王世笛 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

基于PLC的立體車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王世笛 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

本文是基于PLC對(duì)立體車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的論文，介紹了立體車庫(kù)的產(chǎn)生背景意義、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、以及發(fā)展趨勢(shì)等。并且對(duì)此設(shè)計(jì)立體車庫(kù)的功能和實(shí)現(xiàn)的方式做了敘述。這個(gè)設(shè)計(jì)是升降平移式的一個(gè)兩層五車位立體車庫(kù)的控制系統(tǒng)。

立體車庫(kù) PLC 自動(dòng)控制

1 引言

由于考慮到現(xiàn)如今交通擁擠問(wèn)題嚴(yán)重，車位數(shù)量有限這一系列問(wèn)題，從而確立立體車庫(kù)這一課題。立體車庫(kù)具有占地面積小，容納率高的特點(diǎn)，在一般條件下都可以安裝使用，對(duì)場(chǎng)地沒(méi)有特殊的要求，無(wú)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(chǎng)，車庫(kù)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(wèn)題。目前，自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這也是未來(lái)一個(gè)大的趨勢(shì)，自動(dòng)控制將越來(lái)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(dòng)化控制方式之一。

用戶通過(guò)外置的顯示屏使操作者用按鈕操作，系統(tǒng)完成對(duì)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(dòng)回復(fù)原位。為了防止超長(zhǎng)和超重的車輛進(jìn)入車庫(kù)而造成得車輛以及車庫(kù)損壞，系統(tǒng)要具備車輛測(cè)長(zhǎng)和測(cè)重的功能，該系統(tǒng)要對(duì)超長(zhǎng)和超重的車輛能夠作出報(bào)警處理。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

課題中設(shè)計(jì)的立體車庫(kù)是用PLC來(lái)對(duì)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(dòng)，然后完成車輛的存與取。每一個(gè)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(lái)按照設(shè)定好的策略以及程序來(lái)調(diào)動(dòng)車庫(kù)的車位，以完成車輛的存與取。

立體車庫(kù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)包含兩套系統(tǒng)，他們分開(kāi)工作，各司其職，這樣可以提高它的運(yùn)行效率，這兩套系統(tǒng)分別是弱電系統(tǒng)以及強(qiáng)電系統(tǒng)，弱電系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)各種信號(hào)的收集以及控制信號(hào)的輸出。例如：接觸器的線圈接收的信號(hào)來(lái)源是PLC的輸出信號(hào)，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(qiáng)電系統(tǒng)。強(qiáng)電系統(tǒng)的主要功能是對(duì)車位載車板電機(jī)線路的控制。除此之外還要控制他們對(duì)應(yīng)的所有的電機(jī)的正反轉(zhuǎn)的接觸器等得一系列元件。本個(gè)立體車庫(kù)采用的是通過(guò)面板上的按鈕來(lái)調(diào)用車位上的載車板來(lái)完成存取車，與此同時(shí)用升降橫移的機(jī)械裝置來(lái)把用戶所呼叫的汽車輸送到指定位置來(lái)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(kù)就將立即停止運(yùn)行，防止發(fā)生事故。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)課題設(shè)計(jì)中的要求，分析其工藝，而對(duì)其進(jìn)行硬件的選擇。然后設(shè)計(jì)出來(lái)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(diǎn)，設(shè)計(jì)輸入以及輸出的接線圖。系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(wèn)題。所選擇的接觸器類型要能滿足我所設(shè)計(jì)的立體車庫(kù)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(duì)電子線路的控制也應(yīng)該對(duì)觸頭的數(shù)目考慮在內(nèi)，考慮到每小時(shí)來(lái)立體車庫(kù)存取車用戶的數(shù)量以及對(duì)車庫(kù)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(jì)框圖

3.2 熔斷器的選擇

對(duì)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(diǎn)和使用對(duì)象的線路要求，還有就是對(duì)于熔斷器將要安裝的地點(diǎn)的綜合條件進(jìn)行評(píng)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(shí)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(shí)后一級(jí)的熔體的額定電流又應(yīng)該比前一級(jí)的熔體額得額定電流要大一些。由于要避免越級(jí)熔斷，不然的話會(huì)造成大面積停電?；诒驹O(shè)計(jì)的考慮，電機(jī)啟動(dòng)電流較大屬于重載起動(dòng)，熔體的系數(shù)我們近似取為2.5。綜合以上情況來(lái)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(hù)對(duì)象的額定電流，來(lái)確定低壓斷路器的種類。一般來(lái)說(shuō)是以額定電流為600A為區(qū)分標(biāo)度，如果電流不超過(guò)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(guò)此標(biāo)度，同時(shí)短路電流也很大的時(shí)候，就用萬(wàn)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(shí)際需要我選擇DZ47LE-32斷路器。

3.4 電機(jī)的選擇

所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于計(jì)算所得的功率。先要具備起動(dòng)力矩大，轉(zhuǎn)速小，且有制動(dòng)功能，如果有體積小的對(duì)于安裝和整體布置會(huì)更好。所以通常情況下都選取用電機(jī)減速機(jī)一體的。選取時(shí)還要考慮的是扭矩，制動(dòng)力矩，垂直軸力及其功率還有速度。兩層升降電機(jī)選2.2千瓦的就可以，橫移電機(jī)選0.75千瓦就可以，綜上，橫移電機(jī)我們選擇Y80M1-2型三相異步電動(dòng)機(jī)，升降選用Y90L-2型三相異步電動(dòng)機(jī)。我設(shè)計(jì)的車庫(kù)由于是由可編程控制器控制的，因?yàn)榭刂破鲀?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(jī)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(jì)流程

3.5 PLC的型號(hào)選擇

我們應(yīng)該綜合考慮系統(tǒng)要求和財(cái)力等一系列因素，盡可能選擇性能價(jià)格比高的PLC，進(jìn)而選配合適的輸入輸出器件。在選擇時(shí)具體考慮了以下問(wèn)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(jì)的立體車庫(kù)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(jì)中根據(jù)具體功能情況，通過(guò)對(duì)輸入輸出點(diǎn)的估算，還有對(duì)編程軟件以及機(jī)型的認(rèn)識(shí)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(gè)數(shù)字量輸入和10個(gè)數(shù)字量輸出。它的運(yùn)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(gè)輸入和11個(gè)輸出，滿足使用要求，不夠的話，在實(shí)驗(yàn)中可以隨時(shí)增加擴(kuò)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(jì)

4.1 軟件設(shè)計(jì)流程

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程如圖3所示。

4.2 梯形圖

5 總結(jié)

通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使立體車庫(kù)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(kù)系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)。對(duì)西門子S7-200型PLC進(jìn)行了程序編譯，使其實(shí)現(xiàn)了對(duì)立體車庫(kù)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(kāi)關(guān)也成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛超長(zhǎng)超重和載車板有無(wú)車輛的檢測(cè)，使用組態(tài)王軟件對(duì)立體車庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行了監(jiān)控和顯示。

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