【文章內(nèi)容簡介】 作原理：當電動機的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對稱交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。 3. 傳感器 （1）載車板平移運動是否到位檢測只有下層載車板有平移運動，在每個車位上分別安裝有限位開關(guān)，用于檢測載車板平移運動是否到位。（2）載車板升降是否到位檢測只有上層載車板有升降運動，在每個載車板垂直運動的軌道上，在低層和上層分別安裝一只限位開關(guān)，用于檢測載車板下降和上升是否到位。其中，各個限位開關(guān)都是自動復位式。 4. 控制點分布 （1）一層載車板左右平移控制。一層載車板有兩個，每個載車板只有左右移動兩個動作。（2）二層載車板升降橫移運動控制。二層載車板有兩個，每個載車板有橫移、升降四個動作。（3）三層載車板升降運動控制。三層載車板有三個，每個載車板只有升降兩個動作，采用帶自動抱閘的三相交流電機控制。（4）只有二、三層的載車板使用吊鉤，每個載車板用2 套吊鉤，吊鉤用電磁鐵控制。5 立體車庫控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 PLC的特點及選型，抗干擾能力強 （1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用RC濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為10~20ms。 （3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。（5）對采用的器件進行嚴格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。（7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高。，控制程序可變，使用方便PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。，適應(yīng)面廣現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。，容易掌握目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。由于PLC采用了軟件來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，控制柜的設(shè)計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。、重量輕、功耗低、維護方便PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低，具有強抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。綜上所述，根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，從經(jīng)濟性，實用性和可靠性等方面考慮，本次采用三菱FX2N80MR001型PLC作為控制系統(tǒng)的核心控制器。本控制器集成了40點輸入,40點輸出，共有80個數(shù)字量I/O口。而本次控制系統(tǒng)需要24個輸入點和22個輸出點，所以，選用三菱FX2N80MR001型PLC可以滿足課題需要，而且也保證了I/O口的使用裕量，可以滿足控制系統(tǒng)適當?shù)臄U展需求。 PLC的I/O口資源配置 根據(jù)立體車庫控制系統(tǒng)的要求功能，對PLC進行I/O分配，具體分配如下：輸入分配如表1所示。 表1 PLC輸入口分配表輸入輸入設(shè)備輸入輸入設(shè)備X0啟動按鈕X153號載車板左限位開關(guān)X1緊停按鈕X164號載車板左限位開關(guān)X23號載車板按鈕X173號載車板下限位開關(guān)X34號載車板按鈕X204號載車板下限位開關(guān)X45號載車板按鈕X213號載車板上限位開關(guān)X56號載車板按鈕X224號載車板上限位開關(guān)X67號載車板按鈕X235號載車板下限位開關(guān)X71號載車板右限位開關(guān)X246號載車板下限位開關(guān)X102號載車板右限位開關(guān)X257號載車板下限位開關(guān)X111號載車板左限位開關(guān)X265號載車板上限位開關(guān)X122號載車板左限位開關(guān)X276號載車板上限位開關(guān)X133號載車板右限位開關(guān)X307號載車板上限位開關(guān)X144號載車板右限位開關(guān)X31載車板復位輸出分配如表2所示。表2 PLC輸出端口分配表輸出輸出設(shè)備輸出輸出設(shè)備Y01號電機右轉(zhuǎn)Y145號電機下降Y12號電機右轉(zhuǎn)Y156號電機下降Y21號電機左轉(zhuǎn)Y167號電機下降Y32號電機左轉(zhuǎn)Y175號電機上升Y43號電機右轉(zhuǎn)Y206號電機上升Y54號電機右轉(zhuǎn)Y217號電機上升Y63號電機左轉(zhuǎn)Y223號載車板防墜電磁鐵Y74號電機左轉(zhuǎn)Y234號載車板防墜電磁鐵Y108號電機下降Y245號載車板防墜電磁鐵Y119號電機下降Y256號載車板防墜電磁鐵Y128號電機上升Y267號載車板防墜電磁鐵Y139號電機上升Y27報警燈 電氣控制系統(tǒng)PLC接線圖PLC接線設(shè)計：在升降橫移式立體停車庫中，控制系統(tǒng)中的主要控制對象首先是車庫內(nèi)的橫移電機和升降電機，控制系統(tǒng)就是使它們在不同的時間內(nèi)實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，其次是車庫內(nèi)的各種輔助裝置，為了保證載車板能橫移到預定位置以及載車板能上升或下降到指定位置，采用了雙穩(wěn)位置開關(guān)。PLC接線圖如圖6所示。圖6 PLC外部接線圖電機控制及接線設(shè)計：在存取車時車位的升降不能同時進行，車位的升降和橫移也不能同時進行，這兩個動作必須是互鎖的，即當上層車位在升降時，地面層車位不能移動，反之亦然，并且上層車位每次只能有一個車位進行上下升降運動?？梢栽诔绦蛑杏米枣i和互鎖的方式完成。電機控制原理如圖7所示。 圖7 電動機控制原理圖 PLC控制程序設(shè)計本文所設(shè)計的PLC存取車控制系統(tǒng)只針對上2層和3層的車位， 對于第1層車位， 存取車直接開進開出即可。控制軟件采用梯形圖語言編寫。需要說明的是，載車板所用鏈條和載車板上的吊點懸吊托架在靜止狀態(tài)時，防墜掛鉤已經(jīng)掛住了載車板。取車流程和存車流程如圖8和9所示。圖8 取車程序流程圖圖9 存車程序流程圖根據(jù)立體車庫的運行控制要求，程序設(shè)計方案如下：程序所用狀態(tài)元件、定時器及數(shù)據(jù)存儲器均選用具有掉電保護功能的元件，當系統(tǒng)掉電時元件保持掉電前的狀態(tài)，以保存現(xiàn)場信息，待上電后繼續(xù)完成被中斷的動作當發(fā)生意外情況時， 按下急停按鈕中止系統(tǒng)的運行并保存現(xiàn)場斷點信息當出現(xiàn)電氣或機械故障時，如電機過載、過熱時自動中止系統(tǒng)運行，同時由人進行故障處理。 控制系統(tǒng)程序梯形圖基于PLC立體車庫設(shè)計的控制系統(tǒng)程序梯形圖，見附錄。6 基于組態(tài)王的監(jiān)控界面設(shè)計 組態(tài)王軟件介紹 Windows 98/2000/NT/XP中文平臺的中文界面的人機界面軟件，采用了多線程、COM+組件等新技術(shù)，實現(xiàn)了實時多任務(wù)，軟件運行穩(wěn)定可靠。、工程管理和畫面運行系統(tǒng)三部分組成。在工程瀏覽器中您可以查看工程的各個組成部分，也可以完成數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造、定義外部設(shè)備等工作；工程管理器內(nèi)嵌畫面管理系統(tǒng)，用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理。畫面的開發(fā)和運行由工程瀏覽器調(diào)用畫面制作系統(tǒng)TouchMake和工程運行系統(tǒng)TouchVew來完成的。 利用組態(tài)王實現(xiàn)上位機監(jiān)控建立新組態(tài)王工程的一般過程是（定義畫面）。 。 （定義變量）。 。 。 建立組態(tài)王新工程 要建立新的組態(tài)王工程，首先為工程指定工作目錄（或稱“工程路徑”）。“組態(tài)王”用工作目錄標識工程，不同的工程應(yīng)置于不同的目錄。工作目錄下的文件由“組態(tài)王”自動管理。 創(chuàng)建組態(tài)畫面 進入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，就可以為每個工程建立數(shù)目不限的畫面，在每個畫面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動態(tài)圖形對象。這些畫面都是由“組態(tài)王”提供的類型豐富的圖形對象組成的。系統(tǒng)為用戶提供了矩形（圓角矩形）、直線、橢圓（圓）、扇形（圓弧）、點位圖、多邊形（多邊線）、文本等基本圖形對象，及按鈕、趨勢曲線窗口、報警窗口、報表等復雜的圖形對象。提供了對圖形對象在窗口內(nèi)任意移動、縮放、改變形狀、復制、刪除、對齊等編輯操作，全面支持鍵盤、鼠標繪圖，并可提供對圖形對象的顏色、線型、填充屬性進行改變的操作工具。第一步：定義新畫面進入新建的組態(tài)王工程，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“文件\畫面”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出對話框如圖10所示。 圖10 新建畫面在“畫面名稱”處輸入新的畫面名稱:立體車庫，其它屬性目前不用更改。點擊“確定”按鈕進入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)。如圖11所示。圖11 組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)第二步：在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中通過“工具箱”和“圖庫”，繪制立體車庫組態(tài)畫面，如圖12所示。圖12 創(chuàng)建圖形界面設(shè)計好組態(tài)畫面之后選擇“文件\全部存”命令保存現(xiàn)有畫面。 定義 I/O 設(shè)備組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的設(shè)備或程序都作為外部設(shè)備。外部設(shè)備包括：下位機（PLC、儀表、模塊、板卡、變頻器等），它們一般通過串行口和上位機交換數(shù)據(jù)；其他Windows 應(yīng)用程序，它們之間一般通過DDE 交換數(shù)據(jù)；外部設(shè)備還包括網(wǎng)絡(luò)上的其他計算機。只有在定義了外部設(shè)備之后，組態(tài)王才能通過I/O 變量和它們交換數(shù)據(jù)。為方便定義外部設(shè)備，組態(tài)王設(shè)計了“設(shè)備配置向?qū)А币龑в脩粢徊讲酵瓿稍O(shè)備的連接。本設(shè)計中使用三菱FX2N80MR PLC和組態(tài)王進行通信。PLC為組態(tài)王提供數(shù)據(jù)。其中PLC 連接在計算機的COM1 口。繼續(xù)上面的工程。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“設(shè)備\COM1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，運行“設(shè)備配置向?qū)А?。選擇“FX2系列PPI”項，單擊“下一步”。為外部設(shè)備取一個名稱，輸入“三菱PLC”，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А?。為設(shè)備選擇連接串口，假設(shè)為COM1，單擊“下一步”。填寫設(shè)備地址，為1，單擊“下一步”。設(shè)置通信故障恢復參數(shù)(一般情況下使用系統(tǒng)默認設(shè)置即可)，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А?。檢查各項設(shè)置是否正確，確認無誤后，單擊“完成”。設(shè)備定義完成后，可以在工程瀏覽器的右側(cè)看到新建的外部設(shè)備“三菱PLC”。在定義數(shù)據(jù)庫變量時，只要把IO變量連結(jié)到這臺設(shè)備上，它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)了。 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，操作者在計算機前發(fā)布的指令也要迅速送達生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)，所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機和下位機的橋梁。在TouchVew 運行時，它含有全部數(shù)據(jù)變量的當前值。變量在畫面制作系統(tǒng)組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)中定義，定義時要指定變量名和變量類型，某些類型的變量還需要一些附加信息。數(shù)據(jù)庫中變量的集合記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細信息。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“數(shù)據(jù)庫\數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出“變量屬性”對話框如圖13所示。此對話框可以對數(shù)據(jù)變量完成定義、修改等操作，以及數(shù)據(jù)庫的管理工作。在“變量名”處輸入變量名：a1；在“變量類型”處選擇變量類型：IO離散，在“連接設(shè)備”中選擇先前定義好的IO 設(shè)備：三菱PLC；在“寄存器”中定義為：X1；在“數(shù)據(jù)類型”中定義為：Bit類型。其它屬性目前不用更改，單擊“確定”即可。圖13 創(chuàng)建IO變量 建立動畫連接定義動畫連接是指在畫面的圖形對象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系，當變量的值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表示出來；或者由軟件使用者通過圖形對象改變數(shù)據(jù)變量的值。雙擊圖形對象——即“小車”，彈出“動畫連接”對話框，如圖14所示。圖14 動畫連接同理，其余變量也如此設(shè)置后返回組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)。設(shè)置完成之后，選擇“文件\全部存”菜單命令。 運行和調(diào)試組態(tài)王工程已經(jīng)初步建立起來，進入到運行和調(diào)試階段。在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中選擇“文件\切換到 View”菜單命令，進入組態(tài)王運行系統(tǒng)。在運行系統(tǒng)中選擇“畫面\打開”命令，從“打開畫面”窗口選擇“立體車庫”畫面。調(diào)出組態(tài)王運行系統(tǒng)畫面，即可看到畫面的動態(tài)變化。自動調(diào)試如圖15所示。調(diào)試結(jié)果：此車庫設(shè)置了自動和手動操控方式。自動方式下車庫由PLC設(shè)計的程序控制；手動方式下，車庫則由人工按鈕觸發(fā)接觸器等執(zhí)行機構(gòu)對車庫進行控制，手動控制是人工的調(diào)整車位進行存車和取車操作。本次調(diào)試在組態(tài)王里進行，調(diào)試效果良好。存在問題：本次課題設(shè)計的立體車庫，雖然經(jīng)過仿真和演示看到了基本部分的實際效果，但整個課題還是存在不足之處。本次設(shè)計由于自身的編程水平和時間限制，所以PLC的程序使用基本指令編程，只實現(xiàn)了基本功能，所以程序存在漏洞和不妥之處；本次設(shè)計只對車庫的控制部分做了詳細說明，而對其他機械構(gòu)建和硬件部分只做了圖示和基本概述，所以有所欠缺；本次設(shè)計只是理論和仿真，所以真正的實際運用還是有待實踐。15 自動運行系統(tǒng)控制界面 手動動調(diào)試如圖16所示。圖16 自動運行系統(tǒng)控制界面7 立體車庫控制系統(tǒng)程序仿真下面僅就3號載車板的進與出