基于PLC立體車(chē)庫(kù)模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2012-12-31 00:00:00林少茵李海
【摘 要】從綜合教學(xué)要求出發(fā)，針對(duì)現(xiàn)今PLC的廣泛使用，應(yīng)用PLC的可編程性和控制能力，在立體車(chē)庫(kù)模型中實(shí)現(xiàn)智能化的停車(chē)管理技術(shù)。該系統(tǒng)運(yùn)用觸摸屏控制，具有安排車(chē)位，自動(dòng)停放等功能。本論文除了闡述系統(tǒng)的硬件原理外，還會(huì)給出控制梯形圖。
【關(guān)鍵詞】停車(chē)系統(tǒng)模型；PLC控制；觸摸屏
1.立體停車(chē)模型機(jī)械結(jié)構(gòu)
立體車(chē)庫(kù)模型主要由工作臺(tái)、車(chē)庫(kù)架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、觸摸屏組成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由橫向（X方向）、縱向（Y方向）、?。芡＼?chē)電機(jī)帶動(dòng)螺桿，從而移動(dòng)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)組成的。橫向、縱向和?。芡＼?chē)電機(jī)是采用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的，而把載車(chē)板放到指定位置的是由電機(jī)帶動(dòng)螺桿進(jìn)行。
2.PLC控制系統(tǒng)
根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和控制要求的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)由電機(jī)、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(tǒng)的界面操作，分為手動(dòng)、自動(dòng)和調(diào)整界面三部分。手動(dòng)部分有停車(chē)和取車(chē)兩個(gè)功能，可自主控制取、停哪個(gè)位置；自動(dòng)部分取停都是自動(dòng)運(yùn)行的，不需要手動(dòng)干預(yù)；調(diào)整部分是用于調(diào)整機(jī)械臂在原點(diǎn)的位置和用于機(jī)械測(cè)試等。
2.1.2傳感器
本系統(tǒng)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(jìn)電機(jī)：步進(jìn)電機(jī)，無(wú)論是橫向（X）、縱向（Y）、?。芡＼?chē)方面（Z）都是采用步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，載車(chē)板的移動(dòng)都是由電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，傳動(dòng)到機(jī)械臂，使機(jī)械臂動(dòng)作。
（2）指示燈：車(chē)位滿(mǎn)指示燈、停車(chē)中指示、取車(chē)中指示燈。
2.2運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)
橫向電機(jī)、縱向電機(jī)采用57J1809-288-N步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)器為2M656。2M656步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器為24-58V直流電壓供電，本系統(tǒng)模型采用24V供電，最大可達(dá)12800步數(shù)/圈。本次使用的橫向電機(jī)細(xì)分為3200步/數(shù)圈，縱向電機(jī)細(xì)分為12800步數(shù)/圈。
取/停車(chē)電動(dòng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)，停車(chē)時(shí)，通過(guò)PLC控制變頻器，使異步電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，把載車(chē)板和車(chē)送到支架上；取車(chē)時(shí)，通過(guò)PLC控制變頻器，異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，把載車(chē)板和車(chē)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(diǎn)，也就是停車(chē)的入口位置，用于檢測(cè)原點(diǎn)位置有沒(méi)有車(chē)要停，當(dāng)有車(chē)位于原點(diǎn)位置時(shí)，光電傳感器發(fā)出信號(hào)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)的把車(chē)停在空的車(chē)位上?；魻杺鞲衅魇前惭b在機(jī)械臂旁用于限位。兩個(gè)霍爾傳感器就能使機(jī)械肩的伸縮動(dòng)作安全執(zhí)行。
3.觸摸屏的設(shè)計(jì)
PLC使用422轉(zhuǎn)232的連接線與觸摸屏連接，用觸摸屏中的按鈕與數(shù)字輸入、數(shù)字顯示等與PLC的軟元件關(guān)聯(lián)，使觸摸屏起到控制PLC的作用。本系統(tǒng)采用觸摸屏控制，主要畫(huà)面分為調(diào)整界面、自動(dòng)停入界面、手動(dòng)界面。
3.1自動(dòng)界面
自動(dòng)界面是聯(lián)系著自動(dòng)停取車(chē)功能，主要包括自動(dòng)取車(chē)和自動(dòng)停車(chē)兩方面功能。
當(dāng)原點(diǎn)處的光電傳感器檢測(cè)到有車(chē)需要停放時(shí)，存車(chē)指示燈就會(huì)亮，系統(tǒng)檢測(cè)車(chē)位是否是滿(mǎn)的，如果還有空位。系統(tǒng)就會(huì)計(jì)算最小號(hào)值的空位，并賦值X軸、Y軸脈沖。三個(gè)電機(jī)（橫向電機(jī)、縱向電機(jī)、取停車(chē)電機(jī)）就會(huì)協(xié)作運(yùn)動(dòng)，把車(chē)送到空位上停放。當(dāng)停放完畢，機(jī)械臂還會(huì)回到原點(diǎn)位置，再息滅存車(chē)指示燈。
當(dāng)需要取車(chē)時(shí)就按自動(dòng)界面上的車(chē)號(hào)位上顯示“取”字的按鈕，這時(shí)取車(chē)指示燈亮，車(chē)位號(hào)相應(yīng)的車(chē)位號(hào)的指示燈就會(huì)亮，并賦值X軸、Y軸脈沖。三個(gè)電機(jī)就會(huì)協(xié)作運(yùn)動(dòng)，把車(chē)從指定號(hào)位上取出車(chē)送回原點(diǎn)處。當(dāng)車(chē)到達(dá)原點(diǎn)時(shí)，取車(chē)燈和相應(yīng)號(hào)位的燈自動(dòng)息滅。
3.2手動(dòng)界面
手動(dòng)界面是聯(lián)系著手動(dòng)停取車(chē)功能，主要包括手動(dòng)停車(chē)、手動(dòng)取車(chē)兩方面功能。
手動(dòng)模式是由操作者決定機(jī)械臂的位置和機(jī)械臂是取車(chē)還是停車(chē)的界面。界面上、下、左、右這四個(gè)按鈕是決定橫軸電機(jī)和縱軸電機(jī)移動(dòng)的位置。機(jī)械臂移動(dòng)時(shí)，移動(dòng)時(shí)記錄下機(jī)械臂的位置，并顯示在界面左邊當(dāng)前位置示意圖上。
當(dāng)用上、下、左、右四個(gè)鍵選擇好當(dāng)前位置，當(dāng)按下放車(chē)接鍵時(shí)，機(jī)械臂就會(huì)作放車(chē)的動(dòng)作，同時(shí)停車(chē)操作燈會(huì)亮；當(dāng)按下取車(chē)按鈕時(shí)，機(jī)械臂就會(huì)作取車(chē)動(dòng)作，同時(shí)取車(chē)操作燈會(huì)亮。然后再操作機(jī)械臂回到原點(diǎn)。
3.3調(diào)整界面
調(diào)整界面是聯(lián)系著調(diào)整系統(tǒng)的功能，調(diào)整模式是用于調(diào)整停車(chē)狀態(tài)燈、機(jī)械臂伸縮狀態(tài)和原點(diǎn)處的位置所設(shè)定的三個(gè)方面的調(diào)整。
當(dāng)車(chē)位狀態(tài)燈錯(cuò)誤時(shí)，例如燈上是亮的，但相應(yīng)號(hào)的車(chē)位上沒(méi)有車(chē)停放或者是相應(yīng)車(chē)位號(hào)上有車(chē)停放，但是指示燈卻是息滅。這樣就可以使用相應(yīng)號(hào)位指示燈下的交替按鈕進(jìn)行指示燈狀態(tài)的調(diào)整。
機(jī)械臂的位置也是有可能會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，機(jī)械臂的位置跟原點(diǎn)的位置對(duì)得不合適時(shí)，可以通過(guò)上、下、左、右的按鈕進(jìn)行橫向電機(jī)或縱向電機(jī)移動(dòng)的微調(diào)整，使機(jī)械臂跟原點(diǎn)位置。
最后是調(diào)整伸縮狀態(tài)，通過(guò)伸出和縮回按鈕，使取停/取車(chē)電機(jī)運(yùn)動(dòng)達(dá)到調(diào)整伸和縮的調(diào)整。調(diào)整機(jī)械臂時(shí)，機(jī)械臂必須存在原點(diǎn)位置，然后按確定按鈕，使所有寄存器和輸出量復(fù)位。
4.PLC控制原理
系統(tǒng)開(kāi)始時(shí)是先進(jìn)入調(diào)整界面，通過(guò)調(diào)整界面調(diào)整原點(diǎn)處的位置。三個(gè)界面可以互相切換。立體車(chē)庫(kù)分為4*2結(jié)構(gòu)，一共8個(gè)車(chē)位。停車(chē)時(shí)，橫向電機(jī)和縱向電機(jī)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)螺桿運(yùn)動(dòng)，把載車(chē)板送到合適的位置上，取/停車(chē)電機(jī)就把載車(chē)板連同車(chē)一起送到相應(yīng)的支架位置上；取車(chē)時(shí)，取/停車(chē)電機(jī)上面就把載車(chē)板連同車(chē)一起取出，再經(jīng)過(guò)橫向電機(jī)和縱向電機(jī)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)螺桿運(yùn)動(dòng)，把載車(chē)板連同車(chē)一起送回到原點(diǎn)。
自動(dòng)模式的原理圖如圖4-1。
5.小結(jié)
根據(jù)PLC的控制控制特性， 設(shè)計(jì)一個(gè)立體車(chē)庫(kù)模型。主要是通過(guò)觸摸屏控制PLC，PLC驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到自動(dòng)停/取車(chē)，手動(dòng)停/取車(chē)、調(diào)整位置的功能。本設(shè)計(jì)基本完成設(shè)定的功能，運(yùn)行調(diào)試正常、穩(wěn)定，并對(duì)熟悉PLC、電機(jī)的控制、編程技巧上有較大的作用。模型與實(shí)際立體車(chē)庫(kù)較為相似，但是在細(xì)節(jié)部分和定位部分可以再加強(qiáng)，界面控制部分也可以有多種方試，日后可以改進(jìn)系統(tǒng)，在這個(gè)模型的基礎(chǔ)增加穩(wěn)定性和功能。
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