基于4层垂直立体车库的PLC控制系统设计(s7-200仿真)(共28页)

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1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录第一章 绪论1.1 课题研究的目的意义1.2 国内外研究现状 1.3 论文研究内容第二章 方案设计2.1 工作原理介绍2.2 方案确定第三章 系统的硬件设计3.1 电气原理图的设计3.2电动机选型3.3 PLC选型3.4 I/O点的分配3.5 I/O点接线图第四章 系统的软件设计4.1 PLC程序设计4.1.1 存车及指示4.1.2 取车及指示4.2 动作设定程序4.2.1 存车程序4.2.2 取车程序第五章 程序仿真5.1 仿真软件介绍5.2 程序的仿真第六章 结论 参考文献致谢附录第一章 绪论 1.1 课题研究的目的意义 随着我国社会经济的发展以及汽车行业的

2、日趋强盛，人民所购买的私家车数量也在急剧上升，极大的方便的人们的出行，不仅如此，汽车行业的蓬勃发展，也使得地球变得越来越小。不幸的是，随着汽车数量的急剧增长，很多负面效应也随之而来，比如，交通压力增大，交运部门工作量大，尤其是停车问题。现在很多城市出现的情况就是，有车但是没有车位，开着车出去，到目的地之后没有停车位或者是找不到空余的停车位，停车问题在社会科学中的名称是静态交通（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，静态交通和动态交通是相对而言的，二者之间既有的对立关系，又有相互影响的关系。然而，要想从根本上解决静态交通的拥堵，停车设施是最具影响力的解

3、决方法之一。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一系列问题。根据现有调查数据显示，近年来我国汽车保有量的增长率一直在在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。根据社会调查以及相关专家的建议，要想解决城市静态交通压力，其方法有两点：一是软措施，通俗的来讲就是进行单双号限行，对车辆进行均匀化分布，提高公交等公共交通的利用率，从而减少私家车对停车位的占用率；二是硬措施，

4、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，也就是说最大程度上利用一定的空间，提高停车的数量。尽管提出并实行着这些解决方案，然而至今停车问题依然存在。究其原因，随着人类社会的不断进步和科学技术的发展，人类的生产、生活方式趋于集中，城市人口以及用地越来越紧张，甚至是扩大城市化也是无济于事。人们在城市中生活的人均面积越来越小，久而久之，提高空间利用率的理念就越来越强烈。比如说，城市中最先出现的高楼大厦，正是提高空间利用率的最好的诠释。久而久之，城市的高楼大厦，成为衡量该城市繁华程度的一大重要指标，甚至是该城市的标志性。当然，高楼大厦是人类的住宅，换而言之，汽车的住宅就是停车

5、场或者是停车位。人类的住宅，经历数十年的演变，形成了现在高楼大厦林立的景色，随着汽车数量的急剧增长，汽车的住宅问题也亟待解决。汽车的住宅也需要像人类住宅一样，高楼大厦林立城市的各个角落。汽车的住宅-立体停车库也是如此。立体停车车库与传统的地下车库以及楼天停车场相比可更加有效地提高空间利用率。不仅如此，立体停车库主要是依靠机械和自动化相互配合来实现智能停车取车，无需驾驶员驾驶车辆停车，故此，立体停车库对人们的驾驶技术要求更低，对与保护人员的安全也起到了至关重要的作用。不仅如此，我国近几年通过各种法律措施，为我国立体车库产业的成长提供了良好的条件、也为我国解决城市停车间题提供了机会。可以预见立体车

6、库具有非常广阔的市场前景 。1.2 国内外研究现状 说起立体停车库，在国内，这个词感觉历史较短甚至是有些陌生，其实早在50多年前，立体停车在国外就有了想法并将其应用在实例停车市场中。先后出现了各式各样的停车设备，在当时，曾经旺盛一时；国外当时的立体停车库主要是利用住宅区闲置的空地建起2-4层升降横移停车设备。自70年代末起，世界经济高速发展，世界人民生活水平有了翻天覆地的变化，随之而来的是汽车逐渐普及，保有量不断增加，经济飞速发展的负面效应使得众多地少人多、车多的国家、地区和一些发达国家积极开展了立体停车库的研究开发和制造应用。以日本、美国、德国等为代表的发达国家在停车技术领域的研究处于世界领

7、先水平，韩国和我国的港、澳、台地区的停车业也通过引进-移植制造，得到了蓬勃发展，较好地解决了本地区的停车难，并开始向外输出技术和出口产品。 日本是最早应用立体式车库的国家之一，其在上世纪60年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机械式停车设备。当时日本全国汽车保有量大约为500万辆，大多采用的是垂直循环式停车设备。从80年代开始，日本开始向亚洲地区的韩国、中国及台湾地区出口产品及技术。韩国机械车库技术是日本机械停车技术的派生。其机械停车产业从20世纪70年代中期开始起步，80年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化，90年代开始为供应使用阶段。由于这几个阶段得到政府的高度重视，各种机械停车

8、设备得到普遍开发和利用，韩国近几年增长速度都在30%左右。目前韩国停车设备行业进入稳步发展阶段。1.3 论文研究内容 针对汽车保有量急剧增加的中国，面对国内外对立体停车技术领域研究的差距，本课题主要针对立体停车库的电气控制进行研究。 本课题中，主要是对电气控制方面进行研究，利用可靠的工业PLC以及人机界面，对立体停车库进行控制。保证立体停车库的安全、高效的前提下，最大程度的提高用户的使用体验度。随着人工智能的出现以及迅速的发展，立体停车库也是一样，需要随着人工智能的发展而发展。 根据当前国情，本课题中将对PLC以及人际界面及各种低压电气元件进行选型，选择适合我国使用的、性价比最高的电器元件。为

9、我国立体停车的研究事业做出贡献，同时希望通过本文的详细论述以及研究，能够最大程度的解决我国各大城市中出现的停车难的问题，方便人民的出行，使得我们的城市更加的现代化，我们的生活更加方便，使我们的国家更加强大。专心-专注-专业第2章 方案设计 2.1 工作原理介绍 立体停车库属于仓储设施,其结构主要由钢构架、回转台（采用埋入式）、输送车或升降电梯、监控操作台及辅助设备（消防、配电、防盗机构）六大部分联合构成。立体停车库根据其运行机制可以划分为一下几种类别：升降横移式 、垂直循环式、巷道堆垛式、垂直升降式、简易升降式等。升降横移式：是利用载车板的升降或（和）横向平移存取停放汽车的机械式停车设备.适用

10、于住宅小区、大楼地下室、立交桥下。垂直循环式：是用一个垂直循环运动的载车板系统存取停放汽车的机械式停车设备 。巷道堆机垛式 ：是用巷道堆垛机或特种起重机将汽车水平且同时垂直移动到预定泊车位置或相反取出汽车的机械式停车设备。适用于大规模社会公用停车楼及地下停车库 。本文主要是对垂直升降式的立体车库进行研究分析。垂直升降式的立体停车库主要是由电气控制系统、升降系统、移送系统以及支架等系统组成。 电气控制系统：电气控制系统主要由PLC、上位机、低压电气等组成；该系统在整个立体停车库中占有举足轻重的作用，所有的动作以及机械结构的运行，全部依托该部分系统来完成，使得控制系统更加的集中化。但是，相应的负面

11、影响也将呈现出来，比如如此高的集中化控制，其故障率以及实用性显得尤为重要。 升降系统：升降系统主要有导向和电力拖动系统来组成，导向是通过导向柱和自润滑轴承来进行运行动作，从而保证车库活动板在电力拖动系统工作的过程中保证活动板保持在指定的范围之内，避免发生侧滑等重大的安全事故。 电力拖动系统电力拖动系统的功能是提供动力，实行电梯速度控制。电力拖动系统主要有横向电机和竖向电机系统组成。实现汽车的上升和下降，并且实现汽车的自动提起和自动放下功能。最大程度的实现立体停车库的人工智能。2.2 方案确定本课题主要是对立体车库的电气控制部分进行控制并优化，实现控制的安全、可靠、便捷，降低生产成本，或者说以最

12、低的价格、最优的方案，来实现必要的功能，从而占有较大的立体车库市场。具体的控制流程如下：第3章 系统的硬件设计3.1 电气原理图的设计设备的选型，关系到整个设备生产效率和使用性，所以，选型我们需要根据各电器元件的使用性和性能上加以区别。其次是对与生产成本，我们要选择性价比最高的零部件。需要高精度的元器件，应当适当增加其层次，满足生产要求即可，切不可造成大马拉小车的惨状。具体的电气原理设计图如下：3.2电动机选型选择电动机的原则：1、根据要拖动的决定电动机的功率。2、根据电动机的功率选择电源电压（大于220KW要考虑用）。3、根据机械设备和传动装置决定电动机的转速。4、根据工作环境和负载性质选择

13、电动机的绝缘等级。5、 本例中所选用的电机是双速电机，型号为：YD160L-8/4极-7KW。双速电机的接线示意图如下：3.3 PLC选型1、 输入输出（I/O）点数的估算 I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%20%的可扩展。余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行调整。2、 存储器容量的估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需

14、在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的1015倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。3、 控制功能的选择 该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。 综上所述，加上我们对研究成本的计算，我们选用性价比比较高的西门系S7-200系列的PLC，其CPU型号为226。CPU226带有DC24点输入和DC16点输出，满足使用需求。3.4 I/O点的分配

15、根据控制功能，我们首先要根据实际的控制方式以及控制流程，来确定所需要的输入输出功能，根据各个功能，得出下列的分配结果：3.5 I/O点接线图根据我们选择的PLC型号，以及I/O分配表，绘制相关的I/O点的接线图，接线图如下：第4章 系统的软件设计4.1 PLC程序设计4.1.1 存车及指示 当存车按钮按下，辅助继电器M0.0将会接通，并且自锁，M0.0直接导通存车指示灯Q0.0的线圈。当存车动作完成后，M0.0线圈的自锁将会被M0.5所断开，存车完成，存车指示灯熄灭。具体程序如下图所示：4.1.2 取车及指示 当取车按钮按下，辅助继电器M1.0将会接通，并且自锁，M1.0直接导通存车指示灯Q0

16、.1的线圈。当取车动作完成后，M1.0线圈的自锁将会被M0.5所断开，取车完成，取车指示灯熄灭。具体程序如下图所示：4.2 动作设定程序4.2.1 存车程序 当选择存车位置之后，再按下存车按钮，系统就会自动执行存车动作。当然，前提是满足一定的条件，在存车时，如果选择的相应的车位已经被占用，那么存车动作将不会执行，需要客户重新选择位置。具体的程序如下图所示：4.2.2 取车程序 当选择取车位置之后，再按下取车按钮，系统就会自动执行取车动作。当然，前提是满足一定的条件，在取车时，如果选择的相应的车位是空闲的，没有被占用，或者说车位是空的，没有车辆需要取车，那么取车动作将不会执行，需要客户重新选择位

17、置。具体的程序如下图所示：第五章 程序仿真5.1 仿真软件介绍仿真软件（英文simulation software），专门用于仿真的计算机软件。将其安装在电脑上，可以配置相应的组态，从而实现PLC程序的模拟仿真。它与仿真硬件同为仿真的技术工具。仿真软件是从50年代中期开始发展起来的。它的发展与仿真应用、算法、计算机和建模等技术的发展相辅相成。1984年出现了第一个以数据库为核心的仿真软件系统，此后又出现采用人工智能技术（专家系统）的仿真软件系统。这个发展趋势将使仿真软件具有更强、更灵活的功能、能面向更广泛的用户。仿真软件分为仿真语言、仿真程序包和仿真软件系统三类。其中仿真语言是应用最广泛的仿真

18、软件。仿真程序包是针对仿真的专门应用领域建立起来的程序系统。软件设计人员将常用的程序段设计成通用的子程序模块，并设计一个主程序模块，用于调用子程序模块。仿真研究人员使用这种程序包可免去繁重的程序编制工作。仿真程序包除不具备仿真软件的功能以外，至少具备功能、中的任一种。仿真软件系统以数据库为核心将仿真软件的所有功能有机地统一在一起，构成一个完善的系统。它由建模软件、仿真运行软件（语言）、输出结果分析报告软件和数据库管理系统组成。5.2 程序的仿真步骤1、CPU型号的配置：步骤2、装载程序块：步骤3、下载程序：步骤4、启动CPU,监控程序，仿真开始：第六章 结论经过几个月的研究与设计，终于将本设计

19、完成。当中遇到的最大的困难就是，在没有PLC以及各种设备的情况下，没法验证程序的对错，经过多方研究，我们可以利用编程软件自带的模拟仿真功能进行模拟演示，这个模拟演示，可以真实的显示出动作的运行过程。仿真演示中，我们可以对plc程序中的输入点进行强制的执行1，从而替代实物中的限位开关。毕业设计是对大学四年所学知识的综合应用，是理论联系实际的训练。通过毕业设计，我复习了以前在课堂上学习的专业知识，学习和体会到了机械结构设计的基本技能和思想。不仅如此，在设计的过程中，通过查阅相关资料以及文献，我还学到了许多书本中没有学到的知识。通过这次的论文设计，我终于深刻的体会到理论与实践的差距。与此同时，还深刻

20、的体会到：作为工程师，应该具备严谨的科学态度，本着以人为本、服务社会、提高生产力的思想，力求做到安全、经济、实用、耐久、美观;设计过程中，应该严格按照电气设计规范的要求，同时也要考虑各个工种的协调和合作，特别是机械与电气的交流，结构设计和施工的协调。这就要求设计人员具备较高的综合素质，不仅要抓住结构设计的主要矛盾，同时也要考虑一些细节问题。在毕业设计的过程中，我深刻认识到规范是设计的航标，必须多思考、多体会。在以后的学习和工作中，要不断加强对规范的学习和理解，只有这样，才不会出现错误。相互学习，注重交流。在设计过程中，我们遇到了很多问题，必须勤学好问，努力发挥集体的积极性和创造力，充分挖掘团队

21、的潜力，这样才能提高工作效率。在工程实践上，必须集体的智慧和力量，因此我们应该注重团队精神的培养。“养兵千日，用兵一时。”在毕业设计中，我为能用上四年所学而欣慰，同时我深深的感觉到了基础知识的重要性。专业课学习时，老是感觉所学知识与实际相差太远。这种急功近利的思想使自己对一些专业课的学习有所放松，在毕业设计的过程中，我深深的体会到了“书到用时方恨少”的含义。在以后的学习生活中切不可急于求成而忽略了夯实基础。“万丈高楼从地起”，切实做到理论联系实际，学以致用。毕业设计是本科教育非常重要的阶段，我初步掌握了电器设计设计的基础理论、方法、步骤。在以后的学习生活中，我将加强专业知识的学习，争取早日成为

22、一名优秀的电气工程师。在此再次感谢在毕业设计中指导帮助我的老师和同学。参考文献1陈立,吴玉香，苏开才.电气控制与可编程控制器M.广州.华南理工大学出版社.2010.62常斗南.PLC运动控制实例及解析M.北京.机械工业出版社.2010.13金广业,李景学.可编程序控制器原理与应用M北京.电子工业出版社.1991.2 4王曙光,魏秋月.张高记.S7-200 PLC应用基础与实例M.北京.人民邮电出版社.2007.95刘凤春.可编程序控制器原理与应用基础M.北京.机械工业出版社.2009.9 6吕景泉可编程控制器技术教程(第2版)M北京.高等教育出版社，2006.1 7胡学林.可编程控制器应用技术M北京.高等教育出版社，2005.7 8郁汉琪.机床电气及可编程序控制器实验、课程设计指导书M北京.高等教育出版社.2001.79晁阳,胡军,熊伟.可编程控制器原理应用与实例解析M.北京.清华大学出版社.2007.1110张进秋.可编程控制器原理及应用实例M. 北京.机械工业出版社.2004.1