1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　題 目：立體車庫(kù)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： 機(jī)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(kù)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</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(guó)家的經(jīng)濟(jì)型社會(huì)、節(jié)約型經(jīng)濟(jì)的政策、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略等，立體車庫(kù)以其利用率高，自動(dòng)化強(qiáng)，靈活性高特點(diǎn)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(kù)控制系統(tǒng)，并根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，進(jìn)行了立體車庫(kù)

4、控制系統(tǒng)硬件連線，軟件編程及組態(tài)設(shè)計(jì)等，實(shí)現(xiàn)立體車庫(kù)存、取車的自動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了人機(jī)界面與變頻調(diào)速的要求，滿足了當(dāng)下社會(huì)發(fā)展對(duì)車庫(kù)車位的需求。</p><p>　　關(guān)鍵詞 立體車庫(kù)；PLC；人機(jī)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(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 立體車庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)2</p><p>　　1.4 立體車庫(kù)的分類2</p><p>　　1.5 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容及研究思路3</p><p>　　第2章 立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理4</p><p>　　2.1 車庫(kù)選型4</p>

9、<p>　　2.2 立體車庫(kù)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(jī)構(gòu)6</p>&l

10、t;p>　　2.3 控制運(yùn)行原理6</p><p>　　第3章 硬件系統(tǒng)選型8</p><p>　　3.1 電動(dòng)機(jī)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(jì)13</p><p>　　4.1 程序設(shè)計(jì)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(jì)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(xiàn)32</b></p>

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

15、約城市建設(shè)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。傳統(tǒng)的平面停車場(chǎng)需要占用大量的土地資源，容納的車輛有限，無(wú)法有效解決這一問(wèn)題。而先進(jìn)的機(jī)械式立體停車庫(kù)，集機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)等多種技術(shù)于一體，實(shí)現(xiàn)了地面停車向空間的擴(kuò)展，具有節(jié)約空間、自動(dòng)化操控、安全可靠、建設(shè)成本低、配置靈活等優(yōu)點(diǎn)，已成為未來(lái)車庫(kù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。</p><p><b>　　國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀</b></p><

16、;p>　　近年來(lái)世界各國(guó)汽車保有量都急劇增加，在給人們帶來(lái)極大方便的同時(shí)也給社會(huì)帶來(lái)了新的問(wèn)題——汽車的安全有序的存放問(wèn)題。這一問(wèn)題引起了各國(guó)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(duì)較少的國(guó)家和地區(qū)——如日本、韓國(guó)以及我國(guó)的香港等地區(qū)。</p><p>　　立體停車設(shè)備在國(guó)外尤其是在歐洲、美國(guó)、日本等國(guó)發(fā)展已有30多年的歷史，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)較為成熟，發(fā)展較快的有日本、德國(guó)、法國(guó)、意大利、荷

17、蘭、美國(guó)、韓國(guó)以及我國(guó)臺(tái)灣等。尤其是日本，從1962年研制出第一臺(tái)立體停車設(shè)備以來(lái)，至今已經(jīng)開發(fā)、生產(chǎn)出九大類近百個(gè)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(kù)設(shè)備年增長(zhǎng)率達(dá)30％；臺(tái)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(guó)現(xiàn)在擁有停車設(shè)備制造企業(yè)400多家，通過(guò)引進(jìn)日本技術(shù)和自我開發(fā)，每年車庫(kù)設(shè)備以30％的速度發(fā)展[1]。</p><p>　　我國(guó)立體車庫(kù)的發(fā)展，始于二十世紀(jì)八十年代

18、，河北承德的華一機(jī)械車庫(kù)集團(tuán)有限責(zé)任公司于1989年建造起國(guó)內(nèi)第一臺(tái)垂直循環(huán)類機(jī)械式停車車庫(kù)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)機(jī)械式停車車庫(kù)的空白。雖然從二十世紀(jì)八十年代就開始研制和使用機(jī)械式立體車庫(kù)，但由于市場(chǎng)需求原因，經(jīng)歷了十多年的溫和發(fā)展。近年來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)騰飛，城市化進(jìn)程加快，汽車工業(yè)和汽車需求市場(chǎng)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(zhǎng)卻長(zhǎng)期落后于車輛的增長(zhǎng)。立體車庫(kù)產(chǎn)業(yè)在二十世紀(jì)九十年代迅速興起，步入了引進(jìn)、開發(fā)、制造和使用的快車道

19、，國(guó)內(nèi)立體停車庫(kù)市場(chǎng)正以直線上升的態(tài)勢(shì)在飛速發(fā)展[2]。到目前為止，國(guó)內(nèi)從事立體車庫(kù)研發(fā)的企業(yè)已有100余家，其中主機(jī)生產(chǎn)的企業(yè)有50多家，首批獲得國(guó)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(kù)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(kù)的生產(chǎn)和建設(shè)，國(guó)家已出臺(tái)了《機(jī)械式停車設(shè)備類別、型式與基本參數(shù)》JB／T87130．1998等6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)立體車庫(kù)事業(yè)起到了極大的促進(jìn)作用[3]。</p>

20、<p><b>　　立體車庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)</b></p><p>　　以立體化形式存放車輛的機(jī)械式停車庫(kù)叫做機(jī)械式立體停車庫(kù)，是一種技術(shù)密集型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，發(fā)展?jié)摿艽?，具有很多?yōu)點(diǎn)：</p><p>　　節(jié)省占地面積。一般約為平面停車場(chǎng)的1／3～1／20，立體車庫(kù)可以打破常規(guī)縱向向上向下延伸而非單一的平面擴(kuò)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(jī)械式立體停車庫(kù)主要向垂直空間擴(kuò)展，雖然工程費(fèi)用較高，但可省去大量的土地使用費(fèi)等開支，因此就單個(gè)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(chǎng)。</p><p>　　自動(dòng)化操控，使用方便。機(jī)械式立體停車庫(kù)自動(dòng)化程度高，用戶通過(guò)簡(jiǎn)單操作，就能實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)存??；配備自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)以及安全保護(hù)措施，安全性能好。</p><p>

22、;<b>　　立體車庫(kù)的分類</b></p><p>　　到目前為止，立體車庫(kù)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(jiǎn)易升降類(PJS)、平面移動(dòng)類(PPY)、汽車升降機(jī)(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(lái)實(shí)現(xiàn)車輛的存取，此類停車庫(kù)將載運(yùn)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(kù)，泊位數(shù)目從幾輛至幾十輛不等，一般設(shè)計(jì)為2或3層。結(jié)構(gòu)上，除頂層外，每層均有一個(gè)空車位，作為交換車位。這種類型的立體車庫(kù)造價(jià)不高，車位的布置緊湊，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(diǎn)是每塊載車板都需要配套的驅(qū)動(dòng)機(jī)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(jì)太高，車位數(shù)不宜太多，否則存取流程過(guò)

24、于冗雜，能源浪費(fèi)很大[6]。</p><p>　　垂直循環(huán)式立體停車庫(kù)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(jī)，車輛停放在呈圓形或長(zhǎng)圓形配置的數(shù)個(gè)托盤上，由鏈條帶動(dòng)做垂直循環(huán)運(yùn)動(dòng)，在平動(dòng)機(jī)構(gòu)控制下保持車位水平。這種車庫(kù)由單一大型電機(jī)驅(qū)動(dòng)，最大的優(yōu)點(diǎn)是電氣控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)也很明顯，例如泊位數(shù)受電機(jī)功率及結(jié)構(gòu)等因素限制、傳動(dòng)噪音大、存取速度慢、能耗高等，因此呈逐步淘汰之勢(shì)。</p><

25、p>　　垂直升降類立體停車設(shè)備利用升降機(jī)構(gòu)將車輛提升到目標(biāo)層，再啟動(dòng)橫移機(jī)構(gòu)把車存入泊位中，工作方式類似于電梯。這種車庫(kù)有幾十米高，每層可設(shè)2個(gè)或多個(gè)泊位，可單獨(dú)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(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛的全自動(dòng)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(jī)或橋式起重機(jī)作為搬運(yùn)裝置，進(jìn)入到搬運(yùn)裝置中的車輛可同時(shí)進(jìn)行兩維的運(yùn)動(dòng)，快速到達(dá)指定車位

26、，再用存取機(jī)構(gòu)將車存入泊位。這種車庫(kù)類似于立體倉(cāng)庫(kù)，最早出現(xiàn)在美國(guó)，適合于上百個(gè)、甚至是上千個(gè)停車位的大型自動(dòng)化立體停車庫(kù)，當(dāng)然造價(jià)也是很高的。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容及研究思路</p><p>　　認(rèn)真閱讀相關(guān)書籍資料，仔細(xì)研究各種類型立體車庫(kù)的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)比的方面的原理和特點(diǎn)，選擇性價(jià)比較高的車庫(kù)類型。</p><p>　　根據(jù)車庫(kù)選型，參考一些成熟技

27、術(shù)，設(shè)計(jì)立體車庫(kù)的硬件部分，在此基礎(chǔ)上考慮車庫(kù)整個(gè)運(yùn)行流程，考慮車庫(kù)的高效性、可靠性、安全性，分析設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　根據(jù)車庫(kù)運(yùn)行流程及其實(shí)現(xiàn)功能，選擇合適的控制系統(tǒng)和軟件實(shí)現(xiàn)方案，并進(jìn)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(yùn)行程序，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，優(yōu)化功能。</p><p>　　立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理</p>

28、<p><b>　　車庫(kù)選型</b></p><p>　　通過(guò)分析比較各種立體車庫(kù)類型的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性可行性，本文的立體車庫(kù)類型設(shè)計(jì)為塔式即垂直升降式立體車庫(kù)，這是因?yàn)樵诒姸嗟牧Ⅲw車庫(kù)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(kù)空間利用率高、自動(dòng)化程度高、配置靈活、運(yùn)行噪聲小、能源消耗低、維護(hù)方便，所以具有廣闊的發(fā)展前景。</p&g

29、t;<p><b>　　立體車庫(kù)的總體結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　垂直升降式立體車庫(kù)的機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，必須對(duì)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，其中主要包括鋼架結(jié)構(gòu)，升降裝置、存取裝置、載車臺(tái)回轉(zhuǎn)裝置、安全保護(hù)裝置等[8]。</p><p>　　本論文研究的塔式（垂直升降式）立體車庫(kù)以4層8庫(kù)位為例，每層2庫(kù)位，分A 區(qū)、B區(qū)，塔式立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。

30、由1臺(tái)電磁制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)(22kW)作為主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)（曳引電機(jī)），l臺(tái)安全門控制電動(dòng)機(jī)，1臺(tái)舉升電機(jī)，1臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)， l臺(tái)橫向移動(dòng)取送電動(dòng)機(jī)組成。</p><p>　　圖2.1 塔式立體車庫(kù)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(kù)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(jī)械傳動(dòng)和電氣控制部件。每個(gè)車位初定長(zhǎng)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(yùn)行效率，塔式（垂直升降式）立體車庫(kù)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(dòng)方式的基礎(chǔ)上，決定選用曳引驅(qū)動(dòng)技術(shù)，采用成熟的升降機(jī)提升裝置。

32、我們選用高效節(jié)能的三相異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)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(yùn)行平穩(wěn)性，還可滿足停車庫(kù)對(duì)平層精度的要求。</p><p>　　升降裝置包括：1)曳引驅(qū)動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和制動(dòng)器；2)傳動(dòng)部件，包括鋼絲繩和滑輪等；3)對(duì)重和平衡鏈；4)載車臺(tái)，用于升降時(shí)支托車輛；5)升降導(dǎo)軌和對(duì)重導(dǎo)軌。曳引機(jī)通過(guò)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)載車臺(tái)升降，同時(shí)對(duì)重也相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。對(duì)重可稱為重量平衡系統(tǒng)，其功能是在工作中

33、使升降臺(tái)和對(duì)重間的重量差保持在某一限額內(nèi)，保證電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)重由對(duì)重架、對(duì)重塊、導(dǎo)軌、緩沖器碰塊以及鋼絲繩組成。升降裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(包括電機(jī)，滑輪等)設(shè)在停車庫(kù)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(tái)等部分組成。通過(guò)比較分析現(xiàn)存同類立體車庫(kù)的橫移與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，把旋轉(zhuǎn)裝置與橫移裝置全部

34、放在升降機(jī)上，采用內(nèi)置式轉(zhuǎn)盤。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過(guò)回轉(zhuǎn)支承、電機(jī)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)，從車輛進(jìn)入載車平臺(tái)后，通過(guò)電機(jī)正反轉(zhuǎn)觸碰行程開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)到位。需要回轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪減速箱，其輸出小齒輪驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)大齒輪完成回轉(zhuǎn)動(dòng)作[9]。例如左側(cè)車位，需要電機(jī)正轉(zhuǎn)觸發(fā)平臺(tái)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(jī)

35、構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)部件少，運(yùn)行效率高，更適合中小型車庫(kù)使用?？紤]到存取車時(shí)間是一個(gè)影響立體車庫(kù)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(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是安裝叉梳的旋轉(zhuǎn)臺(tái)必須能作旋轉(zhuǎn)才能實(shí)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(shí)現(xiàn)左右方向存取車輛，但是要實(shí)現(xiàn)雙向推出，其橫移機(jī)構(gòu)就要復(fù)雜許多，而且會(huì)增加橫移叉梳的寬度，從而增加升降機(jī)

36、井道的寬度，故選擇單向伸縮叉式存取機(jī)構(gòu)[10]。</p><p><b>　　叉梳機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　叉梳機(jī)構(gòu)是指庫(kù)位和升降機(jī)上各有一對(duì)相互交錯(cuò)的叉梳（實(shí)際上庫(kù)位是一個(gè)叉梳，而升降機(jī)中還有一個(gè)與它相錯(cuò)的叉梳），這兩個(gè)叉梳相互交錯(cuò),從而使車輛能順利的實(shí)現(xiàn)庫(kù)位和取送機(jī)構(gòu)之間的傳送。存車時(shí)取送電機(jī)將叉梳機(jī)構(gòu)伸出，舉升機(jī)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)車輛由升降機(jī)到庫(kù)位的交接，取

37、車時(shí)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(jì)為固定的，升降機(jī)中的叉梳在動(dòng)力系統(tǒng)的帶動(dòng)下可以橫向移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)臺(tái)能實(shí)現(xiàn)90°正反向旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)臺(tái)的帶動(dòng)下，橫移叉梳只需單向伸縮就可實(shí)現(xiàn)對(duì)井道兩邊庫(kù)位上汽車的存取。這樣固定停車位就不需要?jiǎng)恿υ?，除升降機(jī)的動(dòng)力源之外，只有旋轉(zhuǎn)、橫移和

38、載車臺(tái)升降三兩個(gè)動(dòng)力源，它們都安裝在升降機(jī)中，而且運(yùn)動(dòng)部件也大為減少。</p><p><b>　　系統(tǒng)控制運(yùn)行原理</b></p><p>　　本系統(tǒng)通過(guò)可編程邏輯控制器（PLC）控制實(shí)現(xiàn)整個(gè)存取車過(guò)程，PLC控制系統(tǒng)是整個(gè)立體車庫(kù)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(dòng)機(jī)選型</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)可選用型號(hào)：Y系列三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)。本系列電動(dòng)機(jī)具有體積小，重量輕、運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，外形美觀等觀點(diǎn)，而且效率高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，噪聲低、壽命長(zhǎng)、經(jīng)久耐用。適用于電源電壓為380V無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)

40、輸機(jī)攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械等[11]。本設(shè)計(jì)中主要用到電機(jī)，由1臺(tái)電磁制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)(22kW)作為曳引電機(jī)，l臺(tái)安全門控制電動(dòng)機(jī)，1臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，1臺(tái)舉升電機(jī)，l臺(tái)橫向移動(dòng)取送電動(dòng)機(jī)組成。</p><p>　　升降機(jī)構(gòu)的最大速度為1m/s，載車平臺(tái)、叉梳機(jī)構(gòu)和車輛的總重按照2.1t計(jì)算，所以電機(jī)功率P約為22KW，故選擇曳引電機(jī)型號(hào)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(jī)型號(hào)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(jī)型號(hào)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(jī)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(jī)型號(hào)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(gè)控制系統(tǒng)中，使用了眾多觸點(diǎn)式限位開關(guān)，其主要作用是對(duì)載車平臺(tái)的運(yùn)行狀況進(jìn)行控制，同時(shí)對(duì)自動(dòng)門的開關(guān)進(jìn)行控制。</p><p>　?。?）樓

43、層限位開關(guān)。限位開關(guān)的作用是控制升降機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中準(zhǔn)確到達(dá)每層，例如上行過(guò)程中，如果在樓層2升降機(jī)需要停止，則在接觸到樓層2下限位開關(guān)后，升降機(jī)由高速切換到低速運(yùn)行，實(shí)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(gè)限位器，開門限位器和關(guān)門限位器，主要作用是檢測(cè)門的狀態(tài)。開門限位器置于門在打開狀態(tài)時(shí)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(shí)的位

44、置，當(dāng)門完全閉合時(shí)，限位開關(guān)接通。</p><p>　?。?）載車平臺(tái)限位開關(guān)。車輛進(jìn)入載車平臺(tái)，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(jìn)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(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)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(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)中用到對(duì)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(jī)界面，具有交互性好、可靠性高、編程簡(jiǎn)單以及與連接簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。主要由以下功能：</p><p>

46、;　?。?）主要用于實(shí)時(shí)顯示設(shè)備或系統(tǒng)在操作狀態(tài)方面的實(shí)時(shí)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(hào)，獲輸入數(shù)值、字符給PLC進(jìn)行運(yùn)算處理；</p><p>　　（3）可多幅畫面重疊或切換顯示，顯示圖形、字符串、報(bào)警信息等。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選擇的K-TP178micro 擁有5.7 英寸觸摸屏、藍(lán)色4級(jí)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(dòng)時(shí)間和操作響應(yīng)時(shí)間、超大存儲(chǔ)空間、無(wú)與倫比的高可靠性、強(qiáng)大的密碼保護(hù)功能。組態(tài)軟件：WinCC flexible，編程靈活快捷、為中國(guó)用戶量身定做，符合中國(guó)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(dòng)機(jī)速度的變頻器系列[13]。本設(shè)計(jì)所選型號(hào)訂貨號(hào)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?duì)控制信號(hào)的響應(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>　　③具有多個(gè)繼電器輸出</p><p>　?、芫哂卸鄠€(gè)模擬量輸出 </p><p>　?、?個(gè)帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換為 NPN/PNP 接線</p><p>　?、?個(gè)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(jì)性實(shí)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(gè)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(kù)控制系統(tǒng)中，共需要31個(gè)數(shù)字輸入量、11個(gè)數(shù)字輸出量，故選擇CPU226作為主機(jī)[14]。</p><p>　　CPU226的數(shù)字量輸入為24個(gè)，數(shù)字量輸出為16個(gè)。故該控制系統(tǒng)需要擴(kuò)展一個(gè)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(kuò)展模塊EM221，它有8個(gè)數(shù)字量輸入。</p><p>　

52、　該系統(tǒng)還需要擴(kuò)展一個(gè)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(kuò)展模塊EM235[15]，EM235為4個(gè)模擬量輸入和1模擬量個(gè)輸出。其接線圖如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 模擬量擴(kuò)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(hào)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(jì)</b></p><p>&l

54、t;b>　　程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)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(kù)控制系統(tǒng)通過(guò)人機(jī)界面HMI來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)觸摸屏按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開啟并進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后就可以進(jìn)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(dòng)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(dòng)程序用來(lái)實(shí)現(xiàn)所有寄存器初始化。主程序中急停按鈕可以實(shí)現(xiàn)存車和取車程序在任何時(shí)刻實(shí)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(jī)停轉(zhuǎn)，并且能通過(guò)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(kù)控制系統(tǒng)通過(guò)人機(jī)界面HMI來(lái)實(shí)現(xiàn)。存車時(shí)，在人機(jī)界面的主畫面選擇“存車”按鈕，進(jìn)入存車界面，選擇存車庫(kù)位，人機(jī)界面將相應(yīng)信號(hào)傳送至PLC。此時(shí)，安全門打開，司機(jī)將車開到升降臺(tái)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(kù)位判斷旋轉(zhuǎn)臺(tái)是否需要左（右）旋轉(zhuǎn)90°，若需要?jiǎng)t起動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)。之后，升降臺(tái)上升，快要到達(dá)指定層時(shí)，升降臺(tái)切換為低速上升，達(dá)到指定層碰撞到行程開關(guān)時(shí)，曳引電機(jī)制動(dòng)。然后，叉梳機(jī)構(gòu)存車入位。此時(shí)，在人機(jī)界面上顯示相應(yīng)庫(kù)位信息。升降臺(tái)下降，旋轉(zhuǎn)臺(tái)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(jìn)入載車平臺(tái)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)、叉梳機(jī)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(shí)，在人機(jī)界面上選擇“取車”按鈕，選擇取車庫(kù)位,進(jìn)入取車操作。根據(jù)庫(kù)位位置，PLC根據(jù)選取庫(kù)位判斷旋轉(zhuǎn)臺(tái)是否需要左（右）旋轉(zhuǎn)90°，若需要?jiǎng)t起動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)。然后升降臺(tái)開始快速上升，到達(dá)指定層。然后叉梳機(jī)構(gòu)取車，此時(shí)人機(jī)界面上顯示相應(yīng)庫(kù)位信息。升降臺(tái)復(fù)位，安全門打開，司機(jī)把車從載車臺(tái)上開出，大門自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉。取車過(guò)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(tái)旋轉(zhuǎn)、叉梳取車、復(fù)位、車駛出載車平臺(tái)、延時(shí)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(jì)</b></p><p>　　WinCC flexible 是針對(duì)具有簡(jiǎn)單高效的機(jī)器而設(shè)計(jì)的，WinCC flexible 綜合了下列優(yōu)點(diǎn)：直接的處理方式 、透明性 、靈活性[16]。</p><p>　　在進(jìn)行

63、組態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)主要需要通過(guò)建立過(guò)程畫面（顯示工作過(guò)程），變量關(guān)聯(lián)（用于運(yùn)行時(shí)在PLC和HMI設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)），報(bào)警（用于運(yùn)行時(shí)顯示運(yùn)作狀態(tài)）實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。</p><p>　　根據(jù)塔式立體車庫(kù)的控制要求，在觸摸屏上主要設(shè)置這幾個(gè)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(jiǎn)潔，需要在觸摸屏主畫面上設(shè)置如下主要項(xiàng)目：?jiǎn)?dòng)與停止，存車與取車，車位顯示，故障顯示。按下啟動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)初始化，即可進(jìn)行存取車動(dòng)作。按下存/取車按鈕后，即可進(jìn)入車位選擇畫面，根據(jù)所選車位便可進(jìn)行存取車。按下車位顯示便進(jìn)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(kù)車位利用情況，當(dāng)車庫(kù)車位有車時(shí)，車位顯示紅色，表示不可存車。當(dāng)車庫(kù)車位無(wú)車時(shí)，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(shí)，A2顯示紅色，A2只允許取車，不能進(jìn)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(yùn)行時(shí)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(guò)將近三個(gè)月的研究與設(shè)計(jì)，塔式立體車庫(kù)PLC控制系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)計(jì)完畢，

68、并經(jīng)過(guò)調(diào)試，其所要實(shí)現(xiàn)的功能也已基本實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　利用西門子S7-200系列的PLC作為塔式立體車庫(kù)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(jì)任務(wù)所提出的要求。完成了包括通過(guò)查詢資料了解立體車庫(kù)、PLC、觸摸屏以及變頻器的工作原理，確定其工作流程，進(jìn)行PLC的原理設(shè)計(jì)，確定設(shè)計(jì)方案，包括硬件的控制元件和驅(qū)動(dòng)元件的選擇和連接?？偝绦虻能浖O(shè)計(jì)，包括自動(dòng)程序和手動(dòng)程序的設(shè)計(jì)以及觸摸屏畫面的組態(tài)

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

70、的進(jìn)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(xiàn)</b></p><p>　　[1]田廣范，劉元洪，吳諸鈞．日本國(guó)立停車場(chǎng)的現(xiàn)狀及我國(guó)發(fā)展立體停車場(chǎng)的動(dòng)向與對(duì)策。建筑機(jī)械，1996，No．10：31—36．</p><p>　　[2]言黃蘋，

71、胡國(guó)清．立體停車庫(kù)發(fā)展綜述，重慶工業(yè)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2000，3，V01.15，No.1．</p><p>　　[3]問(wèn)宏偉，潘宏俠．立體車庫(kù)在中國(guó)的發(fā)展前景，建筑機(jī)械化．2004，(3)：49—51</p><p>　　[4]任伯淼．機(jī)械式立體停車庫(kù)[M]．北京．海洋出舨社．2001</p><p>　　[5]張啟君．立體車庫(kù)的主要型式及技術(shù)特點(diǎn)．機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與

72、創(chuàng)新，1999(2)：7—9．</p><p>　　[6]萬(wàn)力．機(jī)械式停車設(shè)備的分類、名稱及工作原理．起重運(yùn)輸機(jī)械，1999(7)：15—20．</p><p>　　[7]王芳卿．立體停車庫(kù)及其控制．電氣傳動(dòng)，1998(6)：45—51． </p><p>　　[8]劉曉娟，潘宏俠．垂直升降式立體車庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造， 2011(5)：48—50． &

73、lt;/p><p>　　[9]荊友錄．電梯升降式立體車庫(kù)的研究與設(shè)計(jì)．山東科技大學(xué)碩士論文．2003：15-16 </p><p>　　[10] 袁真德. 立體車庫(kù)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(dòng)技術(shù)綜述．電機(jī)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(guó)外建材科技．2002，23(3)：45-46</p><p>　　[13]岳慶來(lái)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(cè)[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(jī)械．2005，(1