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崑山科技大學電機工程系

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Academic year: 2022

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崑山科技大學電機工程系

停車場閘門自動控制 (PLC 做控制元件)

組別: 第三組

組長: U980J106 鄭天化 組員: U980J116 吳信賢 組員: U980J117 劉獻仁 組員: U980J130 劉秉錞 組員: U980J131 張中原 組員: U980J132 謝幸錡

班級: 二電四 A

指導教授: 張慎周老師

中 華 民 國 9 9 年 1 0 月 2 6 日

(2)

目錄

目錄………1

圖目錄………3

表目錄………4

第一章 前言………5

第二章 專題製作步驟………6

2-1 人員職掌分配………6

2-2 自動停車場優點及缺點………6

2-3 市面上停車場介紹………9

2-4 進度規畫………12

第三章 基本原理與設計方法………13

3-1 基本原理………13

3-2 可程式邏輯控制器………13

第四章 實作及程式模擬過程………16

4-1 硬體實作過程………16

4-2 動作流程圖………17

4-3 程式階梯圖………18

(3)

4-4 停車場示意圖………22

4-5 實作與實物照片………23

第五章 結論&預期成果………34

參考文獻………35

(4)

圖 目 錄

圖 1 動作流程圖………17

圖 2 程式階梯圖………18

圖 3 程式階梯圖………19

圖 4 程式階梯圖………20

圖 5 程式階梯圖………21

圖 6 停車場示意圖………22

(5)

表 目 錄

表 1 人員職掌分配………6

表 2 進度規畫表………12

表 3 材料表………16

(6)

第一章 前言:

正規的停車場大多採用人工管理模式(礙於人會疲累誤差,人事 成本等等現象),不僅落後低效,亦十分煩瑣,而且受到自身限制較 多,所以要達成更理想的管理模式,加入適當的人機管理可以大大的 提升服務功能與效率,從商業立場上來看,更有降低成本取得更大的 獲利空間,有見於科技的進步,許多的收費停車場日漸重視服務品 質,無非也是想進一步地對消費者服務更多更好更貼切,目前台灣停 車方式主要還是靠路邊停車方式,但是在台灣目前地狹人稠的情況 下,不但使原有道路功能受阻礙,而且因為數量嚴重不足,違規停車 情況嚴重。故自動化立體停車場的興建,是目前的趨勢。而自動化停 車場的管理也是研究課題之一,使管理更容易、安全效率更高,也是 格外重要。本專題一方面針對因此營造出一個具自動化的停車場,是 本組所有組員所努力的目標。

(7)

第二章 專題製作步驟:

2-1 人員職掌分配表:

學 號 姓 名 工 作 內 容

U980J106 鄭天化 整合測試

U980J116 吳信賢 專題設計及專題實作 U980J117 劉獻仁 專題實作

U980J130 劉秉錞 專題實作

U980J131 張中原 相關資料收集與查詢 U980J132 謝幸錡 相關資料收集與查詢

表 1

2-2 自動停車場優點及缺點:

(優點方面)

1、進出方便,取車容易:

一般人停車皆以停車的便利性及安全性可靠性為前提,在這忙碌 的社會當中,任何事都以經濟實惠為主,本自動停車場當初在設計 時,就已朝這一方向在思考,當汽車在進出時碰上了光電開關而使其 他控制元件一一做動,減低因人為疏失的困擾,以達成符合使用者的 需求。

2、操作簡單安全性高:

針對使用者使用本系統的心理,朝著更理想的人性化設計來制定 本組的系統,刷卡或是感應方式與其他現有停車場的操作程序並無太

(8)

大差異,而我們朝著盡量降低繁雜的程序,讓系統簡易操作。連帶在 管理方面便能更加簡易,自然能達成安全性的提高。

3、車輛進出方便:

由於設計上的改進及視線上的無障礙,因此也提升了停車場本身 的利用率。透過良好的動線設計,容量大而且提供高利用率的平面停 車場將是最好的選擇。

4、成本低廉:

本停車場系統能比其他系統的更低廉,原因是其多了管理人員及 設備機器的切換機制與更簡易化的程序,在精細的考量與設計之下,

達成降低程序步驟,這是為什麼成本能與其他停車場系統更低廉的原 因所在。

5、管理維護費用便宜:

由於採自動化操作,因此只需要少量的管理人員。一般而言,停 車場的管理維護費用以人事費為主,以營運管理的角度來看,人員越 少越能發揮最大效益。而車輛進出皆過全自動的機械搬運,其所需的 營運管理人員自然減少,而能發揮應有的停車功能。

(9)

(缺點方面)

1、PLC成本過高:

2、光電零件容易故障損壞:

3、現場無人不能及時維修(回報) : 4、線路、 機件會劣化:

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2-3 市面上停車場介紹:

1、多段式

二段式停車設備分升降式及橫移升降式兩類。升降式即單純把車 輛二層停放;橫移升降式則下層的車輛能左右移動,上層則利用下層 圖空出部分出入。以二段式原理為基礎,向上加層,擴充為三段或多 段式的停車設備,若在地面以下設置坑井,視為地下多段式。

2、汽車升降式

功能上分為普通升降型及可以迴轉的迴旋型;在驅動構造上,則 有鋼索式、油壓式、油壓鋼索混合式、鏈條式及螺旋式等數種。一般 而言,以地下室為停車場,升降距離短,且不足留設機械房所需的空 間,比較適合用油壓式汽車電梯;在建築物頂端設置停車場,因升降 距離長,則以鋼索式較為恰當。

3、平面往復式

本型式式於平面上搬運及容納車輛的設備,可分為搬運式及容納 式。搬運式是利用水平移動車板,將車輛移至停車位;容納式則是用 水平移動車箱運送車輛,該車板同時供停放車輛用,搬運式則僅有一 只停車板,也就是說,容納式有與車位相同數量的車板,無須留設車 道,故可比同樣空間的搬運式停車場增加百分之三十到五十之車位

(11)

數。

4、水平循環式

此種方式的運作與垂直循環式的原理類似,不同的是將放置車輛 的車板,在同一平面做有次序的排列。車板為平移循環的運動。依車 輛行進的方向排列的稱為縱型,橫向排列的稱為橫型;而車板轉換部 分職縣進行的稱為箱型水平循環式,圓弧近形的則稱為圓形水平循環 式。此種方式是連車道空間一起利用的高收容停車場,若多層重疊可 稱為大型的停車場。

5、垂直循環式

此型乃是在細長鐵塔的頂端與底部安裝巨大齒輪,兩端齒輪則利 用循環鏈條連接,鏈條採等距方式懸掛車廂以供停車。車箱隨著巨大 齒輪的轉動而迴轉,車輛即依序進入車箱停放。其運作方式與遊樂園 中的摩天輪運作有點類。

6、多層循環式

利用水平循環原理,採履帶狀方式,將撘載車輛的車板,多層並 列連結而成,當車依順序移動時,便可停放車輛。由於履帶狀的特性,

本型式適合設置於建築物的地下室,特別是鐵路、高架道路下方、一 般道路的地下等,細長地形更是適用。車輛的收容可分縱向及橫向,

左右兩端升降部分,若設置車板是以曲線式升降,是為圓形循環式,

(12)

若以直線升降方式,是為箱型循環式。

7、電梯式

以車輛用電梯為主體,設置車板層,以升降機將車輛升降至欲停 放的層數,然後再將該車移送入欲停放的車位,或透過水平搬運設 備,或車板交替方式,使車輛順利移入停放的車位。

8、電梯滑動式

本型式與電梯式基本功能相同。配置於電梯移動路線的兩側,當 電梯移動時,除升降外同時可做水平移動,故可再最短時間將車輛移 到車位,本型式通常使用於較大規模之停車場,其所需基地面積最小 為一百至一百二十平方公尺。

(13)

2-4 進度規畫:

進度規畫表:

表 2

(14)

第三章 基本原理與設計方法:

3-1 基本原理:

經探討需求(1)需要TIMER SWITCH因應人機的切換。(2)馬達與鐵 捲門,馬達控制閘門的起落,鐵捲門則是切換到機器介面經由機器控 制鐵門起落,達到進出管理的動作。(3)須有SENSOR感應器管制車輛 的進出與路線的安排

3-2 可程式邏輯控制器:

可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC), 是一種用於自動化實時控制的微型電腦,廣泛應用於目前的工業控制 領域 。在可程式邏輯控制器出現之前,一般要使用成百上千的繼電 器以及齒輪定時器才能組成具有相同功能的自動化系統,而現在,經 過編程的簡單的可程式邏輯控制器模塊基本上已經代替了這些大型 的裝置。可程式邏輯控制器的系統程序一般在出廠前已經初始化完 畢,用戶可以根據自己的需要自行編輯相應的用戶程序來滿足不用的 自動化生產要求。

最初的可程式邏輯控制器只有邏輯控制的功能,所以被命名為可 程式邏輯控制器,後來隨著不斷的發展,這些當初功能簡單的電腦模 塊已經有了包括邏輯控制,時序控制、模擬控制、多機通信等許多的

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功能,名稱也改為可程式控制器(Programmable Controller),但 是由於它的簡寫也是PC與個人電腦(Personal Computer )的簡寫相 衝突,也由於多年來的使用習慣,人們還是經常使用可程式邏輯控制 器這一稱呼,並在術語中仍沿用PLC這一縮寫。

現在工業上使用可程式邏輯控制器(PLC)已經相當於是由一臺輕 巧型電腦所構成,能透過數位或類比輸入/輸出模組控制機器設備、

製造處理流程、及其它控制模組的電子系統。PLC可接收(輸入)及發 送(輸出)多種型態的電氣或電子訊號,並使用他們來控制或監督幾乎 所有種類的機械與電氣系統。

PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能 力強、編程簡單等特點。可以預料:在工業控制領域中,PLC控制技 術的應用必將形成工業界的潮流。國際電工委員會(IEC)在其標準中 將PLC定義為:「可程式邏輯控制器是一種數位運算操作的電子系統,

專為在工業環境應用而設計的。它採用一類可程式的存儲器,用於其 內部存儲程序,執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等。

面向用戶的指令,並通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機 械或生產過程。可程式邏輯控制器及其有關外部設備,都按易於與工 業控制系統聯成一個整體,易於擴充其功能的原則設計。」

(16)

PLC 可程式控制器:

系統使用的可程式控制器為三菱FX2-32MR 機種,其中包含可直 接接線做為輸入訊號的輸入端點X 與做為輸出訊號以驅動受控元件 的輸出端點Y,及可以監看與使用但無法直接接觸的內部元件,如:

輔助電驛M、狀態電驛S、計時器T、計數器C、資料暫存器D,V,Z 等 經由PLC讀取所得到停車場設備內的電動機、按鈕開關、指示燈及感 測元件動作狀態,由可程式控制器的輸出信號,以控制停車場設備的 動作。

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第四章 實作及程式模擬過程:

4-1 硬體實作過程

材料表 :

Article

Per Price

光電開關(sensor) 3 441 可程式 PLC 1 同學手邊有

木塊板 1 200

顯示燈泡 4 32

保險絲座 2 25

端子臺 2 50

緊急停止鈕 1 150

手自動切換 SWITCH 1 32

線材 20m 100

110/24V 變壓器 1 250

鋁軌 1 同學贊助

表 3

可能遇到之瓶頸:

車輛進出的 SENSOR(透過 PLC 的控制)感應是否能整合否則會有 撞車意外的產生。

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4-2 動作流程圖:

圖 1

車輛進入

入口 Sensor 感應

出口燈號紅燈亮

入口車道 Sensor 感應

閘門開啟

閘門處 Sensor 感應

出口車道 Sensor 感應

閘門關閉

出口 Sensor 感應

出口燈號復歸,綠燈亮 程式開始

車輛離開

程式結束

(19)

4-3 程式階梯圖:

圖 2

(20)

圖 3

(21)

圖 4

(22)

圖 5

(23)

4-4 停車場示意圖:

圖 6

當車子靠近SENSOR時進入閘門時,第一顆SENSOR感應到,此時正 向車道顯示綠燈可以繼續前進,對向車道則會是顯示紅燈禁止車輛通 行。當正向車道的車子繼續前進進入第二顆SENSOR時,此時的閘門會 開啟讓車輛可進入。車輛繼續前進進入至第三顆SENSOR時,SENSOR 做持續感應動作讓閘門保持開啟動作,車輛進入至第四顆SENSOR感應 時此時閘門做放下動作,當前進至第五顆SENSOR至離開SENSOR後,此 時把對向車道的紅燈改成綠燈讓進出車輛都可以通行。所以當TIMER 把閘門轉換成鐵捲門,SENSOR的感應方式與在閘門時的感應方式是一

(24)

停車場閘門自動控制-實作與實物照片

1. 料件:

(25)

2. PLC、機台圖照。

(26)

2.自動、手動切換&閘門、鐵捲門切換,按鈕與SWITCH開關使用與圖 示照。

當AM(白天) SWITCH切換到自動、閘門時:

(27)

當AM(白天) SWITCH切換到手動、閘門時:

(28)

當PM(晚上) SWITCH切換到自動、鐵捲門時:

(29)

當PM(晚上) SWITCH切換到手動、鐵捲門時:

(30)

3.SENSOR感應&物體行進圖示說明照(全由自動控制) 未做動時

SENSOR.1做動圖

SENSOR感應到車輛,對向進入端切換成紅燈。

(31)

SENSOR.2做動圖

SENSOR感應到,閘門開始開啟。

SENSOR.3做動圖

SENSOR感應到,閘門保持開啟,等待車輛完全離開。

(32)
(33)

SENSOR.4做動圖

SENSOR感應到,閘門開始關閉。

SENSOR.5做動圖

SENSOR感應至車輛完全離開,車道燈號切回綠燈。

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(35)

第五章 預期成果&結論 預期成果:

本組的設計規劃預期成果將呈現;當車輛進入停車場與 sensor 感 應的做動。此時又分為兩個部份將有鐵捲門控制與閘門控制兩部份,

是由 PLC 的 Timer 來做時間的切換控制。在進出口的方面設置有不同 的 sensor 感應,來達到紅綠燈進出控制跟閘門開啟落下動作的控 制。期望透過更精細的討論與設計規劃能夠發展出更勝於市面上現有 的停車場功能,能更富有管理彈性功能、線路查修明顯快速、更改動 作便利的停車場系統。

結論:

看似簡單的停車場系統,把它細細的拆解出來分析後才發現,原 來需要有多層面的考量,只要有不完整的規劃,就會造成系統的自我 矛盾以致無法實行,而在製作裡面最難的部份是,想要把系統做的更 簡易,因為當製程要更加精簡而能達成原來的效果,是一種技術核心 上的難點。所以本組想要從簡單的設計層面,來達到與市面上的停車 場系統擁有相等的功能是一件不容易的挑戰。在大家努力討論多方規 劃之下能方能將想法逐步的實現完成。

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參考文獻

[1]黃宏彥、余文俊、楊國輝。感測器原理與應用電路實習。高立。

[2]廖文煇。可程式控制器應用基礎篇。

參考文獻

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