基于施耐德PLC的立體車庫設(shè)計

1、C伺服驅(qū)動與實踐設(shè)計說明書題目:基于PLC的立體車庫伺服系統(tǒng)集成設(shè)計二級學(xué)院(直屬學(xué)部:專業(yè):電氣工程及其自動化班級:學(xué)生姓名:學(xué)號:指導(dǎo)教師姓名:職稱:2012年12月29日目錄目錄 (2摘要. .4 第一章系統(tǒng)功能分析概述 (51.1立體停車庫方案論證 (71.2立體車庫在國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀 (81.3 升降橫移立體車庫的研究價值及其特點 (91.4 整體方案設(shè)計 (9第二章立體車庫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 (122.1 電機(jī)的選型 (122.2 變頻器的選型 (122.3 傳感器的選型 (132.4 觸摸屏的選擇 (132.5系統(tǒng)控制電氣設(shè)備選型 (14第三章軟件集成設(shè)計 (153.1 施耐德M

2、218PLC 概述 (153.2 PLC性能指標(biāo) (153.3 M218控制器描述 (163.4 M218 PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) (193.5 軟件方案設(shè)計 (193.6 PLC程序設(shè)計 (213.7 施耐德PLC工程設(shè)計 (243.8 觸摸屏程序設(shè)計 (27第四章調(diào)試與仿真模擬 (304.1運(yùn)行簡介 (304.2 觸摸屏仿真及調(diào)試過程 (324.3調(diào)試過程中的故障排除 (34第五章總結(jié) (37參考文獻(xiàn) (38附錄 (39摘要隨著汽車的急增致使城市停車難問題不斷惡化,而作為解決城市靜態(tài)交通的有效措施向空間、向高層發(fā)展的自動化立體停車設(shè)備,以其占地面積少、停車率高、布置靈活、高效低耗、性價比高、安

3、全可靠等優(yōu)點,越來越受到人們的青睞。目前市面上常見的立體停車庫有:升降橫移類、垂直循環(huán)類、多層循環(huán)類、水平循環(huán)類、平面移動類、巷道堆垛類、垂直升降類和簡易升降類等8種,其中升降橫移類以其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全可靠、造價低等優(yōu)點,在國內(nèi)車庫市場占有絕對優(yōu)勢的市場份額。升降橫移式立體停車庫作為一種新興的停車設(shè)備,以其獨特的特點應(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。在立體車庫控制系統(tǒng)中除了主控制器PLC以外,還需要一些其他的主令電器才能構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。立體停車庫系統(tǒng)的基本原理:從結(jié)構(gòu)上來說,通常立體停車庫除頂層外的其他層都必須留出一個空位,用來向載車盤提供上升和下降的通道。當(dāng)車輛位

4、于底層時,無需移動其他托盤就可以直接取出車;若準(zhǔn)備將車存于底層,同樣不需要移動其他層的載車盤,直接將車駛?cè)爰纯?。但若車輛存于中間層或頂層,在存取車時,則需要判斷預(yù)存取車位處所在的下方是否為空,不為空則要通過橫移將車位以下的托盤調(diào)整為空,進(jìn)行平移操作后,在進(jìn)行下降至一層,進(jìn)行存取車。整體操作時,遵循底層托盤只進(jìn)行平移操作,頂層托盤只能進(jìn)行升降操作,中間層既可平移又可升降操作的原則。升降橫移式立體停車庫根據(jù)其工作原理以及實際的運(yùn)動規(guī)律,運(yùn)用模塊化的設(shè)計方法來編制停車庫的控制程序,這樣更有利于程序的調(diào)試,節(jié)約內(nèi)部資源。升降橫移式立體停車庫具有非常廣闊的發(fā)展空間和發(fā)展前景,其未來的發(fā)展方向就是要使停車

5、庫實現(xiàn)真正的智能化,以互聯(lián)網(wǎng)為依托,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。操作人可通過靈活多樣,比較友好的人機(jī)界面,控制靈活,系統(tǒng)的安全性和可靠性高。AbstractWith the rapid increase of cars resulting in urban parking problem of deteriorating, and as effective measures to solve the static traffic of the city - to the space, to the high-level development of automated parking equipment, i

6、ts small footprint, the parking rate, flexible layoutefficiency and low consumption, cost-effective, safe and reliable, etc., more and more people of all ages. Common market stereo garage: lifting and transferring class, vertical circulation class, multi-cycle, the level of circulating, flat-screen

7、mobile laneway type, vertical lifting type and simple movements such as lift traverse class of its simple structure, easy to operate, safe and reliable, and low cost advantages, has an absolute advantage in the domestic garage market market share. Lifting and transferring garage as a new parking equ

8、ipment applications in hotels, guesthouses, organs and units, as well as residential areas and other places, its unique characteristics.In addition to the main controller PLC in the stereo garage control systems, also need some other main appliances in order to form a complete system.The basic princ

9、iples of stereo garage system: structure, usually solid garage other outside of the top-level layer must set aside a space to channel to the rise and fall of loading disk. When the vehicle is located on the ground floor, without moving other pallets can directly remove the car; ready kept the car on

10、 the ground floor, also do not need to be moved to the other layer contains a flat, direct the car into the can. However, if the vehicle kept in the middle or top layer, accessing the car, you will need to determine the pre-access parking spaces located at the bottom is empty, is not empty will have

11、 by sliding the tray is adjusted for empty parking spaces below to pan after operation, during dropped to the floor, the access car. Overall operation, follow the underlying tray only pan operation, the top tray can only lift operation, the intermediate layer not only translation but also the princi

12、ple of lift operation. Lifting and transferring parking equipment according to their works as well as the actual law of motion, the use of a modular design approach to the preparation of the control procedures of theparking garage, which is more conducive to the process of debugging, saving internal

13、 resources.Lifting and transferring garage has a very broad space for development, and development prospects, its future development direction is to make the garage truly intelligent, relying on the Internet as the network. The operation may be flexible, friendly interface, flexible control, high se

14、curity and reliability of the system. Keywords: parking equipment, control systems, programmable logic controller第一章系統(tǒng)功能分析概述1.1立體停車庫方案論證立體停車庫設(shè)備的應(yīng)用已有30多年的歷史了發(fā)展較早、較好的有日本、韓國、臺灣省、德國等眾所周知,我國經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了近30年的高速增長之后,大眾對生活質(zhì)量的要求日益提高,“衣食住行”中的“行”提高到一個新的高度。隨之而來的交通方面的情況也日加緊張,而這包含了動態(tài)與靜態(tài)兩個方面。如同城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

15、化停放,立體停車在靜態(tài)交通中已經(jīng)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,以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道,平均一輛車就要占據(jù)40平方米的面積,而如果采用雙層立體停車庫,可使地面的使用率提高80%90%,如果采用地上多層(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,可以節(jié)省土地資源和減少土建開發(fā)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)建成三層立體升降橫移類停車庫后,能停放13輛車,基本能滿足駐華大使館要求。人們普遍認(rèn)為停車設(shè)備行業(yè)發(fā)展前景良好,并已被譽(yù)為21世紀(jì)最熱門的行業(yè)之一。本文主

16、要以升降橫移式立體停車庫為研究對象,對其進(jìn)行控制系統(tǒng)研究與設(shè)計。升降橫移式立體車庫利用托盤左右移位產(chǎn)生垂直通道,實現(xiàn)車位升降存取車輛。在系統(tǒng)中,PLC作為控制器直接控制車庫運(yùn)行,工控機(jī)作為上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)視整個車庫的運(yùn)行狀態(tài),實現(xiàn)車庫的安全運(yùn)行和管理。停車庫控制系統(tǒng)的硬件和軟件相互依托,相互補(bǔ)充,才能有效地以最低的成本完成對車庫系統(tǒng)的控制。升降橫移式立體停車庫具有非常廣闊的發(fā)展空間和發(fā)展前景,其未來的發(fā)展方向就是要使停車庫實現(xiàn)真正的智能化,以互聯(lián)網(wǎng)為依托,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。操作人可通過靈活多樣,比較友好的人機(jī)界面,控制靈活,系統(tǒng)的安全性和可靠性高。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),采用嚴(yán)格的

17、生產(chǎn)工藝制造,內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù),具有很高的可靠性。此外,PLC帶有硬件故障自我檢測功能,出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。PLC發(fā)展到今天,已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。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)字控制領(lǐng)域。1.2立體車庫在國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀早在1920年,美國建成了世界上第一座機(jī)械式立體停車設(shè)備。50年代以后美國和西歐陸續(xù)建成多種型式的立體車庫;60年代以來尤其是在市中心的商業(yè)區(qū),建筑物高度密集,不可能騰出大量地皮建停車場。此時,占地面積小的立體式停車設(shè)備才真正得到發(fā)展普及。亞洲的停車設(shè)備技術(shù)

18、起源于日本,日本從20世紀(jì)60年代開始從事機(jī)械停車設(shè)備的開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù),至今已有四十幾年的歷史。到了80年代和90年代初,由于計算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,由全電腦自動控制,采用變頻技術(shù)的新一代機(jī)械式立體停車設(shè)備首先在日本進(jìn)入家庭。生產(chǎn)機(jī)械式立體車庫的公司約100多家,比較大的公司有新明和、石川島播磨、日精、三菱重工等。從90年代起日本每年投入運(yùn)行的機(jī)械停車泊位都在萬以上。目前全日本己經(jīng)投入使用機(jī)械式停車位超過300萬個,其中以升降橫移式停車設(shè)備為主。對于日本,優(yōu)勢在多層升降橫移類、垂直升降類、水平循環(huán)類、垂直循環(huán)類、簡易升降類等產(chǎn)品上。立體車庫產(chǎn)業(yè)在上世紀(jì)九十年代迅速興起,步入

19、了引進(jìn)、開發(fā)、制造和使用的快車道,國內(nèi)立體停車庫市場正以直線上升的態(tài)勢在飛速發(fā)展。我國立體停車設(shè)備的產(chǎn)品經(jīng)引進(jìn)技術(shù)和自主研究開發(fā),生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高,許多設(shè)備采用了當(dāng)前機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計算機(jī)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。控制形式有按鈕式、IC卡式、觸摸屏式、密碼鑰匙式、遙控式等,有些設(shè)備還采用了總線控制技術(shù)目前國內(nèi)立體停車設(shè)備是以升降橫移類為主,約占總量的84%。此外還有垂直升降類和平面移動類。在技術(shù)方面,由最初的機(jī)械傳動式逐步在發(fā)展液壓傳動式、機(jī)械液壓傳動式、電傳動式?？刂品绞揭灿蓡渭兊氖謩涌刂瓢l(fā)展到電氣控制、PLC控制和現(xiàn)場總線控制。雖然我國停車設(shè)備行業(yè)和技術(shù)得到了快速發(fā)展,但與

20、停車設(shè)備的市場需求還相差甚遠(yuǎn)。停車設(shè)備需要進(jìn)一步降低制造成本,提高技術(shù)含量以及設(shè)備使用的安全性和可靠性。由此看來隨著各種高新技術(shù)的引入,立體車庫正在向?qū)I(yè)化、復(fù)雜化、智能化和高自動化方向發(fā)展,重點表現(xiàn)為以下幾個方面:專業(yè)化復(fù)雜化智能化。高自動化1.3 升降橫移立體車庫的研究價值及其特點通過對我國國內(nèi)現(xiàn)有停車場停車現(xiàn)狀的分析和國內(nèi)立體車庫使用情況的調(diào)研,綜合各種車庫的原理和適用情況,同時考慮到研發(fā)成本及維修,我選擇升降橫移式立體車庫作為我對立體車庫研究的切入點。升降橫移式立體車庫由于造價成本較低、配置靈活、拆卸也比較方便,可以最大程度降低風(fēng)險系數(shù),取得成功,而且,目前我國多數(shù)小區(qū)采用的也是多層升

21、降橫移式立體停車設(shè)備,大規(guī)模的倉儲式機(jī)械停車庫還很少,因此選擇升降橫移式立體車庫,易于進(jìn)行以后市場推廣,可行性很高。升降橫移式立體車庫還有其他特點。(1需求量大?，F(xiàn)在大部分轎車晚上都停在住宅小區(qū),己建和在建住宅小區(qū)的特點是配套車位嚴(yán)重不足,而私家車在以巧20%的速度增加,有的小區(qū)現(xiàn)在己是車滿為患。(2該類型的立體車庫更有效的利用了空間。整個運(yùn)動過程直存直取,不需倒空,無需倒車場地,只要提供足夠的車寬距離,它將利用有限的空間,滿足停車的需求并且提取車輛更加方便、快捷。(3該立體車庫所具有的特點,特別適合于住宅小區(qū)、高級賓館、飯店、醫(yī)院、車站等場所。設(shè)備可安置在綠化帶上,同時又不破壞綠化;操作簡便

22、快捷,與房產(chǎn)開發(fā)相配套,能節(jié)省大量的土地與資金成本,也能為城市解決停車節(jié)約大量的土地資源。1.4 整體方案設(shè)計升降橫移立體車庫車位結(jié)構(gòu)為N*M二維矩陣形式,可設(shè)計為多層、多列。由于受收鏈裝置及進(jìn)出車時間的限制,通常設(shè)計為2到4層(國家規(guī)定最高為4層,其中以2、3層者居多,實際上可以根據(jù)泊車的多少決定立體車庫的規(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)上來說,通常立體停車庫除頂層外的其他層都必須留出一個空位,用來向載車盤提供上升和下降的通道。當(dāng)車輛位于底層時,無需移動其他托盤就可以直接取出車;若準(zhǔn)備將車存于底層,

23、同樣不需要移動其他層的載車盤,直接將車駛?cè)爰纯伞５糗囕v存于中間層或頂層,在存取車時,則需要判斷預(yù)存取車位處所在的下方是否為空,不為空則要通過橫移將車位以下的托盤調(diào)整為空,進(jìn)行平移操作后,在進(jìn)行下降至一層,進(jìn)行存取車。整體操作時,遵循底層托盤只進(jìn)行平移操作,頂層托盤只能進(jìn)行升降操作,中間層既可平移又可升降操作的原則。本次設(shè)計一個雙層4車位的升降橫移式立體車庫,兩層平面為:上平面U和下層平面M。上平面U只能進(jìn)行升降動作,下層平面M只能進(jìn)行平移動作。立體車庫中總共有4個車位,其中一個為空位向載車盤提供上升和下降的通道,另外3個車位用于存放車輛。當(dāng)下層平面M車位進(jìn)出車時,不需要移動其他托盤就可直接進(jìn)

24、行進(jìn)出車處理。當(dāng)上平面U車位進(jìn)出車時,首先要判斷其對應(yīng)的下方位置是否為空,不為空時要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理,直到下方為空才可進(jìn)行下降動作到達(dá)下層平面M,進(jìn)行進(jìn)出車處理,進(jìn)出車完畢后上升回到原位置。根據(jù)運(yùn)動的規(guī)律存取車的過程主要包括3個步驟:1.為了讓出空位,載車板需要橫移;2.為了存取車,需要載車板的升降;3.載車板左右橫移一個準(zhǔn)確的停車位行程和升降到準(zhǔn)確的位置。下圖是一個兩層平面立體車庫的結(jié)構(gòu)示意圖:1號車位空位圖1-1 立體停車庫示意圖施耐德PLC能滿足中等性能要求的應(yīng)用,其公司推出的世界上第一個通用自動化平臺Quantum,是具有強(qiáng)大處理能力的大型控制系統(tǒng),可以滿足大部分離散和過程控制的經(jīng)濟(jì)

25、和靈活的硬件控制平臺。系統(tǒng)所用的PLC為施耐德品牌的輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊,是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù),以這些數(shù)據(jù)作為PLC對被控制對象進(jìn)行控制的依據(jù);同時PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對象,以實現(xiàn)控制目的。本次立體停車場的設(shè)計中是選用施耐德M218系列的TM218LDAE40DRPHN,它的可用輸入點數(shù)為24,可用輸出點數(shù)為16。系統(tǒng)CPU 采用的是24輸入/16輸出的施耐德M218系列PLC中的TM218LDAE40DRPHN,用到其中的19個輸入和5個的輸出(考慮到10%的備用量則輸入點數(shù):7.1(*

26、10+取%4=1810%+取整數(shù)19,輸出點數(shù):4.41(*17=整數(shù)5第二章立體車庫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1 電機(jī)的選型常見的變速電機(jī)有變頻減速電機(jī)和伺服電機(jī),可以根據(jù)激光測距儀或者接近開關(guān)等將車臺位移位置,通過中央處理器來調(diào)整,達(dá)到加速-恒速-減速的目的。有導(dǎo)向的多層升降橫移類車庫也可以選擇變速減速電機(jī)。此次設(shè)計,我們選用伺服電機(jī)。伺服電機(jī)品牌有很多例如:三菱、安川、富士。為了保證高精度,我們選擇施耐德的伺服電機(jī)。根據(jù)立體車庫的控制要求,假設(shè)一輛車的重量為2T,載車板的重量一般為1T。因此電機(jī)拖動的總重量為3T。一般規(guī)定存取車時間不超過120S,所以設(shè)定升降速度0.3m/s,橫移速度0.2m

27、/s。電機(jī)效率為0.8升降速電機(jī)根據(jù)公式:mgv3000=綜合考慮選擇一個功率*10P93.0*為10kw的電機(jī)。選擇施耐德的變頻電機(jī),其變頻器為ATV71。其銘牌參數(shù)如下:功率11kw、電流22.1A、轉(zhuǎn)速5220rpm、頻率2-120HZ,電壓為380V、電機(jī)級數(shù)為2級。橫移電機(jī)根據(jù)公式:kw*3000=10=選擇和上面一樣的電機(jī)可mgv*P62.0以滿足要求。根據(jù)要求此次設(shè)計選擇施耐德的變頻電機(jī),其變頻器為ATV71。其銘牌參數(shù)如下:功率11kw、電流22.1A、轉(zhuǎn)速5220rpm、頻率2-120HZ,電壓為380V、電機(jī)級數(shù)為2級2.2 變頻器的選型變頻器(VFD是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子

28、技術(shù),通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流(交流變直流、濾波、逆變(直流變交流、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率,根據(jù)電機(jī)的實際需要來提供其所需要的電源電壓,進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的,另外,變頻器還有很多的保護(hù)功能,如過流、過壓、過載保護(hù)等等。選用電源為200-240V,功率在0.37-75kw的A TV71型施耐德變頻器。其調(diào)速范圍寬,調(diào)速精度高。2.3 傳感器的選型S1-S3光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化,然后借助光電元件進(jìn)一步將光

29、信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。選擇紅外光電傳感器,來檢測汽車是否到達(dá)指定的位置,到達(dá)后給PLC信號并停止運(yùn)動。汽車托盤位置是否到位: 采用長距離對射式光電開關(guān)在底層進(jìn)行掃描檢查, 在車板后端裝有定位裝置,故只需要對前端進(jìn)行檢測,當(dāng)車輛放不到位時光電開關(guān)光源被阻擋系統(tǒng)不能啟動,動系統(tǒng)報警。只有車輛停放到位后,系統(tǒng)才能繼續(xù)正常工作。車架上位置檢測:在車架的每個車位上都有一條對角線,安裝的光電開關(guān), 用來檢測車位上是否有車輛。方便在存儲車輛前對庫位進(jìn)行進(jìn)一步的檢測,預(yù)防事故的發(fā)生。2.4 觸摸屏的選擇為了操作上的方便,人們用觸摸屏來代替鼠標(biāo)或鍵盤。工作時,必須

30、首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏,然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成;觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面,用于檢測用戶觸摸位置,接受后送觸摸屏控制器;而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息,并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標(biāo),再送給CPU,它同時能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。我們此次設(shè)計選用的是施耐德的觸摸屏HMI STU 655。觸摸屏與PLC連接實現(xiàn)智能控制。2.5系統(tǒng)控制電氣設(shè)備選型熔斷器的選擇主要包括熔斷器的類型、額定電壓、熔斷器的額定電流及熔體的額定電流的確定。熔斷器的主要類型由電控系統(tǒng)整設(shè)計確定,熔斷

31、器的額定電流應(yīng)大于或等于實際電路的工作電壓;熔斷器的額定電流應(yīng)大于或等于所裝熔體的額定電流。保護(hù)一臺異步電動機(jī)時,考慮電動機(jī)沖擊電流的影響,熔體的額定電流應(yīng)按下式計算:IfN>(1.52.5IN (其中IN是熔體的額定電流, 橫移伺服電機(jī)熔斷器:IFN>2*22.1=44.2A 所以熔斷器選用RT14-63的型號選擇熱繼電器的原則為:根據(jù)電動機(jī)的額定電流確定熱繼電器的型號及熱元件的額定電流等級。熱繼電器熱元件的額定電流原則上按被控電機(jī)的額定電流選取,即熱元件的額定電流應(yīng)接近或略大于電動機(jī)的額定電流。橫移伺服電機(jī)熱繼電器選用JR16-60/3型號升降伺服電機(jī)熱繼電器選用JR16-60

32、/3型號接觸器類型的選擇根據(jù)所控制的負(fù)載的性質(zhì),選擇直流接觸器或交流接觸器。接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于所控制線路的額定電壓。額定電流應(yīng)大于或等于所控制線路的額定電流。對于電動機(jī)負(fù)載有下列經(jīng)驗公式IC=PN/(K*UN其中IC為接觸器主觸頭的電流,PN為電動機(jī)額定功率。UN為額定電壓。K為經(jīng)驗系數(shù),一般取11.4。所以橫移接觸器的額定電流=11*1000/(11.4*380=(20.6828.95A 接觸器應(yīng)選擇CJ10-40型號。升降接觸器也選擇CJ10-40型號。第三章軟件集成設(shè)計3.1 施耐德M218PLC 概述PLC主要有以下特點:1.可靠性高PLC用軟件代替繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間

33、繼電器和時間繼電器,接線可以減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一以下,大大減少了觸點接觸不良的可能性。2.抗干擾能力強(qiáng)I/O設(shè)計具有完善的通道保護(hù)和多種形式的濾波電路,以抑止高頻干擾,削弱各模塊之間的干擾影響。在系統(tǒng)的輸入/輸出回路中,采用光電隔離等措施可有效防止回路間的信號干擾。3.編程簡單、系統(tǒng)設(shè)計修改調(diào)試方便PLC采用軟件方法取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件,使控制柜的設(shè)計、安裝、接線大大簡化。4.模塊化結(jié)構(gòu)、通用性強(qiáng),維護(hù)簡單、維修方便PLC產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化,用戶可根據(jù)實際需求靈活選擇,無需用戶自己再進(jìn)行設(shè)計和制作硬件裝置。3.2 PLC性能指標(biāo)1.工

34、作速度工作速度是指CPU執(zhí)行指令的速度以及對急需處理的輸入信號的響應(yīng)速度。2.輸入/輸出點數(shù)輸入/輸出點數(shù)表示PLC組成控制系統(tǒng)時的最大規(guī)模,代表PLC的控制能力。3.內(nèi)存容量PLC內(nèi)部所使用的存儲器,按其用途一般可以分為系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器。4.指令系統(tǒng)PLC有多少條指令,各條指令又具有什么功能,是了解與使用PLC的重要方面。5.支持軟件PLC的控制軟件根據(jù)生產(chǎn)廠家、型號的不同有所區(qū)別,但總體上來說,可以分為系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序2大部分。(1系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序是指控制PLC系統(tǒng)自身運(yùn)行的控制程序,它是不向用戶開放的。(2應(yīng)用程序應(yīng)用程序是指PLC用戶根據(jù)各種控制要求和控

35、制條件而編寫的用戶控制程序。6.可靠性指標(biāo)PLC的可靠性是通過平均故障間隔時間(MTBF衡量。提高M(jìn)TBF以及其MTBF數(shù)值的措施也成為了PLC性能的重要指標(biāo)。7.經(jīng)濟(jì)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最簡單的就是看價格。一般講,同樣技術(shù)性能的PLC,價格低其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)就好。此外,還要看供貨情況、技術(shù)服務(wù)、配套資料等。3.3 M218控制器描述Modicon M218 Logic Controller 是一體型可擴(kuò)展控制器,可在一體型設(shè)備中提供一體化解決方案。提供7 種型號,具有24 至40 個I/O。提供的范圍旨在提供優(yōu)化配置。根據(jù)型號,控制器中內(nèi)嵌了以下功能: 模擬量I/O;用于高速計數(shù)器的快速輸入;脈沖串輸出;

36、串行鏈路;以太網(wǎng)連接混合使用內(nèi)嵌設(shè)備可以滿足許多應(yīng)用的大部分需要:每個控制器都有2 個RS485 串行鏈路,用于連接modbus 設(shè)備?？刂破靼ㄒ粋€實時時鐘(RTC 系統(tǒng)?？刂破骶哂?00 至240 V ac 之間的電源。在每個控制器上集成了1 個運(yùn)行/ 停止切換,用于切換其狀態(tài)。I/O 連接到可插拔螺釘端子塊。M218控制器擁有眾多優(yōu)點,支持全部的IEC61131-3的編程語言,本體集成了HSC,PTO,PWM等功能以及嵌入了豐富的功能塊或函數(shù)庫.結(jié)合眾多優(yōu)勢于一身的M218控制器,A TV系列變頻器,Lexium系列伺服驅(qū)動器, Magelis系列HMI終端,是包裝機(jī)械的最佳集成方案選擇

37、。M218控制器提供了符合IEC61131-3的編程語言:IL (指令表 SFC(順控圖 LD (梯形圖CFC(連續(xù)功能圖 FBD(功能塊 ST (結(jié)構(gòu)文本 圖3-1 M218構(gòu)成描述Modicon M218可編程控制器包括:1 狀態(tài)指示燈,包括:-控制器狀態(tài)指示燈-,通訊口狀態(tài)指示燈;2 I/O狀態(tài)指示燈;3 DIN導(dǎo)軌安裝鎖定夾;4 連接100 240V AC電源的可拆卸螺釘端子;5 軟帶狀電纜擴(kuò)展模塊接口;6 RTC(實時時鐘電池插槽;7 mini USB-B編程口;8 連接輸入的可拆卸螺釘端子;9 連接輸出的可拆卸螺釘端子;10 透明端子保護(hù)罩;11 以太網(wǎng)RJ45接口;12 兩個RS

38、-485串行接口,包括一個RJ45接口(SL1和一個可拆卸接線端子(SL2;13 運(yùn)行/停止開關(guān)前面板系統(tǒng)LED指示燈:PW R 亮(綠色 供電正常滅無電源供電BA亮(紅色 無備份電池TT 閃爍(紅色 備份電池需要更換,但仍能保持?jǐn)?shù)據(jù)滅備份電池工作正常RU N 亮(綠色 控制器運(yùn)行閃爍(綠色 控制器停止慢閃(綠色 控制器在斷點停止滅控制器內(nèi)無程序運(yùn)行ER R 亮(紅色,并且RUN燈閃爍由于應(yīng)用程序監(jiān)控時間或系統(tǒng)過載導(dǎo)致意外狀態(tài)快閃(紅色 內(nèi)部錯誤,可能是固件,需要重新上電.3次閃爍,并且RUN燈滅控制器中無應(yīng)用程序慢閃(紅色,并且RUN燈亮當(dāng)前應(yīng)用程序未被保存閃爍(紅色,并且RUN燈滅控制器損

39、壞或丟失固件前面板I/O LED指示燈:LED 指示狀態(tài)描述I0I13Q0Q9亮(綠色 狀態(tài)為1滅狀態(tài)為03.4 M218 PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3-2 M218 PLC的硬件環(huán)境3.5 軟件方案設(shè)計升降橫移式立體車庫立體車庫的控制系統(tǒng)有兩層管理層和測控層。如圖所示:立體車庫液晶監(jiān)控顯示(紅色:有車綠色:無車等待指示燈施耐德PLC控制器數(shù)字輸入(DI數(shù)字輸出(DO傳感器傳感器升降電機(jī)橫移電機(jī)升降車位圖3-3升降橫移式立體車庫軟件功能框圖管理層:負(fù)責(zé)日常的監(jiān)控、計時收費(fèi)、打印單據(jù)等管理工作,同時與測控層實現(xiàn)通訊管理。它以觸摸屏為核心,配備有打印機(jī)、通訊模塊等外部設(shè)備。測控層:則負(fù)責(zé)車庫存取車控制、

40、位置檢測、安全檢測等底層操作,因而需要高度的工作可靠性和快速響應(yīng)性。3.6 PLC程序設(shè)計開始系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)置初始化顯示N傳感器檢測Y發(fā)出控制指示子程序調(diào)用N傳感器檢測Y結(jié)束圖3-4 PLC主程序流程圖(1、立體車庫存車子程序流程圖:車輛入庫檢查車輛長寬是否超標(biāo)電梯上升到達(dá)平層?行走小車動作行走小車到位?微橫移機(jī)構(gòu)動作存入車輛并開始計時微橫移機(jī)構(gòu)收回存車過程結(jié)束NYY報警Y N圖3-5 立體車庫存車子程序流程圖(2立體車庫取車子程序流程圖:車輛出庫判定車輛位置并計費(fèi)還小車電梯上有小車否?電梯運(yùn)行到指定層到達(dá)平層位置?行走小車動作行走小車到位?微橫移機(jī)構(gòu)動作取出載車板微橫移機(jī)構(gòu)收回行走小車上電

41、梯電梯下降到出口車輛駛出:卻車結(jié)束Y NYNN圖3-6 立體車庫取車子程序流程圖3.7 施耐德PLC工程設(shè)計SoMachine 是一款高效且開放的OEM 軟件解決方案,可幫助您在單一環(huán)境中開發(fā)、配置和試運(yùn)行整個機(jī)器(包括邏輯、電機(jī)控制、HMI 和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)自動化功能。SoMachine 還可讓您對Schn eider Electric“ 靈活機(jī)器控制(FMC” 平臺中的所有部件進(jìn)行編程并試運(yùn)行,幫助您優(yōu)化針對每個機(jī)器要求的控制解決方案。SoMachine 的所有相關(guān)信息都包含在全局SoMachine 軟件幫助系統(tǒng)中。HMI控制器:Magelis XBT GC HMI控制器; XBT GT/GK

42、CANopen HMI 控制器; 邏輯控制器:Modicon M218利用SoMachineV3.0設(shè)計升降橫移式立體車庫的控制程序,實現(xiàn)對電機(jī)放、退卷,傳感器和其他開關(guān)量的控制,同時接受傳感器的反饋信號實現(xiàn)閉環(huán)控制。具體的步驟如下:打開SoMachineV3.0軟件; 創(chuàng)建新機(jī)器,“使用空白項目啟動”,建立新的工程;在“配置”里選擇PLC,變頻器,這里我們選擇M218 PLC,和A TV303變頻器,并用CANopen總線將M218與ATV303連接好,用RS485將M238與連接好。 在“程序”里編輯PLC程序新建一個梯形圖LD,編輯好梯形圖下載到PLC即可。 在線菜單-在線/退出登陸在線

43、菜單-下載程序 配置V ejio Designer I/O管理器 配置I/O管理器PLC設(shè)備地址,將觸摸屏中變量用PLC外部變量替代3.8 觸摸屏程序設(shè)計利用Vijeo-Disigner6.0設(shè)計升降橫移式立體車庫的觸摸屏,實現(xiàn)人機(jī)交換功能,觸摸屏包括了封面、說明界面、監(jiān)控界面共3個畫面?？梢院唵屋p松的實現(xiàn)監(jiān)控升降橫移式立體車庫,將停入時間、停入車位都清晰明確的顯示出來。具體設(shè)計過程如下:第一步:創(chuàng)建新工程和工程名設(shè)置 第二步:新工程選型等設(shè)置 第三步:進(jìn)入觸摸屏畫面一 第四步:創(chuàng)建畫面一主界面第六步:創(chuàng)建畫面二使用說明界面 第七步:創(chuàng)建畫面三監(jiān)控界面,車位選擇紅綠變色指示燈,上面標(biāo)有時間參數(shù)

44、。 第八步:系統(tǒng)變量設(shè)置(內(nèi)部參數(shù)用于模擬,外部變量用來連接PLC 第四章調(diào)試與仿真模擬4.1運(yùn)行簡介M218控制變頻器起停以及各電磁閥,氣動閥的動作。變頻器負(fù)責(zé)驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)。M218需同時和人機(jī)界面以及變頻器ATV303通訊。為了滿足PLC的調(diào)試、通信與下載,M218內(nèi)置了標(biāo)準(zhǔn)串行口用于RS232/RS485串行連接或/和帶5V電源的RS485串行連接。M218內(nèi)置串行口支持以下四種協(xié)議:(如圖4-1>SoMachine Network,用于SoMachine透明網(wǎng)絡(luò)傳輸,例如,XBTGT>Modbus,用于標(biāo)準(zhǔn)Modbus設(shè)備間通訊>ASCII,用于與第三方設(shè)備的ASCI

45、I傳輸,例如打印機(jī),Modem>IOScanning 圖4-1 施耐德整體解決方案配置選項卡的許多功能也可從程序選項卡訪問。在程序選項卡中,設(shè)備樹描述硬件配置(例如,下面的設(shè)備樹是添加控制器時的缺省設(shè)備樹 4.2 觸摸屏仿真及調(diào)試過程利用Vijeo-designer自帶的模擬工具進(jìn)行觸摸屏的仿真。具體步驟如下:(1、在Navigator(導(dǎo)航器窗口中單擊Project(工程標(biāo)簽。(2、右擊Target 1(目標(biāo)屏1。(3、選擇Start Device Simulation(開始設(shè)備仿真。工程主畫面出現(xiàn)。進(jìn)入工程換面后,分別點擊每一個畫面切換按鈕,觀察切換畫面有無錯誤。仿真演示界面如圖下所示: 系統(tǒng)監(jiān)控: 4.3調(diào)試過程中的故障排除1.無法傳輸應(yīng)用程序可能的原因:PC不能與控制器通訊;您的應(yīng)用程序是否有效;CoDeSys 網(wǎng)關(guān)是否正在運(yùn)行?確定原因:網(wǎng)線端口問題2計算機(jī)上的SoMachine 和Modicon M218 Logic Controller 之間無法通訊