王世笛 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計

王世笛 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

本文是基于PLC對立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計的論文，介紹了立體車庫的產(chǎn)生背景意義、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、以及發(fā)展趨勢等。并且對此設(shè)計立體車庫的功能和實現(xiàn)的方式做了敘述。這個設(shè)計是升降平移式的一個兩層五車位立體車庫的控制系統(tǒng)。

立體車庫 PLC 自動控制

1 引言

由于考慮到現(xiàn)如今交通擁擠問題嚴(yán)重，車位數(shù)量有限這一系列問題，從而確立立體車庫這一課題。立體車庫具有占地面積小，容納率高的特點，在一般條件下都可以安裝使用，對場地沒有特殊的要求，無論是在市區(qū)還是郊區(qū)或者是地上還是地下，都能夠適應(yīng)人們的需求，它能夠在遍地高樓的小區(qū)中擺放，也可以大量的組合使用，還可以跟地下停車場，車庫等現(xiàn)有停車結(jié)構(gòu)組合使用，能有效的的解決停車難的問題。目前，自動化控制技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，這也是未來一個大的趨勢，自動控制將越來越能夠取代傳統(tǒng)的工作模式，而PLC技術(shù)已經(jīng)成為了最主要的自動化控制方式之一。

用戶通過外置的顯示屏使操作者用按鈕操作，系統(tǒng)完成對應(yīng)泊位托板位置調(diào)整，將托板調(diào)整到車輛出口處；存取完畢后，托板自動回復(fù)原位。為了防止超長和超重的車輛進(jìn)入車庫而造成得車輛以及車庫損壞，系統(tǒng)要具備車輛測長和測重的功能，該系統(tǒng)要對超長和超重的車輛能夠作出報警處理。

2 系統(tǒng)設(shè)計方案

課題中設(shè)計的立體車庫是用PLC來對它進(jìn)行控制的，它是由PLC的程序去控制載車板的升降橫移傳動，然后完成車輛的存與取。每一個車位的車輛不管存與取都由PLC根據(jù)當(dāng)前的車位上具體得情況，來按照設(shè)定好的策略以及程序來調(diào)動車庫的車位，以完成車輛的存與取。

立體車庫的自動控制系統(tǒng)包含兩套系統(tǒng)，他們分開工作，各司其職，這樣可以提高它的運行效率，這兩套系統(tǒng)分別是弱電系統(tǒng)以及強電系統(tǒng)，弱電系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)各種信號的收集以及控制信號的輸出。例如：接觸器的線圈接收的信號來源是PLC的輸出信號，接觸器的通斷就這樣被控制了。并且在這基礎(chǔ)上還能夠控制強電系統(tǒng)。強電系統(tǒng)的主要功能是對車位載車板電機線路的控制。除此之外還要控制他們對應(yīng)的所有的電機的正反轉(zhuǎn)的接觸器等得一系列元件。本個立體車庫采用的是通過面板上的按鈕來調(diào)用車位上的載車板來完成存取車，與此同時用升降橫移的機械裝置來把用戶所呼叫的汽車輸送到指定位置來達(dá)到用戶的要求。在面板上也安裝有急停按鈕，如果發(fā)生意外，只需用戶按下急停按鈕車庫就將立即停止運行，防止發(fā)生事故。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

根據(jù)課題設(shè)計中的要求，分析其工藝，而對其進(jìn)行硬件的選擇。然后設(shè)計出來基于功能的主電路圖以及控制電路圖，進(jìn)而分配他們的輸入以及輸出點，設(shè)計輸入以及輸出的接線圖。系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1所示。

3.1 接觸器的選擇

選擇接觸器首先要綜合考慮接觸器的額定電壓、額定電流、觸頭數(shù)目、額定操作頻率以及接觸器的電磁線圈的額定電壓等一系列問題。所選擇的接觸器類型要能滿足我所設(shè)計的立體車庫電路的要求和需要，通常的選擇原則是額定電壓額定電流應(yīng)該等于或者稍微大于負(fù)載的額定電壓電流，為了能達(dá)到對電子線路的控制也應(yīng)該對觸頭的數(shù)目考慮在內(nèi)，考慮到每小時來立體車庫存取車用戶的數(shù)量以及對車庫的操作的頻率，還應(yīng)該考慮接觸器的額定操作頻率能否達(dá)到要求，綜合考慮以上內(nèi)容，我們選擇CJ0-10型接觸器，額定電流為10A。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計框圖

3.2 熔斷器的選擇

對于熔斷器的選擇原則，通常最先考慮他的額定電壓、電流還有熔體的額定電流，這些因素通通都要考慮在內(nèi)。通常情況下，選擇熔斷器要考慮它使用的地點和使用對象的線路要求，還有就是對于熔斷器將要安裝的地點的綜合條件進(jìn)行評估，一般而言，所選擇的熔斷器，其額定電壓，電流應(yīng)該分別大于線路的工作電壓以及其安裝的熔體的額定電流，然而選擇熔體時要考慮的熔體的額定電流應(yīng)該要稍稍大于其所參與的電路的工作電流，與此同時后一級的熔體的額定電流又應(yīng)該比前一級的熔體額得額定電流要大一些。由于要避免越級熔斷，不然的話會造成大面積停電?；诒驹O(shè)計的考慮，電機啟動電流較大屬于重載起動，熔體的系數(shù)我們近似取為2.5。綜合以上情況來看我選擇XRNM1-10型熔斷器。

3.3 低壓斷路器的選擇

低壓斷路器的選擇原則通常是根據(jù)其保護對象的額定電流，來確定低壓斷路器的種類。一般來說是以額定電流為600A為區(qū)分標(biāo)度，如果電流不超過此標(biāo)度而且短路電流也不大，就用塑殼斷路器，如果額定電流超過此標(biāo)度，同時短路電流也很大的時候，就用萬能式斷路器。在確定了種類后，還要考慮斷路器的額定電壓與電流，他們應(yīng)該分別要比電源和負(fù)載的額定電壓和電流要大，結(jié)合以上考慮因素和所涉及的系統(tǒng)電路的實際需要我選擇DZ47LE-32斷路器。

3.4 電機的選擇

所選電動機的額定功率應(yīng)等于或稍大于計算所得的功率。先要具備起動力矩大，轉(zhuǎn)速小，且有制動功能，如果有體積小的對于安裝和整體布置會更好。所以通常情況下都選取用電機減速機一體的。選取時還要考慮的是扭矩，制動力矩，垂直軸力及其功率還有速度。兩層升降電機選2.2千瓦的就可以，橫移電機選0.75千瓦就可以，綜上，橫移電機我們選擇Y80M1-2型三相異步電動機，升降選用Y90L-2型三相異步電動機。我設(shè)計的車庫由于是由可編程控制器控制的，因為控制器內(nèi)部都是由弱電的直流器件控制的，電壓都小于24V，所以所選的電機應(yīng)該外接380V的交流電。

表1 所選器件一覽表

圖2 控制電路原理圖

圖3 軟件設(shè)計流程

3.5 PLC的型號選擇

我們應(yīng)該綜合考慮系統(tǒng)要求和財力等一系列因素，盡可能選擇性能價格比高的PLC，進(jìn)而選配合適的輸入輸出器件。在選擇時具體考慮了以下問題，主要是它的掃描速率和CPU的處理性能，能否滿足我所設(shè)計的立體車庫的要求，還有就是它的容量情況，然后要選擇I/O模塊。

在此次設(shè)計中根據(jù)具體功能情況，通過對輸入輸出點的估算，還有對編程軟件以及機型的認(rèn)識度，最終決定選擇西門子S7-200 PLC中的S7-224作為的主要控制器，本體含有14個數(shù)字量輸入和10個數(shù)字量輸出。它的運算能力和它的通訊能力比其它一般PLC優(yōu)越，可以輕松地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。系統(tǒng)使用了11個輸入和11個輸出，滿足使用要求，不夠的話，在實驗中可以隨時增加擴展模塊。綜上所述我采用西門子公司生產(chǎn)的PLC中的S7-200中的S7-224作為核心控制器。系統(tǒng)所選元器件如下表1所示。

3.6 控制電路原理圖

系統(tǒng)主控電路圖如圖2所示。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 軟件設(shè)計流程

系統(tǒng)軟件設(shè)計流程如圖3所示。

4.2 梯形圖

5 總結(jié)

通過本次設(shè)計，使立體車庫達(dá)到了任務(wù)書的各種控制要求，成功完成基于PLC的立體車庫系統(tǒng)的控制設(shè)計。對西門子S7-200型PLC進(jìn)行了程序編譯，使其實現(xiàn)了對立體車庫系統(tǒng)的存取車控制，利用壓力傳感器和紅外傳感器以及限位開關(guān)也成功實現(xiàn)了對車輛超長超重和載車板有無車輛的檢測，使用組態(tài)王軟件對立體車庫系統(tǒng)進(jìn)行了監(jiān)控和顯示。

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