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沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院
本科畢業(yè)論文
題 目： 垂直循環(huán)式立體停車(chē)庫(kù)
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： 機(jī)制1204
學(xué)生姓名： 于迪
指導(dǎo)教師： 邱國(guó)俊
論文提交日期： 年 月 日
論文答辯日期： 2016 年 6 月 7 日
摘 要
立體車(chē)庫(kù)是我的主營(yíng)產(chǎn)品之一。堅(jiān)持科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，堅(jiān)持技術(shù)進(jìn)步，推進(jìn)科技創(chuàng)新。下面是介紹的是立體車(chē)庫(kù)垂直循環(huán)式：
汽車(chē)停車(chē)托架上, 所有的托架作升降循環(huán)運(yùn)動(dòng)。這種升降循環(huán)運(yùn)動(dòng)由電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)通過(guò)特殊的鏈傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn), 車(chē)位數(shù)一般在5 0 輛以內(nèi)。車(chē)位數(shù)與電機(jī)功率、傳動(dòng)件強(qiáng)度密切相關(guān), 占地面積小,空間利用率高, 可以建成地上、半地上、地下式的, 而出入口均可設(shè)以地面,也可單獨(dú)設(shè)置或安裝于建筑物內(nèi), 或數(shù)套并排設(shè)置。
通過(guò)上面的介紹相信大家對(duì)立體車(chē)庫(kù)垂直循環(huán)式有了進(jìn)一步了解！本秉承“質(zhì)量第一”的原則，為您提供可靠的保證，倡導(dǎo)以質(zhì)量求生存，以拼搏求進(jìn)取，以務(wù)實(shí)求效益。歡迎新老客戶前來(lái)洽談業(yè)務(wù)。
關(guān)鍵詞：垂直循環(huán)；立體車(chē)庫(kù)；機(jī)械系統(tǒng)
Abstract
Stereo garage is one of my main products. Adhere to science and technology is the first productive forces, adhere to technological progress, promote scientific and technological innovation. The following is the introduction of the vertical circulation of three-dimensional garage:
In the car parking bracket, all the bracket for lifting cycle movement. The movement of the lifting cycle is realized by the special chain transmission of the motor and the speed reduction mechanism, and the number of the vehicles is generally within 50 units. Car number and power of the motor, transmission parts strength is closely related to the covers an area of small, space utilization rate, can be built on the ground, semi ground, underground and entrance can be arranged on the ground, also can be set separately or installed in a building, or the number of sets are arranged side by side.
Through the above introduction, I believe we have a further understanding of the vertical circulation of three-dimensional garage! This adhering to the "quality first" principle, to provide you with a reliable guarantee, to promote the quality of survival, to strive for progress, pragmatic and efficiency. Welcome new and old customers come to negotiate business.
Key words:Vertical circulation; stereo garage; mechanical system
目 錄
第一章 前言 1
1.1本課題研究的背景及意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 2
1.3 論文的主要內(nèi)容 3
第二章 可編程控制器的概述 5
2.1 PLC的發(fā)展 5
2.2 PLC的分類(lèi)及功能特點(diǎn) 6
2.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 6
第三章 新型智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 8
3.1 控制系統(tǒng)的選擇 8
3.2 控制系統(tǒng)原理 8
3.3 控制按鈕 10
3.4 控制部分參量設(shè)計(jì) 12
3.5 新型智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的工作流程 14
3.5.1 新型智能立體車(chē)庫(kù)工作流程 14
3.5.2 新型智能立體車(chē)庫(kù)工作流程圖 15
第四章 新型智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)硬件選擇 17
4.1 電動(dòng)機(jī)選型 17
4.2 傳感元件的選擇 18
4.3 行程開(kāi)關(guān) 18
4.4 PLC選型 19
第五章 新型智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 20
5.1 I/O分配表 20
5.2 S7-200 PLC指令 21
5.3 梯形圖及分析 22
5.3.1 梯形圖的基本知識(shí) 22
5.3.2 系統(tǒng)梯形圖 24
5.4 程序調(diào)試 31
5.4.1 程序的模擬調(diào)試 32
5.4.2 程序的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試 32
參考文獻(xiàn) 33
致 謝 34
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 前言
第一章 前言
1.1本課題研究的背景及意義
近些年來(lái)，伴隨著我國(guó)人民物質(zhì)生活水平的不斷改善，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量越來(lái)越多，由于不合理的城市規(guī)劃，停車(chē)設(shè)施的短缺、管理不善及其他一些原因，導(dǎo)致道路資源一天比一天緊張，交通供需矛盾日益顯現(xiàn)出來(lái)。尤其是在靜態(tài)交通中，傳統(tǒng)停車(chē)場(chǎng)已經(jīng)不能滿足越來(lái)越多的停車(chē)需要?；谕＼?chē)難的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，讓靜態(tài)交通在道路上停車(chē)，對(duì)于本來(lái)就擁擠的動(dòng)態(tài)交通和一寸土一寸金的城市空地上，無(wú)疑會(huì)讓已經(jīng)擁擠的道路問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。因此必須高度重視城市面臨的停車(chē)難問(wèn)題，并積極尋找解決辦法。
現(xiàn)在城市交通擁堵和停車(chē)難已經(jīng)成為主要的社會(huì)問(wèn)題，造成這些問(wèn)題的主要原因是城市化的發(fā)展和人們生活水平的日益提高。我們可以通過(guò)動(dòng)用各級(jí)政府的力量，出臺(tái)各種鼓勵(lì)修建停車(chē)場(chǎng)的相關(guān)政策以及使用立體式停車(chē)庫(kù)位的措施解決這些問(wèn)題。面對(duì)停車(chē)難問(wèn)題，我們要從源頭上想辦法來(lái)解決這個(gè)難題。這就要求我們要從停車(chē)位建設(shè)和對(duì)車(chē)輛停放的管理兩方面進(jìn)行，以立體停車(chē)場(chǎng)為主要的停放地點(diǎn)，如果有需要可以短暫性的在路外以及公共區(qū)域停車(chē)。
之前停車(chē)位的控制系統(tǒng)大多數(shù)采用繼電器，但是繼電器控制系統(tǒng)有許多的不足之處。首先，它的體積很大，比較笨重。其次，它的控制很不穩(wěn)定，需要許多人進(jìn)行維護(hù)。除了繼電器控制系統(tǒng)之外，還有的一些控制系統(tǒng)用的是單片機(jī)。但是這些控制系統(tǒng)在輸入、輸出部分上會(huì)有很大的消耗，并且它們系統(tǒng)的穩(wěn)定性不好和抗干擾性差等因素也會(huì)讓機(jī)器經(jīng)常需要人員維護(hù)。
但是PLC自身的抗干擾、適用能力以及它的應(yīng)用范圍都是特別優(yōu)秀的，這樣，就會(huì)讓我們?cè)O(shè)計(jì)的此車(chē)庫(kù)的發(fā)展就有了更高的發(fā)展前景。PLC有在應(yīng)用靈活方面有著無(wú)與倫比的優(yōu)點(diǎn)，編程簡(jiǎn)便、且容易修改，配置也是很靈活的，同時(shí)它的結(jié)構(gòu)模塊化、功能齊全也是PLC技術(shù)應(yīng)用的有力條件；安裝簡(jiǎn)單、調(diào)試方便；體積小、能耗低，PLC的這一系列優(yōu)點(diǎn)使它贏得了諸多智能立體車(chē)庫(kù)的青睞，加之其價(jià)格逐年下降，所以實(shí)用性和現(xiàn)實(shí)性很強(qiáng)。
1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
機(jī)械式智能立體車(chē)庫(kù)的出現(xiàn)，很好地解決了世界各國(guó)停車(chē)難的問(wèn)題，歐美國(guó)家是最早開(kāi)始使用立體車(chē)庫(kù)的國(guó)家。世界上第一個(gè)機(jī)械升降車(chē)庫(kù)是1920年在美國(guó)修建成功的。并且，隨著科技的發(fā)展，在隨后的二三十年間，汽車(chē)日漸趨于大眾化，其他的國(guó)家都開(kāi)始進(jìn)行一些立體車(chē)庫(kù)的研究，并且也都取得了不錯(cuò)的成果。尤其是亞洲的一些國(guó)家，因?yàn)樗麄兊耐恋刭Y源稀缺，故而對(duì)于立體車(chē)庫(kù)的使用就相對(duì)的比較廣泛。在亞洲，最先使用立體車(chē)庫(kù)的是日本，從日本開(kāi)始進(jìn)行機(jī)械停車(chē)設(shè)備的研究開(kāi)始，已經(jīng)有50年的歷史了，他們每年間所生產(chǎn)的機(jī)械停車(chē)位就有十幾萬(wàn)了，并且是以升降橫移類(lèi)作為主要目標(biāo)的。
雖然我國(guó)總的土地面積挺大，但是由于我國(guó)人口基數(shù)大，以至于我們?nèi)司加械耐恋孛娣e就會(huì)非常少，土地資源匱乏還是很?chē)?yán)重的。而我們國(guó)家是在上世紀(jì)80年代才開(kāi)始的，那時(shí)候還是處于起步階段的，一直到90年代，我們的機(jī)械停車(chē)設(shè)備才開(kāi)始了技術(shù)引進(jìn)，再加上我們的自主研發(fā)，很快就取得了相應(yīng)的發(fā)展，目前都已經(jīng)成為新興的停車(chē)設(shè)備行業(yè)了。到了2006年底時(shí)，對(duì)于智能停車(chē)設(shè)備的研究企業(yè)已經(jīng)翻了十幾倍，包括全國(guó)的27個(gè)省市自治區(qū)的94個(gè)城市，而擁有智能停車(chē)設(shè)備設(shè)施的有284個(gè)。由此可以看出，我們國(guó)家這個(gè)的行業(yè)的發(fā)展是非常迅速的。并且，我國(guó)的智能停車(chē)設(shè)備方面的生產(chǎn)力、質(zhì)量等等一些方面，都已經(jīng)跟國(guó)際的高端水準(zhǔn)相接近了。
智能立體車(chē)庫(kù)的許多設(shè)備采用了現(xiàn)在機(jī)械、電子、光學(xué)、磁控、計(jì)算機(jī)等許多領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，例如激光測(cè)距、交流變頻調(diào)速技術(shù)、PLC、IC卡、總線控制技術(shù)、觸摸屏等等，極大地提高了產(chǎn)品在技術(shù)含量、智能化程度、運(yùn)行安全可靠性等方面的性能。近年來(lái)，越來(lái)越重視智能立體停車(chē)設(shè)備的研發(fā)工作，國(guó)內(nèi)多家研究機(jī)構(gòu)都進(jìn)行了技術(shù)力量的投入，對(duì)智能立體停車(chē)設(shè)備的許多方面進(jìn)行了研究，取得了很大的成果。
雖然機(jī)械式智能立體停車(chē)設(shè)施在我國(guó)作為一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，具有不可估量的發(fā)展前景，但是現(xiàn)在還沒(méi)有進(jìn)入一個(gè)快速的發(fā)展階段，主要是因?yàn)槲覈?guó)在智能立體停車(chē)設(shè)備行業(yè)當(dāng)中的發(fā)展還存在著許多不足之處：首先，雖然這個(gè)行業(yè)的企業(yè)已經(jīng)具備一定的規(guī)模，但是他們的發(fā)展不平衡，大中型企業(yè)較少，僅20家左右，剩下的則是一些中小企業(yè)，中小企業(yè)技術(shù)力量相對(duì)比較薄弱，缺乏企業(yè)的自主開(kāi)發(fā)能力；其次，智能立體車(chē)庫(kù)對(duì)于安全方面的要求很高，然而有的企業(yè)自主研發(fā)的設(shè)施沒(méi)有進(jìn)行更加深入的研究，不能保障產(chǎn)品的安全性、可靠性和耐久性；第三，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)雜亂，目前國(guó)內(nèi)總體生產(chǎn)能力過(guò)剩，價(jià)格比較低，政府在對(duì)待智能立體停車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面的政策嚴(yán)重滯后；此外，平面停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)便宜，加上人們的意識(shí)還沒(méi)有完全轉(zhuǎn)變，都將成為智能立體停車(chē)設(shè)施難以普及的攔路虎。由此看來(lái)，想要加快我國(guó)智能停車(chē)設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我們需要在政策、市場(chǎng)、管理和技術(shù)等多方面進(jìn)行努力。
1.3 論文的主要內(nèi)容
這篇論文是有關(guān)設(shè)計(jì)一種可靠性高、便于操作的智能立體車(chē)庫(kù)控制方法，它的基本設(shè)計(jì)原理是利用載車(chē)板改變位置（其系統(tǒng)為PLC）產(chǎn)生一個(gè)沒(méi)有障礙的垂直通道，然后通過(guò)上層車(chē)位上下移動(dòng)來(lái)存取車(chē)輛，PLC中主要的控制對(duì)象是車(chē)庫(kù)內(nèi)的橫移小電機(jī)和升降大電機(jī)，以便它們?cè)诓煌瑫r(shí)間實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，再控制車(chē)庫(kù)內(nèi)的其他的輔助裝置。
本次設(shè)計(jì)的智能立體車(chē)庫(kù)分為上、下兩層。上層車(chē)庫(kù)不可以平移僅僅用來(lái)上升與下降，下層車(chē)庫(kù)也只是能進(jìn)行左右移動(dòng)。這次設(shè)計(jì)的新型智能立體車(chē)庫(kù)中總共有6個(gè)車(chē)位，其中下層有一個(gè)為空位作為交換車(chē)位，可為載車(chē)盤(pán)提供一個(gè)上下的無(wú)障礙通道，另外5個(gè)車(chē)位用于存放車(chē)輛。當(dāng)下層車(chē)位進(jìn)出車(chē)時(shí)，不需要移動(dòng)其他托盤(pán)就可直接進(jìn)行進(jìn)出車(chē)處理。當(dāng)上層車(chē)位進(jìn)出車(chē)時(shí)，首先要判斷其對(duì)應(yīng)的下方位置是否為空，不為空時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理，直到下方為空才可進(jìn)行下降動(dòng)作到達(dá)下層，進(jìn)行進(jìn)出車(chē)處理，進(jìn)出車(chē)完畢后上升回到原位置。
研究的具體內(nèi)容包括：
1. 對(duì)新型智能立體車(chē)庫(kù)PLC控制方案進(jìn)行總體設(shè)計(jì)；
2.選擇控制系統(tǒng)中所需硬件并進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（CPU選型、輸入輸出接口配置、
各電器元件選型等）；
3. 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)（梯形圖、語(yǔ)句表程序等）；
4. 對(duì)控制系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行分析和說(shuō)明；
5. 介紹PLC基礎(chǔ)知識(shí)，包含PLC的由來(lái)發(fā)展、功能、工作原理、S7-200 PLC指
令以及編程軟件等內(nèi)容介紹；
6. 智能立體車(chē)庫(kù)控制特性、PLC系統(tǒng)控制要求；
7. 控制設(shè)計(jì)，包含：制定程序流程圖、分配PLC I/O接口、繪制控制電路外部接
線圖、編制程序；
8. 實(shí)現(xiàn)程序的調(diào)試。
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沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 可編程控制器的概述
第二章 可編程控制器的概述
2.1 PLC的發(fā)展
PLC的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、控制技術(shù)等的發(fā)展密切聯(lián)系相輔相成，PLC的發(fā)展需要這些高新技術(shù)的輔助，而PLC對(duì)他們的需求也恰恰是這些高新技術(shù)發(fā)展的理由，雙方都是互相利用共同促進(jìn)。
近年來(lái)，PLC以高速狀態(tài)發(fā)展，下面就是PLC發(fā)展的四個(gè)主要階段：
1969年到1972年，PLC技術(shù)處于初始階段，只能進(jìn)行一些計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)、順序控制和簡(jiǎn)單的邏輯運(yùn)算等功能。
1973年到1978年是PLC發(fā)展的成熟時(shí)期，這個(gè)階段的PLC控制系統(tǒng)功能更加全面。它通過(guò)與具有眾多優(yōu)點(diǎn)的繼電器控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，使它逐漸完美的面向工業(yè)控制。PLC從此開(kāi)始了實(shí)用化的新篇章。
1978年到1984年，PLC處于快速發(fā)展階段，這時(shí)的PLC一直處于快速發(fā)展，它的CPU采用8位和16位的微處理器，功能相對(duì)增強(qiáng)完善，加快了處理速度。容錯(cuò)技術(shù)和自我診斷功能有所發(fā)展，也同時(shí)具備了通信功能和遠(yuǎn)程 I/O能力，同時(shí)也添加了很多特殊功能。自此，開(kāi)始形分布式通信網(wǎng)絡(luò)體系。
1984年至今，PLC處于繼續(xù)發(fā)展階段，這時(shí)的PLC用戶存儲(chǔ)量增大，可以進(jìn)行在線仿真，人機(jī)對(duì)話、排錯(cuò)和糾錯(cuò)能力增強(qiáng)，加快了軟件開(kāi)發(fā)的周期。
就我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)的發(fā)展前景，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域還將日益擴(kuò)大，其功能也將日益強(qiáng)大，作為增長(zhǎng)速度最快的工業(yè)控制器它將會(huì)繼續(xù)發(fā)展下去。其主要的發(fā)展方向，一是朝著大型化的方向發(fā)展，二是向著小型化的方向發(fā)展，從而完成不同要求的控制和適應(yīng)不同的場(chǎng)合。
大型化
PLC控制技術(shù)為了滿足不同種控制系統(tǒng)的不同需求，不斷地向大存儲(chǔ)量、高性能、
快速、增加I\O點(diǎn)數(shù)方向發(fā)展，表現(xiàn)如下：
網(wǎng)絡(luò)通信功能加強(qiáng)；
智能模塊得到發(fā)展；
編程語(yǔ)言、編程工具走向標(biāo)準(zhǔn)化、高級(jí)化；
發(fā)展外部故障診斷功能；
編程組態(tài)軟件得到迅速發(fā)展；
實(shí)現(xiàn)軟件、硬件標(biāo)準(zhǔn)化。
小型化
占地面積小、功能全面、價(jià)格容易接受、簡(jiǎn)單容易操作是小型PLC發(fā)展的未來(lái)趨勢(shì)。PLC發(fā)展的目標(biāo)就是占領(lǐng)中小型工業(yè)控制場(chǎng)合，使PLC不僅能取代繼電器，同時(shí)還能超過(guò)繼電器控制系統(tǒng)。
2.2 PLC的分類(lèi)及功能特點(diǎn)
PLC一般可按功能、控制規(guī)模、結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)。
（1）按PLC的功能分類(lèi)，有低、中和高檔三類(lèi)；
（2）按PLC的控制規(guī)模分類(lèi)，可以分為小、中、大型機(jī)三類(lèi)；
（3）按PLC的整體結(jié)構(gòu)形式，有疊裝式和模塊式。
PLC面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：
可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)；
靈活性好、通用性強(qiáng)、功能齊全；
編程簡(jiǎn)單、使用方便；
模塊化結(jié)構(gòu)；
安裝簡(jiǎn)便、調(diào)試方便。
2.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)及工作原理
中央處理器（CPU）、電源、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（ I/O）接口、編程器等是PLC的基本組成單元。
中央處理單元
中央處理單元由小型處理器與控制接口電路兩部分組成，是PLC最主要的一個(gè)組成部分。
存儲(chǔ)器
PLC系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器主要是用來(lái)對(duì)使用者程序的保存和對(duì)系統(tǒng)本身程序的保存。
輸入、輸出單元
PLC的CPU與立體車(chē)庫(kù)設(shè)備的連接是通過(guò)輸入、輸出單元完成的。
編程器
編程器有簡(jiǎn)單的和智能的兩類(lèi)。它是PLC外部一個(gè)比較重要的設(shè)備，主要是幫助使用者更好的使用系統(tǒng)程序。
電源單元
電源單元是用來(lái)給PLC供電的，一般采用開(kāi)關(guān)電源，它的首要作用是把用戶提供的電源轉(zhuǎn)換成PLC系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)耗電部分可以正常工作時(shí)所需的電源。PLC的電源主要特點(diǎn)是，占地空間小、重量輕、輸入電壓范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)、高效。
PLC需要由控制系統(tǒng)的管理，通過(guò)運(yùn)行一定的應(yīng)用程序來(lái)完成用戶的需求，否則就無(wú)法正常完成用戶的任務(wù)。PLC為了確保每次在進(jìn)行用戶程序操作時(shí)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，就一定要完成通信信息處理、內(nèi)部處理、CPU自我診斷檢查三個(gè)必備環(huán)節(jié)。之后，PLC會(huì)對(duì)使用者程序執(zhí)行進(jìn)行一個(gè)掃描周期的掃描，掃描完成后，還要通過(guò)四個(gè)過(guò)程來(lái)達(dá)到數(shù)據(jù)處理的目的，這四個(gè)過(guò)程分別是：“系統(tǒng)自監(jiān)測(cè)”、“與數(shù)字處理器交換信息”、“與編程器交換信息”、“網(wǎng)絡(luò)通訊”。PLC將一遍又一遍的重復(fù)掃描，一遍一遍的執(zhí)行以上過(guò)程，直到停機(jī)。
PLC的工作過(guò)程如圖2-1所示。
C
P
U自我診斷
通 信 信息處理
與外部設(shè)備交換信息
執(zhí)行用戶程序
輸入輸出信息處理
初始化
圖2-1 PLC的工作過(guò)程
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 新型智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
第三章 新型智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
3.1 控制系統(tǒng)的選擇
本設(shè)計(jì)其實(shí)是根據(jù)日趨成熟與自動(dòng)化程度逐漸提高的PLC技術(shù)，針對(duì)當(dāng)前車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)中個(gè)別系統(tǒng)管理不全面、安全得不到保證、集成自動(dòng)化程度不高和運(yùn)行速度提不起來(lái)等這些問(wèn)題，經(jīng)過(guò)科技領(lǐng)域許多專(zhuān)家學(xué)者的不懈努力，設(shè)計(jì)出了這種新型智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的設(shè)備通常采用繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行，但繼電器控制系統(tǒng)體積比較很大，并且控制穩(wěn)定性又比較差，需要大量人員進(jìn)行維護(hù)， 除此之外更無(wú)法進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算。在繼電器控制系統(tǒng)之外，還有以單片機(jī)作為控制中心的控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的車(chē)庫(kù)通常以單片機(jī)作為控制核心，但這樣做在輸入輸出的接口上會(huì)有很大的消耗，并且它的不穩(wěn)定性和抗干擾性比較差等因素同樣會(huì)讓機(jī)器經(jīng)常需要人員進(jìn)行維護(hù)。但是以單片機(jī)為核心的PLC技術(shù)就能避免這些很多的干擾因素，作為可編程的PLC是一種微型的控制裝置，主要由工業(yè)微型計(jì)算機(jī)、輸入輸出設(shè)備、也有抗干擾的電路組成。并且它的工作是有順序的有周期性的。那么，這個(gè)可編程的PLC也是有些特點(diǎn)的，我們從三個(gè)方面來(lái)看。
在此裝置的輸入輸出端口采用了抗干擾的措施，這樣抗干擾能力會(huì)有很大程度的提高，即便是在惡劣的環(huán)境中同樣可以工作。這就是第一個(gè)方面，可靠性高。
我們?cè)谥圃爝^(guò)程中應(yīng)用了很多的集成電路以及微處理器，同時(shí)應(yīng)用軟件編程，大大 的減少了硬連線，安裝便捷。這是第二個(gè)方面，體積縮小，便于安裝。編成器模塊化，通過(guò)各種模塊的自由靈活組合，形成各種控制系統(tǒng)，這樣對(duì)于各種情況的適應(yīng)能力都特別強(qiáng)。這就是第三個(gè)方面，通用性好。
基于PLC以上種種優(yōu)點(diǎn)能夠滿足新型智能立體車(chē)庫(kù)的各種性能要求，因此我們本次設(shè)計(jì)的立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)決定采用PLC。
3.2 控制系統(tǒng)原理
本文設(shè)計(jì)的車(chē)庫(kù)是小型的雙層5車(chē)位的車(chē)庫(kù)，示意圖如下3-1
圖3-1車(chē)庫(kù)示意圖
立體車(chē)庫(kù)分為上、下兩層。上層只能進(jìn)行升降動(dòng)作，下層只能進(jìn)行平移動(dòng)作。立體車(chē)庫(kù)中總共有6個(gè)車(chē)位，其中一個(gè)為空位，可為載車(chē)盤(pán)提供上升和下降的通道，另外5個(gè)車(chē)位用于存放車(chē)輛。當(dāng)下層車(chē)位需要存取車(chē)輛時(shí)，不需要改變別的載車(chē)板的位置就可以直接完成車(chē)輛的存取過(guò)程。當(dāng)上層車(chē)位存取車(chē)時(shí)，第一步要做的是判斷其對(duì)應(yīng)的下方通道是不是暢通，如果不暢通，也就是其對(duì)應(yīng)的下層車(chē)位上有載車(chē)板，那么我們首先要將載車(chē)板移開(kāi)，直到建立一個(gè)無(wú)障礙通道后才可以將上層的車(chē)位下降至底層，進(jìn)行存取過(guò)程，車(chē)輛存取過(guò)程完畢后，載車(chē)板復(fù)位。
本文設(shè)計(jì)的智能立體車(chē)庫(kù)只涉及到兩個(gè)車(chē)位的存取，位于底層的車(chē)輛自然可以直接開(kāi)出。由此智能車(chē)庫(kù)的運(yùn)行原理可以知道，對(duì)于高層的車(chē)位中車(chē)輛的存取，是通過(guò)載車(chē)板的橫移產(chǎn)生的垂直通道所實(shí)現(xiàn)的。也就是說(shuō)，通過(guò)高層車(chē)位的升降實(shí)現(xiàn)的。載車(chē)板的運(yùn)行是通過(guò)PLC技術(shù)所控制的，在這個(gè)系統(tǒng)中，主要通過(guò)車(chē)庫(kù)導(dǎo)線小型電動(dòng)機(jī)與大型起重電動(dòng)機(jī)控制,產(chǎn)量在不同的時(shí)間相反旋轉(zhuǎn)效應(yīng)和在車(chē)庫(kù)里其他輔助設(shè)備,如燈光,等等。
此次所設(shè)計(jì)的智能車(chē)庫(kù)雖說(shuō)只有上下兩層五個(gè)車(chē)位而已，我們的智能車(chē)庫(kù)的要求卻是非常嚴(yán)格的，在各個(gè)環(huán)節(jié)中均是非常嚴(yán)格的，也只有如此，我們的設(shè)計(jì)才會(huì)完美。當(dāng)然，這之中的重點(diǎn)，自然是存取車(chē)輛時(shí)人們的安全問(wèn)題，我們的要求是百分之百確保人的安全。也只有如此，我們的設(shè)計(jì)才會(huì)被采納。
針對(duì)如何可以讓載車(chē)板橫移、升降到完美的預(yù)判位置，并且是準(zhǔn)確無(wú)誤的，我們應(yīng)用了行程開(kāi)關(guān)。對(duì)于判斷載車(chē)板上是否有車(chē)輛，我們采用了光電開(kāi)關(guān)，讓它在不同位置都會(huì)有不同的的功能，再一步提高了它的實(shí)用性。我們?yōu)榱伺袛嘬?chē)輛有沒(méi)有停放到指定位置，于是在載車(chē)板下面的兩側(cè)分別準(zhǔn)備了關(guān)電開(kāi)關(guān)的接收設(shè)備和發(fā)射設(shè)備。同是，我們?cè)谳d車(chē)板對(duì)角上的光電開(kāi)關(guān)，是為了判斷載車(chē)板上是否有車(chē)輛。在車(chē)庫(kù)的門(mén)口附近，在車(chē)位的入口兩側(cè)，我們安置了光電開(kāi)關(guān)，這樣可以起檢測(cè)到外界是否有不符合規(guī)定的的動(dòng)作或者在車(chē)位橫移時(shí)是否有突發(fā)情況的出現(xiàn)。就像，在車(chē)輛沒(méi)有停妥這也包括動(dòng)作區(qū)域能有任何動(dòng)物的情況，在運(yùn)行途中有別的車(chē)輛想要進(jìn)入的狀況等等的這些意外情況，光電開(kāi)關(guān)就會(huì)被遮擋，PLC便會(huì)2接收到信號(hào)，這時(shí)，PLC的輸入就會(huì) 發(fā)生變化，蜂鳴器就會(huì)報(bào)警，設(shè)備運(yùn)行自然就停止了。
3.3 控制按鈕
?? 控制要求：?
1.系統(tǒng)上電時(shí)控制面板上的電源指示亮起（紅色LED）。?
2.按下啟動(dòng)按鍵控制面板上的運(yùn)行指示燈亮起（綠色LED）。?
3.按下停止按鍵控制面板上的運(yùn)行指示燈熄滅（綠色LED）。?
4.臨時(shí)停車(chē)時(shí)，直接開(kāi)進(jìn)開(kāi)出即可因此不需要考慮。?
5.長(zhǎng)存車(chē)時(shí)間停車(chē)時(shí)，將車(chē)開(kāi)到拖車(chē)盤(pán)上然后操作人機(jī)界面?按存車(chē)按鍵選擇空車(chē)庫(kù)。若按下4號(hào)車(chē)庫(kù)拖車(chē)盤(pán)將自動(dòng)將車(chē)運(yùn)送到4號(hào)車(chē)庫(kù)的庫(kù)門(mén)口。
6.取出車(chē)，取出和存車(chē)同理取車(chē)者按下取車(chē)按鍵然后選擇取幾號(hào)車(chē)庫(kù)的車(chē)。若按4號(hào)車(chē)庫(kù)拖車(chē)將自動(dòng)運(yùn)行到4號(hào)車(chē)庫(kù)口等待車(chē)子停好后將自動(dòng)回到原點(diǎn)。??
圖3-2 人機(jī)界面面板圖
通過(guò)檢測(cè)車(chē)位運(yùn)行狀態(tài)和其它參數(shù)，控制電機(jī)輪流工作，合理調(diào)度電機(jī)運(yùn)行。系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)以圖形、圖像、數(shù)據(jù)、文字等方式，直觀、形象、實(shí)時(shí)地?反映系統(tǒng)工作狀態(tài)以及車(chē)位位置等?參數(shù)，并通過(guò)PLC通訊模塊與監(jiān)測(cè)監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，該系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、操作方便?、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。如圖5?
圖3-3
①?１號(hào)車(chē)位、2號(hào)車(chē)位、3號(hào)車(chē)位只能上下移動(dòng)，不能左右移動(dòng)；?②?4號(hào)車(chē)位、5號(hào)車(chē)位只能左右移動(dòng)，不能上下移動(dòng)；?③?下排車(chē)位上的汽車(chē)可以直接開(kāi)出；?
④?上排車(chē)位的汽車(chē)，要想開(kāi)出需要先按下相應(yīng)車(chē)位標(biāo)號(hào)呼叫按鍵，再按下叫車(chē)按鍵，然后下排車(chē)位先左右移動(dòng)，讓出位置，上排車(chē)位降至下層，再進(jìn)出車(chē)輛。
3.4 控制部分參量設(shè)計(jì)
1.檢測(cè)信號(hào)：
車(chē)庫(kù)檢測(cè)信號(hào)是控制程序執(zhí)行的重要依據(jù)。控制程序根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)順序執(zhí)行，控制輸出。 對(duì)每個(gè)上、下層載車(chē)盤(pán)，其運(yùn)行狀態(tài)只有上升、下降動(dòng)作，載車(chē)盤(pán)停放位置只有上位或下位，所以都有以下檢測(cè)信號(hào)：載車(chē)盤(pán)上認(rèn)趾，載車(chē)盤(pán)上極限，載車(chē)盤(pán)下認(rèn)趾，載車(chē)盤(pán)下極限。在載車(chē)盤(pán)上位，均設(shè)有安全掛鉤，掛鉤也為兩種狀態(tài)，即掛鉤通電打開(kāi)和斷電閉合，并通過(guò)一個(gè)特定的行程開(kāi)關(guān)來(lái)獲取掛鉤狀態(tài)信息。載車(chē)盤(pán)向上運(yùn)行過(guò)程中，檢測(cè)到上認(rèn)趾信號(hào)，則自動(dòng)停止運(yùn)行，如果上認(rèn)趾開(kāi)關(guān)被損壞，系統(tǒng)未檢測(cè)到信號(hào)，載車(chē)盤(pán)會(huì)繼續(xù)向上運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到上極限開(kāi)關(guān)處時(shí)，上極限信號(hào)就會(huì)切斷電機(jī)電源，使電機(jī)停電，無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行，起著雙重保險(xiǎn)的作用。載車(chē)盤(pán)向下運(yùn)行過(guò)程中，首先打開(kāi)對(duì)應(yīng)的掛鉤，系統(tǒng)檢測(cè)到掛鉤打開(kāi)的信號(hào)后，系統(tǒng)開(kāi)始下降，如果掛鉤未打開(kāi)，載車(chē)盤(pán)不會(huì)下降。下降過(guò)程中，當(dāng)檢測(cè)到下認(rèn)趾信號(hào)時(shí)，自動(dòng)停止運(yùn)行，如果下認(rèn)趾開(kāi)關(guān)被損壞，系統(tǒng)未檢測(cè)到信號(hào)，載車(chē)盤(pán)會(huì)繼續(xù)向下運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到下極限開(kāi)關(guān)處時(shí)，下極限信號(hào)就會(huì)切斷電機(jī)電源，使電機(jī)停電，無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行，起著雙重保險(xiǎn)的作用。PLC還設(shè)有延時(shí)保護(hù)，在載車(chē)盤(pán)開(kāi)始運(yùn)行的同時(shí)，PLC開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到，而載車(chē)盤(pán)未運(yùn)行到位時(shí)，載車(chē)盤(pán)停止運(yùn)行，同時(shí)系統(tǒng)報(bào)警。另外，若兩道認(rèn)址開(kāi)關(guān)均被損壞，載車(chē)盤(pán)運(yùn)行到位而無(wú)信號(hào)返回時(shí)，載車(chē)盤(pán)會(huì)繼續(xù)向上或下運(yùn)行，從而發(fā)生不可預(yù)料的事故，但通過(guò)PLC的時(shí)間保護(hù)，則可對(duì)載車(chē)盤(pán)的運(yùn)行起到第三層保護(hù)的作用。
對(duì)中層載車(chē)盤(pán)，其運(yùn)行狀態(tài)只有左、右移動(dòng)動(dòng)作，載車(chē)盤(pán)停放位置只有左位或右位，所以有以下檢測(cè)信號(hào)：4在D位，4在E位，5在E位，5在F位，12在M位，12在N位，13在N位，13在O位。4號(hào)載車(chē)盤(pán)右移時(shí)，檢測(cè)到E位信號(hào)，則停止運(yùn)行；左移時(shí)，檢測(cè)到D位信號(hào)，則停止運(yùn)行。5號(hào)載車(chē)盤(pán)右移時(shí)，檢測(cè)到F位信號(hào)，則停止運(yùn)行；5號(hào)載車(chē)盤(pán)左移時(shí)，檢測(cè)到E位信號(hào)，則停止運(yùn)行。12號(hào)載車(chē)盤(pán)左移時(shí)，檢測(cè)到M位信號(hào)，則停止運(yùn)行；右移時(shí)，檢測(cè)到N位信號(hào)，則停止運(yùn)行。13號(hào)載車(chē)盤(pán)左移時(shí)，檢測(cè)到N位信號(hào)，則停止運(yùn)行；右移時(shí)，檢測(cè)到O位信號(hào)，則停止運(yùn)行。
由于此車(chē)庫(kù)為前后雙列停放車(chē)輛，后排車(chē)的出入就得依賴前排的過(guò)橋車(chē)，過(guò)橋車(chē)的控制將是后排車(chē)出入的關(guān)鍵。過(guò)橋車(chē)有三個(gè)運(yùn)行位置，即左、中、右，所以有三個(gè)檢測(cè)信號(hào)：過(guò)橋車(chē)在D，過(guò)橋車(chē)在E，過(guò)橋車(chē)在F。
另外，每個(gè)車(chē)位設(shè)有車(chē)輛超長(zhǎng)檢測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到超長(zhǎng)信號(hào)時(shí)，所有載車(chē)盤(pán)均不能動(dòng)作，以保護(hù)車(chē)輛的安全。車(chē)庫(kù)入口處設(shè)有人員誤入檢測(cè)，防止人員在載車(chē)盤(pán)運(yùn)行過(guò)程中誤入，發(fā)生意外；也有在車(chē)庫(kù)入口處設(shè)有升降門(mén)或欄桿，起著防止人員誤入的作用，但升降門(mén)或欄桿的開(kāi)啟關(guān)閉受系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)聯(lián)鎖控制。
2. 急停信號(hào)：
系統(tǒng)必須在明顯處設(shè)有急停開(kāi)關(guān)，當(dāng)發(fā)生意外時(shí)，按下急停開(kāi)關(guān)，斷所有電機(jī)的電源，使載車(chē)盤(pán)無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行，以保護(hù)人員及設(shè)備的安全。
3. 輸出控制信號(hào)：
系統(tǒng)輸出控制信號(hào)包括控制電機(jī)運(yùn)行方向信號(hào)，控制電機(jī)運(yùn)行信號(hào)，控制電磁鐵得、失電信號(hào)，控制燈光報(bào)警信號(hào)，控制車(chē)庫(kù)照明信號(hào)。 （一）強(qiáng)電系統(tǒng)：
強(qiáng)電部分包括控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器，控制電機(jī)運(yùn)行接觸器。PLC輸出信號(hào)給接觸器線圈，控制接觸器的接通與關(guān)斷。 （二）系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
系統(tǒng)采用PLC控制，分設(shè)自動(dòng)，手動(dòng)，檢修三種狀態(tài)。檢修狀態(tài)下，所有檢測(cè)信號(hào)不參與控制。在手動(dòng)與自動(dòng)方式時(shí)，所有信號(hào)進(jìn)入PLC，PLC按照外部檢測(cè)信號(hào)，輸出控制信號(hào)，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器線圈和電機(jī)接觸器線圈，以控制各載車(chē)盤(pán)運(yùn)行。
系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)聯(lián)鎖控制：
1、上層載車(chē)盤(pán)不在上位或運(yùn)行不到上位，中層載車(chē)盤(pán)及過(guò)橋車(chē)不能運(yùn)行。
2、 下層載車(chē)盤(pán)不在下位或運(yùn)行不到下位中層載車(chē)盤(pán)及過(guò)橋車(chē)不能運(yùn)行。
3、 中層載車(chē)盤(pán)及過(guò)橋車(chē)運(yùn)行不到位，上下層載車(chē)盤(pán)不能運(yùn)行。
4、 前后超長(zhǎng)開(kāi)關(guān)只要被遮擋，所有載車(chē)盤(pán)都不能動(dòng)作。
5、 入口處人員誤入被遮擋，所有載車(chē)盤(pán)都不能動(dòng)。只有通過(guò)“復(fù)位”按鈕，才可解除此聯(lián)鎖。
6、 安全掛鉤不在開(kāi)啟位置，無(wú)下降動(dòng)作。
7、 任何載車(chē)盤(pán)觸發(fā)上、下極限限位開(kāi)關(guān)，立即斷所有電機(jī)電源。
8、 急停按鈕按下，立即斷所有電機(jī)電源。
3.5 新型智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的工作流程
3.5.1 新型智能立體車(chē)庫(kù)工作流程
本課題要求設(shè)計(jì)的可靠性要高、易于操作的智能立體車(chē)庫(kù)得控制方法，它的基本運(yùn)行原理：通過(guò)載車(chē)板的移位產(chǎn)生一個(gè)豎直的無(wú)障礙通道，通過(guò)上層車(chē)位的上下實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的存放，載車(chē)板移位是PLC進(jìn)行控制的，這個(gè)系統(tǒng)的主要控制單元控制對(duì)象是車(chē)庫(kù)通過(guò)一個(gè)小電機(jī)和起重電機(jī)的控制系統(tǒng)來(lái)控制他們?cè)诓煌瑫r(shí)間產(chǎn)生正反轉(zhuǎn),然后是車(chē)庫(kù)里面的輔助設(shè)備。
那么根據(jù)智能立體車(chē)庫(kù)它的控制要求，此次設(shè)計(jì)的智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足“汽車(chē)入庫(kù)”與“汽車(chē)出庫(kù)”這兩種需求。
汽車(chē)入庫(kù)進(jìn)行以下步驟：
1. 需進(jìn)入底層的停車(chē)位直接駛?cè)搿?
2. 如果需要進(jìn)入上層車(chē)位，首先將與上層車(chē)位在垂直通道上的下層車(chē)位上的載車(chē)板橫移到交換車(chē)位；然后將此上層停放車(chē)輛的車(chē)位的載車(chē)板豎直下降到底層，把車(chē)輛開(kāi)上載車(chē)板后，再讓載車(chē)板上升到原來(lái)的位置；最后讓其它載車(chē)板橫移至初始位置。
汽車(chē)出庫(kù)進(jìn)行以下步驟：
1. 底層汽車(chē)出庫(kù)直接駛出載車(chē)板。
2. 如果上層車(chē)位的車(chē)輛出庫(kù)，首先把與上層車(chē)位在垂直通道上的下層車(chē)位上的載車(chē)板橫移到交換車(chē)位；然后把需要出庫(kù)的車(chē)輛所在的載車(chē)板豎直下降到最下面一層；把車(chē)輛開(kāi)出載車(chē)板，然后將載車(chē)板復(fù)位；最后把其他載車(chē)板橫移到初始位置。
程序流程圖是系統(tǒng)如何工作，怎樣工作最簡(jiǎn)單明了的一個(gè)分析技術(shù)，通過(guò)流程圖我們可以一目了然的知道智能立體車(chē)庫(kù)是怎樣完成車(chē)輛存取過(guò)程的，所以說(shuō)程序流程圖是本次設(shè)計(jì)的核心。
3.5.2 新型智能立體車(chē)庫(kù)工作流程圖
可以把智能立體車(chē)庫(kù)的工作過(guò)程使用流程圖表達(dá)，便會(huì)讓人很直觀、很明了地明白該智能車(chē)庫(kù)工作的具體過(guò)程。
針對(duì)此流程圖的說(shuō)明：
（1）把PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)為RUN，是對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)復(fù)位。
（2）若系統(tǒng)開(kāi)始自檢，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)正常，那么轉(zhuǎn)為使用上層作為存取的車(chē)位號(hào)；當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)異常，那么進(jìn)行故障排除，一直到系統(tǒng)安全。
（3）選好要存取到哪個(gè)車(chē)位后，首先要判斷在該車(chē)位垂直通道的下層車(chē)位上有沒(méi)有載車(chē)板，如果有載車(chē)板的話，先將載車(chē)板橫移，確定建好下降通道。
（4）建立好下載通道,應(yīng)該將防墜鉤松開(kāi);當(dāng)確認(rèn)后,選松開(kāi)后，選中的車(chē)輛可以開(kāi)始下降。
（5）載車(chē)板下降到底層，就可以開(kāi)始存取車(chē)。
（6）確認(rèn)存取完畢之后，載車(chē)板就開(kāi)始上升。
（7）確認(rèn)載車(chē)板已經(jīng)上升到最高點(diǎn),復(fù)位完成，車(chē)輛整個(gè)過(guò)程的存取結(jié)束。
通過(guò)這個(gè)流程圖我們可以直觀的、清晰地對(duì)知道智能立體車(chē)庫(kù)是如何工作、如何實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的存取過(guò)程，可以說(shuō)這個(gè)新型智能立體車(chē)庫(kù)工作流程圖是本次設(shè)計(jì)的一個(gè)核心，所有的工作都是圍繞著這個(gè)流程圖，都是為了要實(shí)現(xiàn)這個(gè)流程圖所展示的一系列過(guò)程，本次設(shè)計(jì)內(nèi)容就是要實(shí)現(xiàn)這個(gè)流程圖的各個(gè)環(huán)節(jié)。
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第四章 新型智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)硬件選擇
4.1 電動(dòng)機(jī)選型
電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的電力設(shè)備,新型智能立體車(chē)庫(kù)洗滌過(guò)程需要電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。根據(jù)不同的工作需要的電源不同,電機(jī)可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為:直流電機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。按用途劃分:驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制電機(jī)。根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu):籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。除以速度:高速電機(jī),低速電機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)速度。
多數(shù)的直流電機(jī)和單相交流電動(dòng)機(jī)使用最廣泛,根據(jù)啟動(dòng)和運(yùn)行可分為罩極式、分相起動(dòng)系統(tǒng)、電容起動(dòng)和電容器運(yùn)行類(lèi)型等。
查閱相關(guān)資料后，升降用電機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M2-6，其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表4-1
表4-1 Y132M2-6電動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù)
型號(hào)
額定功率
kW
同步轉(zhuǎn)速
r/min
滿載轉(zhuǎn)速
r/min
Y132M2-6
5.5
1000
960
橫移電機(jī)選擇功率為0.18kW、減速比為80的G系列小型齒輪減速電機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如表4-2所示。
表4-2 G系列小型齒輪減速電機(jī)技術(shù)參數(shù)
機(jī)型號(hào)
額定功率
kW
減速比
輸出轉(zhuǎn)矩
輸出轉(zhuǎn)速
r/min
22
0.18
80
112
17.3
減速器選擇型號(hào)為NGW L52-8的二級(jí)NGW-L減速器。其主要性能參數(shù)見(jiàn)表4-3。
表4-3 NGW L52性能參數(shù)
機(jī)座號(hào)
型號(hào)
公稱傳動(dòng)比i
實(shí)際傳動(dòng)比
性能參數(shù)
（mm）
(mm)
T
5
NGW L52
56
54.39
56/80
1.75/2.5
2780/3870
注： 、、、分別為減速各級(jí)的中心距和模數(shù)
4.2 傳感元件的選擇
光電開(kāi)關(guān)（光電傳感器）又稱為光電接近開(kāi)關(guān),它是使用阻塞或測(cè)試的反射材料,由同步電路控制電路,來(lái)看看能不能找到對(duì)象。對(duì)象不僅是金屬,只要是反射光線的東西都能被檢測(cè)到。注入光電開(kāi)關(guān)輸入電流變送器轉(zhuǎn)換成光信號(hào),接收端根據(jù)接收到的光強(qiáng)度或檢測(cè)目標(biāo)對(duì)象。在車(chē)庫(kù)里,光電開(kāi)關(guān)可以用來(lái)檢測(cè)是否有一輛車(chē)停在車(chē)庫(kù)和停車(chē)的地方。
判斷一輛車(chē)的停車(chē)位有沒(méi)有車(chē),以及車(chē)是不是停在指定的地方,一般采用對(duì)射型光電開(kāi)關(guān)。
對(duì)射型光電開(kāi)關(guān)由兩個(gè)分開(kāi)的結(jié)構(gòu)部分,他們是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。需要切換開(kāi)關(guān)信號(hào)的變化才可以工作,當(dāng)我們擋住光線，這種開(kāi)關(guān)信號(hào)可以產(chǎn)生變化。同時(shí),和它在相同平面的光電開(kāi)關(guān)也可以分開(kāi),距離甚至高達(dá)50米。
主要特點(diǎn):它可以識(shí)別不透明反射對(duì)象;有效距離較大、光束在誘導(dǎo)時(shí)間的長(zhǎng)度只有一次,不容易受到干擾，可以用于野外或塵土飛揚(yáng)的環(huán)境;兩個(gè)單元設(shè)備的高消耗,必須鋪設(shè)電纜。
圖4-1為對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)。
圖4-1 對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)
4.3 行程開(kāi)關(guān)
行程開(kāi)關(guān),位置開(kāi)關(guān)(又稱限位開(kāi)關(guān))的一種，是一個(gè)常用的小電流主設(shè)備。通過(guò)生產(chǎn)機(jī)械零件的碰撞實(shí)現(xiàn)控制電路,達(dá)到控制的目的。限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程通常使用這個(gè)開(kāi)關(guān),開(kāi)關(guān)可以根據(jù)一定位置或行程自動(dòng)停止,反向運(yùn)動(dòng),變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)等機(jī)械運(yùn)動(dòng)。
為了能使載車(chē)板能平移到預(yù)定的位置，所以選用滾輪式行程開(kāi)關(guān)。
下圖為行程開(kāi)關(guān)實(shí)物圖。
圖4-2 行程開(kāi)關(guān)實(shí)物圖
4.4 PLC選型
關(guān)鍵問(wèn)題是PLC控制系統(tǒng)硬件配置能不能選擇正確的機(jī)型。現(xiàn)在,國(guó)內(nèi)外、西門(mén)子、松下、三菱和許多生產(chǎn)PLC公司,盡管公司不同,但PLC的基本功能并沒(méi)有太大的區(qū)別。他們?cè)谀承┓矫娴膬r(jià)格、服務(wù)、特殊性能不同,甚至同一制造商生產(chǎn)的型號(hào)也有很多不同的系列。同一系列還包括不同類(lèi)型的CPU,他們的功能不同,所以選擇PLC的機(jī)型需要考慮制造商、每個(gè)系列、CPU類(lèi)型等許多方面。
升降橫移式立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的核心控制單元確定和控制任務(wù)相關(guān),本次智能立體停車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)是選擇S7 - 200系列CPU226,可用輸入點(diǎn)24，可用輸出16號(hào)。
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第五章 新型智能立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
5.1 I/O分配表
I / O端口模塊用于實(shí)現(xiàn)PLC系統(tǒng)對(duì)所述工業(yè)過(guò)程的控制。在控制過(guò)程中，I / O端口模塊測(cè)試場(chǎng)景的一系列參數(shù)作為PLC實(shí)現(xiàn)實(shí)際控制的一個(gè)依據(jù)。與此同時(shí)，它將會(huì)把通過(guò)PLC最終出來(lái)的處理結(jié)果發(fā)送到被控制設(shè)備，各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)PLC控制設(shè)備的目的。
對(duì)于小的系統(tǒng)中，系統(tǒng)內(nèi)的例如80個(gè)點(diǎn)，一般不需要延伸;當(dāng)系統(tǒng)是大系統(tǒng)時(shí)，會(huì)延長(zhǎng)。不同的產(chǎn)品，系統(tǒng)和擴(kuò)展模塊的總點(diǎn)數(shù)的數(shù)目都有限制，當(dāng)擴(kuò)展不能滿足要求，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就可以使用;與此同時(shí)，一些廠商的單個(gè)模塊不支持?jǐn)U展模塊，因此，在進(jìn)行軟件建立的時(shí)候要注意。
根據(jù)本次立體車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)要求，輸入點(diǎn)，共有30個(gè)：六個(gè)停車(chē)位選擇開(kāi)關(guān)，限位開(kāi)關(guān)6個(gè)，光電檢測(cè)2個(gè)，樓層較低的載車(chē)板平移行程開(kāi)關(guān)3個(gè)，3個(gè)鏈條檢測(cè)輸入，急停和復(fù)位按鈕均1，防墜落安全裝置的電磁鐵輸入3個(gè)，電機(jī)熱繼電器輸入5個(gè)。輸出點(diǎn)共有10個(gè)：電機(jī)接觸器輸出5個(gè)，電磁鐵輸出3個(gè)，蜂鳴器和燈光報(bào)警。
根據(jù)上述PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求及為了很好的完成本次設(shè)計(jì)所選定的PLC型號(hào)，確定系統(tǒng)I/O地址分配如表5-1所示：
表5-1 I/O地址分配表
輸 入 點(diǎn)
輸 出 點(diǎn)
符號(hào)
地址
注釋
符號(hào)
地址
注釋
TL1
I0.0
1號(hào)車(chē)位上升限位開(kāi)關(guān)
KM4 _Left
Q0.0
4號(hào)電動(dòng)機(jī)接觸器（正轉(zhuǎn)）
TL2
I0.1
2號(hào)車(chē)位上升限位開(kāi)關(guān)
KM4_Right
Q0.1
4號(hào)電動(dòng)機(jī)接觸器（反轉(zhuǎn)）
TL3
I0.2
3號(hào)車(chē)位上升限位開(kāi)關(guān)
KM5_Left
Q0.2
5號(hào)電動(dòng)機(jī)接觸器（正轉(zhuǎn)）
TTL1
I0.3
選擇1號(hào)車(chē)位
KM5_Right
Q0.3
5號(hào)電動(dòng)機(jī)接觸器（反轉(zhuǎn)）
TTL2
I0.4
選擇2號(hào)車(chē)位
KM1_Up
Q0.4
1號(hào)電動(dòng)機(jī)接觸器（正轉(zhuǎn)）
TTL3
I0.5
選擇3號(hào)車(chē)位
KM1_Down
Q0.5
1號(hào)電動(dòng)機(jī)接觸器（反轉(zhuǎn)）
BL1
I0.6
1號(hào)車(chē)位下降限位開(kāi)關(guān)
KM2_Up
Q0.6
2號(hào)電動(dòng)機(jī)接觸器（正轉(zhuǎn)）
BL2
I0.7
2號(hào)車(chē)位下降限位開(kāi)關(guān)
KM2_Down
Q0.7
2號(hào)電動(dòng)機(jī)接觸器（反轉(zhuǎn)）
BL3
I1.0
3號(hào)車(chē)位下降限位開(kāi)關(guān)
KM3_Up
Q1.0
3號(hào)電動(dòng)機(jī)接觸器（正轉(zhuǎn)）
BBL1
I1.1
選擇4號(hào)車(chē)位
KM3_Down
Q1.1
3號(hào)電動(dòng)機(jī)接觸器（反轉(zhuǎn)）
BBL2
I1.2
選擇5號(hào)車(chē)位
EMO1
Q2.0
1號(hào)電磁鐵
BBL3
I1.3
選擇6號(hào)車(chē)位
EMO2
Q2.1
2號(hào)電磁鐵
PHE1
I1.4
光電檢測(cè)1（安全線）
EMO3
Q2.2
3號(hào)電磁鐵
PHE2
I1.5
光電檢測(cè)2（車(chē)輛超長(zhǎng)）
ALARM
Q2.3
報(bào)警器
LL
I2.0
4號(hào)車(chē)位限位開(kāi)關(guān)
LIGHT
Q2.4
報(bào)警燈
CL
I2.1
5號(hào)車(chē)位限位開(kāi)關(guān)
RL
I2.2
6號(hào)車(chē)位限位開(kāi)關(guān)
CHAIN1
I4.1
鏈條松弛1（升降）
CHAIN2
I4.2
鏈條松弛2（升降）
CHAIN3
I4.3
鏈條松弛3（升降）
ES
I4.6
緊急停止
RESET
I4.7
復(fù)位
EMI1
I5.0
1號(hào)電磁鐵防墜落掛鉤
EMI2
I5.1
2號(hào)電磁鐵防墜落掛鉤
EMI3
I5.2
3號(hào)電磁鐵防墜落掛鉤
FR1
I5.3
1號(hào)電動(dòng)機(jī)熱繼電器
FR2
I5.4
2號(hào)電動(dòng)機(jī)熱繼電器
FR3
I5.5
3號(hào)電動(dòng)機(jī)熱繼電器
FR4
I5.6
4號(hào)電動(dòng)機(jī)熱繼電器
FR5
I5.7
5號(hào)電動(dòng)機(jī)熱繼電器
注：載車(chē)板編號(hào)上層為1、2、3號(hào)，下層為4、5號(hào)
5.2 S7-200 PLC指令
基本指令
S7-200 PLC基本邏輯指令主要有：標(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令、輸出指令、置位和復(fù)位指令；
S7-200 PLC立即I/O指令主要有：立即觸點(diǎn)指令、立即輸出指令、立即置位和立
復(fù)位指令；
S7-200 PLC邏輯堆棧指令主要有：棧裝載“與”（ALD）指令、棧裝載“或”（OLD）指令、邏輯推入棧（LPS）指令、邏輯讀棧（LRD）指令、邏輯彈出棧（LPP）指令；
此外還有S7-200 PLC取非指令和空操作指令、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器指令、正/負(fù)跳變觸點(diǎn)指令、順序控制繼電器指令、移位寄存器指令、比較觸點(diǎn)指令。
功能指令
S7-200 PLC傳送指令包括：數(shù)據(jù)傳輸指令、數(shù)據(jù)傳輸和交換字節(jié)指令、傳輸?shù)淖止?jié)馬上讀、寫(xiě)指令；
S7-200 PLC數(shù)學(xué)運(yùn)算指令包括：加、減、乘、除四指令、加減1指令、平方根指令，自然對(duì)數(shù)指令、自然指數(shù)指令、函數(shù)指令；
S7-200 PLC邏輯運(yùn)算指令主要有:邏輯“與”指令、邏輯“或”指令、邏輯“異或”指令、取反指令；
移位和循環(huán)移位指令主要有：右移位指令、左移位指令、循環(huán)右移指令、循環(huán)左移指令；
S7-200 PLC程序控制指令是：有條件指令結(jié)束，暫停、監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，跳躍和象征性的指令，循環(huán)和子程序調(diào)用的指令，子程序返回指令。
5.3 梯形圖及分析
5.3.1 梯形圖的基本知識(shí)
1.梯形圖的構(gòu)成要素
其基本編程要素由觸點(diǎn)、線圈、方框構(gòu)成的
觸點(diǎn)：閉合就表示的能量是可以流過(guò)的，這表示的是邏輯控制條件。它分為常開(kāi)、常閉兩種觸點(diǎn)。
線圈：當(dāng)能量留到時(shí)，表示此線圈被激活，這表示的是邏輯的輸出結(jié)果。
方框：能量流過(guò)時(shí)，此方框的功能將執(zhí)行，這表示的是某特定功能的指令。其功能是多種多樣的，如計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、數(shù)據(jù)運(yùn)算等等。
我們清楚，梯形圖中。任意輸出的元素均可以組成一個(gè)梯級(jí)，并且每個(gè)梯形圖通常是由一個(gè)或多個(gè)梯級(jí)所組成的。
2.梯形圖的特征
梯形圖（LAD）是一種圖形語(yǔ)言，和電氣控制電路圖結(jié)合起來(lái)，符號(hào)的運(yùn)用，如接觸器、繼電器、串并聯(lián)符號(hào)包含類(lèi)似的圖形符號(hào)，更好也大大簡(jiǎn)化了標(biāo)志，并增加了功能指令。梯形圖由接觸，線圈，功能方框三部分組成，并且，在梯形圖，圍繞左右的垂直線也被稱為總線。對(duì)于梯形圖圖紙，應(yīng)該開(kāi)始從左母線為起點(diǎn)，通過(guò)接觸、線圈或功能方框，最后在右母線結(jié)束。
我們清楚左母線為提供能量的母線，觸點(diǎn)閉合能量流過(guò)，一直到下一個(gè)元件；那么觸點(diǎn)斷開(kāi)就表示能量中斷。對(duì)于能量流，我們把它稱作“能流”。事實(shí)是這樣的，梯形圖是一種CPU的仿真繼電器的電路圖，讓從電源出發(fā)的電流經(jīng)過(guò)系列的邏輯條件的控制，通過(guò)運(yùn)算結(jié)果把邏輯輸出的模擬過(guò)程決定了。
編程語(yǔ)言梯形圖，是把邏輯運(yùn)算和控制集合成一個(gè)整體，是一個(gè)面向?qū)ο蟮?，?shí)時(shí)的，圖形化的。而且它的清晰，簡(jiǎn)潔，易讀的信息流，非常適合電員工。在每一個(gè)制造商，擁有各類(lèi)PLC梯形圖作為他們的第一語(yǔ)言。
3.梯形圖的繪制原則
（1）在梯形圖的順序：從上到下，從左到右。一個(gè)階梯是一個(gè)圓圈在每層的梯形圖中，并且邏輯所在的行是從左邊的母線開(kāi)始的，通過(guò)接觸連接，在右邊的母線或繼電器線圈結(jié)束邏輯線。注：在左母線與線圈之間的接觸是不能少的，但是線圈和右總線之間是不能有點(diǎn)，直接連接起來(lái)即可。
（2）通常，在一個(gè)梯形圖中，只有一個(gè)編碼的繼電器不可以重復(fù)出現(xiàn)，但沒(méi)有限制到接觸。有些少部分的PLC，一步一步的指示或梯形圖的跳轉(zhuǎn)指令可以是兩個(gè)線圈輸出。
（3）在每個(gè)邏輯線路中，在上面放的支路是串聯(lián)觸點(diǎn)比較多的。如果把它放在下面的話，就會(huì)出現(xiàn)程序語(yǔ)句更繁雜的后果。
（4）在邏輯行中，左側(cè)放并聯(lián)接觸數(shù)量多的分支。反過(guò)來(lái)如果是在右側(cè)，將與上一條具有程序語(yǔ)句更繁雜相同的后果。
(5) 在同一個(gè)觸點(diǎn)是不允許有雙向電流的。
(6) 如果多個(gè)邏輯行具有相同條件可以把它合并，。并且，相同條件復(fù)雜是，對(duì)于PLC來(lái)說(shuō)，意義是非常大的，因?yàn)镻LC儲(chǔ)存空間很小。
(7) 梯形圖設(shè)計(jì)中，繼電器輸入觸點(diǎn)按照相應(yīng)輸入設(shè)備為常開(kāi)，這樣的方式更好，對(duì)于錯(cuò)誤的預(yù)防效果很好。故而，對(duì)于輸入設(shè)備與PLC的輸入端的連接用常開(kāi)的比較好。若個(gè)別只能用閉合狀態(tài)的，那么就按照常開(kāi)狀態(tài)的進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后把相應(yīng)的觸點(diǎn)改為閉合。
5.3.2 系統(tǒng)梯形圖
采用PLC作為控制器，需要編寫(xiě)控制程序，在PLC的編程模式，梯形圖被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，本次設(shè)計(jì)，也是用梯形圖來(lái)完成編程。下為梯形圖分析。
當(dāng)PLC從STOP轉(zhuǎn)變成RUN狀態(tài)時(shí)，初始脈沖SM0.1對(duì)狀態(tài)進(jìn)行初始復(fù)位，并將狀態(tài)S0.0置1。
此段程序用到特殊狀態(tài)寄存器SM0.1。
SM系統(tǒng)狀態(tài)位賦值如下：
SM是特殊標(biāo)志寄存器，特殊內(nèi)存字節(jié)SM0.0--SM0.7提供八個(gè)位，在每次掃描周期結(jié)尾處由S7-200 CPU更新。程序可以把這些位的狀態(tài)給讀取出來(lái)，然后根據(jù)該值來(lái)做出最終決定。見(jiàn)表5-2
表5-2 SM系統(tǒng)狀態(tài)位賦值
符號(hào)名
SM地址
用戶程序讀取SMB0狀態(tài)數(shù)據(jù)
Always On
SM0.0
該位總是打開(kāi)。
First Scan On
SM0.1
首次掃描周期時(shí)該位打開(kāi)，一種用途是調(diào)用初始化子程序。
Retentive Lost
SM0.2
如果保留性數(shù)據(jù)丟失，該位為一次掃描周期打開(kāi)。該位可用作錯(cuò)誤內(nèi)存位或激活特殊啟動(dòng)順序的機(jī)制。
Run Power Up
SM0.3
從電源開(kāi)啟條件進(jìn)入RUN（運(yùn)行）模式時(shí)，該位為一次掃描周期打開(kāi)。該位可用于在啟動(dòng)操作之前提供機(jī)器預(yù)熱時(shí)間。
Clock 60s
SM0.4
該位提供時(shí)鐘脈沖，該脈沖在1分鐘的周期時(shí)間內(nèi)OFF(關(guān)閉)30秒，ON（打開(kāi)）30秒。該位提供便于使用的延遲或1分鐘時(shí)鐘脈沖。
Clock 1s
SM0.5
該位提供時(shí)鐘脈沖，該脈沖在1秒鐘的周期時(shí)間內(nèi)OFF（關(guān)閉）0.5秒，ON（打開(kāi)）0.5秒。該位提供便于使用的延遲或1秒鐘時(shí)鐘脈沖。
Clock Scan
SM0.6
該位是掃描周期時(shí)鐘，為一次掃描打開(kāi)，然后為下一次掃描關(guān)閉。該位可用作掃描計(jì)數(shù)器輸入。
Mode Switch
SM0.7
該位表示“模式”開(kāi)關(guān)的當(dāng)前位置（關(guān)閉 =“終止”位置，打開(kāi) =“運(yùn)行”位置）。開(kāi)關(guān)位于RUN（運(yùn)行）位置時(shí)，您可以使用該位啟用自由口模式，可使用轉(zhuǎn)換至“終止”位置的方法重新啟用帶PC編程設(shè)備的正常通訊。
本次設(shè)計(jì)程序中用的最多的指令為順序控制繼電器指令。西門(mén)子S7-200系列PLC提供了順序流程的一些相關(guān)指令。如下：
LSCR n是用來(lái)是標(biāo)記一個(gè)順序控制器段(SCR)的開(kāi)始，n代表的含義是順序控制器S的地址，當(dāng)這個(gè)順序控制段開(kāi)始工作的時(shí)候，此時(shí)的n就為1。
SCRE的作用是用來(lái)標(biāo)記這個(gè)順序控制段的完成。它必須作為每一控制段的結(jié)束。
SCRT n是用來(lái)進(jìn)行SCR段的轉(zhuǎn)移，如果n = 1，一方面，可以使接下來(lái)一個(gè)SCR部分使能 S置位，使得下一個(gè)SCR段開(kāi)始工作，這個(gè)時(shí)候恢復(fù)這個(gè)SCR部分，使這部分SCR停止工作。所以控制SCRT的轉(zhuǎn)換條件就可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)的轉(zhuǎn)移。
使用SCR時(shí)有許多的局限性，相同的S位只能在同一個(gè)程序中使用，如果在不同的程序中使用了同一個(gè)S位，那么它們的流程就會(huì)比較混亂。不能在SCR指令中使用JMP和LBL指令，其實(shí)對(duì)于用順序流程控制指令都能實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)，完全可不用JMP。不能在SCR段中使用FOR、NEXT、END語(yǔ)句。
系統(tǒng)會(huì)依據(jù)下面那層3個(gè)限位開(kāi)關(guān)給出的信號(hào)來(lái)判段下面那層兩個(gè)車(chē)位該向什么方向移動(dòng)。下層3個(gè)限位開(kāi)關(guān)會(huì)出現(xiàn)下面三種情況：
(1) 下層4號(hào)、5號(hào)載車(chē)板分別停在1號(hào)、2號(hào)載車(chē)板下。
(2) 下層4號(hào)、5號(hào)載車(chē)板分別位于1號(hào)、3號(hào)載車(chē)板下方。
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