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基于PLC和触摸屏的开放式立体车库控制系统设计

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导师姓名
孟建军
学科专业
机械电子工程
文献出处
兰州交通大学   2014年
关键词
立体车库论文  触摸屏论文  控制系统论文
论文摘要

伴随着科技的进步和汽车工业的深入发展,社会生产力水平显著提高,汽车逐渐成了人们日常生活不可或缺的交通工具。汽车的增多带来了诸多的社会问题,其中非常突出的一个问题就是土地资源的短缺和汽车数量的快速增加之间的矛盾越来越严重,停车难的问题日益凸显,立体车库在这种环境下应运而生。建立立体车库是解决城市停车难问题的有效措施。根据市场需求规模的不同,立体车库需要实现多元化,满足不同层次用户的需求,因此深入研究立体车库,设计出硬件可靠、控制系统稳定、人机交互界面友好、存取车方便的立体车库是一项非常有意义的工作。本文在分析了立体车库结构框架和运行方式的基础上,设计了基于西门子触摸屏和PLC的立体车库控制系统。该控制系统充分应用了PLC的稳定可靠、触摸屏友好灵活以及两者具有良好兼容性的特点。整个控制系统以PLC为核心控制设备,控制车库的正常运作,建立了PROFIBUS-DP现场总线通信网络,以S7-300系列PLC的CPU315-2DP作为通信网络的主站,触摸屏MP270B、变频器MM440和分布式输入输出设备ET200M作为通信网络的从站。系统以触摸屏作为人机交互界面,在车主的操作下完成存取车过程,实时更新显示车库状态;通过变频器实现对三相异步电动机的转速调节,控制立体车库中载车板升降的速度;车库中输入量和输出量连接在分布式输入输出设备ET200M上,将采集到的车库状态信号和需要发送的控制指令通过现场总线完成和CPU的信息交换。PLC通过扩展模块CP341实现对车库电子换向机构进行控制,根据需要将电机的动力传递到目标载车单元的升降设备上。PLC系统硬件网络的组态、用户程序块的编写和系统程序块的调用在西门子编程软件STEP7中进行。在硬件组态的过程中,设置总线和DP主从站的参数,包括各设备的站地址,总线通信协议和输入输出设备的地址。同时本文对PLC通过DP总线控制变频器和PLC的PtP通信程序进行了详细设计。人机交互界面的触摸屏程序设计通过WinCC flexible软件完成,设计内容包括触摸屏和PLC的连接、画面、连接变量等。本文对设计的立体车库控制系统进行了仿真调试,然后再进行了实验室实物调试。系统设计结构合理、人机交互界面友好、存取车效率较高、系统可靠性良好,具有一定的应用推广价值。

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摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 立体车库的国内外发展现状

1.2.1 立体车库国外发展现状

1.2.2 立体车库国内发展现状

1.3 课题研究的目的及意义

1.4 课题研究的主要内容

2 立体车库结构组成及工作原理

2.1 立体车库的分类

2.2 立体车库的结构组成

2.3 立体车库的工作原理

2.3.1 立体车库的控制原理

2.3.2 立体车库的运行流程

3 立体车库控制系统硬件设计

3.1 控制系统总体方案设计

3.2 PROFIBUS 现场总线通信

3.2.1 PROFIBUS 及其组成

3.2.2 PROFIBUS 的协议结构

3.2.3 PROFIBUS 网络组成

3.2.4 PROFIBUS 接口连接

3.3 控制系统的主要硬件设备

3.3.1 PLC 及其模块的选择

3.3.2 触摸屏的选择

3.3.3 分布式 I/O 模块 ET200M

3.3.4 变频器 MM440

3.4 立体车库控制系统 PROFIBUS 网络组态

3.5 控制电路设计

3.5.1 载车板传感器安装位置

3.5.2 变频调速设计

3.5.3 PLC I/O 资源分配

3.5.4 PLC 系统电路原理图

4 立体车库控制系统软件设计

4.1 PLC 及触摸屏编程软件的介绍

4.1.1 PLC 编程软件介绍

4.1.2 触摸屏编程软件介绍

4.2 PLC 程序设计

4.2.1 车库 PLC 控制系统的硬件组态

4.2.2 PLC 控制流程

4.2.3 PLC 和变频器之间的通信

4.2.4 PLC 串口程序设计

4.3 触摸屏组态程序设计

4.3.1 触摸屏和 PLC 的连接建立

4.3.2 触摸屏画面的组态

4.3.3 触摸屏变量的组态

5 立体车库控制系统调试

5.1 系统模块化调试

5.1.1 PLC 部分的模块化调试

5.1.2 触摸屏部分的调试

5.2 实验室实物调试

5.2.1 实物调试注意事项

5.2.2 实验室调试

5.3 调试结论与分析

结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果

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