基于PLC立體車庫模型的設計與實現

【摘 要】從綜合教學要求出發，針對現今PLC的廣泛使用，應用PLC的可編程性和控制能力，在立體車庫模型中實現智能化的停車管理技術。該系統運用觸摸屏控制，具有安排車位，自動停放等功能。本論文除了闡述系統的硬件原理外，還會給出控制梯形圖。

【關鍵詞】停車系統模型；PLC控制；觸摸屏

1.立體停車模型機械結構

立體車庫模型主要由工作臺、車庫架、傳動機構、觸摸屏組成。傳動機構由橫向（X方向）、縱向（Y方向）、取＼停車電機帶動螺桿，從而移動機械臂運動組成的。橫向、縱向和取＼停車電機是采用步進電機實現的，而把載車板放到指定位置的是由電機帶動螺桿進行。

2.PLC控制系統

根據機械結構的特點和控制要求的實現，系統由電機、傳感器及觸摸屏完成，控制單元為PLC，控制框圖如圖2-1所示。

圖2-1 控制框圖

2.1輸入輸出量的分析

輸入量分析：

2.1.1觸摸屏

觸摸屏是控制系統的界面操作，分為手動、自動和調整界面三部分。手動部分有停車和取車兩個功能，可自主控制取、停哪個位置；自動部分取停都是自動運行的，不需要手動干預；調整部分是用于調整機械臂在原點的位置和用于機械測試等。

2.1.2傳感器

本系統模型使用的傳感器分為兩種，分別是霍爾傳感器和光電傳感器。

輸出分析：

（1）步進電機：步進電機，無論是橫向（X）、縱向（Y）、取＼停車方面（Z）都是采用步進電機運動，載車板的移動都是由電機的正反轉，傳動到機械臂，使機械臂動作。

（2）指示燈：車位滿指示燈、停車中指示、取車中指示燈。

2.2運動機構

橫向電機、縱向電機采用57J1809-288-N步進電機，驅動器為2M656。2M656步進驅動器為24-58V直流電壓供電，本系統模型采用24V供電，最大可達12800步數/圈。本次使用的橫向電機細分為3200步/數圈，縱向電機細分為12800步數/圈。

取/停車電動機是實現，停車時，通過PLC控制變頻器，使異步電動機正轉，帶動螺桿轉動，把載車板和車送到支架上；取車時，通過PLC控制變頻器，異步電動機反轉，帶動螺桿轉動，把載車板和車從支架上取出。

2.3傳感器的使用

光電傳感器是安裝在原點，也就是停車的入口位置，用于檢測原點位置有沒有車要停，當有車位于原點位置時，光電傳感器發出信號，系統就會自動的把車停在空的車位上。霍爾傳感器是安裝在機械臂旁用于限位。兩個霍爾傳感器就能使機械肩的伸縮動作安全執行。

3.觸摸屏的設計

PLC使用422轉232的連接線與觸摸屏連接，用觸摸屏中的按鈕與數字輸入、數字顯示等與PLC的軟元件關聯，使觸摸屏起到控制PLC的作用。本系統采用觸摸屏控制，主要畫面分為調整界面、自動停入界面、手動界面。

3.1自動界面

自動界面是聯系著自動停取車功能，主要包括自動取車和自動停車兩方面功能。

當原點處的光電傳感器檢測到有車需要停放時，存車指示燈就會亮，系統檢測車位是否是滿的，如果還有空位。系統就會計算最小號值的空位，并賦值X軸、Y軸脈沖。三個電機（橫向電機、縱向電機、取停車電機）就會協作運動，把車送到空位上停放。當停放完畢，機械臂還會回到原點位置，再息滅存車指示燈。

當需要取車時就按自動界面上的車號位上顯示“取”字的按鈕，這時取車指示燈亮，車位號相應的車位號的指示燈就會亮，并賦值X軸、Y軸脈沖。三個電機就會協作運動，把車從指定號位上取出車送回原點處。當車到達原點時，取車燈和相應號位的燈自動息滅。

3.2手動界面

手動界面是聯系著手動停取車功能，主要包括手動停車、手動取車兩方面功能。

手動模式是由操作者決定機械臂的位置和機械臂是取車還是停車的界面。界面上、下、左、右這四個按鈕是決定橫軸電機和縱軸電機移動的位置。機械臂移動時，移動時記錄下機械臂的位置，并顯示在界面左邊當前位置示意圖上。

當用上、下、左、右四個鍵選擇好當前位置，當按下放車接鍵時，機械臂就會作放車的動作，同時停車操作燈會亮；當按下取車按鈕時，機械臂就會作取車動作，同時取車操作燈會亮。然后再操作機械臂回到原點。

3.3調整界面

調整界面是聯系著調整系統的功能，調整模式是用于調整停車狀態燈、機械臂伸縮狀態和原點處的位置所設定的三個方面的調整。

當車位狀態燈錯誤時，例如燈上是亮的，但相應號的車位上沒有車停放或者是相應車位號上有車停放，但是指示燈卻是息滅。這樣就可以使用相應號位指示燈下的交替按鈕進行指示燈狀態的調整。

機械臂的位置也是有可能會發生錯誤，機械臂的位置跟原點的位置對得不合適時，可以通過上、下、左、右的按鈕進行橫向電機或縱向電機移動的微調整，使機械臂跟原點位置。

最后是調整伸縮狀態，通過伸出和縮回按鈕，使取停/取車電機運動達到調整伸和縮的調整。調整機械臂時，機械臂必須存在原點位置，然后按確定按鈕，使所有寄存器和輸出量復位。

4.PLC控制原理

系統開始時是先進入調整界面，通過調整界面調整原點處的位置。三個界面可以互相切換。立體車庫分為4*2結構，一共8個車位。停車時，橫向電機和縱向電機同時運動，帶動螺桿運動，把載車板送到合適的位置上，取/停車電機就把載車板連同車一起送到相應的支架位置上；取車時，取/停車電機上面就把載車板連同車一起取出，再經過橫向電機和縱向電機同時運動，帶動螺桿運動，把載車板連同車一起送回到原點。

自動模式的原理圖如圖4-1。

5.小結

根據PLC的控制控制特性， 設計一個立體車庫模型。主要是通過觸摸屏控制PLC，PLC驅動電機運動，達到自動停/取車，手動停/取車、調整位置的功能。本設計基本完成設定的功能，運行調試正常、穩定，并對熟悉PLC、電機的控制、編程技巧上有較大的作用。模型與實際立體車庫較為相似，但是在細節部分和定位部分可以再加強，界面控制部分也可以有多種方試，日后可以改進系統，在這個模型的基礎增加穩定性和功能。

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