基于PLC控制的立體車庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要SJ005-1 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書題目： 基于PLC控制的立體車庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院： 電子信息與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 班級(jí)： 10 自 二 學(xué)生姓名： 張亞楠 學(xué)號(hào)： 10020637 指導(dǎo)教師： 高 敏 職稱： 講 師 評(píng)閱教師： 職稱： 2014 年 6 月 摘要摘要伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國(guó)的汽車工業(yè)國(guó)際化程度日益提高，人民的汽車擁有率也逐步上升。目前，解決停車難這一問(wèn)題顯得十分迫切。此時(shí)，一種多停車位、少利用空間、使用方便、操作簡(jiǎn)單的“立體車庫(kù)”孕育而生。立體車庫(kù)是一種基于單層平面停車場(chǎng)、多平面的空間停車車庫(kù)，通過(guò)可編程控制器控制車位空間位置的變動(dòng)，使車位能夠?qū)崿F(xiàn)空間到平面的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)多重單層平面停車的功能。在分析了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有立體車庫(kù)功能及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文將介紹一種以PLC為核心的垂直升降式立體車庫(kù)。首先對(duì)垂直升降式立體車庫(kù)的硬件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究，并闡述了立體車庫(kù)自動(dòng)存取車輛的工作原理。其次，對(duì)立體車庫(kù)軟件部分，給出了PLC的I/O端口分配，程序流程圖以及程序等。最后，通過(guò)MCGS組態(tài)軟件，對(duì)立體車庫(kù)的存取車界面進(jìn)行了設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：垂直升降式立體車庫(kù)；可編程控制器；工作原理；MCGS組態(tài) AbstractWith the rapid development of China,the degree of auto industry internationalization is increasing day by day.Also,the cars ownership rates are gradually rising. At present, the problem of sovling the difficulty in parking is extremely urgent. At this point, a multi-parking space, less use of space, easy to use, simple operation of “stereo garage” is born. Stereo garage is a parking garage based on single plane parking lot, multiple planar space.It realizes the function of multiple single plane parking through the PLC to control the change of the parking spaces position and achieve space to plane transformation.Based on the analysis of the functions and characteristics of the existing stereo garage at home and abroad, this paper will introduce a kind of vertical lifting stereo garage with PLC as the core. Firstly，the hardware part of vertical lifting stereo garage is designed and researched.Then it will expound the working principle of stereo garages automatic access of vehicles. Secondly, for the software of the stereo garage，it will give I/O port assignments of PLC, the program flowchart and procedures etc. Finally, through the MCGS configuration software, it will design the interface of parking and lefting of vehicle of the stereo garage. Key words：Vertical lifting stereo garage; Programmable controller; The working principle; The MCGS configuration 目錄目錄第1章 緒論11.1 課題研究背景及意義11.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展動(dòng)態(tài)11.3 課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容31.4 本章小結(jié)3第2章 立體車庫(kù)方案選擇42.1 立體車庫(kù)類型比較42.2方案總結(jié)72.3本章小結(jié)7第3章 立體車庫(kù)的硬件設(shè)計(jì)83.1立體車庫(kù)的工作原理83.2立體車庫(kù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)83.2.1三相異步電動(dòng)機(jī)的選型93.2.2變頻器的選型103.3 PLC的概述113.4 PLC的選型及介紹123.4.1 PLC的I/O分配133.4.2 PLC的I/O接線圖163.4.3 PLC的硬件接線圖163.5立體車庫(kù)保護(hù)機(jī)構(gòu)163.5.1電磁抱閘制動(dòng)163.5.2行程開關(guān)173.6傳感器選擇183.7本章小結(jié)19第4章 立體車庫(kù)的軟件設(shè)計(jì)204.1 PLC的主程序設(shè)計(jì)204.2 PLC的子程序設(shè)計(jì)214.2.1存取車流程設(shè)計(jì)224.2.2入庫(kù)檢測(cè)及限長(zhǎng)保護(hù)流程設(shè)計(jì)244.2.3存取車程序設(shè)計(jì)244.2.4 PLC總梯形圖274.3本章小結(jié)27第5章MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)285.1 MCGS組態(tài)軟件285.2車庫(kù)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)295.2.1 設(shè)計(jì)動(dòng)畫界面295.2.2 設(shè)置動(dòng)畫屬性305.2.3 動(dòng)畫連接及控制設(shè)計(jì)325.3本章小結(jié)33第6章仿真與調(diào)試346.1啟動(dòng)GX Simulator346.2軟元件調(diào)試356.3本章小結(jié)36第7章總結(jié)37致謝38參考文獻(xiàn)39附錄 PLC的I/O接線圖40附錄 PLC的硬件接線圖41附錄 PLC總梯形圖42第1章緒論第1章 緒論1.1 課題研究背景及意義伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其是在21世紀(jì)初，中國(guó)正式加入WTO后，中國(guó)的汽車工業(yè)國(guó)際化程度日益提高。隨后的幾年，幾乎所有海外知名汽車廠商都在中國(guó)入市，因此我國(guó)人民的汽車擁有率也逐步上升。2007年，中國(guó)汽車的產(chǎn)出和銷售雙雙突破800萬(wàn)輛，并保持著每年近20%的增長(zhǎng)速度。然而，眾多困擾也隨之而來(lái)。就停車位而言，現(xiàn)有的停車位已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足有車一族的需求。據(jù)介紹，截止2013年6月底，整個(gè)北京市的機(jī)動(dòng)車總量為531.2萬(wàn)輛，但停車位僅有276.3萬(wàn)個(gè)，幾乎一半車輛沒(méi)有停車位可以使用。就此現(xiàn)狀，北京市交通部門相關(guān)負(fù)責(zé)人指出，上世紀(jì)90年代以前建成的舊小區(qū)、胡同平方等根本就沒(méi)有考慮過(guò)機(jī)動(dòng)車的停車位需求，即便是現(xiàn)在執(zhí)行的三環(huán)內(nèi)每10戶3個(gè)車位、三環(huán)外每10戶5個(gè)車位的居住區(qū)停車位提供標(biāo)準(zhǔn)，也遠(yuǎn)低于目前城六區(qū)每10戶8輛車的擁有率，而且這一標(biāo)準(zhǔn)從1994年至今都沒(méi)有調(diào)整過(guò)。與此同時(shí)，受土地資源有限、拆遷難度大、現(xiàn)有停車位改造成本高等眾多因素影響，停車供需矛盾的緩解比較困難。因此，我們必須重視城市停車難的問(wèn)題，積極探索解決的措施。解決城市停車難的問(wèn)題，總體上可以分為軟硬兩種方法。所謂軟方法，即相關(guān)部門通過(guò)政策的制定，限制私家車的購(gòu)買，上路，提高停車場(chǎng)的利用率等，而硬方法，主要就包含增加停車場(chǎng)的建設(shè)，利用其他空間滿足停車的需求。此時(shí)，一種多停車位、少利用空間、使用方便、操作簡(jiǎn)單的“立體車庫(kù)”孕育而生。立體車庫(kù)是一種基于單層平面停車場(chǎng)、多平面的空間停車車庫(kù)，通過(guò)可編程控制器控制車位空間位置的變動(dòng)，使車位能夠?qū)崿F(xiàn)空間到平面的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)多重單層平面停車的功能。最近幾年，機(jī)械式立體車得到了廣泛的應(yīng)用。2008年，國(guó)內(nèi)進(jìn)行安裝的立體車庫(kù)總計(jì)達(dá)到687個(gè)，比2007年的652個(gè)增加了35個(gè)，增長(zhǎng)了5.37%，立體停車設(shè)備出口額增長(zhǎng)仍達(dá)到了68.1%的增速。從我國(guó)機(jī)械式車庫(kù)實(shí)際安裝情況看，由于PSH（升降橫移）類具有類型多、規(guī)?？纱罂尚　?chǎng)地適應(yīng)性強(qiáng)、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，決定了PSH類應(yīng)用最為廣泛，數(shù)量占絕大多數(shù)，今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)仍將是PSH的天下。而三類循環(huán)類車庫(kù)數(shù)量很少，所占市場(chǎng)份額非常有限，PCX（垂直循環(huán)）和PSX（水平循環(huán)）兩類在08年只銷售了20個(gè)泊位，PDX（多層循環(huán)）只售出121個(gè)泊位。對(duì)于PJS（簡(jiǎn)易升降）、PPY（平面循環(huán)）、PXD（巷道堆垛）、PCS（垂直升降）這四種類型車庫(kù)，PJS屬于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格便宜，使用較多，PPY、PXD、PCS都屬于自動(dòng)化程度較高、全/半封閉式的大型立體車庫(kù)，技術(shù)含量較高，價(jià)格也相對(duì)較高，多適用于停放車輛多且集中的地區(qū)。今后，在建設(shè)面向社會(huì)大眾的大型公共停車場(chǎng)時(shí)，這些類型的立體車庫(kù)可能將越來(lái)越多地被采用。1.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展動(dòng)態(tài)早在50多年前，立體車庫(kù)就在國(guó)外有所發(fā)展。其中日本、美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在停車技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平，韓國(guó)以及我國(guó)的港、澳、臺(tái)地區(qū)的停車業(yè)也通過(guò)技術(shù)引進(jìn)，得到了蓬勃發(fā)展，較好地解決了本地區(qū)的停車難問(wèn)題。就日本而言，從1960年初就已經(jīng)開始研究機(jī)械式的停車設(shè)備。目前在役的停車設(shè)備最多，已經(jīng)投入使用的機(jī)械式立體停車位占總停車位的七成；80年代，日本已經(jīng)開始向韓國(guó)、臺(tái)灣等地區(qū)出口技術(shù)；90年代初，日本的汽車量總計(jì)達(dá)約6.2千萬(wàn)輛，機(jī)械式的停車設(shè)備充分得到發(fā)展，年均遞增率增到百分之三十以上，品種也變得多樣化。至今，已經(jīng)研發(fā)生產(chǎn)出共計(jì)近百個(gè)類別。由于歐洲國(guó)家的土地資源比較富余，停車問(wèn)題不是很突出，停車應(yīng)用的設(shè)備不是很多，而且產(chǎn)品多數(shù)為巷道堆垛式和多層升降橫移式。在德國(guó)，生產(chǎn)停車設(shè)備的廠家多達(dá)30家，其中，KLAUS和OTTO WOHR兩家公司生產(chǎn)的設(shè)備占德國(guó)總產(chǎn)量的八成。與大陸應(yīng)用的機(jī)械式車庫(kù)相比，臺(tái)灣使用的時(shí)間更早。在70年代初，70%的公共停車場(chǎng)還只是平面的停車場(chǎng)，機(jī)械式的還很少見。1980年，臺(tái)灣引入了日本的技術(shù)，建成了首座垂直循環(huán)式的車庫(kù)。1982年，生產(chǎn)了雙層式車庫(kù)。20世紀(jì)90年代初，由于汽車的大量進(jìn)口，機(jī)械式車庫(kù)制造業(yè)迅猛發(fā)展。就1992年這一年，制造車庫(kù)的企業(yè)增加了65家，截止1996年，登記過(guò)的制造企業(yè)就達(dá)644家，機(jī)械式車庫(kù)行業(yè)步入發(fā)展高峰。然而，從1997年起，臺(tái)灣因房地產(chǎn)蕭條，股市暴跌等元素，機(jī)械式車庫(kù)行業(yè)開始走下坡路，經(jīng)優(yōu)勝劣汰后，行業(yè)逐步趨向穩(wěn)定發(fā)轉(zhuǎn)狀態(tài)。從80年代中期開始，我國(guó)的機(jī)械式車庫(kù)開始了早期研究開發(fā)工作，90年代引進(jìn)和生產(chǎn)停車設(shè)備。目前我國(guó)的停車設(shè)備生產(chǎn)廠家已發(fā)展到幾百家，停車設(shè)備種類豐富，有些已經(jīng)開始出口。2003-2009年我國(guó)立體車庫(kù)市場(chǎng)規(guī)模如圖1.2所示。即便立體車庫(kù)產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展，但仍然存在一些問(wèn)題，例如沒(méi)有統(tǒng)一的生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；大多數(shù)的產(chǎn)品都是引進(jìn)或模仿國(guó)外的技術(shù)，技術(shù)研發(fā)水平低，缺少科研單位的共同參與，創(chuàng)新的能力十分不足；國(guó)家的政策也不配套，對(duì)停車設(shè)備產(chǎn)業(yè)的管理和發(fā)展嚴(yán)重滯后等。為了解決以上的問(wèn)題，從市場(chǎng)角度看，需要我們尋求一種合理的經(jīng)營(yíng)管理模式，大力推動(dòng)立體車庫(kù)的普及；從技術(shù)角度看，需要我們進(jìn)一步提高立體車庫(kù)的適應(yīng)性和可靠性。圖1.2 2003-2009年中國(guó)立體車庫(kù)產(chǎn)品供給情況1.3課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本課題主要是設(shè)計(jì)一款以PLC為控制核心的5層20個(gè)車位的垂直升降式立體車庫(kù)，配以完善的監(jiān)控系統(tǒng)以及報(bào)警系統(tǒng)。課題設(shè)計(jì)內(nèi)容：硬件部分： 依據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中的立體車庫(kù)，簡(jiǎn)要介紹立體車庫(kù)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)； 設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的硬件連接方式； 電機(jī)、傳感器的選用等。軟件部分： 編寫PLC控制系統(tǒng)的程序； 利用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)立體車庫(kù)的管理系統(tǒng)。課題預(yù)期目標(biāo)：當(dāng)車主將車行駛到立體車庫(kù)入口處，可按下存車按鈕，選擇車位編號(hào)，車輛自動(dòng)停放。車主需要取車時(shí)，可通過(guò)出口處的控制面板，按下取車，選擇自己停車的編號(hào)，車輛自動(dòng)取回。停取車過(guò)程中，若出現(xiàn)故障，報(bào)警器將給予警示，提醒技術(shù)人員及時(shí)處理。1.4 本章小結(jié)本章主要介紹了課題研究的背景、意義以及立體車庫(kù)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展的動(dòng)態(tài)，并且依據(jù)指導(dǎo)老師所下發(fā)的任務(wù)書要求，明確了本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。3常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書第2章 立體車庫(kù)方案選擇2.1 立體車庫(kù)類型比較目前市場(chǎng)上應(yīng)用的立體車庫(kù)總體上可分為四種，分別是升降橫移式、堆垛類機(jī)械式、水平循環(huán)式、垂直升降式。就這四種立體車庫(kù)，分別分析它們各自的特點(diǎn)。升降橫移式的立體車庫(kù)：升降橫移式的立體車庫(kù)，如圖2.1.1所示，它是一種利用載車板的升降或橫移來(lái)存取車輛的停車設(shè)備。因其型式多、規(guī)模可大可小、對(duì)地的適應(yīng)性較強(qiáng)等特點(diǎn)，受到普遍使用。它包含了鋼結(jié)構(gòu)部分、運(yùn)車板部分、鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)措施等，在停車設(shè)備市場(chǎng)中，約占70%的份額。但是，每一組設(shè)備至少得留有一個(gè)空車位且鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)不具備防止因傾斜而墜落的功能。 圖2.1.1 升降橫移式立體車庫(kù)示意圖堆垛類機(jī)械式的立體車庫(kù)：該類型的立體車庫(kù)利用橋式的起重機(jī)或者是巷道堆垛機(jī)，將駛?cè)氚徇\(yùn)設(shè)備的汽車水平或垂直的移動(dòng)到相應(yīng)的存車位，并采用存取機(jī)構(gòu)來(lái)存取車輛。其框架如圖2.1.2所示，為單側(cè)巷道堆垛式立體車庫(kù)。這種車庫(kù)是一種集合了光、電以及自動(dòng)控制的全自動(dòng)化的立體停車設(shè)備。堆垛類機(jī)械式的立體車庫(kù)解決了許多大型全自動(dòng)化停車的難題。該類車庫(kù)主要適用于大型密集式存車。然而設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)有完善的閉鎖和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用足夠的安全措施和消防系統(tǒng)，相對(duì)比較故障率高。距離驅(qū)車口最遠(yuǎn)的車位取車消耗的時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)用性較差。圖2.1.2 單側(cè)巷道堆垛式立體車庫(kù)水平循環(huán)式的立體車庫(kù)：此類車庫(kù)的主體結(jié)構(gòu)為一水平放置的鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)，采用兩層停車結(jié)構(gòu)。如圖2.1.3所示。車輛停放在鏈?zhǔn)絺魉蛶У耐熊嚢迳希鶕?jù)車輛的出入情況，所有的車輛按照一定的順序循環(huán)移動(dòng)。此類立體車庫(kù)外形窄而長(zhǎng)，通常適用于空間狹長(zhǎng)的地段，有效地提高了土地利用率且整個(gè)車庫(kù)只有水平循環(huán)動(dòng)作，所以電氣控制系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，易于維護(hù)。但是此類車庫(kù)水平循環(huán)動(dòng)作時(shí)容易磨損導(dǎo)軌，反而增加了維護(hù)所投入的成本，同時(shí)，受結(jié)構(gòu)等因素限制，停車數(shù)量一般在十幾輛左右。圖2.1.3 水平循環(huán)式立體車庫(kù)垂直升降式的立體車庫(kù)：此類車庫(kù)也可稱作塔式立體設(shè)備，它是通過(guò)升降機(jī)和裝在升降機(jī)上的橫移機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛或者托車板的橫移動(dòng)作，車庫(kù)的示意圖如圖2.1.4所示。這種車庫(kù)一般有幾十米高，每層有兩個(gè)或幾個(gè)停車位。它要求升降速度快，結(jié)構(gòu)剛度好，一般采用工業(yè)計(jì)算機(jī)或者高檔可編程控制器構(gòu)成其自動(dòng)控制系統(tǒng)。雖然這種立體車庫(kù)可存儲(chǔ)的車較多，但對(duì)地基以及消防的要求比較高。 圖2.1.4垂直升降式立體車庫(kù)2.2方案總結(jié)經(jīng)過(guò)2.1節(jié)對(duì)幾種不同類型立體車庫(kù)的分析與比較，垂直升降類車庫(kù)具有占地面積小、平面和空間利用率高、技術(shù)性能好、噪聲低，速度快，裝置齊全可靠、進(jìn)出入車方式自由、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)且自動(dòng)化程度較高，具安全有廣闊的發(fā)展前景。因此，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用垂直升降式立體車庫(kù)設(shè)計(jì)方案，平面示意圖如圖2.2所示。 圖2.2 垂直升降式立體車庫(kù)平面示意圖本次設(shè)計(jì)采用5層20個(gè)車位的車庫(kù)規(guī)模，分為甲、乙、丙、丁四個(gè)區(qū)，由于基層設(shè)有出入口且設(shè)有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所以，除基層不停放汽車外，其余5層，每層停放4輛，共計(jì)20個(gè)車位。2.3本章小結(jié)本章主要分析了目前市場(chǎng)上存在的幾種類型的立體車庫(kù)，并根據(jù)這幾種立體車庫(kù)的優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定了自己的方案。51常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書第3章 立體車庫(kù)的硬件設(shè)計(jì)3.1立體車庫(kù)的工作原理垂直升降式立體車庫(kù)系統(tǒng)主要由PLC控制模塊、鋼結(jié)構(gòu)骨架、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、橫移機(jī)構(gòu)、檢測(cè)模塊以及安全報(bào)警系統(tǒng)組成。垂直升降式立體車庫(kù)的工作示意圖如圖3.1所示。圖3.1立體車庫(kù)的工作示意圖存車時(shí)，用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)調(diào)整汽車的方向，以便存入相應(yīng)方向的停車位，同時(shí)也能有效地提高取車時(shí)的效率；然后用升降機(jī)構(gòu)將車輛和載車板提升到指定的樓層，接著用安裝在升降機(jī)構(gòu)的橫移機(jī)構(gòu)將車輛和載車板存入車位。取車時(shí)，首先升降機(jī)構(gòu)運(yùn)行到需要取車的樓層，通過(guò)橫移機(jī)構(gòu)將指定車位上的車輛和載車板取出送入升降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)下降到底層，甲區(qū)和丙區(qū)的車輛可直接駛離出口，乙區(qū)和丁區(qū)的車輛再次通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)矯正車頭方向，駛離車庫(kù)。3.2立體車庫(kù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)垂直升降式立體車庫(kù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為三大類，即旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)和橫移機(jī)構(gòu)，見圖3.2。1-限位開關(guān)；2-接近開關(guān)；3-升降機(jī)構(gòu)；4-橫移機(jī)構(gòu)；5-旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圖3.2立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)示意圖旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由三相異步電機(jī)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)組成；主要用于乙、丁兩區(qū)車輛方向的調(diào)整。升降機(jī)構(gòu)升降機(jī)構(gòu)主要由三相異步電動(dòng)機(jī)，變頻調(diào)速器、滑輪、卷筒和鋼絲繩組成。升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)控制過(guò)程是：通過(guò)軟件方選擇速度，然后輸出信號(hào)給變頻器，改變頻率值，最終達(dá)到調(diào)速的目的。在基層的底部和第五層的頂部裝有限位開關(guān)，對(duì)運(yùn)車臺(tái)起到限位保護(hù)作用。其余四層，在每層的托車板下分別裝有接近開關(guān)，用于確定運(yùn)車臺(tái)上下升降的具體位置。橫移機(jī)構(gòu)橫移機(jī)構(gòu)的作用是將托車板從運(yùn)車臺(tái)橫移到停車位，或者將托車板橫移回運(yùn)車臺(tái)。橫移機(jī)構(gòu)的執(zhí)行主要靠固定在運(yùn)車臺(tái)和各個(gè)車位金屬框架上的電機(jī)，電機(jī)軸上安裝的齒輪與托車板上的齒輪嚙合，通過(guò)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到橫移的效果。3.2.1三相異步電動(dòng)機(jī)的選型所謂三相異步電動(dòng)機(jī)，就是通過(guò)同時(shí)接到380V上的三相相位相差120度的交流電源來(lái)供電的一類電機(jī)，如圖3.2.1所示。因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)以同方向、不同轉(zhuǎn)速成旋轉(zhuǎn)，且它們之間存在著轉(zhuǎn)差率，所以稱之為三相異步電動(dòng)機(jī)。 圖3.2.1三相異步電機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)是感應(yīng)類電動(dòng)機(jī)的一種，給定子通以電流之后，有部分的磁通穿過(guò)短路環(huán)，并在短路環(huán)中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，導(dǎo)致磁通被其中的電流阻礙，致使短路環(huán)部分的磁通與無(wú)短路環(huán)的磁通產(chǎn)生了相位差，進(jìn)而形成了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。上電運(yùn)行后，轉(zhuǎn)子繞組因?yàn)橥艌?chǎng)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以就產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢(shì)與電流，換言之，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子間存在相對(duì)轉(zhuǎn)速并且與磁場(chǎng)互相作用產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子得以轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了能量的變換。一般的轎車重量在1000kg-1700kg之間，考慮到運(yùn)車臺(tái)以及鋼絲繩等的重量，這里假設(shè)總重為2100kg,則升降過(guò)程中繩索所承受的總拉力：F=20580N，繩索的上升速度：v=0.1m/s。傳動(dòng)效率約為90%，電動(dòng)機(jī)所需的功率P=FV/= 20580*0.1/0.9=2.286Kw。所以，這里的三相異步電動(dòng)機(jī)選取東力PF型號(hào)的電機(jī)，其參數(shù)如表3-2-1所示。表3-2-1東力三相異步電動(dòng)機(jī)品牌：東力產(chǎn)品類型：三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)：PF極數(shù)：4極額定功率：100W-3700W額定電壓：380V額定轉(zhuǎn)速：1440（rpm）產(chǎn)品認(rèn)證：CE應(yīng)用范圍：立體停車場(chǎng)設(shè)備、自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)、立體倉(cāng)庫(kù)3.2.2變頻器的選型變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是一種利用變頻與微電子技術(shù)的，通過(guò)變換電動(dòng)機(jī)工作電源頻率的，控制交流電機(jī)的電力設(shè)備。變頻器主要的組成有：整流部分即交流變成直流、濾波部分、逆變部分即直流變成交流、制動(dòng)單元部分、驅(qū)動(dòng)單元部分、檢測(cè)單元部分以及微處理單元部分。變頻器通過(guò)其內(nèi)部的IGBT的開斷，調(diào)節(jié)輸出電源的電壓與頻率，再參照電動(dòng)機(jī)的實(shí)際要求，給予其所需求的電源電壓，從而達(dá)到調(diào)節(jié)速度、降低能耗的目的。除此之外，變頻器還有許多保護(hù)功能，例如過(guò)壓、過(guò)載、過(guò)流保護(hù)等。在工業(yè)自動(dòng)化程度不斷提高的環(huán)境下，變頻器也發(fā)揮了更加廣泛的作用。當(dāng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)確定后，就可著手進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先是變頻器的選型，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外變頻器品牌不少，控制水平和可靠性差別較大。用于升降機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，最好選用具有矢量控制或者直接轉(zhuǎn)矩控制，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高的變頻器。變頻器在選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)：采用變頻器的目的：恒壓控制或恒流控制。變頻器與負(fù)載的匹配問(wèn)題，電壓匹配：變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相等；電流匹配：變頻器的額定電流與負(fù)載的額定電流相等；轉(zhuǎn)矩匹配：這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。經(jīng)比較市面上的西門子變頻器，三菱變頻器以及施耐德變頻器，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇三菱FR-A540系列變頻器，其主要端子接線如圖3.2.2所示。 圖3.2.2 FR-A540主要端子接線圖其中，R、S、T為交流電源的輸入端子；U、V、W為變頻器的輸出端子，用來(lái)接三相異步電動(dòng)機(jī),絕對(duì)不能夠與電源直接相連；STF、STR分別代表正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)；RL、RH分別表示變頻器多段速度選擇中的低速與高速，變頻器實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速功能就是通過(guò)對(duì)這兩個(gè)端子進(jìn)行設(shè)置參數(shù)，如表3-2-2所示。此次使用時(shí)，出廠已對(duì)其設(shè)置完成。表3-2-2 多段速度選擇端子功能選擇設(shè)定端子名稱功能相關(guān)參數(shù)設(shè)定值RLPr.59=0低速指令Pr.4-6,Pr.24-27,Pr.232-2390Pr.59=1、2遙控設(shè)定清零Pr.59Pr.79=5程序運(yùn)行速度組選擇Pr.79，Pr.200，Pr.201-210，Pr.211-220，Pr.211-230，Pr.231Pr.270=1、3檔位定位選0Pr.270，Pr.275，Pr.276RHPr.59=0高速指令Pr.4-6,Pr.24-27,Pr.232-2392Pr.59=1、2遙控設(shè)定加速Pr.59Pr.79=5程序運(yùn)行速度組選擇Pr.79，Pr.200，Pr.201-210，Pr.211-220FR-A540系列變頻器針對(duì)0.75至280kw三相異步電機(jī)產(chǎn)品，適用于平移、提升以及快速定向運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)控制；使用重量傳感器進(jìn)行負(fù)荷測(cè)定；高速提升；制動(dòng)反饋管理；限位開關(guān)管理；吊索松弛等。3.3 PLC的概述PLC，即可編程邏輯控制器，是20世紀(jì)60年代以來(lái)發(fā)展極為迅速、應(yīng)用廣泛的工業(yè)控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制的首選產(chǎn)品，與機(jī)器人、CAD/CAM并稱為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱。PLC所采用的是一種可編程存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器可供PLC內(nèi)部的程序存儲(chǔ)，可使其執(zhí)行順序控制、邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)與算術(shù)操作等指令，而且還可以以數(shù)字量或者模擬量的形式控制不同類別的生產(chǎn)過(guò)程或具體的機(jī)械。事實(shí)上，PLC就是以嵌入式CPU為核心，配以I/O等模塊，可以方便地用于工業(yè)控制領(lǐng)域的裝置。因此，PLC實(shí)際上就是“工業(yè)專用計(jì)算機(jī)”。PLC的特點(diǎn)也十分鮮明：編程的方法簡(jiǎn)而易學(xué)。PLC編程語(yǔ)言使用最多的就是梯形圖，其電路的圖形符號(hào)、表達(dá)方式等與繼電器電路的原理圖十分相似，并且其語(yǔ)言既形象又直觀、易學(xué)易懂；功能強(qiáng)，性價(jià)比高。一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可以供給用戶使用的編程組件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能，與具備相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，又具有很高的性價(jià)比。硬件配套齊全，適應(yīng)性強(qiáng)。如今的PLC產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，配有品種豐富的各類硬件裝置供用戶選擇。可靠性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，大大減少了因接觸不良而造成系統(tǒng)故障。此外，PLC還具有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維修方便，體積小、能耗低等特點(diǎn)。3.4 PLC的選型及介紹PLC是一種通用的工控裝置，大多數(shù)用戶都可根據(jù)自己的需要對(duì)其功能進(jìn)行設(shè)置。許多PLC產(chǎn)品不僅給用戶提供了廣闊的選擇余地，而且也給用戶規(guī)定了一些使用環(huán)境和要求，因此，用戶在使用PLC產(chǎn)品時(shí)會(huì)遇到一定的困難。PLC的選型與繼電器接觸器控制系統(tǒng)元件的選用不同，后者的選用，得在設(shè)計(jì)結(jié)束后才可以定出各種元器件的型號(hào)、數(shù)量以及規(guī)格大小，而PLC的選用則在應(yīng)用設(shè)計(jì)的開始就可以根據(jù)工藝要求預(yù)先進(jìn)行。在選擇PLC型號(hào)時(shí)，一般從以下幾個(gè)方面來(lái)著手。1.功能要求PLC選型的基本要求是滿足控制系統(tǒng)的需要?？刂葡到y(tǒng)需要完成什么功能，相應(yīng)地，就得選擇帶有這些功能的PLC。2. I/O的點(diǎn)數(shù)PLC選型的基礎(chǔ)就是能夠準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)出被控設(shè)備對(duì)I/O點(diǎn)數(shù)的總量，把各個(gè)輸入設(shè)備和被控設(shè)備列出，然后在實(shí)際統(tǒng)計(jì)的I/O點(diǎn)數(shù)基礎(chǔ)上增加15%-20%的余量，便于在之后的設(shè)計(jì)中擴(kuò)充。3. 考慮I/O信號(hào)的性質(zhì)除了確定好I/O的點(diǎn)數(shù)外，還得注意I/O信號(hào)的參數(shù)、性質(zhì)等因素。比如，輸入信號(hào)的電壓類型，輸出信號(hào)的負(fù)載性質(zhì)是交流的，還是直流的等等。4. 價(jià)格因素小型PLC控制系統(tǒng)通常都選用價(jià)格便宜的簡(jiǎn)易編程器。綜上所述，根據(jù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，初步統(tǒng)計(jì)共有36個(gè)輸入點(diǎn)，都是開關(guān)量，其中按鈕共22個(gè)，檢測(cè)感應(yīng)元件共14個(gè)；輸出點(diǎn)有51個(gè)，也均是開關(guān)量，其中4個(gè)用于變頻器控制，44個(gè)用于電機(jī)控制，3個(gè)用于報(bào)警。所以采用三菱公司的FX2N系列的PLC。下面就這一系列的PLC做一下簡(jiǎn)介。三菱可編程控制器（PLC）FX系列如表3-4所示。表3-4三菱PLC-FX2N系列選型表型號(hào)點(diǎn)數(shù)供電電壓FX2N-128MR-001輸入點(diǎn)：64輸出點(diǎn)：64AC 220VFX2N-80MR-001輸入點(diǎn)：40輸出點(diǎn)：40AC 220V FX2N-64MR-001輸入點(diǎn)：32輸出點(diǎn)：32AC 220V FX2N-48MR-001輸入點(diǎn)：24輸出點(diǎn)：24AC 220V FX2N-32MR-001輸入點(diǎn)：16輸出點(diǎn)：16AC 220V FX2N-16MR-001輸入點(diǎn)：08輸出點(diǎn)：08AC 220V FX2N-80MR-D輸入點(diǎn)：40輸出點(diǎn)：40DC 24V FX2N-64MR-D輸入點(diǎn)：32輸出點(diǎn)：32DC 24V FX2N-48MR-D輸入點(diǎn)：24輸出點(diǎn)：24DC 24V FX2N系列是FX型的PLC大家族中最為先進(jìn)的，它最大限度的包含了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，程序執(zhí)行起來(lái)更加迅速，充分地補(bǔ)充了通信方面的功能，適應(yīng)于世界不同國(guó)家的電源，即便是針對(duì)單個(gè)的需求，它也能夠與大量的特殊功能模塊配合使用，給你的自動(dòng)化控制方面的應(yīng)用予以最大靈活性、控制能力的支持。FX2N-128MR-001型PLC滿足輸入輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)，其輸入輸出繼電器地址分配為X000-X077,Y000-Y077。3.4.1 PLC的I/O分配根據(jù)整個(gè)立體車庫(kù)的設(shè)計(jì)要求，可初步將輸入點(diǎn)分配如表3-4-1-(a)所示，將輸出點(diǎn)分配如表3-4-1-(b)所示.表3-4-1-(a) 輸入地址分配輸入地址符號(hào)名功能X000SB1存車按鈕X001SB2取車按鈕X002SB3甲區(qū)第1層車位選擇按鈕X003SB4甲區(qū)第2層車位選擇按鈕X004SB5甲區(qū)第3層車位選擇按鈕X005SB6甲區(qū)第4層車位選擇按鈕續(xù)表3-4-1-(a)輸入地址分配輸入地址符號(hào)名功能X006SB7甲區(qū)第5層車位選擇按鈕X007SB8丙區(qū)第1層車位選擇按鈕X010SB9丙區(qū)第2層車位選擇按鈕X011SB10丙區(qū)第3層車位選擇按鈕X012SB11丙區(qū)第4層車位選擇按鈕X013SB12丙區(qū)第5層車位選擇按鈕X014SB13乙區(qū)第1層車位選擇按鈕X015SB14乙區(qū)第2層車位選擇按鈕X016SB15乙區(qū)第3層車位選擇按鈕X017SB16乙區(qū)第4層車位選擇按鈕X020SB17乙區(qū)第5層車位選擇按鈕X021SB18丁區(qū)第1層車位選擇按鈕X022SB19丁區(qū)第2層車位選擇按鈕X023SB20丁區(qū)第3層車位選擇按鈕X024SB21丁區(qū)第4層車位選擇按鈕X025SB22丁區(qū)第5層車位選擇按鈕X026SQ1基層接近開關(guān)X027SQ2第1層接近開關(guān)X030SQ3第2層接近開關(guān)X031SQ4第3層接近開關(guān)X032SQ5第4層接近開關(guān)X033SQ6第5層接近開關(guān)X034SQ7托車板左移完成光電開關(guān)X035SQ8托車板右移完成光電開關(guān)X036SQ9托車板前移完成光電開關(guān)X037SQ10托車板后移完成光電開關(guān)X040SQ11車頭檢測(cè)光電開關(guān)X041SQ12車尾檢測(cè)光電開關(guān)X042SQ13上行程開關(guān)X043SQ14下行程開關(guān)表3-4-1-(b)輸出地址分配輸出地址符號(hào)名功能Y000STF升降機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)Y001STR升降機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)Y002RH變頻器快速Y003RL變頻器慢速Y004KM1旋轉(zhuǎn)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)Y005KM2旋轉(zhuǎn)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)Y006KM3甲區(qū)第1層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y007KM4甲區(qū)第1層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y010KM5甲區(qū)第2層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y011KM6甲區(qū)第2層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y012KM7甲區(qū)第3層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y013KM8甲區(qū)第3層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y014KM9甲區(qū)第4層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y015KM10甲區(qū)第4層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y016KM11甲區(qū)第5層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y017KM12甲區(qū)第5層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y020KM13丙區(qū)第1層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y021KM14丙區(qū)第1層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y022KM15丙區(qū)第2層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y023KM16丙區(qū)第2層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y024KM17丙區(qū)第3層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y025KM18丙區(qū)第3層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y026KM19丙區(qū)第4層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y027KM20丙區(qū)第4層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y030KM21丙區(qū)第5層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y031KM22丙區(qū)第5層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y032KM23乙區(qū)第1層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y033KM24乙區(qū)第1層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y034KM25乙區(qū)第2層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y035KM26乙區(qū)第2層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y036KM27乙區(qū)第3層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y037KM28乙區(qū)第3層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)續(xù)表3-4-1-(b)輸出地址分配表輸出地址符號(hào)名功能Y040KM29乙區(qū)第4層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y041KM30乙區(qū)第4層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y042KM31乙區(qū)第5層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y043KM32乙區(qū)第5層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y044KM33丁區(qū)第1層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y045KM34丁區(qū)第1層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y046KM35丁區(qū)第2層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y047KM36丁區(qū)第2層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y050KM37丁區(qū)第3層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y051KM38丁區(qū)第3層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y052KM39丁區(qū)第4層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y053KM40丁區(qū)第4層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y054KM41丁區(qū)第5層電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y055KM42丁區(qū)第5層電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y056KM43運(yùn)車臺(tái)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)Y057KM44運(yùn)車臺(tái)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)Y060HL1限位報(bào)警燈Y061HL2超長(zhǎng)報(bào)警燈Y062HBL聲音報(bào)警器3.4.2 PLC的I/O接線圖根據(jù)表3-4-1-(a)和3-4-1-(b)，可繪出I/O接線圖，見附錄。3.4.3 PLC的硬件接線圖見附錄。3.5立體車庫(kù)保護(hù)機(jī)構(gòu)3.5.1電磁抱閘制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)切除電源后依靠慣性還要轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間（或距離）才能停下來(lái)，而生產(chǎn)過(guò)程中的起重機(jī)吊具需要準(zhǔn)確定位；萬(wàn)能銑床主軸需要能夠快速停止轉(zhuǎn)動(dòng)；升降機(jī)在突然斷電后要求準(zhǔn)確定位控制和安全保護(hù)等，這些都需要對(duì)拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)，所謂制動(dòng)，就是給電動(dòng)機(jī)一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)矩使它迅速停轉(zhuǎn)（或限制其轉(zhuǎn)速），此時(shí)就需要采取電磁抱閘制動(dòng)，如圖3.5.1所示。圖3.5.1電磁抱閘制動(dòng)器 1、電磁抱閘的結(jié)構(gòu)： 主要由兩部分組成：制動(dòng)電磁鐵和閘瓦制動(dòng)器。制動(dòng)電磁鐵由鐵心、銜鐵和線圈三部分組成。閘瓦制動(dòng)器包括閘輪、閘瓦和彈簧等，閘輪與電動(dòng)機(jī)裝在同一根轉(zhuǎn)軸上。 2、工作原理：電動(dòng)機(jī)接通電源，同時(shí)電磁抱閘線圈也得電，銜鐵吸合，克服彈簧的拉力使制動(dòng)器的閘瓦與閘輪分開，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。斷開開關(guān)或接觸器，電動(dòng)機(jī)失電，同時(shí)電磁抱閘線圈也失電，銜鐵在彈簧拉力作用下與鐵芯分開，并使制動(dòng)器的閘瓦緊緊抱住閘輪，電動(dòng)機(jī)被制動(dòng)而停轉(zhuǎn)。 3、電磁抱閘制動(dòng)的特點(diǎn) 機(jī)械式的制動(dòng)方法包括電磁離合器制動(dòng)和電磁抱閘制動(dòng)，兩者全都利用了電磁線圈在通電以后產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使靜鐵芯產(chǎn)生很大的吸力，從而吸合動(dòng)鐵芯或者銜鐵即動(dòng)摩擦片與靜摩擦片的分合，克服彈簧拉力，滿足現(xiàn)場(chǎng)工作的要求。電磁抱閘制動(dòng)是通過(guò)閘瓦的摩擦片來(lái)制動(dòng)閘輪的。優(yōu)點(diǎn)：電磁抱閘制動(dòng)，制動(dòng)力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用在起重設(shè)備上。它安全可靠，不會(huì)因突然斷電而發(fā)生事故。 3.5.2行程開關(guān)行程開關(guān)，是位置開關(guān)（又稱限位開關(guān)）的一種，是一種經(jīng)常使用的小電流的主令電器。通過(guò)生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)部件對(duì)開關(guān)的碰撞，其觸頭動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)分?jǐn)嗷蚪油ㄋ罂刂频碾娐?，滿足相應(yīng)的控制目的。一般，這一類的開關(guān)被利用以控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的行程或者位置，使運(yùn)動(dòng)的機(jī)械按照一定的行程或者位置，實(shí)現(xiàn)反向、變速運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)停止或者自動(dòng)做往返運(yùn)動(dòng)等。常規(guī)國(guó)產(chǎn)行程開關(guān)：常規(guī)行程開關(guān)中LX19系列中的LX19-001/111，LXK3系列中的LXK3-20S/T，JLXK1系列JLXK1-111/411/511最具代表力,這些產(chǎn)品有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能實(shí)用、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)深受廣大使用者的青睞。本次采用宇諾牌LXK3-20S/T行程開關(guān)，如圖3.5.2所示。3.5.2 LXK3-20S/T行程開關(guān)LXK3系列行程開關(guān)適用于交流5060Hz；AC380V。電流10A的控制電路中，作為機(jī)床、機(jī)械的自動(dòng)控制、限制運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作或程序控制之用。3.6傳感器選擇本次設(shè)計(jì)所用到的傳感器共2種，分別為光電開關(guān)、接近開關(guān)。光電開關(guān)，用于檢測(cè)車輛停放的位置，判斷是否將車停放到位；接近開關(guān)，用于確定運(yùn)車臺(tái)上下升降的具體位置。一光電開關(guān)光電接近開關(guān)簡(jiǎn)稱為光電開關(guān)，也可稱之為光電傳感器。通過(guò)被檢測(cè)物體對(duì)光的遮擋或者反射，經(jīng)同步回路將電路選通，進(jìn)而檢測(cè)物體是否存在。物體不受材料的限制，只要所有能遮擋或者能反射光線的物體都可被檢測(cè)到。光電開關(guān)通過(guò)發(fā)射器將輸入的電流轉(zhuǎn)換為光信號(hào)發(fā)出，然后接收器再參照收到的光線的強(qiáng)弱或有無(wú)，對(duì)被檢測(cè)的物體進(jìn)行探測(cè)。光電開關(guān)已經(jīng)被應(yīng)用于定長(zhǎng)剪切、寬度判別、液位控制、孔洞識(shí)別、產(chǎn)品計(jì)數(shù)、速度檢測(cè)、物位檢測(cè)、色標(biāo)檢出、自動(dòng)門傳感、信號(hào)延時(shí)、沖床以及其他安全防護(hù)等眾多領(lǐng)域。除此之外，利用紅外線具有隱蔽性的特點(diǎn)，還可將其用在在商店、辦公室、倉(cāng)庫(kù)、銀行等場(chǎng)合，作為防盜、警戒之用。二接近開關(guān)接近開關(guān)是一種無(wú)需與運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行機(jī)械直接接觸而可以操作的位置開關(guān)，當(dāng)物體接近開關(guān)的感應(yīng)面到動(dòng)作距離時(shí)，不需要機(jī)械接觸及施加任何壓力即可使開關(guān)動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)直流電器或給計(jì)算機(jī)（PLC)裝置提供控制指令。接近開關(guān)可分為電感式、電容式、霍爾式、交、直流型，既有行程開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)的特性，同時(shí)具有傳感性能。與一般行程開關(guān)相比， 接近開關(guān)具有定位精度高，動(dòng)作可靠，性能穩(wěn)定，頻率響應(yīng)快，使用壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)并具有防水、防震、耐腐蝕等特點(diǎn)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中可作為限位、計(jì)數(shù)、定位控制和自動(dòng)保護(hù)環(huán)節(jié)等。如圖3.6.1所示是一種電感式的接近開關(guān)。所謂電感式，即是由金屬來(lái)觸發(fā)的。信號(hào)輸出整形放大器高頻振蕩器感應(yīng)開關(guān)金屬圖3.6.1電感式的接近開關(guān)接近開關(guān)的組成部分主要包含了高頻振蕩器以及整形放大器。首先，振蕩器震蕩，然后在感應(yīng)面產(chǎn)生了交變的磁場(chǎng)，在金屬接近感應(yīng)面時(shí)，金屬就會(huì)產(chǎn)生渦流，吸收振蕩器的能量，使振蕩器振蕩減弱直至停止。通過(guò)振蕩和停止的兩種狀態(tài)，再由放大器轉(zhuǎn)換成高低兩種不同的電平，起到開關(guān)的作用。3.7本章小結(jié)本章在內(nèi)容上主要分為三部分，第一部分簡(jiǎn)單地介紹了立體車庫(kù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即旋轉(zhuǎn)、升降、橫移機(jī)構(gòu)；第二部分詳細(xì)地闡述了PLC的I/O分配，并繪制了PLC的外部接線圖以及硬件接線圖；第三部簡(jiǎn)要說(shuō)明本次畢設(shè)所用到的傳感器類型。第4章 立體車庫(kù)的軟件設(shè)計(jì)4.1 PLC的主程序設(shè)計(jì)垂直升降式立體車庫(kù)的PLC程序設(shè)計(jì)總體上分為兩部分：1.主程序部分，所謂主程序，就是控制程序的總體方向；2.子程序部分，即編寫具有特定功能的程序，例如，取板程序、存車程序、取車程序、存板程序等。本次程序設(shè)計(jì)所采用的是步進(jìn)指令，F(xiàn)X2N系列PLC步進(jìn)指令使用的軟元件有1000個(gè)，它的分類、編號(hào)、數(shù)量及用途見表4-1。表4-1 FX2N狀態(tài)軟元件類別組建編號(hào)數(shù)量用途及特點(diǎn)普通用途初始狀態(tài)繼電器S0-S910用于狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的初始狀態(tài)復(fù)原狀態(tài)繼電器S10-S1910在復(fù)原程序中作復(fù)原狀態(tài)非停電保持用途繼電器S20-S499480用于用于狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的中間狀態(tài)停電保持用繼電器S500-S899400用于停電點(diǎn)后繼續(xù)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)報(bào)警用繼電器S900-S999100用于故障診斷或報(bào)警狀態(tài)步進(jìn)指令的使用說(shuō)明：在狀態(tài)梯形圖中，步進(jìn)接點(diǎn)與左母線相連，起到主控制的作用。當(dāng)步進(jìn)接點(diǎn)接通時(shí)，其后面的電路才能相應(yīng)的動(dòng)作。如果步進(jìn)接點(diǎn)沒(méi)有接通，則后面的電路也就不能動(dòng)作，相當(dāng)于該段程序被跳過(guò)。若要保持輸出結(jié)果，可以用SET和RST指令。步進(jìn)結(jié)束指令(RET)可以在一系列的步進(jìn)開始指令(STL)最后安排返回，也可在STL指令中需要中斷返回主程序時(shí)使用。同一元件的線圈允許在不同的STL接點(diǎn)后使用，但是定時(shí)器線圈不能夠在相鄰的狀態(tài)中出現(xiàn)。當(dāng)然，要想完成狀態(tài)梯形圖或指令表，一般得先繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC)。SFC的構(gòu)成來(lái)源于狀態(tài)編程的設(shè)計(jì)思想：首先，將一個(gè)復(fù)雜的控制過(guò)程分為若干個(gè)工作狀態(tài)，理清這些工作狀態(tài)的細(xì)節(jié)，如功能、轉(zhuǎn)移條件、轉(zhuǎn)移方向等，接著根據(jù)總的控制要求，把這些分散的工作狀態(tài)聯(lián)系起來(lái)，最終形成了作為狀態(tài)編程重要工具的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。主程序的設(shè)計(jì)思想：PLC上電后等待命令，在司機(jī)選擇需要存的車位后，PLC跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的取板程序，待托車板取到基層且將車開入，接著司機(jī)按下存車按鈕，PLC執(zhí)行存車程序?qū)④囕v停放到位且將升降機(jī)返回到基層，等待下一步命令。當(dāng)司機(jī)按下取車按鈕后選擇存車號(hào)，PLC執(zhí)行取車程序，待運(yùn)車臺(tái)下降到基層且基層接收到接近信號(hào)，開啟定時(shí)器(時(shí)間按實(shí)際調(diào)節(jié))。若定時(shí)過(guò)程中有司機(jī)按下存車按鈕，則停止定時(shí)，繼續(xù)存車；若存車按鈕未被按下，則定時(shí)時(shí)間到，PLC跳轉(zhuǎn)執(zhí)行送板程序，升降機(jī)返回基層，等待下一步命令。其程序流程圖如圖4.1所示。圖4.1主程序流程圖4.2 PLC的子程序設(shè)計(jì)4.2.1存取車流程設(shè)計(jì)存取車程序是構(gòu)成立體車庫(kù)所有程序重要的組成部分。根據(jù)這次畢設(shè)的任務(wù)，由于總共有20個(gè)不同的車位，所以每個(gè)車位的存取車程序也有所不同，但是總體流程走向是一致的。圖4.2.1-(a)給出的就是總體存車流程圖，它也包含了存車之前必備的取板流程，以及將車存完后運(yùn)車臺(tái)回到基層，圖4.2.1-(b)給出的是總體取車流程圖。4.2.1-(a)總體存車流程圖4.2.1-(b)總體取車流程圖取完車后，盡管司機(jī)已經(jīng)將車駛離出口，但是托車板還在運(yùn)車臺(tái)上，此時(shí)就得考慮這個(gè)時(shí)候是否還有新的車輛來(lái)停車，如果有，司機(jī)就可以直接將車駛?cè)脒\(yùn)車臺(tái)，按下存車按鈕，實(shí)現(xiàn)停車；如果在定時(shí)器設(shè)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有司機(jī)來(lái)存車，那么就得將托車板送回原來(lái)的車庫(kù)且托運(yùn)臺(tái)回到基層，等待命令。總體送板流程圖與取板流程圖類似，這里就不詳細(xì)給出。4.2.2入庫(kù)檢測(cè)及限長(zhǎng)保護(hù)流程設(shè)計(jì)在車輛入庫(kù)過(guò)程中設(shè)置了超長(zhǎng)檢測(cè)，見流程圖4.2.2-(a)。車頭檢測(cè)的光電開關(guān)接X(jué)040，車位檢測(cè)的光電開關(guān)接X(jué)041。當(dāng)X040或者X041動(dòng)作時(shí)，Y063報(bào)警。在車庫(kù)的頂部和底部都設(shè)置了限位行程開關(guān)，用于行程限位，見流程圖4.2.2-(b)。上下開關(guān)分別接X(jué)042和X043，當(dāng)行程開關(guān)常開觸點(diǎn)閉合時(shí)，Y062報(bào)警。 4.2.2-(a)車輛入庫(kù)檢測(cè) 4.2.2-(b)運(yùn)車臺(tái)限位保護(hù)4.2.3存取車程序設(shè)計(jì)存車程序采用的是STL指令，因?yàn)?0個(gè)停車位的位置各不相同，所以此處就以甲區(qū)1號(hào)車位和乙區(qū)1號(hào)車位為例做一下介紹，而甲、丙區(qū)的其余車位，乙、丁區(qū)的其余車位的存車程序與它們類似，因此不再給出詳細(xì)的分析。圖4.2.3-(a)、圖4.2.3-(b)分別為存車到甲區(qū)1號(hào)車位和乙區(qū)1號(hào)車位的SFC功能圖。其中已經(jīng)詳細(xì)包含了取板、存車以及回到基層的步驟。 4.2.3-(a)存車到甲區(qū)1號(hào)的SFC功能圖 SFC功能圖繪制完畢就可按照它編寫出程序，此時(shí)用到GX-Developer編程軟件，存車到甲區(qū)1號(hào)主體程序如下所示。開始取甲區(qū)第一層托車板程序： 升降機(jī)上升到甲區(qū)第一層程序：托車板與車一起入庫(kù)：存完車回到基層程序：圖4.2.3-(b)存車到乙區(qū)1號(hào)的SFC功能圖與存車到甲區(qū)1號(hào)車庫(kù)相比，存車到乙區(qū)1號(hào)車庫(kù)增加了旋轉(zhuǎn)部分，其主體程序如下所示。旋轉(zhuǎn)運(yùn)車平臺(tái)使其方向與乙區(qū)車庫(kù)方向一致的程序：托車板取回基層程序：運(yùn)車平臺(tái)返回基層，反轉(zhuǎn)使其與車庫(kù)出口方向一致的程序：從本質(zhì)上講，取車部分的程序與存車過(guò)程中的取板過(guò)程一樣，只是因位置的不同，所以輸入輸出點(diǎn)有所不同。在存車部分的程序中，已經(jīng)詳細(xì)包含了取板過(guò)程，因此就不再單獨(dú)對(duì)取板給出具體解釋，詳細(xì)程序見4.2.4節(jié)的PLC總梯形圖。在存取車過(guò)程中使用M0、M1輔助繼電器分別用作行程保護(hù)和檢測(cè)車輛長(zhǎng)度。這兩部分都包含了聲光報(bào)警，梯形圖如下圖所示。行程開關(guān)保護(hù)的程序：檢測(cè)車輛長(zhǎng)度的程序：4.2.4 PLC總梯形圖見附錄。4.3本章小結(jié)本章著重介紹了垂直升降式立體車庫(kù)控制的程序設(shè)計(jì)。首先，給出立體車庫(kù)的總流程圖，且詳細(xì)描述了存車到甲區(qū)1號(hào)車位和乙區(qū)1號(hào)車位的流程；接著依照流程，繪制了SFC功能圖；最后依照其步驟，編寫了程序。第5章 MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)5.1 MCGS組態(tài)軟件上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和下位機(jī)PLC控制系統(tǒng)組成了立體車庫(kù)的監(jiān)控系統(tǒng)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所采用的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由MCGS(Monitor and Control Generated System)組態(tài)軟件構(gòu)造和生成，該組態(tài)軟件系統(tǒng)是一套基于Windows平臺(tái)的系統(tǒng)。MCGS為用戶提供了完整方案和開發(fā)平臺(tái)，這些可以用來(lái)解決實(shí)際工程問(wèn)題，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。MCGS具有操作簡(jiǎn)便、可維護(hù)性強(qiáng)、可視性好、高可靠性、高性能等突出優(yōu)點(diǎn)。在石油化工、電力系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、機(jī)械制造、航空航天等領(lǐng)域，MCGS已被廣泛應(yīng)用。MCGS組態(tài)軟件由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成，兩部分相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，如圖5.1所示。5.1MCGS整體結(jié)構(gòu)MCGS的組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由McgsSet.exe可執(zhí)行文件支持。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成控制流程的編寫、動(dòng)畫設(shè)計(jì)等等全部的組態(tài)工作后，生成以.mcg為擴(kuò)展名的工程文件，也可稱之為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，同MCGS運(yùn)行環(huán)境一道構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。MCGS運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，由McgsRun.exe可執(zhí)行文件支持。在運(yùn)行環(huán)境中完成對(duì)工程的控制工作。5.2車庫(kù)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)5.2.1 設(shè)計(jì)動(dòng)畫界面建立新畫面：在MCGS組態(tài)平臺(tái)上，單機(jī)“用戶窗口”，在“用戶窗口”中單機(jī)“新建窗口”按鈕，則產(chǎn)生新“窗口0” ，如圖5.2.1-(a)。5.2.1-(a)窗口建立選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”，將“窗口名稱”和“窗口標(biāo)題”都改為“立體車庫(kù)”，單擊確認(rèn)，如圖5.2.1-(b)。5.2.1-(b)窗口屬性設(shè)置選中剛剛創(chuàng)建的“立