毕业设计（论文）立体停车库的安装与调试

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1、毕业设计说明书课题名称:立体停车库的安装与调试 起讫时间： 年 月 日 年 月 日（共 周）立体停车库的安装与调试摘要立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。随着城市汽车保有量的不断增加，停车难问题己经成为大中型城市的一个普遍现象。立体车库可充分利用上地资源，发挥空间优势，最大限度地停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。本课题以较为典型的升降横移式立体车库为研究对象，综合考虑立体车库制造成本和运行效率的双重因素。本文在对国内外车库现状及发展趋势做了充分调研的基础上，选择一排三层式车库结构为研究模型。升降横移式立体车库就其组成部分而言，可分为三大部分：车库结构部分、传动

2、机构部分和控制系统部分。在对升降横移式立体车库控制系统的设计中，采用了先进的PLC控制，运用欧姆龙公司的编程软件编制了升降横移式立体车库控制系统的程序，并经调试、运行，证明采用可编程序控制器(PLC)作为控制系统简单易行。其稳定、可靠、快速、性价比高的特点使得控制系统非常完美。为了使停车设备满足使用要求，根据国家关于机械式停车设备通用安全要求的标准、升降横移式立体车库的实际，在升降横移式立体车库中使用了一些必要的安全技术，这样保证了车辆的绝对安全，使得整个车库可以安全平稳的运行。关键词：立体车库；控制系统；可编程序控制器Abstract Stereo garage is the storage

3、 which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile. As the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays, the hard-to-Park Problem has become a common phenomenon. Mechanical stereo garage can use land resource sufficiently and bring space advanta

4、ge into play, and maximize the number of parking cars. It has become an important way for static traffic problem of cities. The issue studies the type mechanical parking system which named up-down and translation stereo garage, and regards of the two factors of cost of manufacture and operational ef

5、ficiency synthetically.On the basis of investigation on current situation and developing trend of garage in domestic and abroad, we choose three-layer and three-formulistic garage structure as the research model. According to the form of the dragging-forms of multi player up-down and translation ear

6、-base, it is made of three parts: part of ear-base structure、part of driving-framework and part of control system. The paper adopted PLC as control system in designing the up-down and translation stereo garage, PLC software of SIMATIC company was used to weave the program of control system, through

7、debugging running. The result proved that adopted PLC as control system is simple and easy to realize. The characteristic of stabilization, credibility, speediness and high capability made the control system very perfection. In order to satisfy using demand in design stereo garage, according to crit

8、erion of mechanical parking systems-general safety requirement and the facts of the up-down and translation stereo garage the Paper introduced some safety technique which was used in the up-down and translation stereo garage. This can ensure absolute safety for Car and make the whole stereo garage s

9、afety and running smooth. Keywords：Stereo garage； Control system；PLC目 录摘要1引言4第一章 绪论51.1本课题的研究意义、目的51.2立体停车库目前发展情况51.3本课题的主要问题7第二章 立体车库系统方案设计82.1 立体车库分类82.2 托盘初定位与形状设计102.3 托盘上的信号检测方案12第三章 PLC工作状态133.1 PLC工作原理133.2 PLC内部运作方式143.3 PLC接入方式15第四章 车库电气原理图的绘制204.1 PLC204.2 PLC的控制输出204.3 控制电路图21第五章 车库控制程序的编

10、制235.1 车库托盘运动分析235.2 车库控制程序说明245.3 车库程序举例详细说明25结 论27致谢28主要参考文献29附录301、PLC 信号输入图302 、PLC 信号输出图313、电路原理图32引言随着国民经济的高速发展，我国轿车保有量直线上升。据中国汽车工业协会公布的数据表明，1997年全国汽车保有量1100万辆，其中轿车万400辆，当年轿车生产量48.2万辆，微型车生产量38.2万辆，1998年轿车生产量50万辆，1999年55万辆，2000年57万辆。2002年中国汽车产量达到了325万辆，比上年增长38%，全球排位由2001年的第八位上升至第五位。2005年的轿车保有量已

11、达到1108万辆。由于中国加入世贸关税进一步降低，2008年北京奥运及2010年上海世界博览会等重大事件的影响，以及国内需求的进一步拉动和“费改税”等政策的驱动，我国的汽车工业仍将具有很大的发展空间并将继续保持快速平稳发展。按前述数据预测，2010年将达到2000万辆。城市中停车位需求按1：1.2（100%的基本停车位和20%的公共停车位计算）将增加停车位480万个，平均每年需求96万个。因此，停车问题也就逐渐成为大城市迫切需要解决的难题。城市和已建小区有限的地面面积己无法提供足够的停车车位，向空间发展成为当前解决问题的一条重要途径。立体车库具有占地面积小、操作简单、灵活，安全可靠等诸多独特的

12、优点，对于在寸土寸金的大都市建造平面车库具有明显的优点。智能立体车库就应运而生成为城市交通的一个研究热点。立体车库发源于上世纪20年代的美国，是在繁华拥挤的都市里为解决停车难而采取的一种措施。50年代以后，伴随着私人小汽车的大量涌现，在西欧、东南亚、韩国和日本都得到了广泛的应用。形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业体系。其中，发展较早、较好的日本公司有新明和、石川岛播磨、日精、三菱重工等欧洲有意大利SOTefin、Interpark、德国Palis等。这些国家和公司从上世纪六十年代初就开发并使用可最大限度地利用空间的机械式停车设备，经过几十年的不断发展，机械停车库从造型、结构、控制、驱动

13、、监测、材料、保险等方面不断地更新换代，日趋完美。在土地越来越紧缺的情况下，立体车库是解决城市中停车难问题的必然出路。但若要良性发展，就要解决现存问题。我国设计制造的立体车库大多处于初级的停车功能，是最原始的使用阶段，它的设计水平、经济价值还有待于完善和开发。由此可见研究如何降低立体车库设计制造成本及进一步提高控制系统自动化程度实现快速、准确地存取，具有重大的现实意义。第一章 绪论1.1本课题的研究意义、目的我国城市人口集中、建筑密度大，各种基础设施建设用地不断增长，用地日趋紧张。在经济每年以接近10%的同时，全国机动车辆每年以10%一15%的速度增长，每年预计需新增停车位400万个。由于我国

14、停车场建设的严重滞后导致机动车违章停靠，侵占道路和绿地，致使道路通行能力下降，影响了社会总体效率。城市中的平面式停车场已经远不能满足越来越多的车辆需要，停车难造成的交通堵塞和废气污染问题日益严重。据有关资料介绍，目前我国停车库面积与道路面积之比不足1:100，而国外是1:10，停车库严重不足；由于城市地价日益昂贵，修建大型露天停车场将越来越困难。从中国重机协会停车设备管理委员会了解到，在日本等车位紧张、地价昂贵的发达国家，立体停车产业已经发展成为年产值数十亿美元的大产业。据专家初步分析，国内市场目前每年需求电梯式自动化立体停车库在80100 座左右，21 世纪初每年需求90110 座左右，市场

15、的前景相当好。解决城市停车难问题而采用立体化停车措施是世界各个国家的普遍做法，尤其是全自动化的机械式立体停车库得到了快速的发展。立体停车充分迎合了城市发展的需要，确保汽车安全停放，创造了取车时的方便快捷，符合环保需要，减少了大气污染城市立体车库的广泛使用是对现代静态交通的全新革命，并能显著改善恶化的城市动态交通状况。立体停车库主要由立体停车设备和其他相关的附属设施组成，其中立体停车设备是集光、机、电和自动化技术于一体的成套设备，是车库的主体设施。1.2立体停车库目前发展情况体车库自动化控制系统主要包含以下五个子系统：自动收费管理系统，自动存取车系统，远程诊断系统，自动道闸， 监控安保系统。以上

16、子系统均由中央控制室统一控制，可为客户规划停车库管理形式，发布车库库存容量，控制车流方案。（一）自动收费管理系统自动收费采用非接触式IC卡。IC 卡分长期卡与储值卡两种。对固定用户，发行长期卡，费用可在固定用户交纳管理费用时一并交纳；对临时用户，发行储值卡，即：用户交纳的费用存在卡内，每次停车读卡自动从卡中扣除费用。（二） 自动存取车系统自动存取车系统一般由小型可编程控制器PLC控制，包括卡号识别与移动载车盘两个过程。用户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动把数据传送到PLC控制系统，PLC系统通过判断卡号，自动把对应的载车盘移动到人车交接的位置，开启车库门，缩短存取车的时间。存车时，司机按

17、照指示灯信号指引入库，只有当车辆停放在安全位置后，停车正常指示灯才会亮启。存取车完成后，车库门自动关闭。移动载车盘时，系统严格按照各种检测信号的状态进行移动，检测信号包括超长检测、到位检测、极限位置检测、人员误入检测、急停信号检测等。若有载车盘运行不到位或车辆长度超出车库允许的长度，所有载车盘将不进行动作，若检测到急停信号，将停止一切动作，直至急停信号消失。以上信号均为硬件信号，除此之外，还可从控制软件中设置保护信号，比如时间保护，以保证因硬件损坏而导致信号失灵时保证主体设备及车辆的安全。（三）远程诊断系统现场控制器可以通过网卡、Hub等网络设备与控制中心的局域网相连接，可以通过MODEN实现

18、远程管理，监测现场运行情况，当现场出现故障时，在控制中心即可进行解决，方便管理人员、安保人员异地办公。（四）自动道闸在车库出入口处各设非接触式读卡器、感应线圈及道闸，用户在车库出入口处刷卡后，系统自动判别该卡是否有效，若有效，则道闸自动开启，通过感应线圈后，自动栅栏自动关闭；若无效，则道闸不开启，同时声光报警。（五）监控安保系统监控安保系统是指在中央控制室进行监视控制车库现场的运行状况。它具有运动检测、车牌识别、网络连接、各种类型的报警系统实现连动等功能，可以实现无人看守。系统简介：视频监控功能：在车库各出入口，值班室和车库内主要区段安装定焦摄像机，在大范围车位区安装球形云台，以便实现对车库全

19、方位的实时监控。如果在车库光照条件不好的情况下，可选用黑白摄像机。运动检测功能：可以在夜间设置车库的运动检测区域，当检测区有移动目标时，运动检测功能发出报警信号，提醒值班人员。车牌识别功能：它能够设置车库参照车辆的车牌、车型。当参照车辆进入车库监视区域，系统自动对比参照车辆图像，有异常情况，发出报警信号，并自动切换和记录相关图像。报警连动功能：可以连动各类报警主机，如启动继电器发出声光报警通知安保人员自动放下道闸拦截车辆出入。数字录像功能：可以连续记录一个同在车库所发生事件，可以同步回放多个图像，可选择任意图像进行整体放大和局部放大，记录、回放、备份可同步进行各种信息。1.3本课题的主要问题本

20、课题的主要任务是：设计自动化立体停车库的自动控制系统；确定自动控制系统方案；设计系统的电气线路并选择所用的元器件，画出其电气原理图；对车库与车库监控系统进行数据交换的数据格式及车库的人机界面进行分析和设计，对触摸屏进行组态；编制立体车库控制软件。要求控制系统方案合理。各车位托盘运行安全、正确、平稳，触摸屏操作界面直观易懂，操作简便，单动操作设置权限和密码。确定车库设备与车库监控系统进行交换的内容和格式。第二章 立体车库系统方案设计2.1 立体车库分类目前的自动化立体车库主要有：升降横移式、仓储式、垂直循环式、电梯式、简易式。（一）升降横移式对不同要求的客户，其适应性很强，灵活性很大，根据地形，

21、车的数量，可在室内、室外设立二层至五层，可以建在地面、半地面或底下。特点：结构简单，安全可靠，运行平稳，噪声低，能耗小，寿命长。图22（二）仓储式车库是由输送小车将待停泊的轿车自动送至库位，取车也是由输送小车从库位取出，自动送到取车点，这一过程全部由电脑及测检系统自动完成，无需人员参与。是当今自动控制科技的结晶。特点：自动化程度高，运行速度快，存取方便运行平稳，存车量大，安全性好。图23（三）电梯式车库是利用电梯将车送往塔的周边车位上，它所占地面积小、土地利用率高、存车容量大，特别适合于城市商业繁荣，停车流量大的中心区，可以独立成塔，也可以与高层大厦溶成一体，是地小车多的最佳选择。特点：外形美

22、观，停车安全，运行迅速，振动小，噪声低。图24（四）简易式车库结构简单，一般为两层，上层用机械或液压传动提升，而下层为自走进入，取上层车时，下层必须先开走因此，较适合于单家别墅式住宅，在已有单个车位情况下需增加车位或汽车商临时存放车辆用。图25我设计的立体停车库采用升降横移式（又称魔方式），上层托盘只能升降，下层托盘只能横移（如下图2-6）。以PLC作为自动控制的控制系统，由触摸屏实现人机交互。PLC 通过传感器来监控车库中各种状况，收集各种信息。然后由PLC来处理这些信息，控制车库的运行。管理员可以通过触摸屏来了解车库状态，调整车库运行，对车库进行维护。图2-62.2 托盘初定位与形状设计托

23、盘初定位就是车库在使用前，各托盘所处在的位置。当车库的电源一旦接通时，由PLC自动将各托盘置于初始位置。合理的初始位置的选择不仅可以提高车库的运行效率，在编制控制程序时也能使控制程序简化。升降横移式立体车库是指利用载车板的升降或横向平移存取停放车辆的机械式停车设备。升降横移式立体车库每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库地面的车只作横移，不必升降，上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位，将载车板升或降到地面层，驾驶员才可进入车库内将汽车开进或开出车库。图2.7为一个地上7车位的升降横移式停车设备，其工作原

24、理是：三层三个车位可以升降，二层两个车位可以升降和平移，一层的两个车位只能横向横移，空车位供三层和二层的车位下降时借用。1 、2号车位可以直接存放车辆；7 号车位需下降后再存放车辆；3 号车位，则需先将1 号和2号载车板右移，再将3号载车板下降；4 号车位，则需先将2 号载车板右移，再将4号存车板下降；5号车位需要先将1、2、3、4号四个载车板右移，再将5号载车板下降；6号车位则需要先将2、4号载车板右移，再将6号载车板降下。由于升降横移式停车设备对场地的适应性强，介绍系统各机械部分部件结构和功能可根据不同的地形和空间进行任意的组合、排列，规模可大可小，对土建的要求比较低，因此，应用非常广泛。

25、图 2.7 七车位升降横移式立体车库工作原理图自动化立体停车库中，对于托盘形状也有特殊要求。由于整个自动化过程由光电开光检测信号量，托盘必须便于光电开关的检测。另外，托盘也应该便于用户停放车辆。图28 托盘形状设计托盘形状设计如上图所示，在托盘上设计前后2个凸起的部位。一方面，司机停车的时候可以自觉的减速，保证安全。另一方面，可以保证司机顺利，准确的停好车。同时可以在停好车后，对车辆有一定的保护功能。此外，在托盘前方也有一处凸出部位，这是下层托盘左右移动时，让光电开关检测的部分。上层托盘不用此部分。2.3 托盘上的信号检测方案图29 托盘上的光电开关安装图上文已经提及，整个自动化过程由光电开关

26、检测信号量。在一个车位上，应该具备的信息包括：托盘是否到位；托盘上车辆有无；车辆停放是否准确。另外还应该进行一些安全方面的措施。本设计中采用了如图29的信号检测方式。其中，2号为上下限光电开关，控制托盘的上升、下降位置。3号为下位托盘检测光电开关，控制下层托盘的左右移动。4 号为车辆检测光电开关，用于检测托盘上的车辆。考虑到车辆停放时位置变化，车辆底盘高度不一，故采用斜线式检测。1 号为接近传感器，有过位保护作用，万一上限光电开关失灵，接近传感器可以保证托盘上升时不至于发生事故。此外在托盘入口处还安装安全检测光电开关（5 号），检测车辆是否停放准确，如果没有正确停放，车库的机能将停止，同时触摸

27、屏将报警。第三章 PLC工作状态3.1 PLC工作原理一 扫描技术当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情

28、况下，该输入均能被读入。二 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯

29、形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。三 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。3.2 PLC内部运作方式虽然

30、PLC所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器、计时器与计数器等名称，但PLC内部并非实体上具有这些硬件，而是以内存与程式编程方式做逻辑控制编辑，并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制。因此能大大减少控制器所需之硬件空间。实际上PLC执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先将阶梯图程式码以扫描方式读入CPU 中并最后执行控制运作。在整个的扫描过程包括三大步骤，“输入状态检查”、“程式执行”、“输出状态更新”说明如下：步骤一“输入状态检查”：PLC首先检查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态（1 或0 代表开或关），并将其状态写入内存中对应之位置Xn。步骤二“程式执行”：将阶梯图程式逐行取入CPU

31、 中运算，若程式执行中需要输入接点状态，CPU直接自内存中查询取出。输出线圈之运算结果则存入内存中对应之位置，暂不反应至输出端Yn。步骤三“输出状态更新”：将步骤二中之输出状态更新至PLC输出部接点，并且重回步骤一。 此三步骤称为PLC之扫描周期，而完成所需的时间称为PLC 之反应时间，PLC 输入讯号之时间若小于此反应时间，则有误读的可能性。每次程式执行后与下一次程式执行前，输出与输入状态会被更新一次，因此称此种运作方式为输出输入端“程式结束再生”结构框图如图3-1所示。图3-1 PLC内部运作架构图3.3 PLC接入方式电力线通信技术，英文简称PLC，是指利用电力线传输数据和话音信号的一种

32、通信方式。该技术是把载有信息的高频加载于电流，然后用电线传输，接受信息的调制解调器再把高频从电流中分离出来，并传送到计算机或电话上，以实现信息传递。该技术在不需要重新布线的基础上，在现有电线上实现数据、语音和视频等多业务的承载，也就是实现四网合一。终端用户只要插上电源插头，就可以实现因特网接入。PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时，利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输；在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M45M之间。PLC设备分为局端和调制解调器，局端负责与内部PL

33、C调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的Internet。随着计算机硬件、软件的快速发展，特别是网络技术的快速发展，著名工控厂家及系统集成商都大力开发以太网产品，关注PLC的直接上网问题。现在国际上知名的PLC厂家产品均能够实现直接上网，如施耐德公司全线的Quantum系列、Premium系列等、通用电气公司GE90-70系列、GE90-30系列、VersaMAX系列等、西门子公司的有关PLC、罗克韦尔PLC的有关系列控制器等。采用直接上网的结构，必须妥善解决PLC直接上网后智能设备的

34、接入问题。采用直接上网的结构，坚持分层分布（单元）式的结构原则，就是要达到与LCU有关的各种数据采集和控制都必须由LCU来实现的目标。现在，LCU一般都需要与一定数量的智能设备进行通讯。在有工控机结构的LCU结构中，通讯实现是比较容易的，通讯的方式也比较灵活。但在采用PLC直接上网的结构后，就必须考虑各种PLC产品特性对接入LCU智能设备的影响。PLC与工控机相比，通讯接口少，方式比较少。LCU智能设备接入问题，解决的总的方法有两种，一种是直接或经转换接入PLC，一种是直接接入以太网。由于各种PLC产品分别产于不同的公司，它们的特性也各不相同，因此实现智能设备接入PLC的方法有多种多样。在比较

35、国外主要PLC产品特性基础上，在满足分层分布（单元）式的结构原则前提条件下，对智能设备接入LCU的方法进行分析对比，从它们的特性中，力图找出共性的方法，侧重于通讯速率、实现方式、是否需要编程、接入智能设备的数量、是否易于维护等方面。1 直接接入PLC 每种PLC CPU上的串口或一般通讯模块的串口所支持的普遍方式是从（Slave）方式，即使它支持主（Master）方 式，相应通讯协议也是专有协议,不是开放的协议。对于一些PLC如GE90系列PLC，它有一种模块，该模块通讯方式为主方式，可以使用不同通讯协议编程，与智能设备通讯，这是解决方法之一。结构图如图3-2所示。3-2直接接入PLC结构图这

36、种方法智能设备与PLC的数据交换的速率是串口的速率，智能设备采集的数据可以在PLC控制流程中使用。设备通讯协议一致且数量不多时，比较适合这种方式。因为智能设备多，总的通讯速度就会较慢，通讯协议不一致，就会占用该模块较多内存。2 通过现场总线直接接入PLC 直接接入PLC的方法不具有普遍性，不是每一种PLC都可以实现的。下面两种方法可以在更大范围使用。尤其是经串口接入PLC的方法，是一种普遍的方法。3 经串口转换接入PLC PLC一般具有丰富的通讯模块可供选择，多数PLC的CPU模块具有一到两个串口。由于这些串口多支持从（Slave）方式通用协议，智能设备也多为从方式，两者通讯不能实现。有些串口

37、虽支持主（Master）的通讯方式，但通讯协议多为不公开的专有协议，智能串口设备很少能支持这些协议。因此，解决方法之一是采用一种装置，它一侧接入PLC串口，另一侧接入智能设备。该装置起协议转换作用，而且它对两侧都可以是主方式。这种方式可以接入较多串口设备。这是一种很有前途的、比较经济的方式，可以适用每一种PLC产品。其结构图如图3-3。3-3串口转换接入PLC结构图4 经转换接入现场总线进入PLC为了解决PLC串口从方式不能直接接入PLC的问题，有些PLC厂家如施耐德，它开发一种网桥装置，一边接串口设备，一边接PLC的现场总线MB+。它有两种，一种支持同一种开放的协议如MODBUS，不需编程，

38、另一种支持各个串口协议可以不同，但需要编程。参见结构图三。5 串口设备经转换（不经PLC）上网前面几种方法都直接或间接通过PLC接入智能设备。现在，通过一种串口以太网转换器装置，它的一侧接入串口设备，另一侧接入局域以太网。串口设备侧不需任何改变，上位系统直接采集串口设备的信号。这样一个LCU需要有几个IP地址。这种方式可以接入大量的智能设备。是一种很有前途的方法。其结构图见图3-4。3-4串口设备经转换结构图6 智能设备直接接入以太网随着时间的推移，越来越多的设备将可以直接上网，因此可以采取智能设备直接上网的方式,速率可以达到10Mbps或100Mbps，将会很有应用前景。但一个LCU需要有几

39、个IP地址。其结构图见图3-5。3-5智能设备直接接入结构图7 几种方式的比较将PLC直接上网模式下，智能设备接入LCU情况按速率、方式、编程进行比较，并给出总体评价，见下表：特性方式典型速率方式编程总体评价1.直接接入PLC9.6 KBPS通讯方式需编程接入较多串口设备时，通讯速度要降低。部分PLC可以使用这种方式。2.直接接入现场总线153 KBPS,1.0MBPS.现场总线无需编程速率较快。是一种综合性能比较好的方式。不足的是一般PLC现场总线开放的较少，支持各PLC现场总线的产品较少。3.经串口转换接入PLC 9.6 KBPS通讯方式需编程每一种PLC需要专门外购或开发转换装置。是一种

40、比较经济的方法，可以接入较多的智能设备。4.经转换接入现场总线9.6 KBPS通讯方式根据通讯协议而定只有在部分PLC可以使用。有两种转换装置,一种支持同一种开放的通讯协议，不需编程。另一种可以支持不同的通讯协议，需要编程。该转换装置一般是PLC配套产品。5.经串口转换上网9.6 KBPS通讯方式需编程可以进行工程化研究，很有潜力。值得关注与研究。与PLC相独立，不受PLC种类影响，应用范围广,接入设备多。6.智能设备直接上网10 MBPS,100 MBPS.以太网有待研究目前可以直接上网的智能设备较少，但很有发展潜力。与PLC相独立，不受PLC种类影响，应用范围广,接入设备多,通讯速度快。值

41、得引起注意和关注。上表给出了六种方式接入智能设备的方法，本文作者认为：（1）PLC直接上网的LCU结构优于经过工控机上网LCU结构；因为LCU整体可靠性得到提高；（2）智能设备以直接接入PLC现地总线方式从比较好，因为应用简单、速率快等，在可以选择直接接入现场总线的设备时，尽量采用这种方式。（3）智能设备经串口转换接入PLC方式，是一种较优的方法，它虽然与PLC产品有关，但可以在每种PLC产品上使用，接入智能设备数量也较多，经济性能也较好。第四章 车库电气原理图的绘制车库的电气原理图主要有PLC的信号输入、控制输出图，电机接线图，控制电路图4.1 PLC 信号输入图PLC的信号输入主要有：托盘

42、是否到位，车辆的有无，车辆是否停放安全，车库内车辆的计数，车辆过高检测。对于各信号设定如下：对于托盘到位检测，在托盘不到位时，信号输入“0”， 反之为“1”；对于车辆有无的检测，托盘上无车时信号输入“0”，反之为“1”；对于车辆是否停放安全的检测，信号输入“0”为安全，“1”为不安全；对于车辆过高检测，信号输入“0”为可以通行，“1”为车辆过高，不可停放；对于车库内车辆的计数，在出入口分别安装了光电开关对应PLC 内部计数器的加减，当有车辆通过的时候计数器就会工作。各信号的输入采用NPN 输入方式。（见附录1 PLC 信号输入图）4.2 PLC的控制输出PLC的输出方式可分为：晶体管输出和继电

43、器输出。PLC的输出为晶体管时，阻断状态也有漏电流通过，为了避免对负载的影响，可并联电阻R把漏电流I减小为I1 ,如图41所示：图41减小漏电流对负载的影响PLC的输出为继电器时，为了减小火花放电对接点的损害，可以在继电器的接点上或负载上并以附加电路。对于直流供电的负载在PLC输出接点上并以R、C串联放电电路。（如图42 所示）对于交流电源或直流电源电压较低的电路，在负载上并R、C串联放电电路。C的作用是当接点打开时释放感性负载电能，R的作用是接点闭合时限制充电电流。（如图43所示）此外还可以通过负载上并联二极管，负载上并稳压管和二极管的串联，负载或接点上并联双向瞬变电压抑制二极管等方法来达到

44、目的，在此我就不一一列举了。在本设计中，PLC的输出采用继电器输出。主要是控制接触器，通过接触器线圈，来控制相应的触点，由此控制电机的正反转。（见附录2 PLC信号输出图）图42接点并以RC 减小放电火花图43负载并以RC 减小放电火花4.3 控制电路图控制电路主要为整个控制系统提供电源。它的设计要求控制简单、快捷，并有一定的安全保护措施。在电路控制图中，K25为总电源开关，我将它设计成一钥匙开关，以防被人乱动。K22为紧急故障处理按钮，当发生紧急事件时，按下K22，所有电源全部切断。K23为启动按钮。K24是为了保证启动按钮按下后电路一直接通的线圈，灯L0是标志启动的信号灯。在图中，220V

45、的电压在经过变压器后成为24VDC的直流电压，并对PLC触摸屏，光电开光和接近开关进行供电。通常情况下，管理员首先用钥匙打开总开关，即K2闭合。然后按启动按钮K23，此时线圈K24通电，从而使对应的触点闭合。这样就能使电路保持接通，对其他元器件进行供电，管理员可以通过灯L0观察控制电路状态。（见附录3 控制电路图）第五章 车库控制程序的编制最终实现车库自动化的还是PLC中的控制程序。控制程序关系到车库运行的效率，运行时的安全性，控制的方式等等。因此。控制程序的好坏直接关系到整个车库的状态。5.1 车库托盘运动分析本系统通过检测车位运行状态和其它参数，控制电机轮流工作，合理调度电机运行。系统通过

46、计算机以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地 反映系统工作状态以及车位位置等 参数，并通过PLC通讯模块与监测监控主机实现数据交换，该系统具有运行可靠、操作方便 、自动化程度高等特点。如图5-1所示图5-1 车位检测图 1号车位、2号车位、3号车位上下移动和左右移动都可以； 4号车位、5号车位只能左右移动，不能上下移动； 下排车位上的汽车可以直接开出； 上排车位的汽车，要想开出需要先按下相应车位标号呼叫按键，再按下叫车按键，然后下排车位先左右移动，让出位置，上排车位降至下层，再进出车辆。5.2 车库控制程序说明车库控制程序主要实现的功能为单动操作和自动操作，配以一些不安全因素的报警

47、及初次运行的自动复位。整个程序结构为：预处理程序，信号输入程序，手动、自动操作切换程序，手动程序，自动程序，报警程序及通信程序。在程序的开始，有一个由“P_FIRST CYCLE”控制的车库复位及DM 数据区的数据分配程序。这段程序仅在首次运行程序时执行。目的是将车库复位，并且将相关的数据输入到DM区中。如我将1号托盘定义为0001，赋值到DM0000 通道中；将2号托盘定义为0002，赋值到DM0001通道中。以此类推，将所有的托盘都定义一个BCD 码，赋值到DM 区，在需要使用的时候就可以取出使用了。然后，有一个“P_ON”标志位控制的比较命令，这是一个常通标志位，是将上位机存储在DM00

48、98的数据与DM0000 至DM0015比较，如果相同的话对应的位置“1”，所得结果输入HR0800。该段程序应用于采用读卡机让车库复位。当读卡机工作时，上位机将读卡机收到的信号以数据形式存入DM0098，然后由PLC控制程序使用。随后一段程序是通过触摸屏选择托盘的程序，触摸屏上的对应的键能将预先设定的托盘的定义码输入到预备通道，在车库为初始状态的情况下，将预备通道内的一个数据调入工作通道，从而开始车库的运作。接下来是单动与自动的转换程序和具体的托盘运作的程序。在触摸屏上每按一次单动/自动转换按钮，车库的控制方式就会发生变化。在程序的最后，设置了安全报警程序。当进入的车辆过高时，蜂鸣器会报警；

49、当车库内车辆没有停放好时，触摸屏上会有所显示；当车库容量满时，上位机能检测到信号报警。此外专门有一段程序是用于与上位机通信的。5.3 车库程序举例详细说明5.3.1 指示灯控制程序设计要求：红色灯在系统处于等待状态时能代表车位已经满，绿色灯则代表车位还有剩余。利用闸门控制程序检测到的车位情况即可实现该显示。程序入图5-2所示：图5-2 红绿灯控制程序设计要求：停车场的指示灯能够自动分辨系统当前处于的控制状态（红灯闪烁代表进车模式，绿灯闪烁代表取车模式，黄灯代表手动控制模式，粉红色灯闪烁代表系统处于等待选择状态）。程序如图5-3所示：图5-3 指示灯控制程序5.3.2 数码管显示程序设计要求：停

50、车场的七段数码管，能准确显示闸门前的车辆将要被停放到的空位的号码。若车位已满，七段数码管将不再显示数字。利用进出口闸门处检测的车位情况，即可很轻松地实现。程序如图5-4所示：图5-4 数码管显示控制程序（见附录4 完整完整的车库梯形图）结 论 随着汽车的急增致使城市停车难问题不断恶化,而作为解决城市静态交通的有效措施向空间、向高层发展的自动化立体停车设备,以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点,越来越受到人们的青睐。目前市面上常见的机械式立体停车库有：升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等8种,其中升降横

51、移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点,在国内车库市场占有绝对优势的市场份额。本文介绍了立体车库发展状况以及立体车库的主要功能与优越性，并进一步结合给出了一个物业小区内地下三层升降横移式立体车库的设计与实现方案的实践操作来阐述PLC的应用。升降横移类立体车库的控制系统通过采用PLC和Profibus现场总线控制,使整个控制系统的可靠性大大提高,满足了车库的控制功能与使用性能的要求,完全实现了进出车的智能控制。系统还在硬件设计上采用了手动、半自动和全自动多级冗余控制方式,配合软件/硬件连锁保护,大大提高了系统的可靠性;同时,由于PLC软件设计上的优化处理,使得本系统对于车位的扩展实现

52、较为简便;此外,软件设计还采用了“并行分支与汇合”的技巧,从而大大缩短了进出车时间,提高了工作效率。同时，本文还介绍了基于可编程控制器(PLC)和Profibus总线的车库控制系统,简述了多层升降横移立体停车库工作原理和结构特点，通过PLC软件设计及其优化,实现了立体车库的自动控制。升降横移类立体车库的控制系统通过采用PLC和Profibus现场总线控制,使整个控制系统的可靠性大大提高,满足了车库的控制功能与使用性能的要求,完全实现了进出车的智能控制。系统还在硬件设计上采用了手动、半自动和全自动多级冗余控制方式,配合软件/硬件连锁保护,大大提高了系统的可靠性;同时,由于PLC软件设计上的优化处

53、理,使得本系统对于车位的扩展实现较为简便;此外,软件设计还采用了“并行分支与汇合”的技巧,从而大大缩短了进出车时间,提高了工作效率。本文的一些观点和实际操作是根据具体的实际情况不同而不同，存在一定差异性，还有就是希望能多和同行业的同仁通交流探讨。致谢在此，我要感谢对我以极大帮助指导老师，在他的帮助下，我才能在短短数月内完成工作量如此巨大的设计。对我来说，能完成毕业设计与黄忠慧老师的帮助是分不开的。在论文进行过程中，黄老师对我的论文提出了大量意见，进行了细致的指导并提供了相关的参考资料，让我学习到很多实际的工作经验。此外，我还要感谢给予我帮助的同学，一些不明白的地方都是在他们的帮助下解决的。最后

54、，感谢审阅老师不辞辛苦的阅读。此致敬礼主要参考文献【1】郭宗仁.可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术M.人民邮电出版社.2002【2】邹慧君.机械系统设计原理M.科学出版社.1998【3】顾战松.可编程控制器原理与应用M.国防工业出版社.1998【4】杨平.机械电子工程设计M.国防工业出版社.1996【5】任嘉卉.机械设计课程设计M.北京航空航天大学出版社.2000【6】张建民.机电一体化系统设计M.北京理工大学出版社.2000【7】汪晓光.可编程控制器原理及应用M.机械工业出版社.2001【8】任伯森.中国机械式停车设备发展概况J.中外停车设备及配套产品重点厂商名录.1999(3).【9】喻乐康、左东晓.机械停车库的技术发展J.建设机械技术与管理.1999(7).【10】中国重型机械工业协会停车设备管理委员会.机械式立体车库J.北京:海洋出版社.2001(1).附录1、PLC 信号输入图2 、PLC 信号输出图3、电路原理图4、立体车库运行梯形图41 第 页