S7 200PLC停车场自动控制设计.docx
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S7200PLC停车场自动控制设计
学号1151401145
《电气控制及可编程控制技术》
课程设计
（2011级本科）
题目：
基于S7-200PLC停车场自动控制设计
系（部）院：
物理及机电工程学院
专业：
电气工程及其自动化
作者姓名：
张成宏
指导教师：
张静职称：
副教授
完成日期：
2014年6月30日
摘要
随着科学技术不断进步和社会飞速发展，停车场已经及人民日常生活息息相关。
编程软件以西门子公司为S7-200PLC设计的V3.2STEP7MicroWINSP4编程软件为例。
停车场的全自动化、多功能化、智能化是其发展方向。
本文首先介绍了本次设计的目的、意义及内容，然后重点介绍了停车场的设计，对程序流程图及编程软件进行了说明，最后对系统进行了仿真。
最后就本课题所做的工作进行了总结，并对进一步的研究提出了自己的看法。
本次设计的自动双层停车场设计工艺要求有待改善，由于时间有限，没做进一步的改善。
基于自动控制停车场在日常生活中广泛运用，本设计具有广泛的推广价值。
基于自动控制停车场的应用日益广泛，本次设计利用来PLC控制停车场车位移动，及传统的继电器逻辑控制系统相比较，停车场灵活性、效率得到了提高。
PLC控制不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少，及此同时系统维修简单、维修时间缩短。
本次设计基于PLC的自动双层停车场控制设计，课题源于市场上自动控制停车场。
本设计以操作简单、使用可靠、维护修理方便作为主要设计方向。
关键词：
停车场，PLC，控制
1绪论
随着科学技术不断进步和社会飞速发展，停车场已经及人民日常生活息息相关。
基于自动控制停车场在日常生活中广泛运用，本设计具有广泛的推广价值。
基于自动控制停车场的应用日益广泛，本次设计利用来PLC控制停车场车位移动，及传统的继电器逻辑控制系统相比较，停车场灵活性、效率得到了提高。
PLC控制不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少，及此同时系统维修简单、维修时间缩短。
本次设计基于PLC的自动双层停车场控制设计，课题源于市场上自动控制停车场。
本设计以操作简单、使用可靠、维护修理方便作为主要设计方向。
§1.1 课题研究目的及意义
作为解决城市静态交通的有效措施——自动双层停车场。
自动化立体停车设备已向空间、高层发展，以其占地面积小、停车效率高、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。
机械车库及传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。
首先，机械车库具有突出的节地优势。
以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据30余平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多层立体式车库的话，土地面积将大大减少，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。
发展立体停车库是当今社会的必然趋势，机械式立体停车库占地少、存车多，其在停车场听优势是明显的，适合于城市建设的各种场所。
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。
目前我国经济正处在高速发展时期。
随着人们生活水平的不断提高和加入世界贸易组织步伐的加快，汽车普遍进入家庭已为期不远，停车市场前景广阔。
机械式立体停车库既可以大面积使用，也可以见缝插针设置，还能及地面停车场、地下停车库和停车楼组合实施。
是解决城市停车难最有效的手段，是停车产业发展的必经之路。
§1.2本课题研究的主要内容
本课题需研制出可靠性高、易于操作的自动双层停车场控制方法，该系统采用PLC控制，主要包括电动机正反转控制、行程控制、保护和互锁。
研究的具体内容包括：
（1）深入了解双层停车场的发展、结构及控制要求。
（2）控制系统设计。
包括硬件设计，PLC的选择，各硬件模块的介绍，软件设计，编程方法。
（3）对编写好的编译程序进行实际调试并仿真。
2设计方案
§2.1概述
编程软件以西门子公司为S7-200PLC设计的V3.2STEP7MicroWINSP4编程软件为例。
选用S7-200PLC下的CUP224。
实物图和原理图如下：
图2.1.1实物图图2.1.2原理图
§2.2自动双层停车场的工作原理
自动双层停车场的运行原理即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2-4层，2层、3层者居多，现以较为典型的地上2×3升降横移式为例，说明停车库的运行原理。
下排车位只需直接将车子开出即可。
如果要呼叫上排车位，只需按下1至3的按钮，再按下[叫车]按钮，择所按车位将降至下层，而下排车位将左右移动，让出位置让上层车位降下来。
即底层只能平移，顶层只能升降。
除顶层外，底层都必须预留一个空车位，供进出车升降之用。
当底层车位进出车时，无需移动其他托盘就可直接进出车；顶层进出车时，先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的平移处理，直到下方为空才可进行下降动作，进出车完成后再上升回到原位置。
其运动的总原则是：
升降复位，平移复位。
由于停车设备对场地的适应性强，系统各机械部分可以根据不同地形和空间进行任意的组合、排列，规模可大可小，对土建的要求比较低，因此，应用非常广泛。
§2.3自动双层停车场控制要求
自动双层停车场控制系统通过人机界面来实现。
存车时，在人机界面的主界面中按“存车界面”，在选择需要存车的车位，判断无误后按确认，自动完成存车过程；取车时人机界面进去取车界面，直接选择想要取车的库位，判断无误后按确定，自动完成驱车过程。
用户存车，进入存车界面。
司机将车开到升降台指定位置后下车，发布存车指令，人机界面将相应信号送给PLC，PLC判断是否上升，升降台低速上升，达到指定位置碰到主平层行程开关时，主电机制动。
此时汽车在制定车位，并且人机界面上显示相应库位有存车信息。
图2.2.1存车流程图
取车时，在人机界面上选择取车界面，选择库位，判断无误后按“叫车”，进入驱车操作。
根据库位位置，PLC判断所取车位是否下降，升降台下降，司机把车从升降台上开出。
图2.2.2取车流程图
3接线图及其软件设计
§3.1系统资源分配
§3.1.1电气接线图：
图3.1.1电气接线图
§3.1.2主电机接线
图3.1.2主电机接线图
§3.1.3数字量输入部分
自动双层停车场控制系统的输入共有15个输入点。
具体的输入分配如表所示：
输入信号名称
符号
输入点
1号车上升限位开关
SQ1
I0.0
1号车下降限位开关
SQ2
I0.1
2号车上升限位开关
SQ3
I0.2
2号车下降限位开关
SQ4
I0.3
3号车上升限位开关
SQ5
I0.4
3号车下降限位开关
SQ6
I0.5
4号车左移限位开关
SQ7
I0.6
4号车左移限位开关
SQ8
I0.7
5号车左移限位开关
SQ9
I1.0
5号车右移限位开关
SQ10
I1.1
1号电机热继电器
FR1
I1.2
2号电机热继电器
FR2
3号电机热继电器
FR3
4号电机热继电器
FR4
5号电机热继电器
FR5
1号车按钮
SB1
I2.0
2号车按钮
SB2
I2.1
3号车按钮
SB3
I2.2
叫车按钮
SB4
I2.3
复位按钮
SB5
I2.4
表3.3.1输入信号的地址分配表
§3.1.4数字量输出部分
自动双层停车场控制系统的输出共有10个输入点。
具体的输出分配如表所示：
输出信号名称
符号
输出点
1号车平台上升
KM1
Q0.0
1号车平台下降
KM2
Q0.1
2号车平台上升
KM3
Q0.2
2号车平台下降
KM4
Q0.3
3号车平台上升
KM5
Q0.4
3号车平台下降
KM6
Q0.5
4号车平台左移
KM7
Q0.6
4号车平台右移
KM8
Q0.7
5号车平台左移
KM9
Q1.0
5号车平台右移
KM10
Q1.1
表3.3.2输出信号KM的地址分配表
§3.2程序设计梯形图及控制过程：
当1号车取车时，先按SB1按钮，线圈KM11得电，再按SB4按钮，线圈KM14得电，则此时线圈KM10得电，5号车车位右移电机启动，5号车车位右移，行程开关SQ9常开触点断开，常闭触点闭合。
至预定位置时，行程开关SQ10常闭触点断开，常开触点闭合，线圈KM10失电，线圈KM14失电，线圈KM8得电，4号车车位右移电机启动，4号车车位右移，行程开关SQ7常开触点断开，常闭触点闭合。
至预定位置时，行程开关SQ8常闭触点断开，常开触点闭合，线圈KM8失电，线圈KM11失电，线圈KM2得电，1号车车位下降电机启动，1号车车位下降，行程开关SQ1常开触点断开，常闭触点闭合。
至预定位置时，行程开关SQ2常闭触点断开，常开触点闭合，线圈KM2失电。
此时所有线圈均失电，1号车开车出库。
当1号车因存车而复位上升时，按复位按钮，线圈KM15得电，则线圈KM1得电，1号车车位上升电机启动，1号车车位上升，行程开关SQ2常开触点断开，常闭触点闭合。
至预定位置时，行程开关SQ1常闭触点断开，常开触点闭合，线圈KM1失电，KM7得电，4号车车位左移电机启动，4号车车位左移，行程开关SQ8常开触点断开，常闭触点闭合。
至预定位置时，行程开关SQ7常闭触点断开，常开触点闭合，线圈KM7失电，线圈KM9得电，5号车车位左移电机启动，5号车车位左移，行程开关SQ10常开触点断开，常闭触点闭合。
至预定位置时，行程开关SQ19常闭触点断开，常开触点闭合，线圈KM9失电，线圈KM15失电。
此时所有线圈均失电，存车结束。
同理，2号车取车时，5号车车位先右移至预定位置，然后2号车车位下降，下降至预定位置停止，司机开车出库，取车结束；2号车存车时，2号车车位先上升至预定位置，然后5号车车位左移，左移至预定位置后，存车结束。
3号车取车时，3号车车位直接下降，至预定位置后停止，司机开车出库，取车结束；3号车存车时，3号车车位直接上升，至预定位置后停止，存车结束。
4仿真
仿真图如下：
经仿真，软件设计无误，所有功能可以实现，设计成功。
5总结
自动停车场集中了现代多方面的先进技术，是科技含量较高的车库，其中双层自动停车场停车方便、存取速度快、车库结构灵活、造价低的特点，将可能成为今后停车库发展的主要形式。
立体停车库目前在全国各地的很多新建小区内逐渐开始应用，今后随着家庭轿车的增加，经济实用的自动的立体停车库必将兴起，车库实现自动化控制是未来车库技术发展的主方向。
可以设置PC机作为控制系统的上位机，通过灵活、友好的人机界面，以互联网作为信息通道，可实现对停车库的远程网络化控制和管理。
“车库”是大中城市的热门话题，国家经贸委将“城市立体车库”列为“近期行业技术发展重点”，在现代化大都市中，自动停车场已经渗入到人们的各个生活领域，在机关、宾馆酒店、医院和居民区等许多地方，升降横移式立体停车库成了一个必不可少的基础设施。
根据双层自动停车场的运动原理及特点，明确了运动规律，通过对PLC的输入、输出信号数量的确定合理的对PLC进行了选型。
并对其运行过程进行了PLC控制程序的编程。
总体来说，此次设计给我的影响颇大，让我知道了怎样做好一件事情，也明白了以往所学PLC课程还很不够，所以在本设计中可能存在考虑不周全、设计漏洞等问题。
我希望大家提出宝贵意见及建议。
三年的大学学习，让我的专业知识有了进一步的提高。
课程设计是我们学习中一个重要的实践性环节，它是一个综合性较强的设计课题，为我们以后从事实际的技术工作，打下了一个良好的基础。
并且对我们掌握所学知识情况，进行了全面而又直观的检验。
想想这次的课程设计，我在其中学到了很多知识，但其中所遇到的困难，也仍旧记忆犹新。
它让我明白了无论是设计新产品，还是改造原先的老产品，都是一个复杂的技术过程，容不得半点含糊。
这次的课程设计，拓宽了我的知识面，是一个锻炼的好机会。
参考文献
1．宫淑贞,徐世许.可编程控制器原理及其应用（第二版）.人民邮电出版社
2．王永华.现代电气控制及PLC应用技术（第二版）.北京航空航天大学出版社.2008.2
3．西门子公司.SEMATICS7-200可编程序控制器系统手册.2004.6
4．梅丽凤,郑海英,江明颖.电气控制及PLC应用技术.北京：
机械工业出版社.2011.1
5．王永华.现代电气及可编程技术.北京航空航天大学出版社
6.黄永红.电气控制及PLC应用技术,北京:
机械工业出版社,2011.
7.王建华.电气工程师手册,北京:
机械工业出版社,2006.
8.吴晓君.电气控制课程设计指导,北京:
中国建材工业出版社,2007.
元器件清单：
符号
名称
规格及型号
数量
M
电动机
1LE0
5
FU
低压熔断器
3NA3830-2C100A
7
QS
低压断路器
DZ15
5
KM
交流接触器
220V12A
CJX2-12101201
15
SB
按钮
NP4-11BN
5
FR
低压热继电器
TH-N129A
5
PLC
可编程控制器
CPU226AC/DC/RLY
1
SQ
行程开关
LXI9-001
10
升级会员 