1、 揭阳职业技术学院 毕 业 论 文（设计） 题目： 基于三菱 PLC 立体车库控制系统 学生姓名 : 指导教师 : 系（部）： 专 业： 班 级： 学 号： 提交日期 : 201 年 月 日 答辩日期 : 201 年 月 日 201 年 月 日 I 基于三菱 PLC 立体车库控制系统 摘 要 设计立体车 库主要是考虑到现如今交通拥挤、车位数量有限。立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受广泛推广。一个立体车库不仅可以解决停车难的社会问题，还可以节省土地资源。本论文设计的立体车库，是以电机为动力通过链条传动带动车体移动，采用 PLC 编程控制，垂直提升平移式立体车库 立
2、体车库模型采用垂直提升式的类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位由电机为动力，用行程开关限位控制，可以准确的定位。在构架方面我们采用不锈钢材料，安全性高、轻巧与其他建筑材料相比，钢的强度高材质也好，可靠性强。在控制方 面我们采用的 PLC 可以自动化控制电机，不需要太多的人工操作。造价与传统的平面停车场相比要低。而且可利用空间多了，不但节约了制造方的成本，与节约了停车的费用。 设计的立体车库有许多特点，而最突出的就是设备可以实现无人值守，只需要有一个控制室操作就行了，存车取车还不用倒车，方便了停车。维护也比较容易，主要的电路都是设计在外面，电路故障很容易排除。在许多的场所都可以运用，所受
3、的限制很少。 关键词： PLC FX2N、立体车库、自动机构 II 目录 绪 论 . 1 第一章 系统介绍 . 2 1.1 控制系统 . 2 1.2 立体车库自动控制系统 . 3 第二章 PLC 编程与要求 . 5 2.1 PLC 核心控制部分 . 5 2.2 立体车库控制要求 . 5 2.3 PLC 选择 . 5 2.4 立体车库的主体结构及工作原理 . 5 第三章 系统设计 . 7 3.1 软件设 计 . 7 3.2 程序图 . 7 第四章 控制系统的触摸屏设计及调试 . 9 4.1 实现要求 . 9 4.2 IO 分配图 . 9 4.3 实现过程 . 10 总 结 . 15 致 谢 .
4、16 参考文献 . 17 附 录 . 18 1 绪 论 车辆无处停放的问题是城市的社会、经济 、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近 3040 年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于 90 年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已将近二十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为 1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。 机械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，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，
5、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 80 90，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。 在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条 件。 目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆
6、垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。 2 第一章 系统介绍 1.1 控制系统 空气开关主要有 起到通断线路和保护线路过载、短路。变压器与整流电路的作用是，提供线路所需的稳定电压和所需的直流电压。交流接触器的作用主要是，实现自锁、互锁和电动机的正反转。按钮的作用主要是，通过按钮的通断来控制 FX2N 编程器的信号的输入。 FX2N 编程器的作用主要是，控制所有电路的运行。这些元件形成一个自动存车，自动取车系统，并且，通过管理 系统的支持下，实现全自动化。 可编程逻辑控制器（ PLC）是八十年代发展起来的新一代工业控制装置，是自动控制、计算机和通信技术相结合的产物，是一种
7、专门用于工业生产过程控制的现场设备。由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和运行的长期连续性，使 PLC 在设计上有自己明显的特点：可靠性高，适应性广，具有通信功能，编程方便，结构模块化。 在现代集散控制系统中， PLC 已经成为一种重要的基本控制单元，在工业控制领域中应用前景极其广泛。在笔者参与开发的某锅炉供暖输煤自控系统中用于联锁控制的程序设计，系统要求在远离输煤廊的主 厂房控制室里，对输煤线的 8 台设备进行控制，并实时监测设备的运行状态等情况。 输煤系统设备多，工作环境恶劣。为保证系统运行的安全性和可靠性，选用高可靠性的继电器、接触器等组件，通过优化设计，大大减少了接点数，从而减少了故
8、障点，使设备的可靠性、安全性和可扩展性都大大提高 ， 实现了系统安全可靠的运行。 3 1.2 立体车库自动控制系统 现代大型建筑的主流是智能化大厦和小区，因此自动化立体停车设备或车库的自动控制系统将成为智能化大厦和小区的一个重要组成部分。操作简单、迅速，使用方便，安全可靠，维护量小，为 用户提供一个安全、简易的使用环境，这是自动化立体停车设备的基本特点。停车设备的一切运行状况，车辆停放的时间，车辆存放交费情况，车库库容量，车辆存放高、低峰情况，等信息均可通过网络传送到智能化控制中心，通过智能化控制中心运算处理，与广播系统和各分部管理办公室相连，达到提前发布相关控制、管理信息，从而全部实现智能化
9、管理。通过大厦和小区的智能化控制中心还可与社会相关职能部门联网，将有关信息发布出去或收集进来，扩大车库的社会利用率和经济效益。这将是自动化车库的发展方向。 立体车库自动化控制系统主要包含以下五个子系统 ：自动收费管理系统，自动存取车系统，远程诊断系统，自动道闸， 监控安保系统。 以上子系统均由中央控制室统一控制，可为客户规划停车库管理形式，发布车库库存容量，控制车流方案。 （一）自动收费管理系统 自动收费采用非接触式 IC 卡。 IC 卡分长期卡与储值卡两种。对固定用户，发行长期卡，费用可在固定用户交纳管理费用时一并交纳；对临时用户，发行储值卡，即：用户交纳的费用存在卡内，每次停车读卡自动从卡
10、中扣除费用。 （二） 自动存取车系统 自动存取车系统一般由小型可编程控制器 PLC 控制，包括卡号识别与移动载车盘两个过程。用 户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动把数据传送到 PLC 控制系统， PLC系统通过判断卡号，自动把对应的载车盘移动到人车交接的位置，开启车库门，缩短存取车的时间。存车时，司机按照指示灯信号指引入库，只有当车辆停放在安全位置后，停车正常指示灯才会亮启。存取车完成后，车库门自动关闭。移动载车盘时，系统严格按照各种检测信号的状态进行移动，检测信号包括超长检测、到位检测、极限位置检测、人员误入检测、急停信号检测等。若有载车盘运行不到位或车辆长度超出车库允许的长度，所有载
11、车盘将不进行动作，若检测到急停信号，将停止一切 动作，直至急停信号消失。以上信号均为硬件信号，除此之外，还可从控制软件中设置保护信号，比如时间保护，以保证因硬件损坏而导致信号失灵时保证主体设备及车辆的安全。 （三）远程诊断系统 现场控制器可以通过网卡、 Hub 等网络设备与控制中心的局域网相连接，可以通过MODEN 实现远程管理，监测现场运行情况，当现场出现故障时，在控制中心即可进行解决，方便管理人员、安保人员异地办公。 （四）自动道闸 4 在车库出入口处各设非接触式读卡器、感应线圈及道闸，用户在车库出入口处刷卡后，系统自动判别该卡是否有效，若有效，则道闸自动开启 ，通过感应线圈后，自动栅栏自
12、动关闭；若无效，则道闸不开启，同时声光报警。 （五）监控安保系统 监控安保系统是指在中央控制室进行监视控制车库现场的运行状况。它具有运动检测、车牌识别、网络连接、各种类型的报警系统实现连动等功能，可以实现无人看守。 5 第二章 PLC编程与要求 2.1 PLC 核心控制部分 系统核心部分采用三菱 FX2N-48MR 为控制元件，它是 FX 系列中功能最强、速度最高的微型可编程控制器。它的基本指令执行时间高达 0.08us，远远超过了很多大型可编程控制器。它功 能强大实用，价格便宜，工作稳定可靠， 24 点输入， 16 点输出，采用继电器输出形式，可驱动交直流负载，负载电流在 2A 左右。 22
13、0V AC 供电。并且输入端内部自带 24V 直流电源，还可为负载提供直流电源。 2.2 立体车库控制要求 本系统通过检测车位运行状态和其它参数，控制电机轮流工作，合理调度电机运行。系统通过计算机以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地 反映系统工作状态以及车位位置等 参数，并通过 PLC 通讯模块与监测监控主机实现数据交换，该系统具有运行可靠、操作方便 、自动化程度高等特点。 2.3 PLC选择 本系统采用三菱公司的型号为 FX2N-48MR 的 PLC,是一种具有结构紧凑、抗干扰能力强、使用方便、同类产品价格便宜等优点。随着电子科技发展及产业应用之需要， PLC的功能也日益强大，
14、例如位置控制及网络功等。 平移系统 主要有横移轨道，电梯框架、 220V 交流电机、行程开关、链条和齿轮，主要作用是通过交流电机的正反转带动电梯架左右横移，来实现小车车位左右移动的目的。经过检测系统的排查，确认哪个车位是空库，经横移将电梯架移动到空库位置，来实现车的存取。 升降系统 主要有 624V 直流电机、行程开关、绳 索、滑轮、电梯架和电梯厢，主要作用是，通过直流电机的正反转带动电梯厢的升降，来实现小车到达楼层的目的。升降系统是立体车库的中枢部分，它能把检测系统的指令实现，在得到指令后，第一个执行机构由平移系统完成，将车位对应；第二个执行机构就是升降系统，待车位对应后，电梯就会运作，将车
15、送到检测楼层，并在车离开车厢（电梯厢）后，车厢会在 3 秒后自动回到底层，以致不影响下一步运作。 2.4 立体车库的主体结构及工作原理 6 本次设计中的电梯式立体车库能够完成如下功能： 1、汽车停靠在停车板指定的位置上。 2、 通过移动电机来 实现汽车前后移动，移动到指定的位列。 3、通过电机的上下移动来实现汽车上下移动，移动到指定的楼层。 4、移动电机里的移动托板来实现汽车的存取，移动到指定的停车位。 结构框架主要由电机、卡槽、停车库，显示屏等部件组成 电梯：用 624V 直流电机、 220V 交流电机、行程开关、组成。直流电机电机特点是一断电可以自锁抱紧不用外接自锁，使电梯升降能准确到位。
16、轮子安装在电梯底部使它可以横移动作，电梯平移运动用 220V 交流电机加链条带动，行程开关定位可以自动到达一、二、三位和往返。 停车架：全部用钢片钻孔和螺丝拧紧组成， 做成 4 车位框架。 控制系统 工作原理：当合上空气开关， AC电源通过变压器变压为 6V和 24V电源低压电源， 6V通过整流电路后给直流电机供电，直流电机的控制，由接触器主触头完成，并且通过变换加在电机上面电压的极性来控制直流电动机正反转。 24V 交流电源给交流接触器线圈，由 PLC 的输出端控制其是否得电，从而实现电路的通断。 工作原理：控制系统的编程器得到车位空缺的指令，通过 KM1 线圈得电，使交流电动机正转，带动齿轮使链条动作，从而电梯架开始平移到对应的车位，撞击行程开关后线圈断电。 升降系统 工作原理：平移到位后 ，得到编程器指令， KM3 线圈得电，直流电动机正转，通过滑轮拉动绳索令电梯厢到达指定楼层，撞击行程开关后停止。三秒后 KM4 线圈得电，直流电动机反转，电梯厢回到一层。 7 第三章 系统设计 3.1 软件设计 由于本系统的控制器核心，采用了三菱 PLC 主机作为控制核心元件，根据控制要求对FX2N-48MR 进行 I/O 分配（见表 2）后，进行了软件的编程和系统调试，其控制系统的软件程序指令表，如附录所示。 3.2 程序图
