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1、金 华 职 业 技 术 学 院JINHUA COLLEGE OF VOCATION AND TECHNOLOGY毕业教学环节成果（2014届）题 目 升降横移式立体车库控制系统设计学 院 信息工程学院 专 业 电气自动化技术 班 级 自动化111 学 号 201131010350113 姓 名 指导教师 2014年5月25日金华职业技术学院毕业教学成果目 录摘要3英文摘要3引言41 立体车库系统简介42 控制系统结构及工作原理43 主要器件选型53.1可编程控制器的选型53.2触摸屏的选型54 控制系统电路设计54.1PLC外围接线图54.2I/O口分配表65 控制系统软件设计75.1立体车库
2、总控制系统设计75.2停车程序设计95.3取车程序设计106 触摸屏页面设计116.1主页面116.2执行页面设计126.3停车页面136.4取车页面13结论与谢辞14参考文献15附件1基于PLC的升降横移式立体车库控制系统程序16升降横移式立体车库控制系统设计 摘要:介绍了基于三菱Q系列PLC对升降横移式立体车库的控制系统，选用了三菱公司的GT1155触摸屏实现人机交互。文中给出了升降横移式立体车库的基本架构。简单分析了车库工作原理与一些传感器的使用。重点介绍了车库控制系统设计PLC以及I/O口，还简单介绍了下车库控制系统的结构与接线图。关键字 PLC 立体车库 系统设计Lifting an
3、d transferring garage PLC control system design (Major of Electrical automation Technology, Information and Engineering college, JinHua College of Vocation And Technology, Huang Xing-yu)Abstract:Introduced based on Mitsubishi Qseries PLC garage for lifting and transferring control system, the choice
4、 of a three-Lings GT1155 touch screen human-machine interaction. This paper presents the basic structure of lifting and transferring garage. Asimple analysis of the use of the garage works with some of the sensors. Highlights the garage PLC control system design and I/O ports, but also a brief intro
5、duction to the structure and wiring diagram of the control system under the garage.Keyword: PLC Parking garage System Design引言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。以北京市为例，截止2006年底，市区仅有公共停车场827处，共计车位5.6万个，仅占市区机动车拥有量的8.5，停车环境与城市规划的矛盾十分突出。上海的情况也让人无法乐观，仅有的227个地下车库使用面积不足60万平方米，只能满足1.3万辆机动车停放的
6、要求，路边停车渐呈泛滥之势，比例高达64，而且还有继续上升之势。据建设部城市交通工程技术中心对全国15个大城市停车现状的调查，城市机动车保有量与停车位之比平均为4.84：1，这一比值对于渴望“车者有其位”的车主来说，形式不容乐观。停车难产生最主要的原因是城市建设规划上的准备不足。专家们指出，解决城市静态交通问题，大体分为软硬两种措施。所谓软措施，就是通过政策法规，限制路面停车，提高停车场利用效率，使部分车主更愿意改乘公共交通工具，以减少机动车对停车场的需求。而硬措施，主要包括增建停车场，建设地下及立体停车场、利用其它空间满足停车需求。而无论采取什么措施，在规划后再收拾残局，于局限内弥补不足，政
7、府和管理部门所需投入得精力和资金都不小。作为现代大都市的标志，立体建筑和立体交通都有了显著发展，道路拥挤、车满为患已成为当今快节奏社会中的最不和谐之音，发展立体停车已成为人们的共识。目前我国经济正处在高速发展时期，随着人们生活水平的不断提高，汽车进入家庭的步伐正在加快，停车产业市场前景广阔。机械式立体车库既可以大面积使用，也可以见缝插针设置，还能与地面停车场、地下车库和停车楼组合实施，是解决城市停车难最有效的手段，也是停车产业发展的必由之路。当前，我国许多大城市如北京、上海、深圳都开始大力发展立体停车产业。立体车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，立体车库具有突出的节地
8、优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高8090，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。1立体车库系统简介主要结构和功能是利用载车板的升降或横向平移存取停放车辆的机械式停车设备。每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。升降横移式立体车库的结构主要由主框架、停车托盘、电气系统等部分组成，车库共设二层，每层4个车位，共两层8个车位，另外还有一个周转
9、空位，用作汽车的中转平台，每个车位单元配置停放车辆的托盘，托盘由传动系统驱动可上下、左右移动。传动系统分为升降传动系统和横移传动系统。升降传动系统由电动机、变频器、链轮、链条等组成，运行时，电动机带动链轮转动，链轮带动链条，通过升降电动机的正反转实现托盘的上下升降运动。横移传动系统由电动机、变频器、驱动轮和从动轮、导轨组成，通过横移电动机带动托盘在横梁上进行横移运动。2控制系统结构及工作原理基于实际的升降横移立体车库系统结构，确定升降横移式立体车库系统结构。它由立体车库系统、立体车库控制系统、接口处理模块三部分组成。PLC输出的控制信号经接口处理模块控制立体车库的执行机构，控制各个车位的运行。
10、立体车库运行过程中，位置传感器的检测信号经接口处理模块输到PLC控制系统，实现闭环控制,在每个车位中央设置一个行程开关，利用行程开关的开断在判断载车板的左右移动是否到位，以及通过几个行程开关的通断在判断载车板移动到哪了。所以我们要8行程开关在控制整个车库的载车板的左右移动情况，同时在每个车位中央设置一个行程开关，利用行程开关的开断在判断载车板的上下移动是否到位，以及通过几个行程开关的通断在判断载车板移动到那了。所以我们要8个行程开关在控制整个车库的载车板的上下移动情况，在每个载车板中央放一个重力传感器，利用重力传感器来判断车是否进入载车板。所以我们要8个重力传感器。立体车库控制平台由PLC、变
11、频器、触摸屏三部分组成如图2-1。触摸屏设存取车操作按钮及车位提示信息，触摸屏输入操作命令传送到PLC，PLC通过检测车位的状态信息在相应的I/O口输出控制信号，控制相应的车位电机或挂钩运行。在载车板升降过程中，将载车板的位置信息传送到PLC，PLC控制变频器实现不同升降速度运行,如图2-1。图2-1立体车库控制系统3 主要器件选型3.1可编程控制器的选型由于立体车库所需要的I/O数量较多，对控制性能要求较高，所以选择三菱Q系列PLC，它由电源模块、CPU模块、基板、I/O模块等组成。通过扩展基板与I/O模块可以增加I/O点数，通过扩展储存器卡可增加程序储存器容量，通过各种特殊功能模块可提高P
12、LC的性能，扩大PLC的应用范围，非常便于使用。三菱Q00UJCPU-S8具有八个扩展模块128点I/O口，运算速度快，适合车库的需求。节省空间、节省配线，安装Q系列所需的空间只是原来AnS系列的60，%安装灵活。Q系列有5槽、8槽、12槽多种基板，可灵活配置，减少系统所用基板数。它的指令丰富，可以用GXDeveloper，也支持编程器编程，它的编程简单，适合大众人群。它与GX-Developer高速通信，提高了调试效率，通信接口有USB和RS232。USB接口使它可以和任意一台计算机连接，而RS232可以和触摸屏通信，可以通过触摸屏控制PLC。3.2触摸屏的选型触摸屏选用三菱公司的GT115
13、5-QSBD-C型，它灵敏度较高，而且具有防水防尘。它可通过RS232或USB与PLC接口。它的色彩比较丰富，由256色大屏幕显示，可以增强视觉效果。触摸屏有丰富资源库，在设计时可以在库里面选择适合元件。触摸屏具有备份功能，在原系统故障时，可以通过恢复备份来恢复实时操作。还具有特点：1实现了显示，运算，通讯全方位的高速化；2高亮度（400cd/m2）显示，提供免受外部光线干扰的完美图像；3分辨率320240，256色TFT液晶显示；4显示尺寸：5.7英寸；5可视角度：左右70度，上下70/50度。6内置3MB标准内存，内置CF卡接口。4控制系统电路设计4.1PLC外围接线图PLC外围接线图见4
14、-1，左边的PLC输入信号，PLC的输入信号是车库的位置开关以及车库的检查装置组给的。右边的是PLC输出信号。PLC的输出信号分二部分，第一部分是输出给接触器和车库车位挂钩控制与信号灯。第二部分是输出给变频器，用变频器来控制电机。4.2I/O口分配表立体车库共设四层，一至二层为4车位，共二层8个车位，一层每个车位一个横移电机外，二层每个车位需一台升降电机、一个挂钩、一个车辆检测传感器，每个车位包括个中转车位需要一个车位检测传感器，因此共需63个I/O口。图4-1PLC外围接线图表4-2 I/O分配表序号 输入输出功能元件地址功能元件地址1一层1号车位选择按钮SB1X0设备运行灯HL1Y02一层
15、2号车位选择按钮SB2X1报警灯HL2Y13一层3号车位选择按钮SB3X2警铃HL3Y24一层4号车位选择按钮SB4X3一层1号车位横移电机正转KM1Y35二层1号车位选择按钮SB5X4一层2号车位横移电机正转KM2Y46二层2号车位选择按钮SB6X5一层3号车位横移电机正转KM3Y57二层3号车位选择按钮SB7X6一层4号车位横移电机正转KM4Y68二层4号车位选择按钮SB8X7待添加的隐藏文字内容2一层1号车位横移电机反转KM5Y79自动/点动切换开关SAX10一层2号车位横移电机反转KM6Y1010复位按钮SB9X11一层3号车位横移电机反转KM7Y1111急停按钮QSX12一层4号车位
16、横移电机反转KM8Y1212检测是否有人加入IB1X13二层1号车位升降电机正转KM9Y1313车辆超长检测IB2X14二层2号车位升降电机正转KM10Y1414启动按钮SB10X15二层3号车位升降电机正转KM11Y1515停止按钮SB11X16二层4号车位升降电机正转KM12Y1616一层1号车位车辆有无光电传感器IB3X17二层1号车位升降电机反转KM13Y1717一层2号车位车辆有无光电传感器IB4X20二层2号车位升降电机反转KM14Y2018一层3号车位车辆有无光电传感器IB5X21二层3号车位升降电机反转KM15Y2119一层4号车位车辆有无光电传感器IB6X22二层4号车位升降
17、电机反转KM16Y2220二层1号车位车辆有无光电传感器IB7X2321二层2号车位车辆有无光电传感器IB8X2422二层3号车位车辆有无光电传感器IB9X2523二层4号车位车辆有无光电传感器IB10X2624上升启动按钮SB12X2725一层1号车位左限位开关SQ1X3026一层2号车位左限位开关SQ2X3127一层3号车位左限位开关SQ3X3228一层4号车位左限位开关SQ4X3329一层1号车位右限位开关SQ5X3430一层2号车位右限位开关SQ6X3531一层3号车位右限位开关SQ7X3632一层4号车位右限位开关SQ8X3733二层1号车位的上限位SQ9X4034二层2号车位的上限
18、位SQ10X4135二层3号车位的上限位SQ11X4236二层4号车位的上限位SQ12X4337二层1号车位的下限位SQ13X4438二层2号车位的下限位SQ14X4539二层3号车位的下限位SQ15X4640二层4号车位的下限位SQ16X4741一层1号车位横移过载检测IB11X5042一层2号车位横移过载检测IB12X5143一层3号车位横移过载检测IB13X5244一层4号车位横移过载检测IB14X5345二层1号车位升降过载检测IB15X5446二层2号车位升降过载检测IB16X5547二层3号车位升降过载检测IB17X5648二层4号车位升降过载检测IB18X575控制系统软件设计5
19、.1立体车库总控制系统设计当系统启动时，系统首先要检测是否出现故障，同时显示类型，当出现故障时紧急停车，进行人工检修，检修完毕后再重新启动系统，系统再次检测是否还有故障，没故障，将正常运行，并通过触摸屏控制来执行下一个操作，总控制系统设计如图5-1。图5-1取车程序设计.5-2停一层程序设计图5.2停车程序设计1.停一层车位：车子进入停车场时,驾驶员按触摸屏停车按钮,系统将自动扫描空车位。若一层二层都是空车位时:系统将优先选择一层空车位,此时系统将按从右到左选择空车位供驾驶员停车,一层相应车位上的运行灯将亮起,提示驾驶员停车，系统检测是否停车完毕，停车完毕之后，返回起始程序。若未停车完毕，系统
20、则会每隔5秒反复检测是否停车完毕，直到停车完毕后，返回起始程序。如上图5-2。图5-3停二层程序设计图2.停二层车：若一层3个车位停满，二层全是空车位:系统检测该车位下行通道的位置指示灯亮起。并优先选择最右边空车位供驾驶员停车,按从右到左找到二层空车位，(1)若通道在该车位右侧时,一层载车板将向右移，为该车位建立下行通道借用。（2）若通道在该车位左侧时,一层载车板将向左移,为该车位建立下行通道借用。（3）若通道在该车位下方时,该车位载车板直接下降,一层载车板不需移动。当载车板下降时，系统检测是否下降到位，如果没到位将继续下降，直到下降到位为止，载车板下降到位之后，驾驶员开始停车，同时每隔5秒反
21、复检测一次是否停车完毕，直到停车完毕指示灯熄灭。载车板开始上升，系统检测是否上升到位，如果没到位将继续上升，直到上升到位为止。载车板上升到位之后，防坠开关打开，系统检测防坠开关是否打开，如果没打开，将继续打开，直到防坠开关打开完毕，系统将返回起始程序。此时触摸屏上会显示该车停放的车位号。若一层二层车位都停满时,此时一层二层停满运行灯亮起,提示该车库已停满。如上图5-3。5.3取车程序设计1.取一层车：驾驶员来到该车库触摸屏操作，先按取车按钮,然后输入车号,这时当取一层的车时，该车位的运行灯亮起,提示驾驶员可直接取车,系统检测是否取车完毕，取车完毕之后，返回起始程序。若未取车完毕，系统则会每隔5
22、秒反复检测是否取车完毕，直到取车完毕后，返回起始程序。如图5-4。图5-4取一层车程序设计图图5-5取二层车程序设计图2.取二层车：当取二层的车时，系统检测该车位下行通道的位置指示灯亮起。(1)若通道在该车位右侧时,一层载车板将向右移，为该车位建立下行通道借用。（2）若通道在该车位左侧时,一层载车板将向左移,为该车位建立下行通道借用。（3）若通道在该车位下方时,该车位载车板直接下降,一层载车板不需移动。当载车板下降时，系统检测是否下降到位，如果没到位将继续下降，直到下降到位为止，载车板下降到位之后，驾驶员开始取车，同时每隔5秒反复检测一次是否取车完毕，直到取车完毕指示灯熄灭。载车板开始上升，系
23、统检测是否上升到位，如果没到位将继续上升，直到上升到位为止。载车板上升到位之后，防坠开关打开，系统检测防坠开关是否打开，如果没打开，将继续打开，直到防坠开关打开完毕，系统将返回起始程序。如上图5-5。6触摸屏页面设计界面的确定是为了给界面的设计一个良好的环境，要设计好立体车库的界面，就是确认需要到多少的执行页面，在这一个车库中，要用到主页面，执行页面，取车页面，存车页面等，初期的选择是为了给下面对存取车页面设计提供一个基础。6.1主页面设计主页面如图6-1，主要是为了给存车，取车一个时间和日期的记录，同时主页面还能很直观的对立体车库做一个介绍，同时还冠名上设计者所属。以24小时时间制和显示年月
24、。 图6-1主页面6.2执行页面设计在页面如图6-2.中设计有三个键，分别是“存车”“取车”“返回首页”。图6-2执行页面存车：这里是一个切换开关，点击会进入到另一个页面，点击“存车”按键，即为进入到存车页面，可以进入存车等一系列的操作。取车：这里是一个切换开关，点击会进入到另一个页面，点击“存车”按键，即为进入到取车页面，在这里可以进入取车等一系列的操作，图6-2.执行页面图。返回首页：这里是一个画面切换开关，用于切换回上一页面。6.3 停车页面这个页面如图6-3有2层4列的车位，每个车位有一个指示灯，当在触摸屏上按下空车位时，车位上的车检指示灯就会亮起来。确认存车号：点击触摸屏上的“确认存
25、车号”，触发这个按键后，在车位上的相应的“车位指示灯”也会开始动作。当“车位指示灯”相应的指示灯熄灭，表示车辆已经停放完毕，可以进行下一步的操作。图6-3停车页面车位的显示：当程序判断出空车位在哪里时，会通过PLC程序内部计算，然后得出这个空位置的车位号码，同时把值送到触摸屏上的“数值显示”上，然后在这个“数值显示”区域就会显示出当前车辆所停放的位置了。存车确认：当确认后，载车板上的车感信号就会被触发，同时反馈一个信号给触摸屏上的车位显示键，这种只有通过触摸屏上的2层4列载车板，就可以知道哪个车位现在已能停放有车辆，而哪个地方是空闲的状态。返回首页：这里是一个切换画片开关，用于回到主题画面，即
26、第一页面。返回上首：这里是一个切换画片开关，用于回到执行页面，即第二页面。6.4取车页面这个页面如图6-4有2层4列的车位，每个车位有两个指示灯，如果这个车位停有车辆，车位上的红色车检指示灯就会亮。图6-4取车页面车位的输入：取车的时候是要对车位号进行输入的，这里就设置了一个为“数值输入”按键来控制。当要进行取车，只要点击“数值输入”，这里就会跳出一个数字键盘，在数字键盘上输入相应的车号，点击取车确认，这样所输的车位号就会被记录到PLC程序上了。确认取车号：用于对取车车位号的确认。取车确认：点击“确认取车号”，点击后“车位指示灯”会亮起来，表示载车板下降/横移的位置，同时在触摸屏上的2层4位车
27、位中，相应的车位上按键就好熄灭。表示空车位已经出现的状态。返回首页：这里是一个切换画片开关，用于回到主题画面，即第一页面。返回上首：这里是一个切换画片开关，用于回到执行页面，即第二页面。结论与谢辞一个好的设计，仅仅依靠自己的力量是很难完成的，因为你总会遇见困难，或许老师、同学的一个简单提示就可以让你豁然开朗、让你茅塞顿开，在此次设计过程中，我深刻体会到了这一点的重要性，同时我也深刻的领悟到团队精神的重要，互助精神的必要。值此论文完成之际，首先要感谢马汝星老师我的关心和指导，从论文开题到研究方法的确立，以及研究过程中遇到的各种问题，无不得到老师的悉心指导，在整个论文完成过程中，老师严谨的学术态度
28、，认真负责的学术精神以及系统精湛的专业知识都给我留下了深刻的印象，使学生受益匪浅。感谢我的同学、老师和朋友们始终的支持我关心我，谢谢您们！参考文献1张启君.立体车库的主要型式及技术特点M.机电产品开发与创新，1999；2付翠玉，关景泰.立体车库发展的现状与挑战M.机械设计与制造，2005；3中国重型机械工业协会，停车设备管理委员会编.机械式立体车库M.海洋出版社，2001；4中国重型机械工业协会，停车设备管理委员会编.机械式立体车库M.海洋出版社，2001；5任伯森等，机械式立体车库.海洋出版社，2001；6国家机械工业局，机械行业标准简易升降类机械式停车设备1999；7王新生,张华强，基于PLC的立体车库控制系统设计工业控制计算机Industrial Control Computer8张华强,王陶,苏晓良,王蕾，基于HMI和PLC的立体车库自动控制系统电气传动Electric Drive附件1.基于PLC的升降横移式立体车库控制系统程序 图
