雙層立體車庫操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦雙層立體車庫操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)雙層立體車庫操縱系統(tǒng)設(shè)

計(jì)

Preparedon22NovemberXXX

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

（2013屆）

設(shè)計(jì)（論文）題目基于FX2N的雙層立體車庫操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)作者張雨龍

分院信息與機(jī)電工程分院

專業(yè)班級(jí)機(jī)械092班

指導(dǎo)教師（職稱）王玉槐（說師）

論文字?jǐn)?shù)9200

論文完成時(shí)刻20XX年4月18日

杭州師范大學(xué)鈔票江學(xué)院教學(xué)部制

基于FX2N的雙層立體車庫操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)械092班張雨龍指導(dǎo)教師王玉槐

摘要：都市土地資源緊缺，停車難已制約中國都市的進(jìn)展。據(jù)報(bào)道：30%的堵車是為找停車位造成的。在人們對(duì)日子質(zhì)量和環(huán)境意識(shí)別斷增強(qiáng)之時(shí)“車庫”日漸成為熱門話題，它以占地面積小、效率高、安全可靠、空間靈便等優(yōu)點(diǎn)越來越受歡迎。機(jī)械自動(dòng)化立體車庫將會(huì)在新開辟的樓盤及商業(yè)區(qū)大顯身手。本設(shè)計(jì)基于XXX三菱公司的FX2N系列PLC作為核心操縱器建立雙層五車位升落式立體車庫的設(shè)計(jì)，完成了系統(tǒng)需求分析、硬件選型、操縱電路設(shè)計(jì)和操縱梯形圖程序設(shè)計(jì)。并且，以組態(tài)王工業(yè)組態(tài)軟件對(duì)其立體車庫的工作過程舉行模擬。

關(guān)鍵詞：升落式立體車庫；PLC；組態(tài)王；

Designofcontrolsystemforthedouble-layerparkinggarage

basedontheFX2N

Mechanicalclass092ZhangYulongInstructor:WangYuhuaiAbstract：Urbanlandresourcesarescarce,difficultparkinghasrestrictedthedevelopmentofChinesecity.Accordingtothedailyreports:30%ofthetrafficjamcausedbyfindingaparkingspace,Moreandmorepopularinpeople'squalityoflifeandtheenviroXXXentandincreasingawarenessofthe"garage"isbecomingahottopic,smallfootprint,highefficiency,safeandreliable,flexiblespace,etc..ThemechanicalautomaticstereoscopicGaragewillplayanactiveroleinthenewrealestatedevelopmentandcommercial.ThisdesignisbasedonJapan'smitsubishiFX2NseriesPLCasthecorecontrollerisadoublefiveliftingofstereoscopicparkinggaragedesign,atthesametimetoandconfigurationsoftwarekingviewtosimulatetheprocessofthestereogaragework.

Keywords:elevatingthethree-dimensionalgarage;PLC;Kingview;

名目

基于FX2N的雙層立體車庫操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)械092班張雨龍指導(dǎo)教師王玉槐

1引言

研究背景

隨著經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)展和人民日子水平的提高，世界各大中都市轎車擁有量的迅速膨脹，車輛的增加、交通擁擠所造成的商場、酒店車位限制，使得車主為停車發(fā)愁。所以，擴(kuò)展停車場引起人們的廣泛關(guān)注。一般露天停車場和建造物下的停車場盡管停車方便，但占地面積廣，且停車數(shù)量有限，加上當(dāng)今土地價(jià)格突飛猛進(jìn)增長。所以，減少土地占用成本，充分利用立體空間，緩解都市中道路空間小的矛盾，減少污染，規(guī)范和科學(xué)治理汽車的停放，建立立體停車場差不多刻別容緩。升落橫移式立體停車庫是一種比較典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品形式，它要緊涉及機(jī)械、電子、建工等多個(gè)領(lǐng)域，它需要各方面的專業(yè)技術(shù)人員協(xié)同工作。在現(xiàn)代化大城市中，升落橫移式立體車庫差不多滲入到人們的各個(gè)日子領(lǐng)域，在機(jī)關(guān)、賓館酒店、醫(yī)院和居民區(qū)等許多地點(diǎn)，升落橫移式立體停車庫成了一道必別可少的基礎(chǔ)設(shè)施。然而我國的機(jī)械式停車庫技術(shù)進(jìn)展比較晚，大部分還沿用著XXX80年代的技術(shù)。經(jīng)濟(jì)的飛快進(jìn)展，機(jī)械式車庫的現(xiàn)有功能已降后于人們的要求?，F(xiàn)有車庫技術(shù)的別腳要緊表如今取車得時(shí)刻比較長，智能化程度比較低，安全程度別夠，設(shè)計(jì)型式比較陳舊。上海和北京等地現(xiàn)有的許多高質(zhì)量的立體停車庫，基本上運(yùn)用大量的外匯從國外進(jìn)口的，同時(shí)售后服務(wù)也得別到令人中意的保障。為了打破這種依靠進(jìn)口的格局，打出具有自身特群的車庫產(chǎn)品，就得要在原有技術(shù)上有重大突破，從而帶動(dòng)國內(nèi)車庫行業(yè)的進(jìn)展。所以，對(duì)立體停車庫的系統(tǒng)研究顯得尤為重要。

立體停車庫設(shè)備的應(yīng)用已有30多年的歷史了進(jìn)展較早、較好的有XXX、韓國、XXX省、德國等眾所周知，我國經(jīng)濟(jì)在記憶了近30年的高速增長之后，大眾對(duì)日子質(zhì)量的要求日益提高，“衣食住行”中的“行”提高到一具新的高度。隨之而來的交通方面的事情也日加緊張，而這包含了動(dòng)態(tài)與靜態(tài)兩個(gè)方面。如同都市中由平房改建成高樓大廈一樣，停車也從平面轉(zhuǎn)向立體化停放，立體停車在靜態(tài)交通中差不多占有越來越重要的地位。立體停車庫與傳統(tǒng)的地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性首先是節(jié)地優(yōu)勢(shì)，以往的地下車庫由于要留出腳夠的行車通道，平均一輛車就要占領(lǐng)40平方米的面積，而假如采納雙層立體停車庫，可使地面的使用率提高80％—90％，假如采納地上多層（21層）立體式車庫的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，能夠節(jié)約土地資源和減少土建開辟成本。例如北京印度尼西亞駐華大使館未建多層立體停車庫前平面只能放五輛車，現(xiàn)建成三層立體升落橫移類停車庫后，能停放13輛車，基本能滿腳駐華大使館要求。人們普遍以為停車設(shè)備行業(yè)進(jìn)展前景良好，并已被譽(yù)為21世紀(jì)最熱門的行業(yè)之一。

2概述

需求分析

隨著汽車的急增致使都市停車難咨詢題別斷惡化,而作為解決都市靜態(tài)交通的有效措施——向空間、向高層進(jìn)展的自動(dòng)化立體停車設(shè)備,以其占地面積少、停車率高、布置靈便、高效低耗、性價(jià)比高、安全可靠等優(yōu)點(diǎn),越來越受到人們的青睞。目前市面上常見的立體停車庫有：升落橫移類、垂直循環(huán)類、多層循環(huán)類、水平循環(huán)類、平面挪移類、巷道堆垛類、垂直升落類和簡易升落類等8

種,其中升落橫移類以其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全可靠、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),在國內(nèi)車庫市場占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的市場份額。升落橫移式立體停車庫作為一種新興的停車設(shè)備，以其獨(dú)特的特點(diǎn)應(yīng)用在酒店、賓館、機(jī)關(guān)單位以及居民小區(qū)等各種場所。

本文要緊以升落橫移式立體停車庫為研究對(duì)象，對(duì)其舉行操縱系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)。升落橫移式立體車庫利用托盤左右移位產(chǎn)生垂直通道，實(shí)現(xiàn)車位升落存取車輛。在系統(tǒng)中，PLC作為操縱器直截了當(dāng)操縱車庫運(yùn)行，工控機(jī)作為上位機(jī)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)視整個(gè)車庫的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)車庫的安全運(yùn)行和治理。停車庫操縱系統(tǒng)的硬件和軟件相互依托，相互補(bǔ)充，才干有效地以最低的成本完成對(duì)車庫系統(tǒng)的操縱。升落橫移式立體停車庫具有很廣大的進(jìn)展空間和進(jìn)展前景，其將來的進(jìn)展方向算是要使停車庫實(shí)現(xiàn)真正的智能化，以互聯(lián)網(wǎng)為依托，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。操作人可經(jīng)過靈便多樣，比較友好的人機(jī)界面，操縱靈便，系統(tǒng)的安全性和可靠性高。

在工業(yè)自動(dòng)化操縱中，最常用的三種操縱方式有單片機(jī)操縱、可編程操縱器操縱和繼電器操縱，這三種操縱方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。

在20世紀(jì)80年代以來單片微機(jī)依它的操縱功能強(qiáng)、體積小、成本低、功耗小、成本低和使用方便等優(yōu)勢(shì)得到飛快進(jìn)展。理論上也可用于立體停車庫系統(tǒng)，但實(shí)際上在立體停車庫的操縱系統(tǒng)中，單片微機(jī)操縱卻沒有得到廣泛的推廣應(yīng)用，其緣故要緊有以下幾點(diǎn):

單片機(jī)不過一具芯片，用單片機(jī)直截了當(dāng)開辟操縱系統(tǒng)，還必須舉行系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì)和抗干擾設(shè)計(jì)才干付諸應(yīng)用，這個(gè)地方包含大量個(gè)性化及針對(duì)性的設(shè)計(jì)，對(duì)開辟者要就相當(dāng)高，工作量大、成本高、編程比較復(fù)雜、開辟周期長，有非常強(qiáng)的針對(duì)性；

操縱系統(tǒng)開辟周期比較長，系統(tǒng)調(diào)試耗時(shí)比較多；

抗干擾能力比較弱，因此對(duì)現(xiàn)場工作環(huán)境要求非?？量蹋?/p>

單片機(jī)自身算是弱電驅(qū)動(dòng)，若用于操縱必須添加多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，而隨著驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)的增加，系統(tǒng)的可靠性別僅下落，而且大大提高系統(tǒng)的復(fù)雜程度，編程復(fù)雜，容易出錯(cuò)；

單片機(jī)應(yīng)用范圍要緊是大批量重復(fù)生產(chǎn)的民用消費(fèi)品以及小批量產(chǎn)品，特殊是儀器儀表，家電以及小型操縱系統(tǒng)。

PLC和繼電器相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)：

A.操縱方式

繼電器操縱是采納硬件接線（硬接線）實(shí)現(xiàn)過程操縱，即利用導(dǎo)線把繼電器、接觸器的線圈以及它們的開關(guān)的觸點(diǎn)按邏輯關(guān)系順次連接起來完成既定的邏輯操縱。一量系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，若想改變或增加功能將十分困難；由于繼電器的觸點(diǎn)有限，其靈便性和擴(kuò)展性也受到制約。

PLC經(jīng)過編制程序?qū)崿F(xiàn)各種邏輯操縱，操縱要求改變，只需改變用戶程序即可，故稱“軟連接”。它的接線少，體積和功耗小。

B.操縱速度

繼電器操縱是靠繼電器的觸點(diǎn)的通斷實(shí)現(xiàn)操縱的，其動(dòng)作頻率受制于機(jī)械結(jié)構(gòu)，動(dòng)作速度慢；機(jī)械觸點(diǎn)的現(xiàn)顫動(dòng)現(xiàn)象會(huì)引起系統(tǒng)的誤操作。

PLC是由程序指令操縱半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)操縱，速度極快同時(shí)PLC內(nèi)部有嚴(yán)格的同步，不可能浮現(xiàn)顫動(dòng)咨詢題。

C.延時(shí)操縱

繼電器操縱系統(tǒng)的延時(shí)操縱是靠時(shí)刻繼電器的滯后動(dòng)實(shí)現(xiàn)，精度別高且易受環(huán)境溫度和濕度的妨礙，調(diào)整時(shí)刻困難。

PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，精度高。定時(shí)器數(shù)量多，用戶可隨意更改設(shè)定值。

D.操縱數(shù)據(jù)類型

繼電器操縱系統(tǒng)普通只能舉行開關(guān)量的邏輯操縱。

PLC除了能舉行開關(guān)量的邏輯操縱外，還具有模擬量操縱、數(shù)據(jù)處理、能通訊聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)監(jiān)控等功能，可實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜操縱。

E.可靠性和可維護(hù)性

繼電器操縱系統(tǒng)使用大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線多而復(fù)雜而且壽命短，系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)性都較差。

PLC采納微電子技術(shù)，開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路完成，所以壽命長，可靠性高。PLC本身的監(jiān)測和自診斷功能，方便現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)。

此外，PLC具有如下特點(diǎn)：

a.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。

PLC由于采納現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采納嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝創(chuàng)造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有非常高的可靠性。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，浮現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。

b.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)。

PLC進(jìn)展到今天，差不多形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。能夠用于各種規(guī)模的工業(yè)操縱場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字操縱領(lǐng)域。

c.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎。

d.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建筑工作量小，維護(hù)方便，容易改造。

e.體積小，分量輕，能耗低。

綜合以上緣故，挑選PLC來舉行立體車庫操縱是最為合適的。

整體方案設(shè)計(jì)

升落橫移立體車庫車位結(jié)構(gòu)為N*M二維矩陣形式，可設(shè)計(jì)為多層、多列。由于受收鏈裝置及進(jìn)出車時(shí)刻的限制，通常設(shè)計(jì)為2到4層(國家規(guī)定最高為4層)，其中以2、3層者居多，實(shí)際上能夠依照泊車的多少?zèng)Q定立體車庫的規(guī)模。車庫提供的總車位容量為：P=N*M-(N-1)，其中N為二維矩陣的行，即車庫的層數(shù)；M為二維矩陣的列，即車庫的列數(shù)。

從結(jié)構(gòu)上來講，通常立體停車庫除頂層外的其他層都必須留出一具空位，用來向載車盤提供上升和下落的通道。當(dāng)車輛位于底層時(shí)，無需挪移其他托盤就能夠直截了當(dāng)取出車；若預(yù)備將車存于底

層，同樣別需要挪移其他層的載車盤，直截了當(dāng)將車駛?cè)爰纯?。但若車輛存于中間層或頂層，在存取車時(shí)，則需要推斷預(yù)存取車位處所在的下方是否為空，別為空則要經(jīng)過橫移將車位以下的托盤調(diào)整為空，舉行平移操作后，在舉行下落至一層，舉行存取車。整體操作時(shí)，遵循底層托盤只舉行平移操作，頂層托盤只能舉行升落操作，中間層既可平移又可升落操作的原則。

本次設(shè)計(jì)一具雙層5車位的升落橫移式立體車庫，兩層平面為：上平面U和下層平面M。上平面U只能舉行升落動(dòng)作，下層平面M只能舉行平挪移作。立體車庫中總共有6個(gè)車位，其中一具為空位向載車盤提供上升和下落的通道，另外5個(gè)車位用于存放車輛。當(dāng)下層平面M車位進(jìn)出車時(shí)，別需要挪移其他托盤就可直截了當(dāng)舉行進(jìn)出車處理。當(dāng)上平面U車位進(jìn)出車時(shí)，首先要推斷其對(duì)應(yīng)的下方位置是否為空，別為空時(shí)要舉行相應(yīng)的平移處理，直到下方為空才可舉行下落動(dòng)作到達(dá)下層平面M，舉行進(jìn)出車處理，進(jìn)出車完畢后上升回到原位置。依照運(yùn)動(dòng)的規(guī)律存取車的過程要緊包括3個(gè)步驟:

1.為了讓出空位，載車板需要橫移;

2.為了存取車，需要載車板的升落;

3.載車板左右橫移一具準(zhǔn)確的停車位行程和升落到準(zhǔn)確的位置。

下圖是一具兩層平面立體車庫的結(jié)構(gòu)示意圖

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

PLC操縱器的選型

本設(shè)計(jì)PLC挑選三菱FX2N-48MR型PLC，F(xiàn)X2n系列是FX系列三菱小型PLC家族中最可靠的系列。FX2n系列PLC具有程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國別同的電源以及滿腳單個(gè)需要的大量特別功能模塊，它能夠?yàn)槟愕墓S自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈便性和操縱能力。該機(jī)型是一種小型化、高速度、各方面都相當(dāng)于FX系列中最高檔次的小型PLC，具有豐富的功能指令和強(qiáng)大的通信能力。FX2N系列PLC由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊和特別功能單元構(gòu)成。FX2N系列PLC性能見表所示。

表3-1三菱FX2N系列PLC技術(shù)參數(shù)

名稱性能規(guī)格

運(yùn)算操縱方式存儲(chǔ)程序反復(fù)運(yùn)算方式、中斷命令

輸入輸出操縱方式批處理方式

程序語言繼電器符號(hào)+步進(jìn)梯形圖方式

程序存儲(chǔ)器最大存儲(chǔ)容量16K步，有磁盤愛護(hù)功能內(nèi)置存儲(chǔ)器容量9K步

可選存儲(chǔ)卡盒RAM8K

指令種類順控先進(jìn)梯形圖順控指令27條，步進(jìn)梯形圖指令2條應(yīng)用指令128種298個(gè)

運(yùn)算處理速度基本指令

/指令應(yīng)用指令

數(shù)百

/指令

輸入輸出點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展并用時(shí)輸入點(diǎn)數(shù)X0-X287184點(diǎn)（8進(jìn)制）擴(kuò)展并用時(shí)輸出點(diǎn)數(shù)Y0-Y287184點(diǎn)（8進(jìn)制）擴(kuò)展并用時(shí)總點(diǎn)數(shù)256點(diǎn)

輔助繼電器普通用500點(diǎn)保持用524點(diǎn)保持用2048點(diǎn)特別用156點(diǎn)

定時(shí)器100ms200點(diǎn)

10ms46點(diǎn)

圖3-1三菱FX2N系列PLC

硬件電路設(shè)計(jì)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路完成各車位驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，電路見附錄A所示，電路中詳細(xì)功能見表所示。

表3-2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路器件明細(xì)表

圖紙編號(hào)器件名稱器件功能

QS01隔離開關(guān)電路隔離、系統(tǒng)檢修

QF01低壓斷路器1#車位操縱電機(jī)短路愛護(hù)

QF02低壓斷路器2#車位操縱電機(jī)短路愛護(hù)

QF03低壓斷路器3#車位操縱電機(jī)短路愛護(hù)

QF04低壓斷路器4#車位操縱電機(jī)短路愛護(hù)

QF05低壓斷路器5#車位操縱電機(jī)短路愛護(hù)

QF06低壓斷路器操縱系統(tǒng)電源短路愛護(hù)

KM1A交流接觸器1#車位操縱電機(jī)正轉(zhuǎn)

KM2A交流接觸器2#車位操縱電機(jī)正轉(zhuǎn)

KM3A交流接觸器3#車位操縱電機(jī)正轉(zhuǎn)

KM4A交流接觸器4#車位操縱電機(jī)正轉(zhuǎn)

KM5A交流接觸器5#車位操縱電機(jī)正轉(zhuǎn)

KM1B交流接觸器1#車位操縱電機(jī)反轉(zhuǎn)

KM2B交流接觸器2#車位操縱電機(jī)反轉(zhuǎn)

KM3B交流接觸器3#車位操縱電機(jī)反轉(zhuǎn)

KM4B交流接觸器4#車位操縱電機(jī)反轉(zhuǎn)

KM5B交流接觸器5#車位操縱電機(jī)反轉(zhuǎn)

FR01熱繼電器4#車位操縱電機(jī)過載愛護(hù)

FR02熱繼電器5#車位操縱電機(jī)過載愛護(hù)

FR03熱繼電器6#車位操縱電機(jī)過載愛護(hù)

FR04熱繼電器7#車位操縱電機(jī)過載愛護(hù)

FR05熱繼電器8#車位操縱電機(jī)過載愛護(hù)

PLC操縱電路設(shè)計(jì)

PLC操縱電路是系統(tǒng)操縱核心，電路見附錄A所示，