垂直升降式立体车库仿真监控系统设计(最完整版本)

发布于:2021-07-28 04:58:52

摘要
伴随着我国经济的快速发展, 我国进入了汽车拥有率迅速上升时候。 对多停车位、 少占空间、使用操作简单、安全可靠的“立体停车库”的建设,是解决目前寸土寸金 的大都市内停车难的有效办法。 立体车库是一种以单层*面停车场为核心、多*面的空间停车车库,通过可编程 控制器(Programming Logic Controller,简称 PLC)控制车位空间位置的变动,使车 位能够实现空间到*面的转化,实现多重单层*面停车的功能。 本文主要通过对垂直升降式立体车库原理的研究,探讨了应用可编程控制器 PLC 实现车库的控制系统,介绍了车位为 20 个,分五层,每层 4 辆立体车库模型实现情 况。控制系统的监控采用基于工控组态王软件,通过对组态软件数据库的构建、动画 的连接及控制流程编制、调试,实现了立体车库的监控系统。 本文的研究对 PLC 在计算机自动化控制系统中的应用, 以及利用组态王实现工业 工程实时监控,提高工业的自动化水*,都具有很重要的实践意义。
关键词: 立体车库、可编程控制器 PLC 、组态王工控软件、模拟仿真

Abstract
Along with the our country economy rapid development, the urban populationincreases day by day, specially since along with the Reform and open policy, theautomobile total quantity is more and more. To the multi- parking spots, little occupies of the space, the use operation is simple. "Three-Dimensional Garage",which is the effective solution of stops difficult in the present big city. The Three-Dimensional Garage, which takes the single-layer plane parking lot asthe core, is the multi-dimensional space parking garage. It uses the programmablecontroller (Programming Logic Controller, also called PLC) to realize multiplemonolayer plane stops by controlling the berth space position the change. This paper mainly through the study of the principle of the vertical elevating stereo garage, discusses the application of programmable controller PLC control system of the garage and parking Spaces are introduced for 20, five layers, each layer 4, the model of three-dimensional garage. Monitoring of the control system based on industrial controlling configuration king software, based on configuration software construction of the database, the linking of animation, and compiling, debugging control process, realize the monitoring and control system of stereo garage. This paper studies the application of PLC in the computer automatic control system, and the use of kingview to realize real-time monitoring of industrial engineering, improve the level of industrial automation, has very important practical significance .
Keyword:Three-Dimensional Garage, Programmable Controller, The configuration chopped control software , Simulation

目录
第 1 章 绪论 ................................................ 1
1.1 1.2 1.3 1.4 课题的研究背景 ................................................... 课题的研究意义 ................................................... 立体车库的分类、特点和发展趋势 ................................... 存在问题分析 ..................................................... 1 1 3 6

第 2 章 立体自动车库控制系统的总体方案设计 ................... 9
2.1 立体车库总体方案系统分析 ......................................... 9 2.2 立体车库总体方案的结构分析 ...................................... 10 2.3 出入口混合带无换向垂直升降式立体车库的介绍 ...................... 11

第 3 章 立体自动车库控制系统的硬件部分介绍 ................... 13
3.1 垂直升降式立体车库的整体结构介绍 ................................ 3.2 停车架的结构形式 ................................................ 3.3 轿厢介绍 ........................................................ 3.4 传动系统介绍 .................................................... 3.5 提升机构的介绍 .................................................. 3.6 检测点与控制点的介绍 ............................................. 3.7 安全保护措施的考虑 .............................................. 13 14 14 15 15 16 16

第 4 章 立体自动车库控制系统的控制元件的选用 ................. 18
4.1 检测传感器的选用 ................................................ 18 4.2 电动机的选择 .................................................... 20 4.3 PLC 的选择 ....................................................... 21

第 5 章 立体自动车库控制系统的软件设计 ....................... 26
5.1 立体车库控制系统工作原理 ........................................ 26 5.2 交流双速电动机电路的工作流程 .................................... 27 5.3 垂直升降式立体停车库存取车控制系统设计 .......................... 27

第 6 章 基于组态王对自动车库控制系统的应用研究 ............... 34
6.1 上位机软件设计概述 .............................................. 6.2 组态王的主要性能特点 ............................................ 6.3 组态王的结构 .................................................... 6.4 组态王与 I/O 设备及其开放性 ...................................... 6.5 组态王制作工程过程 .............................................. 6.6 组态王新工程的建立 ............................................... 34 34 35 35 36 37

6.7 定义数据变量 ..................................................... 6.8 创建组态画面 ..................................................... 6.8.1 设计画面 ..................................................... 6.8.2 动画连接 ..................................................... 6.8.3 命令语言 ..................................................... 6.9 动画演示 .........................................................

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总结 ....................................................... 47 参考文献 ................................................... 48 致 谢 ...................................................... 49

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第 1 章 绪论
1.1 课题的研究背景
随着经济和汽车工业的迅速发展,私家车越来越多,而随之带来的停车困难也 伴随而生。以北京市为例,截止2007年底,市区仅有公共停车场828处,共计车位5.7 万个,仅占市区机动车拥有量的8.6%,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229个地下车库使用面积不足60万*方米,只能满足 1.3万辆机动车停放的要求,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*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。面 对迅速发展的城市车流,停车设施建设的落后也就不足为奇。据建设部停车技术开发 推广中心介绍,北京市停车设施“欠账”保守估计应为20%。 停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通问题,静态交通是相对于动态交 通而存在的一种交通形态,二者相互联系,互相影响,停车设施是城市静态交通的主 要内容,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*衡,城市里就会出现停车难的一系列问题。数据显示,最* 几年我国城市机动车辆*均增长速度在15%-20%,而同时期城市停车基础设施的*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。 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,政府和管理部门所需投入得精力和资金都不小。本文 正是在这样的背景下,试图对城市住宅小区和宾馆饭店的停车问题做一些研究与探 讨。

1.2 课题的研究意义
城市中的住宅小区和宾馆饭店,具有同商铺、企事业单位等不同的特点,居住
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的居民相对流动性较小,小区和宾馆饭店的住宅建设规划比较紧凑。因此,在借鉴传 统停车场与其他立体车库的基础上, 本文试图建立适合我国城市中住宅小区和宾馆饭 店的大容量、分散式的立体车库。具体讲,论文研究的意义体现在以下几个方面: (1)占地面积方面 以往使用的地上*面停车场,由于车辆呈*面摆放,车与车之间需要留有通道 面积,故每台普通的小车*均占地面积在15*方米左右;再有,地下停车场,由于也 要留出足够的出入通道,每个车位的*均占地面积至少需要25*方米。但如果使用立 体停车库,在30*方米的空地上就可以停放一组8车位的立体停车库,*均每个车位 的占地面积不到4*方米,显然,*均到每台车上的占地面积会大大减少。据不完全 统计,如果采用地上多层立体车库,可使土地利用率提高80%-90%。因此,立体停 车库可以大大节省有限的土地资源,并节省土建开发成本睁。但是对于小区来说,好 的小区景观,不仅是为了达到“人”接触自然、与自然交流的目的。而更加重要的目 的是增进人与社会的接触,即人与人的交往沟通。所以设计地上的车库会影响人们生 活环境,所以设计一个地下的立体自动停车库是最优的选择。 (2)建设成本方面 停车场地的建设成本主要包括土地费用和硬件建设费用等项目。由于传统*面 停车场的占地面积相对较大,特别是城市中的土地购置费及其他税费*几年大幅上 涨,因而使得其建设成本居高不下。而立体停车库由于是在较小的土地面积上实现空 间存放,使摊薄到每个停车位的成本大幅降低。据对我国北方某城市的调查,传统地 面停车场的每个车位成本*均在10万人民币左右, 而高档写字楼的地下停车场每个停 车位建设成本也在十几万元。如果按照当地的物价水准计算,建设立体车库成本可降 到每个停车位5万元。因此说,立体车库的建设成本是相对较低的。 (3)安全保障方面 由于传统地下的*面停车场中所有车辆都停放在同一*面,在出入车时,尤其 是遇车辆停放高峰,极易造成车辆的刮损。如果管理人员不足或疏忽,还会造成车辆 丢失。而立体停车库中,由于处在同一*面的车辆数目较少,而且存取车时无论高峰 还是稀少时,都要通过电子程序,几乎没有刮碰的机会,车辆失窃更是不可能,因为 立体车库在管理上是人车分离,否则报警系统启动。所以,对车主来说,立体存放解 决了其安全方面的后顾之忧。 (4)自动程控方面 立体车库配套安装智能管理系统。在存车、取车、收费及监控安保等方面都采 用了自动控制,既方便了管理人员的操作,又提升了管理档次,使管理自动化、程序 化。

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1.3 立体车库的分类、特点和发展趋势
1.3.1 自动车库的分类 机械式立体车库种类较多,运行原理和结构组成各有特点,目前我国把机械式 停车设备共分为九大类, 代码4D10---4D90, 即: 升降横移类(psh), 垂直循环类(pcs)、 多层循环类(pds)、*面移动类(ppy)、巷道堆垛类(pxd)、水*循环类(psx)、垂直升 降类(pcs)、简易升降类(pjs)、汽车专用升降机类(pqs)。上述各种类型的停车设备, 采用不同的工作原理和技术,适用于不同的场地条件,各有其特点和优势。 (1)升降横移类采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备的立体停 车库叫升降横移机械式车库。升降横移式立体车库采用模块化设计,车位数从几个到 *俑鼍刹捎茫 能利用多种场地条件, 运用多种组合方式, 有效利用场地现有空间, 也能广泛使用于地下停车场及地面停车场的改造,主要应用在住宅社区的公用停车 场、机关单位、商用写字楼、宾馆饭店的地上、地下停车场,如图1-1所示。

图 1-1 升降横移类立体车库

图 1-2 垂直循环类立体车库

(2)垂直循环类采用垂直方向做循环运动的停车系统存取车辆的停车设备直循环 类立体车库。这种停车库设备动力单一、控制简单、占地面积小,适散地块,小规模 停车场,也可用于机关单位及车辆不多、停车区域小又分散车场,如图1-2所示。 (3)水*循环类采用一个水*循环运动的车位系统存取停放车辆的机械式设备 的存车库叫做水*循环类立体车库,如图1-3所示。

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图 1-3 水*循环类立体车库

图 1-4 多层循环类立体车库

(4)多层循环类多层循图环式机械立体车库是通过使载车板作上下循环运动,来 实现车辆多层循环式停车的,从而实现减少占地面积,提高存取车自动化程度的机械 式立体车库。 多层循环式立体车库最适宜建造于地形细长且地面只允许设置一个出入 口的场所,如建筑的地下室、广场、便道的地下以及高架桥的下面,如图 1-4 所示。 (5)*面移动类采用在同一层上用搬运台车或起重机*面移动车辆,或使载车板 *面横移实现存取停放车辆, 亦可用搬运台车和升降机配合实现多层*面移动存取停 放车辆的机械式停车设备叫*面移动类立体车库,如图 1-5 所示。

图 1-5 *面移动类立体车库

图 1-6 巷道堆垛类立体车库

(6)巷道堆垛类巷道堆垛机械式停车库采用以巷道堆垛机或桥式起重机将进到 搬运器的车辆水*且垂直移动到存车位,并用存取机构存取车辆的机械式停车设备。 这种停车库的设备是 20 世纪 60 年代后欧洲根据自动化立体仓库原理设计的一种专门 用于停放小型汽车的立体停车库。该种立体车库的设备采用先进的计算机控制,是一 种集机、光、电、自动控制为一体的全自动化立体停车库,它的出现解决了人们希望 解决的大型自动化停车难题:全封闭车库,存车安全等特点。巷道堆垛机械式立体车 库主要适用于需要大型密集式存车的地方,如图 1-6 所示。 (7)垂直升降类垂直升降类汽车停车库亦称为塔式机械立体停车库, 它是通过提 升机的升降和装在提升机上的横移机构将车辆或载车板横移, 实现存取车辆的机械式 停车设备。它又称为塔式立体停车库或电梯式立体停车库。垂直升降类停车库在我国 发展比较快,特别是一些电梯企业因这类设备的升降机构部件与电梯类似,而对其进
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行了大量的研发上作,并大量生产,如图 1-7 所示。

图 1-7 垂直升降类立体车库图

1-8 简易类立体车库

(8)简易升降类将停车位分成上、下二层或二层以上,借助升降机构或俯仰机构 使汽车存入或取出的简易机械式停车设备叫做简易升降类机械式停车设备。 简易升降 类机械式停车设备一般为准无人方式, 即人离开后移动汽车的方式, 如上图 1-8 所示。 (9) 汽车专用升降机汽车专用升降机是专门用于处于不同*面汽车搬运的升降 机,它只起搬运作用,无自接存取的作用。当前,由于土地资源的稀缺,建设立体车 库时,往往会遇到土地狭小而无法采用建设自走式坡道车库的情况,这个时候,就可 以采取利用汽车升降机的办法,将汽车自接升降,替代汽车进入车库的斜坡道,大大 节省了空间,提高了车库的利用效率。汽车升降机适用于小区、医院、酒店、写字楼、 空港等多层车库,替代汽车自走坡道,节省了大量的土地,如上图 1-9 所示。

图1-9升降机立体车库图

1.3.2 立体车库的特点 第一,节约空间。一般情况下,其占地面积约为*面停车场的 1/2~1/25,机械 式“立体”车库在地下和地面都可安装,最大的好处就是可以充分利用小面积向高空 发展,尽量多存车辆,是土地资源紧缺、车辆容量大的场所最佳停车方式。例如,在 空间有限的居民小区和宾馆饭店地面上最适合使用“垂直”式立体车库。这种车库每 组 8 层, 也就是说, 在原来只可停放一辆车的面积上建起的立体车库可以停放 5 辆车。 第二,自动化操控,使用方便。立体停车库自动化程度很高,可以进行旋转式升
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降,例如,小区和宾馆饭店居民下班回来停车,只要按一下与车位号对应的号码,这 个车位就会旋转着降落到地面,待车主停好车辆后,再按号码,车位又回旋上升、复 位。安装了立体车库的大型地下停车场则配套安装停车场智能管理系统,由经过专业 技术培训的工作人员进行 24 小时值守调度。 第三,立体车库建设成本大大低于传统停车场。据了解,传统停车场的占地和建 设成本相当高昂。一般说来,普通地上停车位每个占地在 15 *方米左右,地下停车 场每个车位的占地面积则至少在 25 *方米以上。如果使用立体停车库,在 30 *方米 的空地上就可以停放一组 8 车位立体停车库,*均每个车位占地面积不到 4 *方米。 就建设成本而言,目前小区和宾馆饭店房产开发商建一个地下车位需投资 6-8 万元, 某些高档写字楼地下停车位的建设成本更是高达十几万元。如果安装立体车库,在空 间面积不变的情况下尽量增加停车位,可以将每个停车位的建设成本摊薄到 5-6 万 元。 第四,安全可靠、美化环境。配备自动检测系统,各种安全机构,自动报警,消 防系统及其他防范设施。汽车不会损坏,丢失。因地制宜,利用零星空地,配以外形 美观的车库,美化城市环境。 1.3.3 国内外的发展趋势 现代大型建筑的主流是智能化大厦、小区和宾馆饭店,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、小区和宾馆饭店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管理。通过大 厦和小区和宾馆饭店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。

1.4 存在问题分析
立体车库在各方面都有很大的优点, 然而我国现有的立体车库的停车情况仍不容 乐观, 立体车库的发展还有很多曲折。 不难看出: 在立体停车库里放车是按小时计算, 一般*嘧逋3狄惶煲I暇判∈保鸵攀6访嫔系耐3党∈前刺旎蚴前创
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收费,每次十元。在此情况下,既使立体车库的优点再多,在金钱的诱惑下,车何去 何从也应该清楚了。分析原因,立体车库备受冷落的主要是由于以下几点。 首先,立体车库在我国还是新兴产业,存在着企业技术力量薄弱,缺乏自主开发 能力等问题,产品的可靠性、安全性、耐久性也还不能完全保障。人们要有一个逐步 接受的过程,人们对立体车库的优点还未完全接受,特别是对一些新手司机,立体车 库所要求的车技比地面车库要高,令部分有车族对立体库可望而生怯。 其次,市民长期的意识也很难在短时间内改变,虽然有明文禁止路边空地停车, 但在大街小巷仍可随处见到违规停车的。因为大家觉得,街道是公共场所,自己把车 停在上面是理所当然,干嘛要把车停到车库里面,还要交钱。显然这部分有车的市民 只强调了自己的市民身份,忘记了还有许许多多无车族,他的车侵占了行人的道路。 另外,市民还认为,立体车库虽然节省空间,但是也是上天下地,自己不放心爱 车被高高挂起,或是深入地下。 上述两点是立体车库发展曲折的根本原因, 由此产生的一个恶性循环则是其直接 原因。立体车库现在尚未普及,大量地面车库的存在使其在价格上不占优势。立体车 库*时的保养和维修都要比路面停车库费用高, 所以国家在制定价格的时候也都会相 对高,价格决定市场,所以造成了立体车库常年车位空缺,就某大型立体车库的经营 来算一笔帐,投资 2700 多万元的立体车库现有车位 224 个,一天大约有 200 辆车停 放,*均每辆车 2 小时,每小时停车 7 元,营业收入在 3000 元左右;而日常在这里 工作的操作、收费、保安、维修等员工有* 20 人,一天的人员工资支出为 1000 元以 上;车库的机械和办公用电每天 100 元;另外,车库建筑和设备总投资 2700 万元, 以使用期限 20 年计算,每天的折旧应该是 3700 元,如此粗粗算来,这个立体车库每 天营业收入至少在 5000 元才能“保本” 。实际情况是,每开门一天要贴上 2000 元, 一个月净亏 6 万元。 经营商的投资得不到相应的回报, 极大的打击了他们的投资热情, 立体车库的经营更是陷入困境,为收回成本,只能通过提高立体车库停车的价位,然 而,越是价位高,越是无人问津,车位闲置的状况也越来越严重,由此便形成了恶性 循环,严重的阻碍了立体车库的顺利发展。 由此可见,立体车库的发展需要国家,市民,立体车库经营商共同努力。国家必 须制定相应的政策,杜绝街道乱停乱放,鼓励修建立体车库,调整价格;市民也应当 提高觉悟,为城市发展,环境优化而自觉地把车停到车库中,不乱停乱放;立体车库 投资商也要积极创新, 提高技术水*和管理水*, 改变经营观念。 相信在不远的将来, 我们国家的立体车库的发展也会像发达国家一样, 城市的交通状况以及城市环境能得 到很大的改善。 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
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前我国经济正处在高速发展时期,随着人们生活水*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。立体停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、地下停车库和停车楼组合实施[26]。是解决城市停车难 最有效的手段,是停车产业发展的必由之路。

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第 2 章 立体自动车库控制系统的总体方案设计
2.1 立体车库总体方案系统分析
2.1.1 立体车库的需求分析 建立立体车库,就是要在有特定条件限制的土地面积上存放更多的车辆,充分利 用空间,保证车辆安全,不破坏周围环境的和谐,因此,本课题设计的立体车库的主 要功能是立体存放中小型轿车。对总功能进行分解,得在这些功能中,升降功能、支 承功能可由机械系统来实现,如升降机构实现升降功能,而控制功能要由自动控制系 统来实现。
动力 提供 升降功能 传动 定位

存放中小 型轿车 控制功能

控制 管理 安保 支承功能

支承 储存 保护

图 2-1 功能结构图

2.1.2 立体车库的组成分析 由功能分析可知,本设计采用交流双速电动机作为主拖动系统和可编程控制器 PLC 实现控制系统。而 PLC 控制系统的一般组成为: (1)检测装置:在每层中装有位置检测装置,以测定*层和换速等。
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(2)执行机构:利用 PLC 的内部结构,将采集的信号通过预定的程序进行控制。 (3)操作系统:在门口装有控制按钮,进行具体车位的选择; (4)显示装置:在车库门口装有显示车位停放情况的显示灯组成的显示屏。 输 入 电 路 PLC 输 出 电 路

操作系统

显示装置

检测装置

执行机构

CPU
工作过程 编程器
图 2-2 组成框架图

工作过程

2.2 立体车库总体方案的结构分析
车库的初级选择:以往使用的地上*面停车场,由于车辆呈*面摆放,车与车之 间需要留有通道面积,故每台普通的小车*均占地面积在 15 *方米左右;再有,地 下停车场,由于也要留出足够的出入通道,每个车位的*均占地面积至少需要 25 * 方米。但如果使用立体停车库,在 30 *方米的空地上就可以停放一组 5 车位的立体 停车库,*均每个车位的占地面积不到 4 *方米,显然,*均到每台车上的占地面积 会大大减少。 据不完全统计, 如果采用地上多层立体车库, 可使土地利用率提高 80% -90%。因此,立体停车库可以大大节省有限的土地资源,并节省土建开发成本睁。 但是对于小区来说,好的小区景观,不仅是为了达到“人”接触自然、与自然交流的 目的。而更加重要的目的是增进人与社会的接触,即人与人的交往沟通。所以设计地 上的车库会影响人们生活环境,所以设计一个地下的立体自动停车库是最优的选择。 立体车库的最终选择:目前,立体车库的应用主要有升降横移式、巷道堆垛式、 垂直升降式、垂直式、*面移动式及多层循环式。从各自的特点看,升降横移式和* 面移动式需占面积较大、完整且不可分割;巷道堆垛式成本较高;垂直升降式自高较 高;多层循环式适于细长形地带。而城市住宅小区内的空地,或是楼与楼之间不允许 有其他过高的建筑的地带,或是边角处面积很小分散形的地带,因此,垂直升降式应 为最佳选择。
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2.3 出入口混合带无换向垂直升降式立体车库的介绍
2.3.1 出入口混合带无换向垂直升降式立体车库的分析 出入口混合垂直升降式立体车库,就是车库只有一个口,既作为入口,也作为出 口。车库没有换向机构,车辆自己进行调头,车库的每个轿厢罩面只能容纳一辆车。 (1)系统构成:整体框架、升降机构、自动控制系统。 (2)功能分析 整体框架对车库其它系统和车辆起到支承作用,并对车辆起到存储和保护作用。 升降机构负责带动轿厢做升降运动,对车辆起到传输作用。自动控制系统对车库起到 整体的控制作用。该类型车库也不设换向机构,不具有换向功能。 (3)存取车流程 存车的时候,司机将车开到车库口处,经车库的控制系统确认车库内有空闲轿厢 后,控制系统控制升降机构运行,将离入口垂直距离最*的一个轿厢送到入口处。司 机在执行完一系列入口手续之后,将车开到轿厢上面,下车,退出轿厢和车库,存车 过程结束。取车的时候,司机来到车库口处,执行一系列出口手续,告知控制系统自 己的车在哪个轿厢之内,控制系统控制升降机构运行,将目标轿厢送到出口处,司机 走上轿厢,进入车内,将车倒出轿厢和车库,调头离开,取车过程结束。 优点: 该种设计方案, 不配备换向机构, 减少了车库的设计难度, 建造费用和复杂程度。 轿厢内只存放一辆轿车,能够减少轿厢的体积,从而从整体上减少了车库的设计尺寸 与建筑面积。由于只有一个车库口,该车库适合于建设在小的边缘处,不会对小区内 的住宅楼产生过多的遮挡或者噪声等影响,只具有一个车库口,同时也减少了车库控 制系统的设计与编制难度,减少了控制设备。 缺点: 该种设计方案,由于只有一个车库口,在存取车辆高峰时会增加车辆的等待时间 和存取时间。由于不配备换向设备,则必须在车库口前面留有足够的空间给车辆进行 调头,这样就增加了车库的附属建筑面积。对于内部建筑面积紧张的小区来说,这种 设计方案并不是一个最优秀的方案。 2.3.2 出入口混合带无换向垂直升降式立体车库的特点 现在我国人口数量多,密度大,尤其是一些相对发达与繁华的城市,人口密度异 常之大,住房需求量非常之多,相应的造成了土地建筑资源也非常的紧缺。许多高楼
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大厦拔地而起,住宅小区也如雨后春笋般增加起来,但是绝大部分小区的内部建设面 积都非常的紧张与稀缺。同时,由于人们生活水*的不断提高,私家车拥有量也在逐 年的增加,住宅小区内必须为这些住户提供足够数量的停车位置,这就决定了建筑面 积的大小成了立体车库建筑形式的第一个也是决定性的选择条件。 通过对上述五种方 案进行比较与论证, 出入口混合带无换向垂直升降式立体车库最适宜在大部分城市住 宅小区内进行建设,因此被确定为本车库的总体方案,根据上述论证可知其具有以下 几个突出特点: (1)占地面积小 该类形立体车库的占地面积与其它方案相比是最小的。它只有一个车库门,只需 要为其提供一个车辆出入和等待的通道即可。 (2)空间利用率高 有的小区没有整块很大的空地,无法建造双单元或者多单元式立体车库,但是小 区内有若干块比较小型的空地,如果这样的小区内车辆拥有量比较多,可以考虑建造 几个该类型的单元式立体车库。 该类型车库可以根据小区内的具体建筑布局而灵活的 建造。如果小区中心有足够的建筑空间,可以将其建造在小区中心,这样可以使每个 用户都能同样方便的存取车,而且如果能够配以美观的外形,还可以成为小区内一道 亮丽的风景。如果小区建筑面积紧张,建造在中心可能会对周围的绿化娱乐设施有影 响,由于该类型车库只有一个库门,完全可以将其建筑在小区的边缘。 (4)可裁减性与可扩展性强 可以根据小区内车辆的多少而相应的更改车库的建造层数。 对于车辆保有量较大 的小区,可以将车库设计的深一些,即层数多一些。对于车辆保有量较小的小区,可 以将建造层数设计的少一些。 (5)适用性强 由于绝大部分住宅小区的内部建设面积都非常的紧张与稀缺, 故该类型车库具有 非常强的普适性,许多小区都可以在其中建造该类型车库。而且,对于那些建筑面积 比较充足的小区,该类型车库也是一个比较不错的选择,可以减少影响绿化、美化和 其它辅助设施的建设。 综上所述,本课题设计出入口混合带无换向垂直升降式立体车库,它是五层 20 车位,每层 4 库位。其控*峁怪饕梢惶ń涣魉俚缍魑魍隙缍瓿缮 降台的垂直运动。四台交流电动机作为四角*层的补偿电动机,一台开门电动机,一 台纵向移动电动机, 一台横向移动电动机组成。 本设计有 46 个输入点, 40 个输出点, 用 OMRON 公司 CPM1A-60CDR-A 型 PLC(带扩展单元扩至 108 点,输入 60 点,输出 48) 来完成对车库的控制编程。

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第 3 章 立体自动车库控制系统的硬件部分介绍
本文所设计的垂直升降式立体车库适用的车型为中小型轿车。占用空间小,操作 方便,安全性能好,可广泛用于住宅小区及停车场。其设计参数如下:所停放车辆总 长 5100 mm ,总宽 1900mm ,总高 1700 mm ;车库电源为三相交流电 380V、50 Hz, 一台交流双速电动机作为主拖动电动机,四台的交流电动机作为四角*层补偿电动 机,一台门开关电动机,一台纵向移动电动机,一台横向移动电动机组成。

3.1 垂直升降式立体车库的整体结构介绍
该立体车库采用模块化设计,可以根据实际需要确定立体车库的层数,设计车库 的模块,本文所要设计的立体车库有 5 层 20 个车位,每层*均分布 4 个车位,首层 为出入口混合(即是出口也是入口) 。机械部分包括升降机构、汽车轿厢等。存车过 程:司机将车开到升降台上停稳后,停车正常指示灯亮,此时按存车按钮,升降台将 车送入指定库位, 库位轿厢锁扣自动锁住轿厢, 避免轿厢滑动, 升降台自动回到原位, 停车正常指示灯灭,完成存车操作,存车反之。

图3-1 立体车库简图

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3.2 停车架的结构形式
停车库是由一个个轿厢和相应数量的停车位组合而成的。停车架主要由立柱、停 车位组成。支承上停车位的结构形式可采用以下两种方案,即四柱式的支承结构和二 柱式的支承结构。 四柱式支承结构的优点是上底板四点受支承, 受力情况较好; 立柱主要承受压力, 且 重量由四个立柱均分,所以立柱所需的横截面较小。但此方案的相对占地面积较 大。以几种车身较大的车型为例,其尺寸见表 3-1.
表3-1 典型车身尺寸
车 尺 寸 名

奥迪

宝马

马自达

别克

奔驰

雷克萨斯

长 /mm 宽 /mm 高 /mm

4792 1820 1420

4981 1846 1477

4270 1690 1480

4515 1725 1595

4856 1822 1483

4860 1820 1450

选取各项尺寸中最大值, 并适当放大, 除特殊加长车外, 一般小车是完全适应的, 所确定的参数如下:长 5.10 米,宽 1.90 米,高 1.70 米。 为使汽车前、 后、 左、 右不与立柱相碰, 车与立柱之间至少应留有 0.2 米的间距, 现定为 0.25 米,考虑到立柱的截面积,则轿厢的总长设计为 6 米,车架的总宽度设 计为 2.80 米。 一个轿厢的占地面积为 16.8 *方米。 所以本设计采用这个停车架方案。

3.3 轿厢介绍
垂直升降式立体停车库的轿厢用来承载库存车辆, 按结构形式有框架式和拼版式 两种。框架式轿厢用型钢和钢板焊接成承载框架,并多数采用中间突起结构,在两侧 停车通道和中间凸起的顶面铺设不同厚度的钢板。 这种轿厢的优点是可按需要设置行 车通道宽度,并具有较好的导入功能,这种结构型式较适合车型变化较多的小批量生 产。拼板式轿厢的波纹板用镀锌钢板(钢板)一次冲压或滚压成组装件,采用咬合拼装 成轿厢,用螺栓紧固连接,拼装前先对组件进行各类表面处理(如电镀、烤漆等),使 轿厢轻巧、美观,拼装式轿厢运输方便、通用性互换性好,还有理想的刚度,这种结 构型式较适合批量生产。 由于车子是要倒车出库的,所以轿厢选用的是防滑钢板,中间采用突起结构,整
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个轿厢采用防滑钢板,在轿厢的后端一侧,也就是在车的后轮前设置一突起的结构, 用于防止由于提升引起车子的移动,起到限位作用。轿厢的移动:轿厢具有轮子,可 以在停车架上沿导轨运动。本节不做详细设计

3.4 传动系统介绍
提升方式可以基本分为以下列三种,可根据不同要求任意选用。 (1)链条式提升型式 (2)钢丝绳式提升型式 (3)液压式提升型式 在立体车库设计中,各种提升方式特点如下: (1)采用链传动:优点是传动简单可靠,维修简单,造价低廉;缺点是冲击比 较大,有提升高度的限制,安装调试时需要注意是否有咬链的情况出现。 (2)采用钢丝绳传动:优点是对车库底盘可以提升的高度可以不加限制,造价 比较低;缺点是因为需要外加钢丝绳桶和刹车盘增加了安装调试的时间和造价。 (3)采用液压传动:优点是可以真正实现无级调速,结构紧凑,功率与重量比 高、响应速度快、抗干扰能力强、误差小精度高、低速*稳性好、调速范围宽、介质 自身可起冷却润滑作用、安全防爆等优点;同时也具有元件昂贵、成本高、密封技术 要求高、油液易污染、能源传输不便等缺点。 综合考虑, 因为此次设计的车库垂直升降式, 要尽量的节约场地, 要求噪声较小, 加*沧昂途眯缘目悸牵匝≡窳擞酶稚嵘姆绞健

3.5 提升机构的介绍
车库的提升机构采用成熟的升降机提升装置,使用曳引驱动方式。曳引机的性能 直接决定了提升系统的启动、制动减速度和*层精度,考虑到存取车过程对提升机构 的精度要求较高,为此选用现在普遍使用的变频变压调速(VVVF) 电机。存取车时, 系统根据每层和每列设定的限位开关的信号来决定电机的启动、 调速和停止以及汽车 轿厢的运行。曳引式驱动是在曳引绳一端提升重物,另一端为*衡重,依靠曳引绳与 开有绳槽的曳引轮之间的摩擦来驱动重物做垂直运动。因此,只要在曳引系统的容量 与强度允许范围,通过改变曳引绳的长度就可以适应不同的提升高度,而不再受卷筒 长度限制。当重物或*衡重碰撞底部时,曳引绳与曳引槽会因为摩擦力减小而打滑, 从而避免了卷筒式在失控卡住时造成的曳引绳断裂等严重事故的发生。

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图3-2 车库结构剖面图

3.6 检测点与控制点的介绍
(1)载车板上汽车停放到位否检测 采用光电开关在底层进行扫描检测。 光电开关的接收器和发射器分别安装在底层 左右两边,在载车板前后位置均进行检测, 当有车辆停放不到位时,车就把光电关 光源挡住,此时系统不能动作,只有车辆停放到位后,系统才能正常工作。 (2)载车板上有无车检测在每个载车板上的一条对角线*卜乓惶坠獾缈兀 用 于检测载车板上有无车。 (3)载车板*移运动是否到位检测 载车板有*移运动, 在每个车位上分别安装一只限位开关, 检测载车板*移运 动是否到位。 (4)载车板升降是否到位检测 在每个载车板垂直运动的轨道上, 在低层和上层分别安装一只限位开关, 用于 检测载车板下降和上升是否到位。 (5)载车板吊钩是否挂好检测 控制吊钩动作的电磁铁上有一反馈信号, 可用于指示吊钩是否已把载车板挂好。

3.7 安全保护措施的考虑
立体车库的安全性是一个很重要的问题。我国现在的停车设备还不完善,所以安 全问题就显得特别重要, 作为要长期使用而且使用比较频繁的设备, 安全是第一位的, 只有设备安全运行的时间长,人们才能接受它。因为立体车库的很多东西都还没有标
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准,以下介绍几种机械式防坠机构,它们将为停车带来更好的安全保障。 3.7.1 立体停车库紧急停车、误操作报警 当立体停车库正在运行,出现突发事件时,只需按下控制面板上的总停按钮就可 停止一切立体停车库的动作,同时报警装置工作,直到故障解除。当出现工作人员在 控制面板上的误操作时,系统报警且拒绝执行指令,直到故障解除。 3.7.2 机械锁紧装置(防坠落装置) 机械锁紧装置的工作原理是,当升降台被举升到位时,在弹簧力的作用下,将插 销推入立柱孔中,升降台被锁紧在立柱上。这样即使提升系统出现问题,升降台仍被 锁住在最高位置而不下滑。 当升降台需要下降时, 应先将插销从立柱孔中抽出。 此时, 电磁铁得电,克服弹簧力将插销从孔中抽出。有时由于停留时间较长,升降台可能已 向下移动一小段距离,插销受压后,将会与立柱孔面上产生很大的摩擦力,靠电磁铁 的吸力无法将插销从孔中抽出,所以在升降台下降前,应有一预提动作:先将底板举 伸一小段距离,保证插销与孔面不接触,插销能顺利抽出。 立体停车库的安全使用,是一个需要长期关注、各个环节来共同保障的系统性问 题, 在立体停车库的使用中, 还需要对各个保证安全的环节予以检测和随时予以调整, 才能保证立体停车库的安全,才能保证我们车辆的绝对安全,机械式立体停车设备这 一新发展的机械才能给予人们放心使用的保证。 3.7.3 消防系统 在停车库内设置有整套的自动灭火系统。 烟感及温感探测器均匀地分布在各层车 架中间,如果库内温度或烟气浓度过高,消防系统将启动排风机直至达到设定要求。 若失火,整个自动灭火系统会迅速把火熄灭。

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第 4 章 立体自动车库控制系统的控制元件的选用
4.1 检测传感器的选用
现代传感器在原理与结构上千差万别,如何根据具体的测量目的、测量对象以及 测量环境合理地选用传感器,是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器 确定之后,与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败,在 很大程度上取决于传感器的选用是否合理。 4.1.1 检测传感器的分类 传感器是将机电一体化系统中被检测对象的各种物理变化量变为电信号的一种 变换器。它主要被用于检测机电一体化系统自身与作业对象、作业环境的状态,为有 效地控制机电一体化系统的动作提供信息。 按输出信号的性质可将传感器分为开关型 (二值型) 、 模拟型和数字型。 如图 4-1 所示:
传感器

开关型

模拟型

数字型

接 触 型(如 微 动 开关、 接 触 开关)

非 接 触 型 ( 光 电 开 关、接 * 开 关)

电 阻 型(电 位器、 电 阻 应 变 片等)

电压、 电 流型 (光 电电池、 压电元 件)电 池、 压电 元件)

电感、 电 容器 (电 感、 电容 式位移 传感器

计 数 型(二 值 和 计 数 器)

代 码 器(编 码器、 磁尺)

图 4-1 按输出信号的性质的传感器分类

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开关型传感器的二值就是“1”和“0”或开(ON)和关(OFF) 。其工作原理如图 4-2 所示,如果传感器的输入物理量达到某个值以上时,其输出为“1” (ON 状态) , 在该值以下时,输出为“0” (OFF 状态) ,其临界值就是开、关的设定值。这种“1” 和“0”数字信号可直接传送到微机进行处理,使用方便。

图 4-2 二值型传感器的工作原理

模拟型传感器的输出是与输入物理量变化相对应的连续变化的电量。 传感器的输 入/输出关系可能是线性的,也可能是非线性的,线性输出信号可直接被采用,而非 线性输出信号则需进行适当修正,将其变成线性信号。一般须先将这些线性信号进行 模拟/数字(A/D)转换,将其转换成数字信号再送给微机进行处理。 数字型传感器有计数型和代码型两大类。其中计数型又称脉冲数字型,它可以是 任何一种脉冲发生器,所发出的脉冲数与输入量成正比,加上计数器就可对输入量进 行计数,如可用来检测通过输送带上的产品个数,也可用来检测执行机构的位移量, 这时执行机构每移动一定距离或转动一定角度就会发生一个脉冲信号, 例如增量式光 电码盘和检测光栅就是如此。 综上所述,本课题选择接触器,行程开关,按钮开关。 4.1.2 接触器 交流接触器利用主接点来开闭电路,用辅助接点来导通控制回路。主接点一般是 常开接点,而辅助接点常有两对常开接点和常闭接点,小型的接触器也经常作为中间 继电器配合主电路使用。交流接触器的接点,由银钨合金制成,具有良好的导电性和 耐高温烧蚀性。交流接触器动作的动力源于交流通过带铁芯线圈产生的磁场,电磁铁 芯由两个「山」字形的幼硅钢片叠成,其中一个固定铁芯,套有线圈,工作电压可多 种选择。为了使磁力稳定,铁芯的吸合面加上短路环。交流接触器在失电后,依靠弹 簧复位。另一半是活动铁芯,构造和固定铁芯一样,用以带动主接点和辅助接点的闭 合断开。20 安培以上的接触器加有灭弧罩,利用电路断开时产生的电磁力,快速拉 断电弧,保护接点。接触器具可高频率操作,做为电源开启与切断控制时﹐最高操作
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频率可达每小时 1200 次。接触器的使用寿命很高﹐机械寿命通常为数百万次至一千 万次,电寿命一般则为数十万次至数百万次。 根据本课题的需要以及接触器的特点,我选择法国梅兰日兰 400V 63A 线圈 220VAC 三相,接触器 BLB87 额定工作电压:220VAC,额定工作电流:10A。 4.1.3 按钮开关 按钮开关是一种结构简单,应用十分广泛的主令电器。在电气自动控制电路中, 用于手动发出控制信号以控*哟テ鳌⒓痰缙鳌⒌绱牌鸲鞯取Q≡裥秃盼 LA19—11A/D 的额定工作电压:380VAC,额定工作电流:5A,的按钮开关。 4.1.4 行程开关 滚轮式行程开关。 其结构原理,当被控机械上的撞块撞击带有滚轮的撞杆时,撞 杆转向右边,带动凸轮转动,顶下推杆,使微动开关中的触点迅速动作。当运动机械返 回时,在复位弹簧的作用下,各部分动作部件复位。选择型号为 JLXK1—311 制动防护 式的行程开关。 额定工作电压:380VAC,额定工作电流:5A,一个常开一个常闭触头。

4.2 电动机的选择
4.2.1 主电动机类型的选择 电动机的选择包括电动机的类型、 结构、 容量、 转速以及绝缘等级等内容的选择。 选择时应综合考虑工作机械的载荷大小、负载特性、生产工艺、作业环境、企业电网 供电状况及供货情况等。 交流电动机适用于不需要频繁起动、制动、反转以及在宽广范围内*滑调速的机 械, 其中鼠笼型感应电动机具有价格便宜、 结构简单和维修方便等优点, 应优先选用。 对于要求起动转矩大的工作机械,如带式运输机、压缩机等,可选用高起动转矩的鼠 笼型电动机。对于有调速要求的设备如电梯及某些机床等,可选用鼠笼型多速感应电 动机。绕线转子感应电动机可以限制起动电源,提高起动转矩,多用于起重机和矿井 提升机等,它在转子中串接电阻后,可以进行小范围调速。 步进电动机具有体积小、 控制简单、 价格低等优点, 但其输出的转矩和功率较小, 角速度和角位移的精度较低,步距小时难于获得高的转速。所以,步进电动机适用于 较小型机电一体化设备和仪器仪表中。
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直流电动机具有调速性能好等优点, 可用在功率较大并要求调速范围较宽的机械 上。 考虑到步进电动机,直流电动机,交流电动机的优缺点和本课题的需要,决定选 用三相异步交流电动机作为动力元件。其中,交流电动机按拖动系统来分有交流双速 电机、交流变频调速电机、交流调压调速电机。本文在此采用现阶段应用最广的交流 双速电机。 4.2.2 主电动机型号的选择

? 功率:由式 P ? ?1 ? K ? ? Q ? V ? 102
式中:K 为车库的*衡系数[27] Q 为车库的负载重量 V 为车库的运行速度 ? 为车库的效率 由本设计的车库可知: P ? 0.45 ? 6000 ? 0.7 ? 102 ? 0.85 ? 22 KW 选用 YTD225M1—4/16 的主交流双速电动机。YTDT 交流电动机为强迫通风型鼠笼 式电动机。具有噪声低,振动小,运行*稳的特点。同理选择 YDF-2111 的 7.5kw 的 交流电动机作为四角*层的补偿电动机。其参数分别如下:功率:22KW,电压:380V, 电流:23A。功率:7.5KW,电流:5A,电压:380V。

4.3 PLC 的选择
4.3.1 PLC 的定义 在 PLC 的发展过程中,定义有很多版本。最初几年没有确切的定义,仅仅有对其 特点的简单概括。1980 年美国电气制造商协会(NNEMA)把 PLC 定义为可编程控制器 (Programmable Logic Controller PC) 。它是一种专门为在工业环境下应用而设计 的数字运算操作电子系统。 它采用一种可编程的存储器, 在其内部存储执行逻辑运算、 顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,通过数字式或模拟式的输入输出来 控制各种类型的机械设备或生产过程。后来由于个人计算机的飞速发展,PC 被更多 的人接受为 Personal Computer 的英文缩写,可编程控制器改为 PLC。 可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环 境的新型通用自动控制装置,是作为传统继电器的替换产品而出现的。随着微电子技 术和计算机技术的迅猛发展,可编程控制器更多地具有了计算机的功能,不仅能实现
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逻辑控制,还具有了数据处理、通信、网络等功能。由于它可通过软件来改变控制过 程,而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点, 已广泛应用于工业控制的各个领域,大大*嘶缫惶寤慕獭 4.3.2 PLC 的特点 1、可靠性高,抗干扰能力强 PLC 是为工业控制而设计的,除了对器件的严格筛选外,在硬件和软件两个方面 还采用可屏蔽、滤波、隔离、故障诊断和自动恢复等措施,使可编程控制器具有很强 的抗干扰能力,其*均无故障时间达到(3~5) ×104 h 以上。 2、编程直观、简单 考虑到大多数电气技术人员熟悉电气控制线路的特点, PLC 没有采用微机控制中 常用的汇编语言,而是采用了一种面向控制过程的梯形图语言。梯形图语言与继电器 原理图相类似,形象直观,易学易懂,电气工程师和具有一定知识的电气技术人员都 可在短时间内学会,计算机技术和传统的继电器控制技术间的隔阂在 PLC 上完全不 存在。因此,许多国家生产的 PLC 都把梯形图语言作为第一用户语言,此外,还可 采用指令表进行编程控制。 3、适应性好 PLC 是通过程序实现控制的,当控制要求发生改变时,只要修改程序即可。由于 PLC 产品已标准化、系列化、模块化,因此能灵活方便地进行系统配置,组成规模不 同、功能不同的控制系统。其适应能力非常强,既可控制一台机器,一条生产线,也 可控制一个复杂的群控系统;既可以现场控制,又可以远距离控制。 4、功能完善,接口功能强 目前的 PLC 具有数字量和模拟量的输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、 顺序控制、通信、人机对话、自检、记录和显示等功能,使设备控制水*大大提高; 其接口功率驱动范围较大,不象普通的计算机输出信号需放大才能驱动负载,极大地 方便了用户。 其常用的数字量输入输出接口, 就电源而言有 110 V、 220 V 交流和 5 V、 48 V 直流等多种,负载能力可在 0.5~5 A 的范围内变化,模拟量的输入输出有± 50 mV、±10 V 和 0~10 mA、4~20 mA 等多种规格,可以很方便地将 PLC 与各种不 同的现场控制设备顺序连接,组成应用系统。 由于 PLC 具有以上特点,因此,与传统的继电器—接触器控制和现在流行的电 脑控制相比较, 在自动车库这样的大型电气设备的控制系统中采用 PLC 实现控制应是 最佳选择。*年来, PLC 在处理速度、控制功能、通信能力及控制领域等方面都不

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断有新的突破, 正向着电气控制、 仪表控制、 计算机控制一体化( EIC) 方向发展, PLC 装置已成为自动化系统的基本装置,是构成 FMS、COMC、FA 的主控单元。 4.3.3 PLC 的选择型号 面对众多生产厂家的各种类型 PLC, 它们各有优缺点, 能够满足用户的各种需求, 但在形态、组成、功能、网络、编程等方面各不相容,没有一个统一的标准,无法进 行横向比较。下面提出在自动控制系统设计中对 PLC 选型的一些看法,可以在挑选 PLC 时作为参考。文通过以下几方面的比较,挑选到适合的 PLC 产品。 一、 工作量 这一点尤为重要。 在自动控制系统设计之初, 就应该对控制点数 (数 字量及模拟量)有一个准确的统计,这往往是选择 PLC 的首要条件,一般选择比控制 点数多 10%--30%的 PLC。这有几方面的考虑:1、可以弥补设计过程中遗漏的点; 2、 能够保证在运行过程中个别点有故障时,可以有替代点;3、将来增加点数的需要。 二、工作环境 工作环境是 PLC 工作的硬性指标。自控系统将人们从繁忙的工作 和恶劣的环境中解脱出来,就要求自控系统能够适应复杂的环境,诸如温度、湿度、 噪音、信号屏蔽、工作电压等,各款 PLC 不尽相同。一定要选择适应实际工作环境的 产品。 三、通信网络 现在 PLC 已不是简单的现场控制,PLC 远端通信已成为控制系统 必须解决的问题,但各厂家制定的通信协议千差万别,兼容性差。在这一点上主要考 虑以下方面: 1、 同一厂家产品间的通信。 各厂家都有自己的通信协议, 并且不止一种。 这在大、 中型机上表现明显,而在小、微型机上不尽相同,一些厂家出于容量、价格、功能等 方面考虑,往往没有或者有与其它协议不同,而且比较简单的通信。所以,在这方面 主要考虑的是同一厂家不同类型 PLC 之间的通信。 2、不同厂家产品间的通信。若所进行的自动控制系统设计属于对已有的自控系 统进行部分改造,而所选择的是与原系统不同的 PLC,或者设计中需要 2 个或 2 个以 上的 PLC,而选用了不同厂家的产品,这就需考虑不同厂家产品之间的通信问题。 3、是否有利于将来:由于各厂家制定的通信协议各不相同,国际上也无统一标 准,所以在 PLC 选型上受到很大限制。就要考虑影响面大、有发展的、功能完备、接 *通用的通信协议。 四、编程 程序是整个自动控制系统的“心脏” ,程序编制的好坏直接影响到整 个自动控制系统的运作。编程器及编程软件有些厂家要求额外购买,并且价格不菲, 这一点也需考虑在内。

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1、编程方法

一种是使用厂家提供的专用编程器。也分各种规格型号,大型编

程器功能完备,适合各型号 PLC,价格高;小型编程器结构小巧,便于携带,价格低, 但功能简单,适用性差;另一种是使用依托个人电脑应用*台的编程软件,现已被大 多数生产厂家采用。 2、编程语言 编程语言最为复杂,多种多样,看似相同,但不通用。最常用的可 以划分为以下 5 类编程语言: (1)梯形图 这是 PLC 厂家采用最多的编程语言,最初是由继电器控制图演变 它提供了总的结构,并与状态定位处理或机器控制应用相互 过来的,比较简单,对离散控制和互锁逻辑最为有用。 (2)顺序功能图 协调。 (3)功能块图 它提供了一个有效的开发环境,并且特别适用于过程控制应用。 (4)结构化文本 这是一种类似用于计算机的编程语言,它适用于对复杂算法及 数据处理。 (5)指令表 它为优化编码性能提供了一个环境,与汇编语言非常相似。厂家提 供的编程软件中一般包括一种或几种编程语言, 如 TE 公司的 XTEL 编程软件可以使用 梯形图(Ladder) 、顺序功能图(Grafcet) 、结构化文本(Literal)3 种编程语言; Siemens 公司的 Step7 编程软件可以使用梯形图(Ladder) 、指令表(STL)两种编程 语言;Modicon 公司的 Modsoft 编程软件只使用梯形图(984 梯形)一种编程语言, 而另一个 Concept 编程软件可以使用 5 种编程语言,依次为梯形图(LD) 、顺序功能 图(SFC) 、功能块图(FBD) 、结构化文本(ST) 、指令表(IL) 。同一编程软件下的编 程语言大多数可以互换,一般选择自己比较熟悉的编程语言。 3、存储器 PLC 存储器是保存程序和数据的地方,分内制式和外插式两种,存 储器容量在 512--128M 字节之间,一定要根据实际情况选取足够大的存储器,并且要 求有一部分空余作为缓存。PLC 存储器按照类型可分随机存储器(RAM) 、只读存储器 (ROM) 、可擦除只读存储器(EPROM)等。RAM 可以任意读写,在掉电后程序只能保 持一段时间,最适合于在自控系统调试时使用。ROM 只能读不能写,程序是由厂家或 开发商事先固化的,不能更改,即使失电也不丢失。EPROM 与 ROM 只是 EPROM 通过特 殊的方式 (如紫外线) 可以擦除再写, 适合于应用在长时间工作而改动不大的系统中。 4、易于更改 PLC 较继电器控制的另一个优势在于它可以根据实际需要任意更 部分生产厂家的 PLC 产品提供一些专用模块,如通信模块、 改控*峁梗ɑ蚩刂乒蹋 ,这就要求更改程序方便快捷。 5、是否有专用模块 PID 控制模块、计数器模块、模拟输入/输出模块等。在软件上也提供了与此相对应 的程序块,往往只是简单的输入一些参数就能实现,便于用户编程。 五、与监控系统的通信
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1、 人机对话操作台, 这是监控系统的早期产品类型, 是生产厂家专为自己的 PLC 产品设计的,最适合于点对点控制。结构简单,功能少,面板控制,操作较易,现仍 然广泛地应用于现场控制系统中。其优点是在远端控制失效的时候,仍能很好地控制 现场。 2、随着计算机的不断发展,依靠 PC(包括工控机)的监控系统越来越多地应用 在自控系统中,这种监控系统一种是 PLC 开发商专为自己的(或特定的)产品量身定 做的;另一种是软件开发公司开发的适合大多数 PLC 产品的监控系统。前一种与 PLC 产品的相容性强,能够根据 PLC 产品的特点制定相应的控制方案,应该说仍以 PLC 为中心;后一种则抛开了 PLC 产品,注重计算机在图像、动画、声音、网络、数据等 方面的优势,给二次开发人员提供了较宽松的开发条件,往往可以制作出优秀的监控 系统,只要有相应的通信协议(目前已拥有了绝大多数生产厂家的通信协议) ,就可 以与各种类型 PLC 相连,是当今自控系统首选。所以,在这方面应考虑所选的 PLC 与监控系统的通信方式是否可行。 六、可延性 这里包括三个方面含义: 1、产品寿命.大致可以保证所选择的 PLC 的使用年限,尽量购买生产日期较*的产品; 2、产品连续性.生产厂家对 PLC 产品 的不断开发升级是否向下兼容,这决定是否有利于现系统对将来新增加功能的应用。 3、产品的更新周期.当某一种型号 PLC(或 PLC 模块)被淘汰后,生产厂家是否能够 保证有足够的备品(或备件) 。这时应考虑选择当时比较新型的 PLC。 七、 售后服务与技术支持 八、性价比 1、 选择好的公司产品; 2、 选择信誉好的代理商; 3、 是否有较强的售后服务与技术支持。 相对于自控系统性能的好坏优先于价格的选择。只是在前面几项比 较接*,又不易选择时,才考虑价格因数,选择性价比比较高的产品。在实际选型过 程中,往往受到多方面的制约,不一定要考虑以上全部方面,但其中有些项是必须考 虑的,而存在的问题也必须通过其它替代方式加以解决。 通过前 8 项的分析和比较, 据控制系统配置要求,再考虑到本文的实际情况,根据控制系统配置要求,故选择 OMRON 公司 CPM1A-60CDR-A 型 PLC, 带扩展单元扩至 108 点 (输入 60 点, 输出 48 点) , 其工作电压为:AC110V—240V,直流供电。

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第 5 章 立体自动车库控制系统的软件设计
5.1 立体车库控制系统工作原理
本设计的立体停车库是五层 20 车位,每层 4 库位。其控*峁怪饕梢惶ń涣 双速电动作为主拖动电动机,四台交流电动机作为四角*层的补偿电动机,一台开门 电动机,一台纵向移动电动机,一台横向移动电动机组成。 当有车辆要进入车库存车时,自动存取车系统的车位管理子系统确认是否有车 位,若无则需等待;若有进行存车。存、取车流程图如下图 5-1 所示:
开始 存车 存/取车 设定存车位置 设定取车目标 取车

升降台升降至目标位置取轿厢

升降台升降至目标位置

电机带动轿厢取出轿车 轿厢升降至出口*层 升降台升降至出口*层 升降台升降至目标位置 取出轿车 电机带动轿厢存入轿车 轿厢复位

完毕等待呼叫 图5-1 存、取车流程示意图

车库存取车控制系统采用取车优先原则,并且存、取车时间不超过 140s。车库 系统运行状态用红、绿三种指示灯表示,绿灯表示正在进行存、取车操作,请稍候; 红灯表示系统有故障,车库不能正常工作。

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5.2 交流双速电动机电路的工作流程
电机采用一台22kw的交流双速电动机, KM1接上升接触器, KM2接下降接触器, KM3 接通低速绕组,KM4接通高速绕组,KM41短路切除高速起动电抗,KM31短接切除低速 电抗。L为限制电流的电抗。起动(制动)时为了限制起动(制动)电流、减少电网 电压冲击和起动(制动)时的加速度,采用定子绕组串联一级电抗形式,逐级降压起 动(制动),如图该电路正向起动时,KM1、KM4闭合,定子绕组串联一级电抗L,经 一段时间后KM41接触器接通,电动机转入固有特性运行。减速时,断开KM4、KM41, 接通KM3,低速绕组串电抗运行,延时一段时间后,KM31接触器接通,电动机转入低 速特性段上运行。当到达指定楼层时,断开KM3、KM31,电动机停止运行。反向起动 原理同上。

图5-2 交流双速电动机主电路图

5.3 垂直升降式立体停车库存取车控制系统设计
本立体车库的自动存取车控制流程图如图5-1所示,由起动运行(双速)线路、 升降台内、外呼叫线路、定向选层线路、*层线路、横向移动线路、纵向移动线路、 开关门控制线路等组成。横向移动线路是指当升降台移到指定层并且*层后,将车推 入(或拉出)左右库位的控制线路,该动作是由*层后(电磁阀开锁)的信号发布, 终止于电磁阀的锁扣(升降台上限位开关)动作。纵向移动线路,就是将车存入(或 取出)每层库位中的B区和D区时,升降台的运动分垂直移动和前后移动两种,垂直移
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动由主拖动电动机完成,前后移动由纵向移动电动机完成。该动作起始于指定层B区 或D区的呼唤,终止于纵向限位保护开关的动作,相对于主电动机的运动是独立的。 取车优先线路是指车放在轿厢上,轿厢放在升降台上,存车时轿厢和车一起放在库位 内;取车后轿厢被送回原位,返回初始位,为取车优先作好准备。 立体车库主要控制线路的PLC程序设计: (1)定义元器件名和分配I/O号 PLC控制的立体车库I/O对应关系如下表。 (2)*层控制线路,采用四角*层方式,由四台*层补偿电动机各自控制,占四 个输入点。 (3)减速感应器,位于每层主行程开关(除顶层、底层外,上下各一个)400mm处。 (4)横向、纵向控制线路,升降台在上升的过程中,同时向后移动。
表5-1 PLC控制的立体车库I/O输入关系对应表 元件器名 紧急制动按钮 启动按钮 手动、自动按钮 存车按钮 取车按钮 手动上移按钮 手动下移按钮 手动左移按钮 手动右移按钮 手动前移按钮 手动后移按钮 一层 A、C 区呼叫按钮 一层 B、D 区呼叫按钮 二层A、C区呼叫按钮 二层B、D区呼叫按钮 三层A、C区呼叫按钮 三层B、D区呼叫按钮 四层A、C区呼叫按钮 四层B、D区呼叫按钮 五层A、C区呼叫按钮 五层B、D区呼叫按钮 1--5层5个1角*层行程开关 1--5层5个2角*层行程开关 1--5层5个3角*层行程开关 符号 SB0 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10 SB1A、SB1C SB1B、SB1D SB2A、SB2C SB2B、SB2D SB3A、SB3C SB3B、SB3D SB4A、SB4C SB4B、SB4D SB5A、SB5C SB5B、SB5D ST11、ST51 ST12、ST52 ST13、ST53
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对应PLC的I/O号 00000 00011 00106 00107 00108 00109 00110 00111 00406 00407 00408 00001、00002 00206、00207 00003、00004 00208、00209 00005、00006 00210、00211 00007、00008 00306、00307 00009、00010 00309、00310 00101、00105 00201、00205 00301、00305

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1--5层5个4角*层行程开关 1--5层5个减速行程开关 上行接触器 下行接触器 低速接触器 高速接触器 短路切除高速电抗接触器 短路切除低速电抗接触器 横向左移电动机正转、反转 横向右移电动机正转、反转 纵向电动机正转、反转 每层1-4角正向*层接触器 每层1-4角反向*层接触器 一层A、C区呼叫指示 一层B、D区呼叫指示 二层A、C区呼叫指示 二层B、D区呼叫指示 三层A、C区呼叫指示 三层B、D区呼叫指示 四层A、C区呼叫指示 四层B、D区呼叫指示 五层A、C区呼叫指示 五层B、D区呼叫指示 运行显示 报警显示 自动显示 手动显示 存车显示 取车显示 上行中间继电器 下行中间继电器 1-5层库层感应中间继电器 1-5层指层中间继电器 1-5层A区呼叫中间继电器 1-5层B区呼叫中间继电器 KM1 KM2 KM3 KM4

ST14、ST54 ST15、ST55

00401、00405 00106、00110 01001 01002 01003 01004 01005 01006 01200、01201 01202、01203 01204、01205 01300-01303 01304-01307 01100、01101 01007、01206 01102、01103 01207、01400 01104、01105 01401、01402 01106、01107 01403、01404 01108、01109 01405、01406 01501 01502 01503 01504 01505 01506

表5-2 PLC控制的立体车库I/O输出关系对应表

KM41 M31 KMF11、KMF12 KMF13、KMF14 KZ1、KZ2 KMF1-KMF4 KMR1-KMR4

表5-3 PLC控制的立体车库内部中间继电器关系对应表 20000 20001 20011-20015 20002-20006 20101-20105 20300-20304
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1-5层C区呼叫中间继电器 1-5层D区呼叫中间继电器 四角均*层正向中间继电器 四角均*层反向中间继电器 高速中间继电器 低速中间继电器 换速中间继电器

20201-20205 20305-20309 20206 20207 20107 20108 20109

由于本设计的五层20库位车库的A、C和B、D区对称,控制功能基本相似,难点主 要集中在库层感应电路,轿箱内或门口呼叫电路,升降台的选向电路,升降台起动转 换,*层电路。所以我分别这5个难点进行分析。 5.3.1 库层感应电路设计 库层感应由每层4角主*层行程开关的闭合与断开完成,感应出库层信号,用于 指层、选层、选向、门口呼叫的信号等。要求感应信号是连接的,该信号只有在升降 台移动至上层或下层时才消失。升降台的上下感应信号都来自每层4角主*层行程开 关00401-00405的触点。当升降台在1层时,1层4角主*层行程开关00401闭合,则1 层库层和指层中间继电器20011接通并保持,同时切断20002。可见,升降台上升至某 一层时,相应的库层感应中间继电器接通指层中间继电器。当升降台下降时,原理同 上,该电路梯形图如下5-3图所示。

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图 5-3 库层控制梯形图

5.3.2 轿箱内或门口呼叫电路 在立体车库的轿厢内和门口的呼叫电路中, 轿厢内呼叫按钮置于升降台内的操作 箱上,*时不用,只有在需要时维修或者司机需要进入指定库位时,才起作用,方便 人员操作。升降台移到至顶层并*层后,自动起动横向左或向右移动电动机,将载车 轿厢推到指定位置(A、B、C、D区)并锁住。而车库的每层都有上呼叫,下呼叫按钮, 这些按钮的响应都是执行先上后下的原则, 并且保留没有响应的呼叫功能。 综上所述, 可以把轿厢内的和门口的呼叫电路合并起来, 只有一个电路实现控制, 00001、 00003、 00005、00007、00009分别为1-5层A区呼叫按钮,00002、00004、00006、 00008、00010 分别为1-5层C区呼叫按钮,部分控制梯形图如下图5-4所示。

图 5-4 轿箱内或门口呼叫电路

5.3.3 横向移动电路设计 当某区呼叫时,升降台首先响应库层信号,接通库层感应中间继电器并保持,当 升降台到达该层时,断开库层感应信号,然后判断哪一区呼叫,待四角均*层(每角 行程开关到位)以后,起动横向左右移动电动机,将载车轿厢送入相应库位,横向移
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动电动机控制梯形部分图如下图所示。

图 5-5 横向移动控制梯形图

5.3.4 升降台选向电路 升降台运行过程,存在上行和下行状态,当升降台完全处于整个运行周期时,即 一个运动周期起始于初始位置、终止于初始位置,*时处于静止状态,此时升降台的 选向电路无关紧要。但当在运动中需要选向时,如:将车存在4层A区,同时想取5层C 区车时,升降台不需返回,完成存车操作后,直接到5层C区取车,此时,选向电路起 作用, 该电路类似电梯的选向电路。 控制梯形图如下图所示, 同一层A区和C区的呼叫, 选向电路控制相同,所以本设计只设计了A区的呼叫选向。对于C区呼叫,只需将C区 呼叫中间继电器触电并联在同层A区呼叫触点上即可。如图5-6所示。

图 5-6 选向电路控制梯形图

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5.3.5 升降台的启动换速、*层设计 交流双速电动机有两套绕组:高速绕组和低速绕组,高速绕组为4极,低速电阻 为16极, 速比为4: 1.升降台通常高速起动、 设置高速中间继电器20107起动, 接通01004 接触器,延时几秒后,接通01005,升降台加速;当接*指定库层400mm时,换速中间 继电器20109接通,低速中间继电器20108接入,升降台由高速转换为低速运行,延时 几秒后,闭合01006,加快减速,最后制动在指定库层。升降台一般长6m,宽2.5m, 高200mm,比轿厢稍大,载重6t以下。因升降台自重和车辆重量之和较大,接*8t, 而升降台面积又较大,受到不*衡力后,容易变形。导致升降台到达某一层后,可能 升降台下面四角与库层不共面,横向移动电动机难以将轿厢推入库位,因而提出了严 格的*层概念,这里的*层方式与电梯的*层完全不同。升降台的*层必须采用四角 *层策略,即每角必须*层后,才允许移动轿厢。以每层4角主*层行程开关为基准, 利用PLC的记忆功能,当升降台上升时,若4角到位,主拖动电动机马上停止,此时可 能因为惯性,升降台上移。判断此时1、2、3、4角行程开关的记忆状态,如果该角有 碰撞记忆信号,则该角*层补偿电动机反转,升降台该角下降,直到该角正好下降至 限位点为止;如果该角没有碰撞记忆信号,则该角*层补偿电动机正转,升降台该角 上升,直到该角正好上升至限位点为止,当1、2、3、4角均处于*层位置时,才允许 起动横向移动电动机。升降台下降时的*层原理同上。

图 5-6 升降台的起动换速、*层设计

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第 6 章 基于组态王对自动车库控制系统的应用研究
6.1 上位机软件设计概述
组态王软件是一种通用的工业监控软件,它融过程控制设计、现场操作以及工厂 资源管理于一体,将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起, 实现最优化管理。它基于 Microsoft Windows XP/NT/2000 操作系统,用户可以在企 业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。 采用组态王软件开 发工业监控工程,可以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提 高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。它适用于从单一设备的生产运营管理和故 障诊断,到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。 组 态 软 件 是 数 据 采 集 监 控 系 统 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)的软件*台工具,是工业应用软件的一个组成部分。组态软件是指一些 数据采集与过程控制的专用软件, 它们是在自动控制系统监控层一级的软件*台和开 发环境,使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、 通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议,并且通 常应提供分布式数据管理和网络功能。 组态王软件是国内第一家较有影响的组态软件开发公司北京亚控科技发展有限 公司开发的在国内使用较广泛的软件品牌(更早的品牌多数已经湮灭)。 相对于其它组 态软件,组态王提供了资源管理器式的操作主界面,并且提供了以汉字作为关键字的 脚本语言支持,也提供多种硬件驱动程序。本文使用的组态王软件的较新版本组态王 kingview6.53。

6.2 组态王的主要性能特点
组念王是亚控科技公司自主开发的组态技术软件,其技术在不断的创新中,组态 王 kingview6.53 主要的性能特点简要列举如下: 1.画面制作系统:支持无限色和过渡色, 使用户轻松构造面无限逼真、美观的 画面。并且提供图库、按钮、位图、可视化动画连接向导等功能,使画面设计过程变 得简单易行。 2.报警和事件系统:分布式报警管理提供多种报警管理功能,还可以记录应用 程序事件和操作员操作信息。 3.报表系统:提供一套全新的、集成的内嵌式报表系统,内部提供丰富的报表
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函数,用户可创建多样的报表,提供报表工具条,操作简单明了。 4. 控件: 支持 Windows 标准的 Active X 控件(主要为可视控件), 包括 Microsoft 提供的标准 Active X 控件和用户自制的 Active X 控件;新增三个功能强大的控件, 即数据表格控件、历史曲线控件、PID 调节控件. 5.OPT:开发人员可以从任何一个 OPC 服务器直接获取动态数据,并集成到组态 王中;同时组态王作为 OPC 服务器,可向其他符合 OPC 规范的厂商的控制系统提供数 据。 6.通讯系统:支持远程拨号、支持开发中进行硬件测试、支持网络 DDE,实现 组态王与 excel 和 vb 程序间通过网络进行数据交换。 7.安全系统:采用分级和分区保护的双重保护策略,使工程的安全性大大提高。

6.3 组态王的结构
“组态王”是运行于 Microsoft Windows 98,NT、2000 和 XP 版本中文*台的全 中文界面的组态软件,采用了多线程、COM 组件等新技术,实现了实时多任务,软件 运行稳定可靠。 工程浏览器(PROJMAK):是一个具有集成开发的环境。 在工程浏览器中可以创建工程,并对工程进行管理。可以查看工程的各个 组成部分,完成构造数据库、定义外部设备等工作。开发系统(TOUCHMAK):开发 系统是应用程序的开发环境。 在这个环境中完成设计画面、 动画连接等工作。 TOUCHMAK 具有先进完善的图形生成功能;数据库中有多种数据类型,能合理地抽象控制对象的 特性; 对变量报警、 趋势曲线、 过程记录、 安全防范等重要功能都有简单的操作办法。 运行系统(TOUCHMAK):组态王软件的实时运行环境。 在 TOUCHMAK 中建立的图形画面只有在 TOUCHIVEW 中才能运行。TOUCHVIEW 从工 业控制对象中采集数据,并记录在实时数据库中。它还负责把数据的变化用动画的方 式形象地表示出来,同时完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能,并生成历 史数据文件。 画面的“开发系统”和“运行系统”由“工程浏览器”调用,且两个系统可以独 立于“工程浏览器”工作。

6.4 组态王与 I/O 设备及其开放性
1.组态王软件作为一个开放型的通用工业监控软件,支持与国内外常见的 PLC、 智能模块、智能仪表、变频器、数据采集板卡等(如:西门子 PLC、莫迪康 PLC、欧
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姆龙 PLC、三菱 PLC、研华模块等等)通过常规通讯接口(如串口方式、USB 接口方 式、以太网、总线、GPRS 等)进行数据通讯。组态王软件与 IO 设备进行通讯一般 是通过调用*.dll 动态库来实现的,不同的设备、协议对应不同的动态库。 2.组态王支持通过 OPC、DDE 等标准传输机制和其他监控软件(如:Intouch、 Ifix、Wincc 等)或其他应用程序(如:VB、VC 等)进行本机或者网络上的数据交 互。

6.5 组态王制作工程过程
通常情况下,建立一个应用工程大致可分为以下几个步骤: 第一步:创建新工程 为工程创建一个目录用来存放与工程相关的文件。 第二步: 定义硬件设备并添加工程变量添加工程中需要的硬件设备和工程中使用 的变量,包括内存变量和 I/O 变量。 第三步:制作图形画面并定义动画连接 按照实际工程的要求绘制监控画面并使静态画面随着过程控制对象产生动态效 果。 第四步:编写命令语言 通过脚本程序的编写以完成较复杂的操作上位控制。 第五步:进行运行系统的配置 对运行系统、报警、历史数据记录、网络、用户等进行设置,是系统完成用于现 场前的必备工作。 第六步:保存工程并运行调试 完成以上步骤后,一个可以拿到现场运行的工程就制作完成了。 需要说明的是,这五个步骤并不是完全独立的,事实上,这四个部分常常是交错 进行的。在用组态王画面开发系统编制工程时,要依照此过程考虑三个方面: ·图形用户希望怎样的图形画面?也就是怎样用抽象的图形画面来模拟实际的工 业现场和相应的工控设各。 ·数据怎样用数据来描述工控对象的各种属性?也就是创建一个具体的数据库, 此数据库中的变量反映了工控对象的各种属性,比如温度,压力等。 ·连接数据和图形画面中的图素的连接关系是什么?也就是画面上的图素以怎样 的动画来模拟现场设备的运行,以及怎样让操作者输入控制设备的指令。

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6.6 组态王新工程的建立
1.建立新工程 点击“开始”---〉“程序”---〉“组态王 6.5”---〉“组态王 6.5”(或直 接双桌面上组态王的快捷方式) ,启动后的工程管理窗口如图 6-1 工程管理器界面所 示:

图 6-1 工程管理器界面

图 6-2 工程的建立

新建:单击此快捷键,弹出新建工程对话框建立组态王工程。点击工程管理器上 的“新建” ,弹出“新建工程向导之一”,接下来一直按下一步直到点击完成后会出 现“是否将新建的工程设为组态王当前工程”的提示,选择“是”即可新建一工程如 图 6-2 工程的建立: 2.在组态王工程浏览器树型目录中,选择设备,在右边的工作区中出现了“新 建”图 标, 备所示: 双击此“新建”图标,弹出“设备配置向导”对话框,如图 6-3 配置设

图6-3 配置设备

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图6-4 设置逻辑名称

3.在上述对话框选择亚控提供的“欧姆龙 c 系列”的“串行”项后单击“下一 步”弹出对话框,如图 6-4 设置逻辑名称所示: 4.接下来一直“下一步” ,最后单击“完成” 。 在组态王工程浏览器中提供了“数据库”项供用户定义设备变量。 数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”, 数据词典记录了我们可使用的数 据变量的详细信息。 数据词典中存放的是应用工程中定义的变量以及系统变量。 变量可以分为基本类 型和特 殊类型两大类,基本类型的变量又分为内存变量和 I/O 变量两种。 基本类型的变量也可以按照数据类型分为离散型、实型、整型和字符串型。如图 6-5 定义便量属性画面所示:

图 6-5 定义便量属性画面
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6.7 定义数据变量
实时数据库是工程的数据交换和数据处理中心。 数据变量是构成实时数据库的基 本单元,定义实时数据库也是定义数据变量的过程。
表6-1 PLC控制的立体车库I/O关系对应表 元件器名 紧急制动按钮 存车按钮 取车按钮 启动按钮 手动、自动按钮 手动上移按钮 手动下移按钮 手动左移按钮 手动右移按钮 手动前移按钮 手动后移按钮 一层 A、C 区呼叫按钮 一层 B、D 区呼叫按钮 二层A、C区呼叫按钮 二层B、D区呼叫按钮 三层A、C区呼叫按钮 三层B、D区呼叫按钮 四层A、C区呼叫按钮 四层B、D区呼叫按钮 五层A、C区呼叫按钮 五层B、D区呼叫按钮 1--5层5个1角*层行程开关 1--5层5个2角*层行程开关 1--5层5个3角*层行程开关 1--5层5个4角*层行程开关 1--5层5个减速行程开关 上行接触器 下行接触器 低速接触器 高速接触器 符号 I/O 离散型 I/O离散型 I/O离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O离散型 I/O离散型 I/O离散型 I/O离散型 I/O离散型 I/O离散型 I/O离散型 I/O离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 对应PLC的I/O号 00000 00107 00108 00011 00106 00107 00108 00109 00110 00111 00310 00001、00002 00206、00207 00003、00004 00208、00209 00005、00006 00210、00211 00007、00008 00306、00307 00009、00010 00309、00310 00101、00105 00201、00205 00301、00305 00401、00405 00106、00110 01001 01002 01003 01004

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短路切除高速电抗接触器 短路切除低速电抗接触器 横向左移电动机正转、反转 横向右移电动机正转、反转 纵向电动机正转、反转 每层1-4角正向*层接触器 每层1-4角反向*层接触器 一层A、C区呼叫指示 一层B、D区呼叫指示 二层A、C区呼叫指示 二层B、D区呼叫指示 三层A、C区呼叫指示 三层B、D区呼叫指示 四层A、C区呼叫指示 四层B、D区呼叫指示 五层A、C区呼叫指示 五层B、D区呼叫指示 运行显示 报警显示 自动显示 手动显示 存车显示 取车显示

I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型 I/O 离散型

01005 01006 01200、01201 01202、01203 01204、01205 01300-01303 01304-01307 01100、01101 01007、01206 01102、01103 01207、01400 01104、01105 01401、01402 01106、01107 01403、01404 01108、01109 01405、01406 01501 01502 01503 01504 01505 01506

6.8 创建组态画面
6.8.1 设计画面 为建立一个新的画面请执行以下操作: 在工程浏览器左侧的“工程目录显示区”中选择“画面”选项,在右侧视图中 双击 “新建”图标,弹出新建画面对话框,新画面属性设置,如图 6-6 新画面所 示:

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图 6-6 新画面

1.在对话框中单击“确定” 组态王软件将按照您指定的风格产生出一幅名为 “车库监控中心”的画面。 接下来在此画面中绘制各种图素。绘制图素的主要工具放置在图形编辑工具箱 内。 当画 面打开时, 工具箱自动显示。 工具箱中的每个工具按钮都有“浮动提示”, 帮助您了解工具 的用途。 选择“工具”菜单中的“显示调色板”,或在工具箱中选择 板画面。如图 6-7 工具箱所示: 选择“图库”菜单中“打开图库”命令或按 F2 键打开图库管理器,如图 6-8 图库管理器所示: 按钮,弹出调色

图6-7 工具箱

图6-8 图库管理器

在图库管理器左侧图库名称列表中选择图库名称“指示灯”, 选中

后双击鼠

标,图库管理器自动关闭,在工程画面上鼠标位置出现的标志,在画面上单击鼠标,
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该图素就被放置在画面上作为指示灯并拖动边框到适当的位置,在工具箱里选择所 要用的图重复上面的操作,并使用工具箱中的 库监控画面所示: 可以生成画面,如图6-9 车

图6-9 车库监控画面

至此,一个简单的车库监控画面就建立起来了。 2.选择“文件”菜单的“全部存”命令将所完成的画面进行保存。 6.8.2 动画连接 所谓“动画连接”就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。 1.打开“车库监控中心”画面,在画面上双击“自动指示灯” 图形,弹出该图 库的动画连接 对话框,如图 6-10 指示灯设置向导所示:

图 6-10 指示灯设置向导

如图 6-11 动画连接

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图6-12 指示灯命令语言画面

2.单击“确定”按钮,完成自动指示灯的连接。这样建立连接后指示灯队自动 按钮的变化而变化。用同样的方法设置其他指示灯动画连接。 3.双击文本按钮,弹出动画连接对话框,在此对话框中选择“按下时” “弹起 时” 选项弹出命令语言连接对话框, 并按函数关系做出命令设置如图 6-11动画连接, 图6-12指示灯命令语言画面所示: 4.单击“确定”按钮完成动画连接的设置。当系统处于运行状态时在按下按钮 时会启动车库。用同样方法设置其他按钮。 5.轿厢的移动是一个垂直移动的动画连接,而且需要利用轿厢内存变量完成在 不同的层站中停留。如图6-13 轿厢移动动画命令所示:

图 6-13 轿厢移动动画命令

6.轿厢中车辆的的移动是一个垂直水*移动的动画连接,而且需要利用车辆内
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存变量完成在不同的层站中停留移动。动作连接如图6-16轿厢的动画连接:

图 6-14 轿厢的动画连接

6.8.3 命令语言 组态王除了在定义动画连接时支持连接表达式, 还允许用户编写命令语言来扩展 应用程 序的功能,极大地增强了应用程序的可用性。组态王的命令语言编辑环境已 经编好,用户只要按规范编写程序段即可,它包括:应用程序命令语言、热键命令语 言、事件命令语言、数据改变命令语言、自定义函数命令语言和画面命 令语言等。 命令语言的句法具有完备的词法语法 查错功能和丰富的运算符、数学函数、字符串 函数、控件函数、SQL 函数和系统函数。各种 命令语言通过“命令语言编辑器”编 辑输入并进行语法检查,在运行系统中进行编译执行。

6.9 动画演示
打开组态王,在工程浏览器界面,点击运行,在“运行系统设置”界面选择“主 画面配置”选择“车库监控中心” ,然后回到“工程浏览器”界面点击“VIEW” ,组 态王就会转到“运行系统” ,然后点击车位按钮“A5”点击存车,运行图如下:

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图6-15主画面配置

图6-16监控中心主画面

图6-17 存车画面

图6-18 存车完成

然后进行取车演示,点击要取车按钮,然后点“B4” ,动画演示如下图:

图6-19 取车运行

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图6-20 升降台上移

图6-21 取车完成

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总结
本文进行了垂直升降式立体车库控制系统模拟设计与仿真的研究,做了以下工 作: (1)收集和整理了国内外立体车库设计方案及监控管理研究现状的资料,分析了 不同立体车库类型的原理,得出“安全、快适、经济”的垂直升降是式立体车库适合 我国现状。 (2)通过对垂直升降式立体车库运行原理的分析,探讨了用可编程控制器 PLC 实 现车库控制系统的基本方法,实现了对立体车库模型的控制,对 PLC 在复杂控制系统 中的灵活应用有一定的理论意义和较大的实际价值。 (3)讨论了基于组态王对控制系统虚拟仿真的实现,探讨了组态王实现仿真的方 法和制作过程,作为仿真技术的应用,该软件较直观、真实体现了车库的控制功能, 并且为实际中的控制装置(包括软件、 硬件)的开发与调试开辟一条经济、 可靠的途径。

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参考文献

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致 谢
在大学最后的日子里,我迎来了四年学*生活中最有意义的一次设计。首先要 感谢范永胜教授给了我做这个课题的机会。刚拿到题目时,还没有真正理解题目及 相关任务的含义,后来随着渐渐深入的了解,才真正体会到范老师在选题时的用心。 当今商品经济社会里,车辆是很重要的一部分,而立体车库即将是解决停车困难的 重要措施。在此次设计内容包括软,硬件两方面,应用的知识涵盖了光,机,电三 方面,在设计过程中可以学到很多知识,掌握相关理论的实际应用。我觉得这是一 个很有现实意义而且符合电气工程及其自动化专业要求的题目。在设计过程中,范 老师为我指出了设计重点所在和题目的切入点, 在此首先感谢范老师的指导和帮助。 其次,要感谢范老师所带的所有毕业设计成员,在这段毕业设计生活中,我不 仅学到了很多专业及相关的知识还加深了对小组成员的联系,使我们之间的友谊更 加深厚,另外,在设计期间,范老师在学*方面的耐心指导,在设计方面的热心帮 助,在做事做人方面的教育都让我们深记在心。在此,真诚的向范老师说一声谢谢。 最后,感谢四年来指导教育过我的每一位老师,是他们给予了我扎实的基础知 识和丰富的专业知识,使得我有能力面对各种困难。 短短的设计生活已*尾声,而我的大学生活也即将结束,很高兴在这些日子里 有那么多可敬可爱的人帮助我,关心我,使得我在大学最后的日子里画了一个完美 的句号。在此郑重的向大家说一声:谢谢大家!

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