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PLC课程计划(论文及说明.)-自动双层停车场控制系统设计.doc

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PLC 课程 计划 论文 说明 自动 双层 停车场 控制系统 设计
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\\机电工程学院课程设计说明书 设计题目: 自动双层停车场控制系统设计 学生姓名: 马俊超 学 号: 201048050504 专业班级: 机制F1007班 指导教师: 薛东斌 2012年 12 月 09 日内容摘要可编程序控制器(Programmable controller)简称PLC,是近年来一种极为迅速,应用极为广泛的工业控制装置。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,它采用可编程程序的存储器,用来存储用户指令,通过数字或模拟的输入/输出完成确定的逻辑顺序、定时、记数、运算和一些确定的功能来控制各种类型的机械或生产过程。随着汽车工业的发展,以及国家的经济型社会、节约型经济的政策、可持续发展战略等,决定了立体停车设备的发展和立体停车设施问题。 近年来由于汽车数量的快速增加,对停车场的需求必将日益提高,停车难的问题越来越突出,人们对停车的要求也越来越迫切。而对于快速发展的中国各个城市,停车难也随着城市经济的快速发展和汽车数量的激增接踵而来。关键词:plc; 自动化; 方便目 录前言·····························································1第1章课程内容及设计方案·····································2 1.1组成原理··················································2第2章方案设计·················································3 2.1取车过程··················································3 2.2存车过程··················································4 2.3结构特点··················································5 2.4系统硬件设计··············································5 2.5外部硬件连接图············································6 2.6操作面板设计··············································7 2.7控制线路图················································7 2.8主电路图··················································8第3章软件设计·················································10 3.1系统软件设计过程··········································10 3.1.1X10车盘的调试········································10 3.1.2X11车盘的调试········································10 3.1.3X12车盘的调试·······································11 3.1.4X13,X14车盘的调试··································11 3.2梯形图·····················································11 3.3语句表·····················································14第4章 结束语···················································17第5章 谢辞·····················································18参考文献·······················································19附录····························································20前言 PLC一经出现,由于它的自动化程度高、可靠性好、设计周期短、使用和维护简便等独特优点,备受国内外工程技术人员和工业界厂商的极大关注,生产PLC的厂家云起。随着大规模集成电路和微处理器在PLC中的应用,使PLC的功能不断得到增强,产品得到飞速发展。国内家用汽车拥有量的迅速增加,使城市道路交通变得十分拥挤,各大城市高峰时塞车已经成为天天可见的一道景观。家用汽车的停放也逐渐成为一个社会问题。我国大城市中由于停车位少,而土地越来越紧缺的情况下,停车位价格十分昂贵,为解决城市停车难的问题,立体车库是必然出路。我国立体车库发展虽经历了近十年的发展,但仍处于初级的停车功能,是最原始的使用阶段,它的设计水平、经济价值还有待于完善和开发。为此对立体车库设计方案优化具有重大的现实意义和潜在的市场经济效益。采用基于PLC的控制系统来取代原来由单片机、继电器等构成的控制系统,采用模块化结构,具有良好的可移植性和可维护性。对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助,同时又提高了生产线的效率、使用寿命和质量,减少了企业产品质量的波动,因此具有广阔的市场前景。用PLC进行开关量控制的实例很多,在冶金、机械、纺织、轻工、化工、铁路等行业几乎都需用到它,如灯光照明、机床电控、食品加工、印刷机械、电梯、自动化仓库、液体混合自动配料系统、生产流水线等方面的逻辑控制,都广泛应用PLC来取代传统的继电器控制。本次设计是将PLC用于自动双层停车场控制,对学习与实用是很好的结合。第1章 课程内容及设计方案1.1组成原理 自动双层停车场的运行原理即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。其车位结构为2维矩阵形式,可设计为多层和多列。由于受收链装置及进出车时间的限制,一般为2-4层,2层、3层者居多,现以较为典型的地上3×3升降横移式为例,说明停车库的运行原理。图图1-1 自动双层停车场原理图 下排车位只需直接将车子开出即可。如果要呼叫上排车位,只需[叫车]按钮,再按下按下1至3的按钮,择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来。即底层只能平移,顶层只能升降。除顶层外,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;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动作,进出车完成后再上升回到原位置。由于停车设备对场地的适应性强,系统各机械部分可以根据不同地形和空间进行任意的组合、排列,规模可大可小,对土建的要求比较低,因此,应用非常广泛第2章 方案设计2.1取车过程:自动双层车库控制系统通过人机界面来实现。取车时人机界面进去取车界面,按取车按钮,直接选择想要取车的库位,判断无误后按确定,自动完成驱车过程。 发布取车指令,将相应信号送给PLC,判断无误后按确认,进入取车操作。根据库位位置,PLC判断所取车位是否下降,4和5号车位是否左右移,并复位。并检测升降台是否到位,司机把车从升降台上开出,按下完成按钮后,各车位恢复原来位置,取车过程结束。流程图见下图图2-1 取车流程图2.2存车过程 自动双层车库控制系统通过人机界面来实现。取车时人机界面进去取车界面,按存车按钮,直接选择想要存车的库位,判断无误后按确定,自动完成存车过程。 发布存车指令,将相应信号送给PLC,判断无误后按确认,进入存车操作。根据库位位置,PLC判断所取车位是否下降,4和5号车位是否左右移,并复位。并检测升降台是否到位,司机把车开进升降台,按下完成按钮后,各车位恢复原来位置,存车过程结束。流程图见下图图2-2 存车流程图2.3结构特点 此立体车库适用于地面及地下停车场,配置灵活,造价较低,产品特点:1) 节省占地,配置灵活,建设周期短。2) 价格低,消防、外装修、土建地基等投资少。3) 可采用自动控制,构造简单,安全可靠。4) 存取车迅速,等候时间短。5) 运行平稳,工作噪声低。6) 适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。2.4 系统硬件设计 表2-1 详细的I/O输入信号的地址分配控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号存车信号常开按钮SB1I0.0取车信号SB2I0.1完成信号SB4I0.31号车下降SB3I0.22号车下降SB5I0.43号车下降SB6I0.51号车位有无车判断行程开关SQ10I0.62号车位有无车判断SQ11I0.73号车位有无车判断SQ12I1.04号车位有无车判断SQ13I1.15号车位有无车判断SQ14I1.21号车上升停止SQ1.0I1.41号车下降停止SQ1.1I1.32号车上升停止SQ2.0I1.52号车下贱停止SQ2.1I2.03号车上升停止SQ3.0I2.13号车下降停止SQ3.1I2.24号车左移停止SQ4.0I2.34号车右移停止SQ4.1I2.45号车左移停止SQ5.0I2.55号车右移停止SQ5.1I2.6输出信号1号车下降接触器KM1Q0.11号车上升KM2Q0.22号车下降KM3Q0.3 续表2-1 2号车上升KM4Q0.43号车下降KM5Q0.53号车上升KM6Q0.64号车右移KM7Q0.74号车左移KM8Q0.05号车右移KM9,KM11Q1.0,Q1.25号车左移KM10Q1.12.5外部硬件连接图图2-3 外部硬件连接图2.6操作面板设计存车 OK 取车 1号 2号 3号图2-4 操作面板2.7控制线路设计图2-5 控制线路图2.8主电路设计图2-6主电路设计图第3章软件设计3.1 系统软件设计过程 在本停车库操作系统中,由于底层不需要升降,只需左、右横移顶层只能上下不能左右。本系统的操作方法:先确定存车或者取车,假如车主存车,则需先按存车按钮,再按想要存放的车位,开车进车盘后,还需要按下完成按钮,让车进入车位,方便后面的车停放。比如,想存在一号车位(假设一号车位没车),则“存车”——“1”——开车入库——“OK”,在本系统中,如果不按“存车”,单按车位按钮是无效的。同样,取车也是一样。当想要存放的车位中早已有车,则就算按步骤操作也依然无效,系统无反应,需要从新选择车位。比如一号车位已经停放有车,按”存车”,再按“1”,系统无反应。此时,一号车位只能按“取车”,再按“1”才能下降。3.1.1 X10车盘的调试:X10车盘存车的调试假设4号车位没车系统上电以后,在正常情况下。当按下SB1(I0.0)启动存车按钮,KV1(M0.1)线圈得电,由于4号车位没车,SB13常闭按钮连通,此时,按下一号车位按钮,SB3导通,KM1自锁,其电机正转带动X10车盘下降。当车盘下降到行程开关 SQ1.1(I0.3)时,启动制动X10车盘停止。司机将车开进去后,按OK按钮,此时,KV1失电,KM2导通并自锁,电机反转带动X10车盘上升,当车盘上升到行程开关SQ1.0处时,KM2失电,启动制动X10车盘停止,完成存车过程。假设4号车位有车系统上电以后,当按下SB1(I0.0)启动存车按钮,KV1(M0.1)线圈得电,由于4号车位有车,SB13常开按钮连通,此时,按下一号车位按钮,SB3导通,KM7,KM9通电并自锁,电机正转带动4,5号车位右移,当车盘移到行程开关SQ4.1,SQ5.1时,KM7,KM9失电,电机停止,同时,SQ4.1的常开按钮关闭,KM1得电并自锁,其电机正转带动X10车盘下降。当车盘下降到行程开关 SQ1.1(I0.3)时,启动制动X10车盘停止。司机将车开进去后,按OK按钮,此时,KV1失电,KM2导通并自锁电机反转带动X10车盘上升,当车盘上升到行程开关SQ1.0处时,KM2失电,启动制动X10车盘停止,此时,SQ1.0常开按钮关闭,KM8,KM10得电,其电机反转,带动4,5号车盘左移,当移到SQ4.0,SQ5.0行程开关时,KM8,KM10失电,电机停止并制动,完成存车过程。 X10车盘取车的调试:假设4号车位没车系统上电以后,在正常情况下。当按下SB2(I0.1)启动取车按钮,KV2(M0.2)线圈得电,由于4号车位没车,SB13常闭按钮连通,此时,按下一号车位按钮,SB3导通,KM1自锁,其电机正转带动X10车盘下降。当车盘下降到行程开关 SQ1.1(I0.3)时,启动制动X10车盘停止。司机将车开出后,按OK按钮,此时,KV1失电,KM2导通并自锁,电机反转带动X10车盘上升,当车盘上升到行程开关SQ1.0处时,KM2失电,启动制动X10车盘停止,完成取车过程。 假设4号车位有车系统上电以后,当按下SB2(I0.1)启动存车按钮,KV1(M0.1)线圈得电,由于4号车位有车,SB13常开按钮连通,此时,按下一号车位按钮,SB3导通,KM7,KM9通电并自锁,电机正转带动4,5号车位右移,当车盘移到行程开关SQ4.1,SQ5.1时,KM7,KM9失电,电机停止,同时,SQ4.1的常开按钮关闭,KM1得电并自锁,其电机正转带动X10车盘下降。当车盘下降到行程开关 SQ1.1(I0.3)时,启动制动X10车盘停止。司机将车开出后,按OK按钮,此时,KV1失电,KM2导通并自锁电机反转带动X10车盘上升,当车盘上升到行程开关SQ1.0处时,KM2失电,启动制动X10车盘停止,此时,SQ1.0常开按钮关闭,KM8,KM10得电,其电机反转,带动4,5号车盘左移,当移到SQ4.0,SQ5.0行程开关时,KM8,KM10失电,电机停止并制动,完成取车过程。3.1.2 X11车盘的调试: 假如5号车盘没车系统上电以后,在正常情况下。当按下SB1(I0.0)启动存车按钮,KV1(M0.1)线圈得电,由于5号车位没车,SB14常闭按钮连通,此时,按下2号车位按钮,SB5导通,KM3自锁,其电机正转带动X11车盘下降。当车盘下降到行程开关 SQ2.1(I2.0)时,启动制动X11车盘停止。司机将车开进去后,按OK按钮,此时,KV1失电,KM4导通并自锁,电机反转带动X11车盘上升,当车盘上升到行程开关SQ2.0处时,KM4失电,启动制动X11车盘停止,完成存车过程。假设5号车位有车系统上电以后,当按下SB1(I0.0)启动存车按钮,KV1(M0.1)线圈得电,由于5号车位有车,SB13常开按钮连通,此时,按下2号车位按钮,SB5导通,KM11通电并自锁,电机正转带动5号车位右移,当车盘移到行程开关SQ5.1时,KM9失电,电机停止,同时,SQ5.1的常开按钮关闭,KM3得电并自锁,其电机正转带动X11车盘下降。当车盘下降到行程开关SQ2.0时,启动制动X10车盘停止。司机将车进去后,按OK按钮,此时,KV1失电,KM4导通并自锁电机反转带动X11车盘上升,当车盘上升到行程开关SQ2.0处时,KM4失电,启动制动X11车盘停止,此时,SQ2.0常开按钮关闭,KM10得电,其电机反转,带动5号车盘左移,当移到SQ5.0行程开关时,KM10失电,电机停止并制动,完成存车过程。X11车盘取车的调试假如5号车盘没车系统上电以后,在正常情况下。当按下SB2(I0.1)启动取车按钮,KV2(M0.2)线圈得电,由于5号车位没车,SB14常闭按钮连通,此时,按下2号车位按钮,SB5导通,KM3自锁,其电机正转带动X11车盘下降。当车盘下降到行程开关 SQ2.1(I2.0)时,启动制动X11车盘停止。司机将车开出后,按OK按钮,此时,KV1失电,KM4导通并自锁,电机反转带动X11车盘上升,当车盘上升到行程开关SQ2.0处时,KM4失电,启动制动X11车盘停止,完成取车过程。假设5号车位有车系统上电以后,当按下SB2(I0.1)启动取车按钮,KV2(M0.2)线圈得电,由于5号车位有车,SB13常开按钮连通,此时,按下2号车位按钮,SB5导通,KM11通电并自锁,电机正转带动5号车位右移,当车盘移到行程开关SQ5.1时,KM9失电,电机停止,同时,SQ5.1的常开按钮关闭,KM3得电并自锁,其电机正转带动X11车盘下降。当车盘下降到行程开关SQ2.0时,启动制动X10车盘停止。司机将车开出后,按OK按钮,此时,KV1失电,KM4导通并自锁电机反转带动X11车盘上升,当车盘上升到行程开关SQ2.0处时,KM4失电,启动制动X11车盘停止,此时,SQ2.0常开按钮关闭,KM10得电,其电机反转,带动5号车盘左移,当移到SQ5.0行程开关时,KM10失电,电机停止并制动,完成取车过程。3.1.3 X12车盘的调试:系统上电以后,在正常情况下。当按下SB1(I0.0)启动存车按钮,KV1(M0.1)线圈得电,此时,按下3号车位按钮,SB6导通,KM5自锁,其电机正转带动X12车盘下降。当车盘下降到行程开关 S3.1时,启动制动X12车盘停止。司机将车开进后,按OK按钮,此时,KV1失电,KM6导通并自锁,电机反转带动X12车盘上升,当车盘上升到行程开关SQ3.1处时,KM6失电,启动制动X10车盘停止,完成存车过程。X12车盘取车的调试:系统上电以后,在正常情况下。当按下SB2启动取车按钮,KV2(M0.2)线圈得电,此时,按下3号车位按钮,SB6导通,KM5自锁,其电机正转带动X12车盘下降。当车盘下降到行程开关 S3.1时,启动制动X12车盘停止。司机将车开出后,按OK按钮,此时,KV1失电,KM6导通并自锁,电机反转带动X12车盘上升,当车盘上升到行程开关SQ3.1处时,KM6失电,启动制动X10车盘停止,完成取车过程3.1.4 X13、X14车盘的调试:由于本停车场设计规则上层只能上下不能左右,底层的只能左右不能上下。故在下层取车时,不需要任何操作方可把车直接开出。3.2梯形图 第4章结束语自动停车场集中了现代多方面的先进技术,是科技含量较高的车库,其中双层自动停车场停车方便、存取速度快、车库结构灵活、造价低的特点,将可能成为今后停车库发展的主要形式。立体停车库目前在全国各地的很多新建小区内逐渐开始应用,今后随着家庭轿车的增加,经济实用的自动的立体停车库必将兴起,车库实现自动化控制是未来车库技术发展的主方向。可以设置PC机作为控制系统的上位机,通过灵活、友好的人机界面,以互联网作为信息通道,可实现对停车库的远程网络化控制和管理。根据双层自动停车场的运动原理及特点,明确了运动规律,通过对PLC的输入、输出信号数量的确定合理的对PLC进行了选型。并对其运行过程进行了PLC控制程序的编程。总体来说,此次设计给我的影响颇大,让我知道了怎样做好一件事情,也明白了以往所学PLC课程还很不够,所以在本设计中可能存在考虑不周全、设计漏洞等问题。我希望大家提出宝贵意见与建议。 第5章谢辞  在本次的课程设计中,我首先得感谢薛老师的精心指导以及各位同学的诚心帮助,我的课程设计才得以顺利完成。因为有了大家的帮助,以及思路分析的分歧,才得以让不同的知识在此刻碰撞产生了智慧的火花,并燃烧了我心中求知的热情。THANK YOU.参考文献[1]王宗才.机电传动与控制.北京:电子工业出版社.2011.[2]于庆广.可编程电气原理与系统设计.北京:清华大学出版社.2004.[3]胡学林.电气控制与PLC.北京:冶金工业出版社.1997.[4]孙振强.可编程控制原理及应用教程.北京:清华大学出版社.2003.[5]罗伟、邓木生.PLC与电气控制.北京:中国电力出版社.2005.[6]刘子林.电机与电气控制.北京:电子工业出版社.2003.附录附图1 1号车盘下降附图2 1号车盘上升附图3 2号车盘下降附图4 2号车盘上升附图5 3号车盘下降附图6 3号车盘上升附图7 4,5号车盘左移附图8 5号车盘左移
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