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1、升降横移式自动化停车库的研制摘 要本文介绍了基于可编程控制器(PLC)和Profibus总线的车库控制系统，简述了三层三列式七车位升降横移式立体停车库的工作原理、结构特点，并通过PLC软件设计及其优化，实现了立体车库的自动控制。整个系统由钢结构部分、载车板部分、传动系统、控制系统、安全防护措施等组成。用PLC内的预置程序来控制整个系统的运行，用电机的正反转来控制车位的上下左右移动，电机的转速和正反转则由变频器来控制，存车则由条码打印机来打出凭条，取车则把该凭条用条码扫描器扫进PC机，在通过Profibus总线传到PLC中去，实现存取车的自动化。该系统分为三个工作过程：自动运行、手动运行和停止运
2、行，可用转换开关来控制。又具有以下保护功能：急停、断电保持、超长提示和离车保护。【关键词】：立体停车库 PLC Profibus 自动控制 变频器前 言自动化停车库是机电合一的大型复杂产品,机械部分相当于人的躯体,电器部分相当于人的神经。机与电的高度合一,使自动化停车库成了现代科学技术的综和产品。随着汽车的急增致使城市停车难问题不断恶化，而作为解决城市静态交通的有效措施向空间、向高层发展的自动化立体停车设备，以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点，越来越受到人们的青睐。目前市面上常见的机械式立体停车库有：升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类
3、、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等8种，其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点，在国内车库市场占有绝对优势的市场份额。目 录第一章 升降横移式自动化停车库的简介4控制系统的展望与特点4系统的展望4车库的特点4系统各元件的介绍5停车库的控制方案7系统的工作原理及过程7第二章 系统的设计与操作10系统的设计10 I/0分配表见附录一和附录二10系统程序的编写10系统的操作过程102.2.1 开机准备：102.2.2 手动操作：102.2.3 自动运行：122.2.4 停机：13第三章 系统的调试与分析13系统的调试13系统调试中遇到的问题14第四章 结论14致谢15参考文
4、献16附录一17附录二18附录三19第一章 升降横移式自动化停车库的简介1.1控制系统的展望与特点1随着社会的发展，人们的生活水平有了极大的提高，现代交通工具家庭式轿车也逐渐进入千家万户，但受到土地的限制，停车场数量也就非常有限，这就需要我们设计出一种即不大量占用土地又可以提高停车数量的车库。然而立体式自动化停车库，可以提高土地利用率及空间利用率，做到有限的土地可以更多的停放车辆，并配备完善的安全装置及其运作系统，实现存取车的快捷，整体效果优良。该设备还可根据客户的场地及需要，实现2-4层的多车位设计。由于升降横移类停车设备规模可大可小，对场地的适应性较强，就可以以最少的投资获取最具价值的回报
5、。1（1）模块化设计，车位数从几个到上百个均可采用。可以在地面及地下停车场使用，也可设计成半地下形式，使用形式灵活，造价较低。 （2）充分利用空间，可数倍提高停车数量。（3）系列化、标准化设计，结构合理，多种保护装置，安全可靠。（4）布局灵活，组合方便，可采用多种型式，形成大型停车场。 （5）适应性强，地上、地下均可建造，可作2-6层，可多种单元组合，既有单列式，又有重列式。 （6） 电动钢索(或链条)式升降驱动系统，运行平衡可靠。（7） 操作方式采用类似电子储物柜的存取方式，（即存车时按存车按钮打印凭条，取车时把凭条的信息扫入系统取车）。（8）广泛适用于办公写字楼、居民集中住宅区等处的地下室
6、停放车辆， 可充分利用地下室的有效空间高度和柱间距宽度来布置停车位。 （9）多层升降横移式停车设备，可以创造多层停车位，就同类型设备而言，空间利用率最高。 （10）直接于地面空地架设，布置较为简单，工期施工短。 （11）整体设计与楼面容为一体，美观大方。 （12）安全系数大，系统具有以下安全保护装置：防坠落装置、紧急停止按钮、光电检测开关、离车保护、断电保护、超长报警装置等。1.2系统各元件的介绍（1）PLC（三菱FX2N128MR001）：在本系统中我们采用了三菱FX2N128MR001PLC，该型号PLC是FX系列PLC家族中最先进的系列。它具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行
7、更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。（2）变频器（三菱FR-E540-0.4K-CH）：它具有小型、高性能，功率范围在0.47.5KW(三相380VFR-E540系列) ，采用磁通矢量控制，实现1Hz运行150%转矩输出 ，15段速度等多功能选择，内置独立RS485通讯口 ，柔性PWM，实现更低噪音运行。 （3）条码打印机(Intermec PC41): 它具有独特的双层贝壳式结构，使标签和色带的装载和更换极为便利。体积小巧，结构坚固，功能强大，价格低廉，可靠性高，处理速度和打印输出速度快，打
8、印机械速度甚至提高到每秒102毫米。（4）条码扫描器（Intermec PULS 1800VT）：它是Intermec 公司综合CCD 和激光扫描技术的优点而开发的新产品，具有CCD 技术的可靠性、安全性和激光技术的长距离、高亮度，是新一代的环保型产品。它具有模糊逻辑功能，可识读残损受污的条码。其高亮度的特性，使其可在暗室或日光下正常工作。它还具有 人性化的结构造型，快捷的专用解码芯片，强化电缆模块的专利 设计，通用性的接口设计，低功耗节能机芯，现场的软件设置和 Firmware 升级等。（5）传感器（BEN5M-MDT）：它是一种测距的光电传感器，具有测距远（最远可达到5米），采用反射镜反射
9、的检测方式，DC1224V供电，NPN/PNP同时输出，遮光ON/入光ON选择。（6）TGS减速电动机：采用德国技术进行模块化设计，于减速机、电机、刹车器集成机电一体化组合使用，配置美国托林顿轴承，日本产机与德国伦茨TSB电磁刹车器，国内出口创汇企业的电机，各项指标符合技术要求。TGS专用减速机与国外进口专用减速机对比，TGS优势是电机连续工作制,提升重量大，刹车扭矩大。（7）行程开关（YKXX1-111（T）：又称限位开关,可以安装在相对静止的物体(如固定架、门框等，简称静物)上或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上。当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的
10、接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机构的动作。适用于操动机构交流电压380V、直流220V，发热电流为5A的控制电路中。（8）转换开关（YKXH28）：具有体积小、结构紧凑、功能齐全、操作灵活可靠、外形美观等优点，该开关产品结构设计，材料选用于传统开关有着较大差别，具有很高的技术含量，可与国外最先进的蓝系列开关相媲美，对于提高成套设备的可靠性及产品档次有着重要的意义。主要用于交流50Hz，额定电压至380V及以下， 直流额定电压至220V及以下的电路中作接通、分段和转换电路之用，也可直接控制小容量电动机和作主令控制之用。（9）按钮（YKXY6）：主要用于交流50Hz-60Hz工作
11、电压至380V和直流工作电压至220V的控制电路中，作控制、信号、联锁之用。1.3停车库的控制方案升降横移立体停车库以停放轿车为主，其代价较昂贵，而且立体停车库使用时涉及到人身和车辆的安全，所以对设备的安全性和可靠性要求非常高。PLC采用了以计算机为核心的通用自动控制装置，集微机技术、自动化技术、通讯技术为一体，可靠性强、性价比高、设计紧凑、扩展性好、操作方便，适用于频繁启动和恶劣的环境，因此在立体停车库控制系统中通常采用PLC作为电控系统的核心。作为网络底层的现场总线技术以其简单的结构，在控制系统的设计、安装、运行、维护上体现出极大的优越性，因此本文采用Profibus-FMS和Profib
12、us-DP构成两层控制网络。Profibus-FMS主要完成中等传输速度的循环和非循环通信任务，通常用于PLC与PC、PLC与PLC之间的互相通信。而底层网络则选择了Profibus-DP，这主要因为Profibus-DP是经过优化的高速通信联接，用于设备级分散I/O之间的通信，构成获得最短总体循环时间的单主站系统。同时，本系统以上位机作为监控机，利用上位机的数据通信手段，数据处理能力和图形显示、多媒体技术，通过现场总线，实时接收和处理下位机PLC从现场采集的各种状态、控制、报警信号，并利用这些信号驱动PC控制界面中的各种图形，实时显示现场的各种状况，在操作员和停车库之间构造出形象、直观的界面
13、，对操作运行和故障给出提示、报警等。1.4系统的工作原理及过程升降横移类机械停车库利用托盘移位产生垂直通道，实现高层车位升降存取车辆。其车位结构为2维矩阵形式，可设计为多层和多列。由于受收链装置及进出车时间的限制，一般为24层(国家规定最高为4层)，2层、3层者居多，现以典型的地上33升降横移式为例，说明停车库的运行原理。其外观图如下：整个系统将由PLC、变频器、条码打印机和条码扫描器组合控制，用转换开关来控制设备的手动运行、自动运行和正常停止。当把转换开关置于手动运行档时，手动指示灯亮，可通过按钮和转换开关来控制车位的上下和左右移动；在把转换开关置于自动挡时，自动指示灯亮，按下存车按钮，此时
14、条码打印机通过PLC传来的指示打印条码，然后把条码上的车位移出让你存车，最后可凭此条码，在条码扫描器上把信息传到PLC中去，经过PLC的处理，就可把相应的车位移出，让你取走，这样便实现了自动存取车；在把转换开关置于停止挡时，车位在完成移动后停下，接着停止指示灯亮。在运行过程中，当发生特殊情况或故障时，按下急停按钮，车位瞬间停下，直到排除故障后，复位急停按钮，车位又按原来停下的位置继续运行下去。用PLC内的预置程序来控制整个系统的运行，用电机的正反转来控制车位的上下左右移动，由变频器的正反转及输出停止来控制电机移动和急停，存车则由条码打印机来打出凭条，取车则把该凭条用条码扫描器扫进PLC，实现存
15、取车的自动化。最后完成对PLC、上位机、Profibus总线、变频器、条码打印机、条码扫描器电机、转换开关、按钮站、电控柜、光电传感器、限位开关、车位和车库的安装及接线。整个系统共有一个电控柜，一个存取车操作系统，另设一个按钮站，操作及维护简单，安全可靠性高。电气控制系统的主电路供电为三相四线制AC380V，控制回路用单相220V供电，信号电路由PLC可编程控制器本身提供DC24V供电。在确保各设备都正常的情况下。接通电源，电源指示灯亮。该设备有以下几种工作情况：手动运行：将电柜的“自动 停止 手动”选择开关扳到“手动”位置时，手动指示灯亮，即可在电柜面板上选择相应的手动按钮及动作升降横移选择开关进行操作;自动运行：将电柜的“自动 停止 手动”选择开关扳到“自动”位置，“自动运行”指示灯亮，即可按下存车按钮，此时条码打印机通过PLC传来的指示打印条码，然后把条码上的车位移出让你存车。最后可凭此条码，在条码扫描器上把信息传到PLC中去，经过PLC的处理，就可把相应的车位移出，让你取走，这样便实现了自动存取
