基于plc控制的塔式立體車庫畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計）</p><p>　　題 目：立體車庫的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　學(xué) 院： 機電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機械工程及自動化 </p><p>　　班 級： 機電 </p>

2、<p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p><b>　　20年6月5日</b></p><p>　　立體車庫的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　stereo garage of PLC </p>&l

3、t;p>　　control system design</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，以及國家的經(jīng)濟型社會、節(jié)約型經(jīng)濟的政策、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略等，立體車庫以其利用率高，自動化強，靈活性高特點得到了快速發(fā)展。本文將PLC技術(shù)、觸摸屏技術(shù)、變頻器技術(shù)應(yīng)用于塔式立體車庫控制系統(tǒng)，并根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，進行了立體車庫

4、控制系統(tǒng)硬件連線，軟件編程及組態(tài)設(shè)計等，實現(xiàn)立體車庫存、取車的自動運行，同時也實現(xiàn)了人機界面與變頻調(diào)速的要求，滿足了當(dāng)下社會發(fā)展對車庫車位的需求。</p><p>　　關(guān)鍵詞 立體車庫；PLC；人機界面</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of Auto indu

5、stry and the strategy of the economical society and the sustaining developmental stratagem, stereo garage to its high utilization、automation、flexibility, got rapid development. This paper applied PLC technology, touch sc

6、reen technology, inverter technology in the control system of stereo garage . According to the requirements of the control system, conducted the work of the stereo garage control system hardware circuit diagram, software

7、 design, configuration desi</p><p>　　Keywords stereo garage；PLC；HMI</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 前言1</b></p><p>　　1.1 課題研究背景1</p>

8、<p>　　1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 立體車庫的優(yōu)點2</p><p>　　1.4 立體車庫的分類2</p><p>　　1.5 畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容及研究思路3</p><p>　　第2章 立體車庫的結(jié)構(gòu)及運行原理4</p><p>　　2.1 車庫選型4</p>

9、<p>　　2.2 立體車庫的總體結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2.2.1 鋼結(jié)構(gòu)框架5</p><p>　　2.2.2 升降裝置5</p><p>　　2.2.3 回轉(zhuǎn)升降裝置5</p><p>　　2.2.4 存取裝置5</p><p>　　2.2.5 叉梳機構(gòu)6</p>&l

10、t;p>　　2.3 控制運行原理6</p><p>　　第3章 硬件系統(tǒng)選型8</p><p>　　3.1 電動機選型8</p><p>　　3.2 限位開關(guān)選型8</p><p>　　3.3 傳感器選型9</p><p>　　3.4 觸摸屏的選擇9</p><p>　　3.5

11、 變頻器的選擇9</p><p>　　3.6 PLC選型10</p><p>　　3.7 系統(tǒng)整體接線圖12</p><p>　　第4章 系統(tǒng)程序及組態(tài)設(shè)計13</p><p>　　4.1 程序設(shè)計13</p><p>　　4.2 主程序13</p><p>　　4.3 存車流程1

12、5</p><p>　　4.4 取車流程20</p><p>　　4.5 變頻器子程序25</p><p>　　4.6 中斷子程序26</p><p>　　4.7 組態(tài)設(shè)計27</p><p>　　4.7.1 主畫面27</p><p>　　4.7.2 車位選擇畫面27</p&

13、gt;<p>　　4.7.3 車位顯示畫面28</p><p>　　4.7.4 變量關(guān)聯(lián)29</p><p><b>　　結(jié)論30</b></p><p><b>　　謝 辭31</b></p><p><b>　　參考文獻32</b></p>

14、;<p><b>　　前言</b></p><p><b>　　課題研究背景</b></p><p>　　隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展以及城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，我國的汽車數(shù)量迅速增長，目前許多城市的車輛交通已遠遠超過現(xiàn)有道路設(shè)施的負(fù)荷，汽車停車場建設(shè)滯后導(dǎo)致國內(nèi)的靜態(tài)交通基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重落后于動態(tài)交通基礎(chǔ)設(shè)施，停車?yán)щy的問題已逐漸成為影響和制

15、約城市建設(shè)以及經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。傳統(tǒng)的平面停車場需要占用大量的土地資源，容納的車輛有限，無法有效解決這一問題。而先進的機械式立體停車庫，集機械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計算機等多種技術(shù)于一體，實現(xiàn)了地面停車向空間的擴展，具有節(jié)約空間、自動化操控、安全可靠、建設(shè)成本低、配置靈活等優(yōu)點，已成為未來車庫發(fā)展的必然趨勢。</p><p><b>　　國內(nèi)外現(xiàn)狀</b></p><

16、;p>　　近年來世界各國汽車保有量都急劇增加，在給人們帶來極大方便的同時也給社會帶來了新的問題——汽車的安全有序的存放問題。這一問題引起了各國的重視，均拿出資金資助這一課題的研究。尤其是那些人口多、土地相對較少的國家和地區(qū)——如日本、韓國以及我國的香港等地區(qū)。</p><p>　　立體停車設(shè)備在國外尤其是在歐洲、美國、日本等國發(fā)展已有30多年的歷史，技術(shù)經(jīng)驗較為成熟，發(fā)展較快的有日本、德國、法國、意大利、荷

17、蘭、美國、韓國以及我國臺灣等。尤其是日本，從1962年研制出第一臺立體停車設(shè)備以來，至今已經(jīng)開發(fā)、生產(chǎn)出九大類近百個品種的立體停車設(shè)備，擁有停車設(shè)備制造企業(yè)400多家，車庫設(shè)備年增長率達30％；臺灣擁有停車設(shè)備制造企業(yè)268家，產(chǎn)量幾乎兩年翻一翻；韓國現(xiàn)在擁有停車設(shè)備制造企業(yè)400多家，通過引進日本技術(shù)和自我開發(fā)，每年車庫設(shè)備以30％的速度發(fā)展[1]。</p><p>　　我國立體車庫的發(fā)展，始于二十世紀(jì)八十年代

18、，河北承德的華一機械車庫集團有限責(zé)任公司于1989年建造起國內(nèi)第一臺垂直循環(huán)類機械式停車車庫，填補了國內(nèi)機械式停車車庫的空白。雖然從二十世紀(jì)八十年代就開始研制和使用機械式立體車庫，但由于市場需求原因，經(jīng)歷了十多年的溫和發(fā)展。近年來，中國經(jīng)濟騰飛，城市化進程加快，汽車工業(yè)和汽車需求市場也得到快速發(fā)展，汽車保有量的不斷增加，城市停車設(shè)施的增長卻長期落后于車輛的增長。立體車庫產(chǎn)業(yè)在二十世紀(jì)九十年代迅速興起，步入了引進、開發(fā)、制造和使用的快車道

19、，國內(nèi)立體停車庫市場正以直線上升的態(tài)勢在飛速發(fā)展[2]。到目前為止，國內(nèi)從事立體車庫研發(fā)的企業(yè)已有100余家，其中主機生產(chǎn)的企業(yè)有50多家，首批獲得國家頒發(fā)的立體停車設(shè)備制造企業(yè)資質(zhì)的有22家。為適應(yīng)立體車庫行業(yè)迅猛發(fā)展的需要，保證產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，以規(guī)范立體車庫的生產(chǎn)和建設(shè)，國家已出臺了《機械式停車設(shè)備類別、型式與基本參數(shù)》JB／T87130．1998等6個標(biāo)準(zhǔn)，對推動我國立體車庫事業(yè)起到了極大的促進作用[3]。</p>

20、<p><b>　　立體車庫的優(yōu)點</b></p><p>　　以立體化形式存放車輛的機械式停車庫叫做機械式立體停車庫，是一種技術(shù)密集型的機電一體化產(chǎn)品，發(fā)展?jié)摿艽?，具有很多?yōu)點：</p><p>　　節(jié)省占地面積。一般約為平面停車場的1／3～1／20，立體車庫可以打破常規(guī)縱向向上向下延伸而非單一的平面擴張，從而有效地節(jié)省土地資源，極大限度的增加停車位[

21、4]。</p><p>　　建設(shè)成本低。由于機械式立體停車庫主要向垂直空間擴展，雖然工程費用較高，但可省去大量的土地使用費等開支，因此就單個泊位的建設(shè)成本而言，一般低于同等規(guī)模的平面停車場。</p><p>　　自動化操控，使用方便。機械式立體停車庫自動化程度高，用戶通過簡單操作，就能實現(xiàn)車輛的自動存??；配備自動檢測系統(tǒng)以及安全保護措施，安全性能好。</p><p>

22、;<b>　　立體車庫的分類</b></p><p>　　到目前為止，立體車庫發(fā)展到現(xiàn)在有九種主要類型：升降橫移類(PSH)、巷道堆垛類(PXD)、垂直升降類(PCS)、垂直循環(huán)類(PCX)、水平循環(huán)類(PSX)、多層循環(huán)類(PDX)、簡易升降類(PJS)、平面移動類(PPY)、汽車升降機(PQS)[5]。</p><p>　　升降橫移式停車設(shè)備利用載車板的升降或橫移

23、來實現(xiàn)車輛的存取，此類停車庫將載運和存放汽車的載車板與升降裝置組合在一起使用，構(gòu)成立體化存車的形式，多為中、小型車庫，泊位數(shù)目從幾輛至幾十輛不等，一般設(shè)計為2或3層。結(jié)構(gòu)上，除頂層外，每層均有一個空車位，作為交換車位。這種類型的立體車庫造價不高，車位的布置緊湊，易于實現(xiàn)自動控制，在樓字地下室或住宅小區(qū)的空地上布置較為方便。缺點是每塊載車板都需要配套的驅(qū)動機構(gòu)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，可靠性不易保障；層數(shù)不宜設(shè)計太高，車位數(shù)不宜太多，否則存取流程過

24、于冗雜，能源浪費很大[6]。</p><p>　　垂直循環(huán)式立體停車庫是循環(huán)式中最有代表性的，主體是垂直回轉(zhuǎn)鏈?zhǔn)捷斔蜋C，車輛停放在呈圓形或長圓形配置的數(shù)個托盤上，由鏈條帶動做垂直循環(huán)運動，在平動機構(gòu)控制下保持車位水平。這種車庫由單一大型電機驅(qū)動，最大的優(yōu)點是電氣控制系統(tǒng)簡單，但缺點也很明顯，例如泊位數(shù)受電機功率及結(jié)構(gòu)等因素限制、傳動噪音大、存取速度慢、能耗高等，因此呈逐步淘汰之勢。</p><

25、p>　　垂直升降類立體停車設(shè)備利用升降機構(gòu)將車輛提升到目標(biāo)層，再啟動橫移機構(gòu)把車存入泊位中，工作方式類似于電梯。這種車庫有幾十米高，每層可設(shè)2個或多個泊位，可單獨建設(shè)或安裝于建筑物內(nèi)，一般采用可編程序邏輯控制器構(gòu)成其自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛的全自動存取等功能[7]。</p><p>　　巷道堆垛類立體停車設(shè)備是利用巷道堆垛機或橋式起重機作為搬運裝置，進入到搬運裝置中的車輛可同時進行兩維的運動，快速到達指定車位

26、，再用存取機構(gòu)將車存入泊位。這種車庫類似于立體倉庫，最早出現(xiàn)在美國，適合于上百個、甚至是上千個停車位的大型自動化立體停車庫，當(dāng)然造價也是很高的。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容及研究思路</p><p>　　認(rèn)真閱讀相關(guān)書籍資料，仔細研究各種類型立體車庫的特點，通過對比的方面的原理和特點，選擇性價比較高的車庫類型。</p><p>　　根據(jù)車庫選型，參考一些成熟技

27、術(shù)，設(shè)計立體車庫的硬件部分，在此基礎(chǔ)上考慮車庫整個運行流程，考慮車庫的高效性、可靠性、安全性，分析設(shè)計方案。</p><p>　　根據(jù)車庫運行流程及其實現(xiàn)功能，選擇合適的控制系統(tǒng)和軟件實現(xiàn)方案，并進行編制相應(yīng)的程序，在逐步完善相應(yīng)功能。</p><p>　　調(diào)試運行程序，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，優(yōu)化功能。</p><p>　　立體車庫的結(jié)構(gòu)及運行原理</p>

28、<p><b>　　車庫選型</b></p><p>　　通過分析比較各種立體車庫類型的優(yōu)缺點，結(jié)合技術(shù)可行性和經(jīng)濟性可行性，本文的立體車庫類型設(shè)計為塔式即垂直升降式立體車庫，這是因為在眾多的立體車庫類型中，塔式（垂直升降式）是本文認(rèn)為綜合性能最好的一種，塔式立體車庫空間利用率高、自動化程度高、配置靈活、運行噪聲小、能源消耗低、維護方便，所以具有廣闊的發(fā)展前景。</p&g

29、t;<p><b>　　立體車庫的總體結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　垂直升降式立體車庫的機械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，必須對關(guān)鍵機構(gòu)進行重點設(shè)計，其中主要包括鋼架結(jié)構(gòu)，升降裝置、存取裝置、載車臺回轉(zhuǎn)裝置、安全保護裝置等[8]。</p><p>　　本論文研究的塔式（垂直升降式）立體車庫以4層8庫位為例，每層2庫位，分A 區(qū)、B區(qū)，塔式立體車庫結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。

30、由1臺電磁制動三相異步電動機(22kW)作為主拖動電動機（曳引電機），l臺安全門控制電動機，1臺舉升電機，1臺旋轉(zhuǎn)電機， l臺橫向移動取送電動機組成。</p><p>　　圖2.1 塔式立體車庫結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　鋼結(jié)構(gòu)框架</b></p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)框架主要由立柱、橫梁、車位架等組成，用于承受車庫自身部件重量和存入車輛

31、重量、內(nèi)置停車位并且安裝機械傳動和電氣控制部件。每個車位初定長寬高尺寸為5.3m×2.3m×2.3m。</p><p><b>　　升降裝置</b></p><p>　　為了提高運行效率，塔式（垂直升降式）立體車庫要求升降系統(tǒng)具有較高的提升速度和良好的可靠性。在參照和比較幾種現(xiàn)有升降驅(qū)動方式的基礎(chǔ)上，決定選用曳引驅(qū)動技術(shù)，采用成熟的升降機提升裝置。

32、我們選用高效節(jié)能的三相異步電動機作為動力源，控制方式采用變頻變壓調(diào)速技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)良好的調(diào)速性能和運行平穩(wěn)性，還可滿足停車庫對平層精度的要求。</p><p>　　升降裝置包括：1)曳引驅(qū)動機、減速機構(gòu)和制動器；2)傳動部件，包括鋼絲繩和滑輪等；3)對重和平衡鏈；4)載車臺，用于升降時支托車輛；5)升降導(dǎo)軌和對重導(dǎo)軌。曳引機通過鋼絲繩驅(qū)動載車臺升降，同時對重也相應(yīng)運動。對重可稱為重量平衡系統(tǒng)，其功能是在工作中

33、使升降臺和對重間的重量差保持在某一限額內(nèi)，保證電動機正常運轉(zhuǎn)，對重由對重架、對重塊、導(dǎo)軌、緩沖器碰塊以及鋼絲繩組成。升降裝置的傳動機構(gòu)(包括電機，滑輪等)設(shè)在停車庫的頂部[8]。</p><p><b>　　回轉(zhuǎn)升降裝置</b></p><p>　　升降回轉(zhuǎn)裝置由回轉(zhuǎn)支撐、回轉(zhuǎn)臺等部分組成。通過比較分析現(xiàn)存同類立體車庫的橫移與旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的優(yōu)缺點，把旋轉(zhuǎn)裝置與橫移裝置全部

34、放在升降機上，采用內(nèi)置式轉(zhuǎn)盤。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)通過回轉(zhuǎn)支承、電機實現(xiàn)平臺旋轉(zhuǎn)，從車輛進入載車平臺后，通過電機正反轉(zhuǎn)觸碰行程開關(guān)來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)到位。需要回轉(zhuǎn)時，通過旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動齒輪減速箱，其輸出小齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)大齒輪完成回轉(zhuǎn)動作[9]。例如左側(cè)車位，需要電機正轉(zhuǎn)觸發(fā)平臺左限位開關(guān)后，表示旋轉(zhuǎn)到位。</p><p><b>　　存取裝置</b></p><p>　　伸縮叉梳式交接系統(tǒng)機

35、構(gòu)簡單，傳動部件少，運行效率高，更適合中小型車庫使用?？紤]到存取車時間是一個影響立體車庫使用的重要因素，所以選擇效率較高的叉梳式存取方式。</p><p>　　叉梳的推出方式有雙向和單向兩種方式，單向推出叉梳的橫移機構(gòu)簡單，但是安裝叉梳的旋轉(zhuǎn)臺必須能作旋轉(zhuǎn)才能實現(xiàn)左右方向存取車輛；雙向推出叉梳不需要作旋轉(zhuǎn)就能實現(xiàn)左右方向存取車輛，但是要實現(xiàn)雙向推出，其橫移機構(gòu)就要復(fù)雜許多，而且會增加橫移叉梳的寬度，從而增加升降機

36、井道的寬度，故選擇單向伸縮叉式存取機構(gòu)[10]。</p><p><b>　　叉梳機構(gòu)</b></p><p>　　叉梳機構(gòu)是指庫位和升降機上各有一對相互交錯的叉梳（實際上庫位是一個叉梳，而升降機中還有一個與它相錯的叉梳），這兩個叉梳相互交錯,從而使車輛能順利的實現(xiàn)庫位和取送機構(gòu)之間的傳送。存車時取送電機將叉梳機構(gòu)伸出，舉升機構(gòu)向下運動實現(xiàn)車輛由升降機到庫位的交接，取

37、車時正好相反。叉梳結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。</p><p><b>　　圖2.2 叉梳結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　停車位的叉梳設(shè)計為固定的，升降機中的叉梳在動力系統(tǒng)的帶動下可以橫向移動。旋轉(zhuǎn)臺能實現(xiàn)90°正反向旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)臺的帶動下，橫移叉梳只需單向伸縮就可實現(xiàn)對井道兩邊庫位上汽車的存取。這樣固定停車位就不需要動力源，除升降機的動力源之外，只有旋轉(zhuǎn)、橫移和

38、載車臺升降三兩個動力源，它們都安裝在升降機中，而且運動部件也大為減少。</p><p><b>　　系統(tǒng)控制運行原理</b></p><p>　　本系統(tǒng)通過可編程邏輯控制器（PLC）控制實現(xiàn)整個存取車過程，PLC控制系統(tǒng)是整個立體車庫的核心部分。其整體控制圖如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 整體控制圖</p><

39、;p><b>　　硬件系統(tǒng)選型</b></p><p><b>　　電動機選型</b></p><p>　　本次設(shè)計電動機可選用型號：Y系列三相鼠籠異步電動機。本系列電動機具有體積小，重量輕、運行可靠、結(jié)構(gòu)堅固，外形美觀等觀點，而且效率高，起動轉(zhuǎn)矩大，噪聲低、壽命長、經(jīng)久耐用。適用于電源電壓為380V無特殊要求的機械上，如機床、泵、風(fēng)機、運

40、輸機攪拌機、農(nóng)業(yè)機械等[11]。本設(shè)計中主要用到電機，由1臺電磁制動三相異步電動機(22kW)作為曳引電機，l臺安全門控制電動機，1臺旋轉(zhuǎn)電機，1臺舉升電機，l臺橫向移動取送電動機組成。</p><p>　　升降機構(gòu)的最大速度為1m/s，載車平臺、叉梳機構(gòu)和車輛的總重按照2.1t計算，所以電機功率P約為22KW，故選擇曳引電機型號為Y1M80-2，最大功率為22kw，轉(zhuǎn)速為2940r/min，重量為173kg。&

41、lt;/p><p>　　門電機型號為Y801-2，最大功率為0.75kw，轉(zhuǎn)速為2830r/min，重量為17kg。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)電機型號為Y225M-2，額定功率為45kw，最大轉(zhuǎn)矩／額定轉(zhuǎn)矩為2.2。</p><p>　　取送機構(gòu)速度約0.2m/s，材料系數(shù)經(jīng)查表得出齒輪材料的摩擦系數(shù)為0.5，（P=μ×mg×v=0.5×2

42、0000×0.2=2KW）故選擇取送電機型號為Y90L-2，最大功率為2kw，轉(zhuǎn)速為2840r/min，重量為25kg。</p><p><b>　　限位開關(guān)選型</b></p><p>　　在這個控制系統(tǒng)中，使用了眾多觸點式限位開關(guān)，其主要作用是對載車平臺的運行狀況進行控制，同時對自動門的開關(guān)進行控制。</p><p>　　（1）樓

43、層限位開關(guān)。限位開關(guān)的作用是控制升降機在運行過程中準(zhǔn)確到達每層，例如上行過程中，如果在樓層2升降機需要停止，則在接觸到樓層2下限位開關(guān)后，升降機由高速切換到低速運行，實現(xiàn)電梯的平穩(wěn)啟停。</p><p>　?。?）開/關(guān)門限位開關(guān)。開/關(guān)門限位開關(guān)主要包括兩個限位器，開門限位器和關(guān)門限位器，主要作用是檢測門的狀態(tài)。開門限位器置于門在打開狀態(tài)時的位置，當(dāng)門完全打開后，限位開關(guān)接通；關(guān)門限位開關(guān)置于門在閉合狀態(tài)時的位

44、置，當(dāng)門完全閉合時，限位開關(guān)接通。</p><p>　　（3）載車平臺限位開關(guān)。車輛進入載車平臺，前輪觸碰到限位開關(guān)，兩側(cè)光電開關(guān)感應(yīng)到車輛，表示車輛已經(jīng)停到位，可以進行下一步操作。</p><p><b>　　傳感器選型</b></p><p>　　傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或

45、其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。本設(shè)計中用到對射式光電傳感器。</p><p><b>　　觸摸屏的選擇</b></p><p>　　在工業(yè)環(huán)境中使用觸摸屏，用它作為人機界面，具有交互性好、可靠性高、編程簡單以及與連接簡便等優(yōu)點。主要由以下功能：</p><p>

46、;　?。?）主要用于實時顯示設(shè)備或系統(tǒng)在操作狀態(tài)方面的實時信息；</p><p>　?。?）觸摸屏上的觸摸按鈕可以產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)信號，獲輸入數(shù)值、字符給PLC進行運算處理；</p><p>　?。?）可多幅畫面重疊或切換顯示，顯示圖形、字符串、報警信息等。</p><p>　　本設(shè)計選擇的K-TP178micro 擁有5.7 英寸觸摸屏、藍色4級灰度顯示、S7-20

47、0 PLC專用觸摸屏，友好的操作界面（觸摸屏+按鍵）、快速的系統(tǒng)啟動時間和操作響應(yīng)時間、超大存儲空間、無與倫比的高可靠性、強大的密碼保護功能。組態(tài)軟件：WinCC flexible，編程靈活快捷、為中國用戶量身定做，符合中國用戶使用習(xí)慣。[12]</p><p>　　圖3.1 K-TP178micro顯示界面</p><p><b>　　變頻器的選擇</b></

48、p><p>　　在本系統(tǒng)中，選用了由西門子生產(chǎn)的變頻器MM440。MM440是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列[13]。本設(shè)計所選型號訂貨號為6SE6440-2UD32-2DA1，額定輸出功率為30kw，額定輸入電流為74.8A，額定輸入電流62A，外形尺寸D，重量16kg。 </p><p>　　MM440主要特性：</p><p>　?、賹刂菩盘柕捻憫?yīng)是快

49、速和可重復(fù)的</p><p>　?、趨?shù)設(shè)置的范圍很廣</p><p>　?、劬哂卸鄠€繼電器輸出</p><p>　　④具有多個模擬量輸出 </p><p>　?、?個帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換為 NPN/PNP 接線</p><p>　?、?個模擬輸入： AIN1、AIN2</p><p>　

50、　MM440端子接線圖如圖3.2所示</p><p>　　圖3.2 MM440端子</p><p><b>　　PLC選型</b></p><p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，從經(jīng)濟性實用性和可靠性等方面考慮，采用西門子S7-200系列PLC作為控制系統(tǒng)的核心編程器。S7-200系列現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的CPU是22*系列，在這個系列中有五種不同的

51、結(jié)構(gòu)配置：CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU22XM等。在此次車庫控制系統(tǒng)中，共需要31個數(shù)字輸入量、11個數(shù)字輸出量，故選擇CPU226作為主機[14]。</p><p>　　CPU226的數(shù)字量輸入為24個，數(shù)字量輸出為16個。故該控制系統(tǒng)需要擴展一個數(shù)字量輸入模塊，根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求選用數(shù)字量擴展模塊EM221，它有8個數(shù)字量輸入。</p><p>　

52、　該系統(tǒng)還需要擴展一個模擬量輸入模塊，根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求選用模擬量擴展模塊EM235[15]，EM235為4個模擬量輸入和1模擬量個輸出。其接線圖如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 模擬量擴展模塊EM235</p><p>　　PLC的I/O資源配置根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，分配如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 I/O地址分配表</

53、p><p><b>　　系統(tǒng)整體接線圖</b></p><p>　　根據(jù)以上各主要器件的型號以及PLC的確定，控制系統(tǒng)的整體硬件接線圖如圖3.4所示：</p><p>　　圖3.4 系統(tǒng)的整體硬件接線圖</p><p><b>　　系統(tǒng)程序及組態(tài)設(shè)計</b></p><p>&l

54、t;b>　　程序設(shè)計</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計控制系統(tǒng)程序設(shè)計根據(jù)流程圖，編寫的梯形圖分為主程序、存車程序、取車程序、變頻器子程序四部分。</p><p><b>　　主程序</b></p><p>　　立體車庫控制系統(tǒng)通過人機界面HMI來實現(xiàn)。通過觸摸屏按下啟動按鈕，系統(tǒng)開啟并進行系統(tǒng)初始化，然后就可以進行存

55、車、取車操作。系統(tǒng)工作流程圖如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 系統(tǒng)工作流程圖</p><p>　　主程序包括啟動程序、調(diào)用存車取車子程序、調(diào)用變頻器子程序、故障顯示程序。啟動程序用來實現(xiàn)所有寄存器初始化。主程序中急停按鈕可以實現(xiàn)存車和取車程序在任何時刻實現(xiàn)中斷，避免突發(fā)狀況。故障顯示程序是指當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障電機停轉(zhuǎn)，并且能通過觸摸屏顯示。主程序如下圖4.2所示。</p&

56、gt;<p><b>　　圖4.2 主程序</b></p><p><b>　　存車流程</b></p><p>　　立體車庫控制系統(tǒng)通過人機界面HMI來實現(xiàn)。存車時，在人機界面的主畫面選擇“存車”按鈕，進入存車界面，選擇存車庫位，人機界面將相應(yīng)信號傳送至PLC。此時，安全門打開，司機將車開到升降臺指定位置后下車，并按“關(guān)門”按鈕，

57、大門關(guān)閉。PLC根據(jù)選取庫位判斷旋轉(zhuǎn)臺是否需要左（右）旋轉(zhuǎn)90°，若需要則起動旋轉(zhuǎn)電機。之后，升降臺上升，快要到達指定層時，升降臺切換為低速上升，達到指定層碰撞到行程開關(guān)時，曳引電機制動。然后，叉梳機構(gòu)存車入位。此時，在人機界面上顯示相應(yīng)庫位信息。升降臺下降，旋轉(zhuǎn)臺復(fù)位，完成存車操作。存車流程圖如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 存車流程圖</p><p>　　存車程

58、序程序根據(jù)存車流程圖編寫，主要有車輛進入載車平臺、旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)、叉梳機構(gòu)存車入位、復(fù)位等程序組成。存車程序如下圖4.4所示。</p><p>　　圖4.4 存車程序 </p><p>　　圖4.4(續(xù)) 存車程序 </p><p>　　圖4.4(續(xù)) 存車程序 </p><p>　　圖4.4(續(xù)) 存車程序 </p><p&

59、gt;<b>　　取車流程</b></p><p>　　取車時，在人機界面上選擇“取車”按鈕，選擇取車庫位,進入取車操作。根據(jù)庫位位置，PLC根據(jù)選取庫位判斷旋轉(zhuǎn)臺是否需要左（右）旋轉(zhuǎn)90°，若需要則起動旋轉(zhuǎn)電機。然后升降臺開始快速上升，到達指定層。然后叉梳機構(gòu)取車，此時人機界面上顯示相應(yīng)庫位信息。升降臺復(fù)位，安全門打開，司機把車從載車臺上開出，大門自動延時關(guān)閉。取車過程結(jié)束。取車

60、流程見圖4.5所示。</p><p>　　圖4.5 取車流程圖</p><p>　　取車程序根據(jù)取車流程圖編寫。取車程序包括旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)、叉梳取車、復(fù)位、車駛出載車平臺、延時關(guān)門程序。取車程序如下圖4.6所示。</p><p><b>　　圖4.6 取車程序</b></p><p>　　圖4.6（續(xù)） 取車程序</p

61、><p>　　圖4.6（續(xù)） 取車程序</p><p><b>　　變頻器子程序</b></p><p>　　變頻器子程序如下圖4.7所示。</p><p>　　圖4.7 變頻器子程序</p><p><b>　　中斷子程序</b></p><p>　　中

62、斷子程序如下圖4.8所示。</p><p>　　圖4.8 中斷子程序</p><p><b>　　組態(tài)設(shè)計</b></p><p>　　WinCC flexible 是針對具有簡單高效的機器而設(shè)計的，WinCC flexible 綜合了下列優(yōu)點：直接的處理方式 、透明性 、靈活性[16]。</p><p>　　在進行

63、組態(tài)設(shè)計時主要需要通過建立過程畫面（顯示工作過程），變量關(guān)聯(lián)（用于運行時在PLC和HMI設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)），報警（用于運行時顯示運作狀態(tài)）實現(xiàn)人機交互。</p><p>　　根據(jù)塔式立體車庫的控制要求，在觸摸屏上主要設(shè)置這幾個畫面：主畫面，車位選擇畫面，車位顯示畫面。</p><p><b>　　主畫面</b></p><p>　　為使顯示畫面

64、簡潔，需要在觸摸屏主畫面上設(shè)置如下主要項目：啟動與停止，存車與取車，車位顯示，故障顯示。按下啟動按鈕后，系統(tǒng)初始化，即可進行存取車動作。按下存/取車按鈕后，即可進入車位選擇畫面，根據(jù)所選車位便可進行存取車。按下車位顯示便進入車位顯示畫面。主畫面如圖4.1所示。</p><p><b>　　圖4.1 主畫面</b></p><p><b>　　車位選擇畫面&l

65、t;/b></p><p>　　車位選擇分兩步，首先選擇左右側(cè)車位，即畫面上的A和B。然后選擇層數(shù)即畫面上的1、2、3、4層。例如選A2，即是2層A車位。以此類推。取車車位選擇方法與存車車位選擇相同。車位選擇畫面如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 車位選擇畫面</p><p><b>　　車位顯示畫面</b></p>

66、;<p>　　車位顯示畫面用于方便用戶查看車庫車位利用情況，當(dāng)車庫車位有車時，車位顯示紅色，表示不可存車。當(dāng)車庫車位無車時，車位顯示綠色，表示可以存車。例如A2車位，當(dāng)已經(jīng)存車完成時，A2顯示紅色，A2只允許取車，不能進行存車。車位顯示畫面如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 車位顯示畫面</p><p><b>　　變量關(guān)聯(lián)</b></

67、p><p>　　在 WinCC flexible中變量地址應(yīng)與PLC變量連接，用于運行時在PLC和HMI設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)，變量列表如圖4.4所示。</p><p>　　圖4.4 變量關(guān)聯(lián)列表</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　經(jīng)過將近三個月的研究與設(shè)計，塔式立體車庫PLC控制系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)計完畢，

68、并經(jīng)過調(diào)試，其所要實現(xiàn)的功能也已基本實現(xiàn)。</p><p>　　利用西門子S7-200系列的PLC作為塔式立體車庫的控制系統(tǒng)，并輔以觸摸屏技術(shù)，變頻器技術(shù)，滿足了設(shè)計任務(wù)所提出的要求。完成了包括通過查詢資料了解立體車庫、PLC、觸摸屏以及變頻器的工作原理，確定其工作流程，進行PLC的原理設(shè)計，確定設(shè)計方案，包括硬件的控制元件和驅(qū)動元件的選擇和連接。總程序的軟件設(shè)計，包括自動程序和手動程序的設(shè)計以及觸摸屏畫面的組態(tài)

69、設(shè)計等課題任務(wù)，并進行了塔式立體車庫的研究以及相關(guān)程序的設(shè)計。</p><p>　　在此次設(shè)計中，由于自己的知識局限以及時間的原因，致使設(shè)計中的許多方面存在不足。比如PLC 的編程問題，車位的選擇顯得繁瑣，有一些自動化的控制沒有實現(xiàn)。</p><p>　　總之，通過本次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到了包括PLC，觸摸屏，變頻器等新知識，并且提高了自己的獨立處理問題及動手能力，是自己得到了鍛煉，為自己以后

70、的進一步學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]田廣范，劉元洪，吳諸鈞．日本國立停車場的現(xiàn)狀及我國發(fā)展立體停車場的動向與對策。建筑機械，1996，No．10：31—36．</p><p>　　[2]言黃蘋，

71、胡國清．立體停車庫發(fā)展綜述，重慶工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2000，3，V01.15，No.1．</p><p>　　[3]問宏偉，潘宏俠．立體車庫在中國的發(fā)展前景，建筑機械化．2004，(3)：49—51</p><p>　　[4]任伯淼．機械式立體停車庫[M]．北京．海洋出舨社．2001</p><p>　　[5]張啟君．立體車庫的主要型式及技術(shù)特點．機電產(chǎn)品開發(fā)與

72、創(chuàng)新，1999(2)：7—9．</p><p>　　[6]萬力．機械式停車設(shè)備的分類、名稱及工作原理．起重運輸機械，1999(7)：15—20．</p><p>　　[7]王芳卿．立體停車庫及其控制．電氣傳動，1998(6)：45—51． </p><p>　　[8]劉曉娟，潘宏俠．垂直升降式立體車庫系統(tǒng)設(shè)計與研究．機械設(shè)計與制造， 2011(5)：48—50． &

73、lt;/p><p>　　[9]荊友錄．電梯升降式立體車庫的研究與設(shè)計．山東科技大學(xué)碩士論文．2003：15-16 </p><p>　　[10] 袁真德. 立體車庫控制系統(tǒng). 山東科技大學(xué)碩士論文．2006: 12-16</p><p>　　[11]葉云岳．現(xiàn)代驅(qū)動技術(shù)綜述．電機技術(shù)，2005(1)：3—7．</p><p>　　[12]趙順東．

74、觸摸屏與PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用．國外建材科技．2002，23(3)：45-46</p><p>　　[13]岳慶來主編.變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京: 械工業(yè)出版社，2006. </p><p>　　[14]s7-200硬件選型手冊[C]. </p><p>　　[15]李傳偉．PLC與變頻器相結(jié)合應(yīng)用技術(shù)．通用機械．2005，(1