基于PLC的立体车库控制系统设计.docx
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1、基于PLC的立体车库控制系统设计摘要 本次毕业设计课题为基于PLC的立体车库控制系统设计升降横移类、垂直循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类、简易升降类等。通过对这些车库类型特点的比较与分析,选择了三层三列升降横移车库结构为研究模型和设计内容。本设计论述了立体车库的发展与当今现状,论述分析了三层三列升降横移式立体车库的运行原理和结构特点,设计了立体车库的控制系统,并依据其运行原理设计了PLC程序。关键词:立体车库,升降横移式,控制系统,PLC目 录1 绪论11.1 课题的背景和意义11.2 课题的关键技术及其国内外研究发展现状31.2.1 国外研究现状31.2.2 国内研究现
2、状42 升降横移式立体车库的机械设计部分62.1 立体车库的分类及其特点62.2 升降横移式立体车库的工作原理82.3 升降横移式立体车库的结构92.3.1 升降横移式立体车库的主要构成92.3.2 升降横移式立体车库的结构示意122.4 升降横移式立体车库中的安全防护装置133 立体车库电气控制系统设计153.1 电气控制系统整体设计153.2 电气系统关键部分设计183.2.1 PLC接线设计183.2.2 其他资源配置193.3 PLC控制程序设计203.3.1 PLC的选型223.3.2 PLC的IO资源配置233.4 电气安全装置244 升降横移式立体车库监控系统的设计254.1 立
3、体车库自动化控制系统254.2 基于Wincc的监控系统设计与实现284.1.1 Wincc的概述284.1.2 监控系统的功能284.1.3 Wincc的组态295 结论32参考文献33致谢34附录35随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展,拥有私家车的家庭越来越多,而与此相对应的是城市停车状况的尴尬。停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通(车辆停放状态)问题,静态交通是相对于动态交通(车辆行驶状态)而存在的一种交通形态,二者相互联系,互相影响,停车设施是城市静态交通的主要内容,随着城市的不断发展,各种车辆的不断增加,对停车设施的需求也在不断增加,如果两者之间失去平衡,城市里就会出现停车难的
4、一系列问题。数据显示,最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在15%-20%,而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有2%-3%,特别是大城市的机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度,因此,我们必须重视城市停车难的问题,并积极探求解决的措施。2.1 立体车库的分类及其特点升降横移类、垂直循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类、简易升降类等。下面介绍其中几种类型及其特点。(1)升降横移式停车位为两层或多层,有若干层的同层置车板可左右横向移位,通过升降机构改变置车板的高度。可为地上式或带地坑式。特点:有效利用空间,提高空间利用率达数倍。 存取车快捷便利,独特跨梁设计,
5、车辆出入无障碍。 采用PLC控制,自动化程度高。 环保节能,低噪音。 人机界面好,多种操作方式可选配,操作简便。(2)垂直循环式通过传动机械,驱使以垂直方式排列的各置车板作连续环形运动。车辆出入口位于设备最下面的称为下出入口式,位于中间部分的称为中出入口式,位于最上面的称为上出入口式。可为封闭式高塔或敞开式低塔。特点:使用PLC自动调车,一次按键即可完成存取车。可设置在地面上或半地上半地下,可独立或附设在建筑物内,还可多台组合。可省去购置土地的大量费用,有利于合理规划和优化设计。(3)巷道堆垛式采用巷道堆垛机和搬运器,将进到搬运器上的车辆一起作平面移动且垂直升降到停车位旁,再用存取机构将车辆送
6、入停车位。特点:全封闭管理,安全、防盗、为车辆提供最佳防护。可设置于地上或地下,充分利用有效空间。载车板的升降和行走同时运行,存取车方便快捷。全封闭式管理,安全可靠,保障人、车安全。通过升降机、行走台车及横移装置输送载车板实现存取车操作,整个过程全自动完成。固定式升降机各层行走台车的配置形式,可实现多个人同时存取车。(4)垂直升降(塔库)式停放车辆的停车位和车辆升降机以立体方式组成的高层停车设备。通过搬运机械将车辆或载有车辆的置车板横向或纵向地从车辆升降机搬运至停车位。停车位分横置式、纵置式和圆周式三种。特点:占地少,容车量大,高层设计最高能够达到平均一辆车仅占一平方米的空间。可同时提供多车位
7、进出口,等待时间短。智能化程度高,可预约存取车及空车位导向。利用车库外形的空隙空间可以进行绿化,使车库变成一个立体的绿化体,有利于美化城市和环境。(5)平面移动式 在同一层面上,用搬运台车平面移动车辆,或使置车板平面横移。可为单层平面横移、单层(多层)平面往返以及门式起重机多层平移。特点:每层车台和升降机分别动作,提高出入库速度,可利用地下空间,停车规模可达到数千台。 部分区域发生故障时,不影响其他区域的正常运行。 通过计算机和触屏界面进行综合管理,可全面监视设备的运行状况,并且操作简单。(6)简易升降式停车位为两层或三层,通过升降机构或俯仰机构改变置车板的高度或倾斜角度,供车辆出入。可为地上
8、式或带地坑式。特点:构造简单实用,无需特殊地面基础要求。适合装置于工厂、别墅、住宅停车场。可任意迁移,搬迁安装容易或根据地面情况,独立及多台设备。备有专用锁匙开关,防止外人开动设备。车板防下滑保险装置。(7)其他水平循环类:各置车板以两列或多列方式水平排列,并循环移动。置车板以圆弧运动方式循环者称为圆形循环式;以直线运动方式循环者称为箱形循环式。多层循环式:各置车板以两层或多层方式排列,在相邻两层间的两端设有车辆升降机,同层置车板可在该层内作水平循环移动。置车板在设备两端以圆弧运动方式升降者称为圆形循环式;以垂直运动方式升降者称为箱形循环式。车辆入库方式与水平循环相同。通过对各类立体车库的分析
9、并结合本次设计的车库容量,可以得出选用升降横移式立体车库为最佳选择方案。2.2 升降横移式立体车库的工作原理升降横移式立体车库每个车位都有载车板,车辆就停在载车板上,最下层的载车板只做左右横移,不能升降,中间层车位可以左右横移和升降,上层车位只能升降,不能横移,若中间层车位需要存取车,则需下层车位移出空位,才能降至底层,上层车位需要存取车,则需要中间层车位和下层车位移出空位方能下降至底层,存车时,当载车板到位后,驾驶员将车开上载车板后下车离开,中间层和上层载车板自动升至所在层位,取车时,下层车位直接开出,上层和中间层则是载车板降至底层后,等驾驶员进入车库开走汽车后,载车板自动回至所在层位。图2
10、-1 七车位升降横移式立体车库工作原理图2.3 升降横移式立体车库的结构2.3.1 升降横移式立体车库的主要构成2.3.2 升降横移式立体车库的结构示意图2-6 升降横移式立体车库设备结构示意图图2-7 立体车库平面示意图图2-8 立体车库立体模型示意图2.4 升降横移式立体车库中的安全防护装置当载车板停靠到位时,电磁铁由通电状态转为失电状态,驱动挂钩勾住铁环。当载车板要下脱离铁环。电磁铁由失电状态转为通电状态,报警灯闪烁,按下急停按钮使车库立即停止。3 立体车库电气控制系统设计3.1 电气控制系统整体设计在工业自动化控制中,最常用的三种控制方式有继电器控制、单片机控制和可编程控制器控制,这三
11、种控制方式各有优缺点。(1)继电器控制系统控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作,以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂,在控制过程中,如果某个继电器损坏,都会影响整个系统的正常运行,查找和排除故障往往非常困难,虽然继电器本身价格不太贵,但是控制柜的安装接线工作量大,因此整个控制柜价格非常高,灵活性差,响应速度慢。继电器控制系统的延时控制是靠时间继电器的滞后动实现,精度不高且易受环境温度和湿度的影响,调整时间困难。由于继电器的触点有限,其灵活性和扩展性也受到制约。(2)单片机控制单片机作为一个超大规模的集成电路,机构
12、上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能,成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。单片机应用范围主要是大批量重复生产的民用消费品以及小批量产品,特别是仪器仪表,家电以及小型控制系统。但是,单片机是一片集成电路,不能直接将它与外部I/O信号相连。要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路,硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。 (3)可编程序控制器控制可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择,用户不用自己设计和制作硬件装置,只须确定可编程序控制器的硬茧配制和设计外部接线图,同时采用梯形图语言编程,用软件取代继电器电器
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