系列 PLC 的 I/O 地址分配表型 号 输入端编号 输出端编号C14 X0X7 Y0Y4，Y7C16 X0X7 Y0Y7C24 X0XF Y0Y7C40 X0XF，X10X17 Y0YFC56 X0 XF，X10X1F Y0YF，Y10Y17C72 X0 XF，X10X1FX20X27Y0YF，Y10Y17根据控制系统的需求，选定 P
47、LC 型号为 FP1C72。5.1.3 控制系统 I/O地址分配根据控制系统设计的要求及选定的 PLC 型号，确定系统的 I/O 地址分配如下表所示：表 5.2 输入 I/O 地址分配信号名称 I/O 地址自动/手动切换 X0存车 X1取车 X2选择 1 号车位 X3续表 5.2 输入 I/O 地址分配选择 2 号车位（自动） X4第 23 页 共 45 页载车板下移（手动）选择 3 号车位 X5选择 4 号车位（自动）载车板左移（手动）X6选择 5 号车位（自动）载车板上移（手动）X7选择 6 号车位 （自动）载车板右移（手动）X8选择 7 号车位 X9选择 8 号车位 XA0 号车位限位开
48、关 XB1 号车位限位开关 XC2 号车位限位开关 XD3 号车位限位开关 XE4 号车位限位开关 XF5 号车位上限开关 X105 号车位下限开关 X116 号车位上限开关 X126 号车位下限开关 X137 号车位上限开关 X147 号车位下限开关 X158 号车位上限开关 X168 号车位下限开关 X171 号车位光电传感器 X182 号车位光电传感器 X193 号车位光电传感器 X1A续表 5.2 输入 I/O 地址分配4 号车位光电传感器 X1B5 号车位光电传感器 X1C6 号车位光电传感器 X1D7 号车位光电传感器 X1E8 号车位光电传感器 X1F进口处光电传感器 X20出口
49、处光电传感器 X21第 24 页 共 45 页表 5.3 输出 I/O 地址分配信号名称 I/O 地址数码管 Y0Y6红色指示灯 Y7绿色指示灯 Y8黄色指示灯 Y9粉色指示灯 YA进口闸门开 YB进口闸门关 YC出口闸门开 YD出口闸门关 YE5 车位升降电机正转（上升） YF5 车位升降电机反正（下降） Y106 车位升降电机正转（上升） Y116 车位升降电机反正（下降） Y127 车位升降电机正转（上升） Y137 车位升降电机反正（下降） Y148 车位升降电机正转（上升） Y158 车位升降电机反正（下降） Y16续表 5.3 输出 I/O 地址分配1 车位横移电机正转（左移） Y171 车位横移电机反正（右移） Y182 车位横移电机正转（左移） Y192 车位横移电机反正（右移） Y1A3 车位横移电机正转（左移） Y1B3 车位横移电机反正（右移） Y1C4 车位横移电机正转（左移） Y1D4 车位横移电机反正（右移） Y1E收费 Y1FI/O 控制原理图见附录 B。5.2 PLC控制程序设计5.2.1 控制程序流程图第 25 页 共 45 页该系统存取车控制只针对上
