1、01内容摘要随着社会不断进步与发展，人民的生活水平在不断地提高，城镇人口剧增，汽车拥有量日益提高，由于汽车数量的迅速增加，对停车场的需求必将提高，停车难的问题越来越突出。然而地面空间是有限的，特别是对城市已经特别拥挤的地面环境，单城市拥挤的环境已无法提供更多的车位，这就要求车位从地面向空间发展。资料显示全国 36 个大中城市停车位满足率不足 20%，如何良好地解决城市泊、叫车问题，已成为建设一个现代化城市必须解决的课题，因此，车位的空间设计技术就不得不引起人们的注意，车库的合理设计以及怎样控制是设计者最需要考虑的问题。双层立体停车库就是在这种打背景下产生的，该种类型的停车库车位需要完成上下移动
2、和左右移动，这需要一个很好的控制技术，设计者应该根据不同的要求来设计控制系统，以执行一系列的操作。本设计就是针对车库能很好运行来设计的，用 PLC 来控制，停车库中每一个地面停车位都要有一个停车架，停车库的下层装有可以动的停车地板。在存、取车时，上停车地板仅作垂直升降运动，下停车地板制作水平移动。呼叫车时，下排车位只需直接将车子开出即可，如要呼叫上排车位车子，只要按下 1 至 3 的按钮，再按下【叫车】按钮，则所按车位将降至下层，而下排车位将左右移动，让出位置让上层车位降下。控制部分采用继电接触器控制或者采用 PLC 控制，例如叫 1 号车只需判断4 有、无车，然后根据存车状态，利用系统对地面
3、车左右动作，1 车再垂直下移，实现自动叫车。01目 录第 1 章 引言1第 2 章 双层自动停车场系统继电器-接触器控制设计32.1 继电器接触器主电路设计32.11 继电器接触器主电路中电器元件动作的要求32.12 继电器接触器主电路图的设计32.2 继电器接触器控制电路的设计52.21 继电器接触器控制电路中电器元件的作用52.22 继电器接触器控制电路图的设计 5第 3 章 双层自动停车场系统 PLC 控制设计73.1 PLC 简介73.2 PLC 的选用原则及本设计 PLC 实现的功能83.21 PLC 的选用原则83.22 本设计 PLC 实现功能83.3 自动双层停车场系统 PLC
4、 控制流程图93.4 自动双层停车场系统 PLC 控制 I/O 地址分配表和 I/O 接线图1013.5 自动双层停车场系统 PLC 控制梯形图123.6 自动双层停车场系统 PLC 控制语句表18结论21设计总结22谢辞23参考文献24附录250第 1 章 引言实现自动叫车是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体叫车自动控制的发展在国外，尤其日本已有近 30-40 年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于 90 年代初开始研究开发自动叫车系统，距今已经近几十年。这项研究具有很大的现实意义和潜在的市场经济效益。可编程控制器简称 PLC,是今年来一种发展极为迅速，
5、应用极其广泛的一种工业控制装置。它是一种专为工业环境应用而设计的数字运行的电子系统，它采用可编程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字模拟的输入和输出完成确定的逻辑顺序、定时、计数、运算和一些确定的功能来控制各种类型的机械和生产过程。自动双层停车场控制系统设计控制要求：1、双层自动停车场上层有三个车位，下层有两个车位，上下层共可停 5 部车。图 1-1 双层自动停车场配置图2、本停车场设计的规则为 1、2、3 车位只能上下移动，不能左右移动，4、5 车位只可左右不可上下移动。3、下排车位只需直接将车子开出即可。4、如果要呼叫上排车子，只要按下 1 至 3 按钮，再按下叫车按钮，则所按车位即将降
6、至下层，而下排车位将左右移动，让出位置让上层车位降下。1课题要求：1、假设车位的移动均由电动机驱动，设计该控制系统的主电路。2、采用继电接触器控制，完成控制电路设计。3、采用 PLC 控制，列出 PLC 输入输出点分配表。4、画出 PLC 输入输出设备的接线图。5、利用 STEP7-Micro/WIN32 软件完成梯形图、指令表的设计程序与调试。6、完成课程设计说明书。设计思路：叫下排车只需判断有无车，如有车只需直接开走。叫上排车时需判断与其对应的下排车位有无车盘，通过下排车盘的左右移动，给上排车留出车位，然后使其降至下排车位，实现自动叫车。2第 2 章 双层自动停车场系统继电器-接触器控制设
7、计2.1 继电器接触器主电路设计这里需要控制对象的作用：一号、二号、三号电机分别控制上层 1 号、2 号、3 号车盘的上下移动，四号、五号电机分别控制下层 4 号、5 号车盘的左右移动。这五台电动机的启动没有直接的的关系，属于互相对立的关系。鉴于他们的容量较小，可将其接于同一供电回路。2.11 继电器接触器主电路中电气元件动作的要求1.按下叫车按钮开关，再按下叫 1 车或叫 2 车或叫 3 车开关，使其主触点闭合。2.电路工作时应具有一定的指示及保护功能。2.12 继电器接触器主电路图的设计该电路图中：KM1、KM2 实现 1 车盘的上、下升降运动，KM3、KM4 实现 2 车盘的上、下升降运
8、动，KM5、KM6 实现 3 车盘的上、下升降运动，KM7、KM8 实现 4 车盘的左、右移动，KM9、KM10 实现 5 车盘的左、右移动。在该电路中所用到的保护元件有：FU、FU1、FU2、FU3、FU4、FU5 为熔断器，对电路起短路保护作用;FR1、FR2、FR3、FR4、FR5 为热继电器对电路起过载保护作用。其电路图如图 2-1 所示。3图 2-1 继电器接触器主电路图42.2 继电器接触器控制电路的设计2.21 继电器接触器控制电路中电器元件的作用系统叫车过程中的泊车托板位置调整采用自动调整方式，叫上层车时只要按下叫车 和对应的车位按钮，下排泊车托板将按照设计的系统自动左右移动，
9、进而腾出车位，上层下泊车托板降至下层，即能实现自动叫车，叫下排车时，只需判断泊车托板有无车，若有直接开走即可。车库控制系统将自动完成托板位置调整动作。从系统工作可靠性和可维性出发，系统中作如下考虑：系统控制方式为顺序步进逻辑控制；运动部件定位采用行程开关；判断泊车托板是否存在用偏光镜片反射型光电开关；操作提示为声形式；系统位置调整用按钮点动（调整操作器） ；上层托板防滑落用防落块保护；系统短路及过载保护；在软件和硬件上采用了自锁、联锁和系统故障检测手段。时间继电器：按指定时间长短通断电路。此次由于叫车的情况较多，所以在顺序控制电路中使用了较多的通电延时闭合常开时间继电器，为保证其精度，此次设计
10、选择电子式时间继电器。行程开关：利用泊车托板左、右或上、下移动的距离来决定电路通断。光电开关：判断泊车托板的是否存在。辅助触点：实现自锁或联锁，接通线圈。2.22 继电器接触器控制电路图的设计该电路图：KT 为时间继电器；SM 为行程开关；KM 为线圈辅助触点；X10、X11、X12、X13、X14、X15 为光电开关。继电器接触器控制电路的电路图如图（2-2）所示。5图 2-2 继电器接触器控制电路图6第 3 章双层自动停车场系统 PLC 控制设计3.1 PLC 简介PLC 来源可编程序控制器的英文为 Programmable Controller,在二十世纪70-80年代一直简称为 PC。
11、由于到90年代,个人计算机发展起来,也简称为 PLC;加之可编程序的概念所涵盖的范围太大,所以美国 AB 公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器 (PLC-Programmable Logic Controller),为了方便,仍简称 PLC 为可编程序控制器。有人把可编程序控制器组成的系统称为 PCS 可编程序控制系统,强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个领 域 ， 是 生 产 过 程 自 动 化 必 不 可 少 的 智 能 控 制 设 备 。 掌
12、 握 PLC 的 组 成 原 理 及 编程 方 法 ， 熟 悉 PLC 的 应 用 技 巧 ， 是 每 一 位 机 电 类 专 业 技 术 人 员 必 须 具 备 的 基 本 能 力之 一 。PLC 功 能 特 点 ： 系 统 构 成 灵 活 ， 扩 展 容 易 ， 以 开 关 量 控 制 为 其 特 长 ； 也 能 进行 连 续 过 程 的 PID 回 路 控 制 ； 并 能 与 上 位 机 构 成 复 杂 的 控 制 系 统 ， 如 DDC 和 DCS等 ， 实 现 生 产 过 程 的 综 合 自 动 化 。 使 用 方 便 ， 编 程 简 单 ， 采 用 简 明 的 梯 形 图 、逻 辑
13、 图 或 语 句 表 等 编 程 语 言 ， 而 无 需 计 算 机 知 识 ， 因 此 系 统 开 发 周 期 短 ， 现 场 调 试容 易 。 另 外 ， 可 在 线 修 改 程 序 ， 改 变 控 制 方 案 而 不 拆 动 硬 件 。 能 适 应 各 种 恶 劣的 运 行 环 境 ， 抗 干 扰 能 力 强 ， 可 靠 性 强 ， 远 高 于 其 他 各 种 机 型 。PLC 是以微处理器为基础，综合自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，它具有体积小，功能强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等一系列的优点。目前，PLC 以被广泛应用于各种生产机械和生产过程的 自动
14、控制中，成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制装置，被公认为现代工业自动化的三大支柱（机器人、PLC、CAD/CAM ）之一。特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，使它成为大规模控制工程的理想下位机。73.2 PLC 的选用原则及本设计 PLC 实现的功能3.2.1 PLC 的选用原则随着 PLC 技术的发展，PLC 产品种类也越来越多，而且功能也日趋完善。不同种类之间的功能设置有着很大的差异，其结构形式、性能、容量、指令系统、价格也不尽相同，适合的场合也个有侧重。这既给 PLC 机型的选择提供了十分广阔的空间，同时也带来了一定的合理选用难度。PLC 型号选择的基本原则应是
15、在功能满足要求的前提下，追求好的性价比。因此，合理选择 PLC，对于提高 PLC 控制系统技术经济指标有着重要意义。PLC 平均的 I/O 点的价格比较高,因此应该合理选用 PLC 的 I/O 点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的 I/O 点最少，但是必须留有一定的余量。考虑到本次设计的双层自动停车场控制系统，一般要求 PLC 的反应速度要满足此控制的要求。根据 PLC I/O 节点使用原则，需要预留出 20%-30%的 I/O 点来作为扩展使用，双层停车场有 15 个输入信号，分别是叫车按钮 SB1、分别叫 1、2、3 号位上的车的按钮 1、2、3，SQ1 至 SQ5 5 个限位开关，
16、SQ-1 至 SQ-5 5 个关电开关。10 个输出信号，分别为 1 至 3 号 3 个托盘的上下移动，4 号 5 号 2 个托盘的左右移动。在小型 PLC中整体式比模块式的价格便宜，体积也小，所以本系统选用 PLC 型号为西门子 S7200(CPU226)，这种机型的 I/O 点数分别为 24/16。3.22 本设计 PLC 实现功能升降横移立体停车场使用时涉及到人身和车辆的安全,所以对设备的安全性和可靠性要求非常高。整个车库设计由一台 PLC 对车库进行统一的管理和监控，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。PLC 是车库控制系统的核心,联系现场状况的数据 I/O 操
17、作，当有叫车操作时,PLC会接收和分析操作人员在控制面板按钮输入的指令,做出合理的工控安排：判断检测元件的状态,读取车库机械驱动部分的信息，然后,将信息反馈到执行元件,拖动车位板,实现其位置移动,完成车辆的叫车操作。整个动作区域配有行程挡块检测及安全系统,以防异常情况发生。该系统中 PLC 主要完成对托盘、托板位置及运行状态中叫车的操作。用各种按钮开关、行程开关检测位置状态,用接触器、继电器执行对拖动电机的起停控制。对车位的操作就是控制横移电机和升降电机,使它们按逻辑关系在不同时间实现正反转。而且8上层升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
18、然。并且上层泊位每次只能有一个泊位进行上下升降运动。3.3 自动双层停车场系统 PLC 控制流程图Y N启 动15 位 置 都 有 车 辆假 设 1、2、3 取 车4 或 5 位置按照不同情况左右移动1、2、3 取 车 位 上 下 移 动所 取 车 辆 到 达 出 口将 未 取 车 辆 回 复 原 位按 停 止 按 钮？9图 3-1 PLC 控制流程图3.4 自动双层停车场系统 PLC 控制 I/O 地址分配表和 I/O 接线图3-2 自动双层停车场控制系统 I/O 地址分配表控制信号 信号名称 元件名称 元件符号 地址编码叫车 常开按钮 SB1 I0.1叫 1 车 常开按钮 1 I0.2叫
19、2 车 常开按钮 2 I0.3叫 3 车 常开按钮 3 I0.41 号车限位信号 限位开关 SQ1 I0.52 号车限位信号 限位开关 SQ2 I0.63 号车限位信号 限位开关 SQ3 I0.74 号车限位信号 限位开关 SQ4 I1.05 号车限位信号 限位开关 SQ5 I1.1光电信号 光电开关 SQ-1 I1.2光电信号 光电开关 SQ-2 I1.3光电信号 光电开关 SQ-3 I1.4光电信号 光电开关 SQ-4 I1.5光电信号 光电开关 SQ-5 I1.6输入信号光电信号 光电开关 SQ-6 I1.71 号托盘上移 接触器 KM1 Q0.01 号托盘下移 接触器 KM2 Q0.1
20、2 号托盘上移 接触器 KM3 Q0.22 号托盘下移 接触器 KM4 Q0.33 号托盘上移 接触器 KM5 Q0.43 号托盘下移 接触器 KM6 Q0.54 号托盘左移 接触器 KM7 Q0.64 号托盘右移 接触器 KM8 Q0.7输出信号5 号托盘左移 接触器 KM9 Q1.0结 束105 号托盘右移 接触器 KM10 Q1.13-3 自动双层停车场控制系统 I/O 接线图113.5 自动双层停车场系统 PLC 控制梯形图在 V4.0 STEP7 Micro WIN SP4 中输入编制好的梯形图，在该软件上，有对应的常开、常闭的输入线圈，定时器、输出线圈等，编制的梯形图如附录 1 所
21、示。在仿真软件上的调试，首先在梯形图的编制面板上分别导出程序块和数据块，导出到桌面，在打开仿真软件，选择 PLC 型号为 226，在工具栏程序中装载程序块和数据块，在点击监视器和运行按钮，则梯形图可以仿真模拟，结果如附录 2 所示。下面所示梯形图为自动双层停车场控制系统，当线按下 0.1、0.2 两个按钮时，虚拟线圈 M0.0 得电，网络 2 接通，限位开关 SQ1 作用，一号托盘下移后开出停车场。12当四号车位上有车时，再判断 5 号车位上是否有车，如果 5 号车位无车，关电开关 I1.6 闭合，同时限位开关 SQ4 作用，4 号托盘右移，在线圈 Q0.7 上接一定时器T37，1 号托盘下移
22、在 4 号托盘右移定时一段时间之后。如果 5 号托盘有车，则关电开关 X15 所在的位置一定没车，5 号托盘先右移并用计时器 T38 计时，然后四号托盘右移，最后一号托盘下移，就可以取出 1 车位上的车13当要取 2 号车位上的车时，按下按钮 I0.1 和 I0.3，如果 5 号车位上没车，虚拟线圈 M0.2 得电， 2 号车限位开关 SQ2 作用，2 号托盘下移后开出停车场。14如果 5 号车位上有车，则关电开关 X13、X15 作用，判断上面有无车，如果 4 号托盘上无车，则 5 号托盘左移同时限位开关 SQ5 作用并用定时器 T37 计时，如果 4 号托盘上有车，则 5 号托盘右移，2
23、号托盘在 5 号左移或右移之后下移。15当要取 3 号车位上的车时，首先 X15 判断上面是否有车，若没车虚拟线圈 M0.5 得电，3 号托盘直接下移同时限位开关 SQ3 作用。16若关电开关 X15 判断其上面有车时，再判断 5 号车位上有无车，若没车，则托盘左移相应的限位开关作用并用定时器 T37 计时，如果 5 号车位上有车，则 4 号车位上一定没车，X14 车位上的托盘先左移，并用定时器 T38 计时，X13 车位上的托盘再左17移，最后 3 号下移，将车开出3.6 自动双层停车场系统 PLC 控制语句表在梯形图的编制输入界面上，点击标题栏上的查看，选中 STL(S),则自动生成语句表
24、，语句表如下所示18ORGANIZATION_BLOCK 主程序:OB1TITLE=程序注释BEGINNetwork 1 / 网络标题/ 网络注释LD I0.1A I0.2LPSAN I1.5= M0.0LPPA I1.5= M0.1Network 2 LD M0.0AN I0.5= Q0.1Network 3 LD M0.1A I1.6AN I1.0= Q0.7TON T37, +60Network 4 LD M0.1AN I1.6AN I1.1= Q1.1TON T38, +60Network 5 LD T38O Q0.7AN I1.0= Q0.7Network 6 LD T37O Q0.
25、1AN I0.5= Q0.1Network 7 LD I0.1A I0.3LPSAN I1.6= M0.2LPPA I1.6= M0.3Network 8 LD M0.219AN I0.6= Q0.3Network 9 LD M0.3A I1.6AN I1.5A I1.7AN I1.1= Q1.0TON T37, +60Network 10 LD M0.3A I1.6AN I1.7A I1.5AN I1.1= Q1.1TON T38, +60Network 11 LD T37O T38O Q0.3AN I0.6= Q0.3Network 12 LD I0.1A I0.4LPSAN I1.7=
26、M0.5LPPA I1.7= M0.6Network 13 LD M0.5AN I0.7= Q0.5Network 14 LD M0.6A I1.6AN I1.1= Q1.0TON T37, +60Network 15 LD M0.6AN I1.6AN I1.0= Q0.6TON T38, +60Network 16 20LD T38O Q1.0AN I1.1= Q1.0Network 17 LD T37O Q0.5AN I0.7= Q0.5END_ORGANIZATION_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK SBR_0:SBR0TITLE=子程序注释BEGINNetwork 1 /
27、网络标题/ 网络注释END_SUBROUTINE_BLOCKINTERRUPT_BLOCK INT_0:INT0TITLE=中断程序注释BEGINNetwork 1 / 网络标题/ 网络注释END_INTERRUPT_BLOCK结 论自动双层停车场控制系统，操作简单、抗干扰能力强、可进行远距离控制。能实现以下功能：若呼叫上排车子，只要按下 1 至 3 的按钮，再按下叫车按钮，则所按车21位将降至下层，而下排车位将左右移动，让出位置让上层车位降下。若呼叫下排车子，只需判断车子的有无，若有车子只需直接开走即可。本系统能够实现自动叫车，并且能够大大减少多余劳动力，同时大大提高用户的时间利用率，满足人
28、们追求效率、速度的市场经济观念，具有很好的市场前景和使用价值，这种趋势是不可阻挡的。PLC 控制系统与继电器接触器控制相比，具有使用方便、工作可靠的突出优点。在继电器接触器控制系统中所用电器，均属于机械触头。这些触头可能由于自身的灵敏度、触点间会产生电弧(烧坏触头)，造成线路故障，影响工作的可靠性。在以后的研究中应尽减少触点的数量，提高触点质量，保证系统能够按照指令进行动作。设 计 总 结本学期学校给我们开设了一科重要的专业课程机电传动与控制 ，为了加深同学22们对这门科目的理解，并且学以致用，因此安排我们进行了两个周的课程设计。每个人的设计题目都不一样，通过设计自己的课题，能够把学到的理论知
29、识跟实践相结合，我所做的是“自动双层停车场控制系统设计” ，分别采用继电器接触器控制和 PLC 控制，以实现自动叫车。刚拿到课程设计题目的时候，不知道该如何下手，但静下心来分析下停车场控制的逻辑关系，联系理论知识，最终分析出了怎样实现逻辑功能的控制。 双层自动停车场控制系统的设计，使我收获颇多。通过采用继电器接触器控制设计我学会了，电气原理图（主、辅助电路）的绘制、理解和运用一些电气符号，在课本上接触到继电器接触器以及其它的一些电器元件时，对他们的应用很模糊，但通过此次课程设计，对这些电器元件的理解相对更加深入，让我对继电器接触器控制有了从理论到实践认识的飞跃。PLC 控制设计使我学会了使用一
30、些特定软件和语言绘制和编写 PLC 流程图、梯形图、指令表，现在能够熟练的在相应软件上完成梯形图的输入，PLC 型号的选择，并完成相应的编译和调试，并由此判断程序是否能够实现要完成的逻辑功能。通过此次课程设计我认识到了自己的一些不足，当我想用一些专业性软件时，竟是那么的力不从心，例如当我想用相应的专业软件画电路图时，由于以前没有接触过此类软件，因此用起来显的非常的生疏，自己只能够完成一些比较简单的电路的绘制，由于我的控制电路过于复杂，最后不得不选用手绘。设计 PLC 控制时，对一些定时器，常开常闭开关的运用不熟练，以后要加强这方面的训练。 本次课程设计是毕业前的最后一次课程设计，下学期我们就要
31、做毕业设计，因此本次设计指导老师对我们的要求很高，除了完成题目的要求功能外，包括课程设计说明书的完成，无论从内容、格式，分页、字体、字号还是分页上都有严格的要求，目的是为了实现格式的规范化，在做设计时养成良好的习惯，严谨认真，一丝不苟，这样有利于我们下学期更好的完成毕业设计，对我们以后的工作也有帮助。谢 辞23本次课程设计是在王宗才老师的悉心指导和严格要求下完成的，从课题的分配到具体的设计过程，无不凝聚着王老师的心血和汗水，在两周的课程设计期间，王老师每天到教室给我们做指导，当我的课程设计遇到问题时，如逻辑关系模糊、理论知识不知该如何运用等，和同学们讨论还不能确定时，就去请教王老师，每次老师都
32、给我做认真的讲解，帮我扫除障碍。我的第一套自动双层停车场 PLC 控制设计时由于逻辑关系考虑的太复杂，因此梯形图很繁琐，王老师看了之后给我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，我因此改进了自己的设计方案，看起来比第一套简单多了。此外我也得到了同学们的帮助，在设计电路图和梯形图时请教张高杰和杨泽乾同学，他们帮我想到了一些我没有考虑到的逻辑关系，提出了很多宝贵的意见。没有老师和同学这样的关怀和帮助，我不会这么顺利的完成此次课程设计，在此向王老师表示深深的感谢和崇高的敬意。对于同学们的帮助和支持，在此我表示深深地感谢。参考文献241王宗才. 机电传动与控制. 电子工业出版社，2011.2李方园. PLC 行业应用实践 中国电力出版社，2007.3王永华. 现代电气控制及 PLC 应用技术.北京：北京航空航天出版社，2008.4孙振强. 可编程控制器原理及应用教程.北京：清华大学出版社.5张万忠. 电气及 PLC 控制技术.化学工业出版社，2003.6陈立定. 电气控制与可编程控制器.华南理工大学出版社，2001.7杨后川、张学民、陈勇主编. 北京航空航天大学出版社，2008.8鲁远栋. PLC 机电控制系统应用设计技术. 电子工业出版社，2010.附 录附录 1 自动双层停车场系统 PLC 控制梯形图如下2526
