毕业设计（论文）-基于PLC的立体车库控制系统设计.doc

编号 淮安信息职业技术学院淮安信息职业技术学院 毕毕业业论论文文 题 目基于 PLC 的立体车库控制系统设计 学生姓名 学 号 系 部电气工程系 专 业电气自动化 班 级 指导教师 顾问教师 二一年七月 摘 要 I 摘摘 要要 随着我国经济的飞速发展，城市人口日益增多，汽车拥有率迅速上升。以 往那种单层平面停车场也越来越不能满足市场的需求。对多停车位、少占空间、 使用操作简单、安全可靠的“立体停车库”的建设，是解决目前寸土寸金的大 都市内停车难的有效办法。本课题要求通过对立体车库原理的研究，选择以可 编程控制器(PLC)作为车库控制系统的控制核心，根据其工作原理以及实际的运 动规律，运用模块化的设计方法来编制停车库的控制程序，有效地以最低的成 本完成对车库系统的控制。 关键词关键词：立体停车库 PLC 编程 系统调试 目 录 II 目目 录录 摘摘 要要.I 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 课题研究的意义.1 1.2 课题的发展概况.2 1.3 立体车库的分类.3 1.4 车库的选型及特点.4 1.5 本课题要完成的主要任务.5 第二章第二章 升降横移式立体停车库升降横移式立体停车库.6 2.1 升降横移式立体车库工作原理及布置型式.6 2.2 升降横移式立体停车库的结构组成.8 2.2.1 停车设备框架组成.9 2.2.2 传动部分.10 2.2.3 控制系统部分.10 2.2.4 安全防护装置.10 2.3 升降横移式立体停车库系统的控制形式.11 第三章第三章 可编程控制器的介绍可编程控制器的介绍.14 3.1 PLC 的功能简述 .14 3.1.1 PLC 的主要特点：.14 3.1.2 基本控制功能.15 3.2 PLC 的优势 .16 3.3 PLC 的分类 .17 3.4 PLC 的选型 .18 第四章第四章 升降横移式立体车库升降横移式立体车库 PLC 控制系统的分析及设计控制系统的分析及设计.19 4.1 车库的设计初步方案.19 4.2 车库设计方案的确定.19 4.3 车库各托盘的运动规则.19 4.4I/O 分配表.20 4.5 原理图.21 4.6 具体车库托盘停车示例.23 第五章第五章 总结与展望总结与展望.30 5.1 总结.30 5.2 展望.30 致致 谢谢.31 参考文献参考文献.32 附录附录 程序程序.33 第一章 绪论 1 第一章第一章 绪论绪论 1. .1 课题研究的意义课题研究的意义 随着我国国民经济的迅猛发展，人们的生活水平也发生了翻天覆地的变化， 个人拥有轿车也成为了可能，但随着私家车数量的迅速增加，城市的人均占有 面积的不断减少，停车难问题现在变成了一个很现实棘手的社会问题。针对这 样的问题，起源于日本、美国等发达国家的机械式立体车库，便开始传入了我 国，其发展速度相当惊人。利用机械来存取停放车辆的整个停车设施称为机械 式停车库，以立体化存放的机械式停车库叫做机械式立体停车库，它是一种集 机电一体化的成套设备。在我国立体车库作为一种新兴的产业，具有非常强的 活力和发展前景，课题研究的意义是多方面的。 其一，具有比较成熟的技术基础。立体车库最早诞生于美国和日本，以日 本最为典型，日本从 20 世纪 60 年代就开发使用可最大限度的利用空间的机械 式停车设备，并且以升降横移式停车设备为代表，在升降横移式停车设备上投 入了大量的资金，使其超出了单纯用于停车的功能，而是发展成与城市环境融 入一体，具有较强的实用性、观赏性和经济开发价值的城市建筑物，当前由于 计算机技术的飞速发展，使立体车库做到无人化管理，并融入到网络化概念中， 使其实现网络化成为了可能。在我国，20 世纪 80 年代国人才接触到立体车库这 一概念，直到 90 年代立体车库才有了很大的发展，并在国外同类产品的基础上， 也发展了具有本国特色的停车设备，例如，在升降横移式立体停车库中，结构 上用“H”型钢作为横梁；在塔式立体车库中，采用组合的镀锌板或一体成型的 镀锌板作载车板；在安全保护方面采用了声光引导及定位装置、自动灭火装置、 新材料和新工艺等等。 其二，私家车数量的飞速增加，城市人均占有面积的相对减少。随着轿车 数量的增加，停车难问题己越来越严重。特别是早期投入使用的小区，由于在 开发前期规划滞后，对泊车位缺乏前瞻性，伴随着社区入住者的增多和私家轿 车拥有量的增加，小区的停车问题越来越影响到人们的居家和生活环境，社区 车位逼近警戒线。最近十年来我国城市机动车辆增长速度平均在 10%15%，而 城市道路平均增长速度只有 2%3%，特别是大型城市的机动车拥有量和交通量 的增长远远超过交通基础设施的增长速度。以北京市为例，在 20 世纪 90 代， 小汽车年平均增长速度在 30%左右，而私人轿车的增长速度更快，1992 年1995 年年增长率达 45%，有的年份高达 100%，但城市道路年平均增长率仅 为 1.2%，道路面积的增长率为 3.7%。在国际上一般认为城市道路面积率（城市 道路面积与城市总面积之比）应当不低于 25%，北京市才只有 11%。随着机动车 数量的日益剧增，很多大中城市不仅出现了道路上动态交通的严重堵塞，而且 占用道路停车和用居民区绿地停车的现象越来越严重，从而进一步加剧了交通 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 的拥挤，破坏了城市的居住环境。现在城市的停车难、乱停车的状况日益严重， 已经影响到投资环境和城市的形象，并引起了各方面的普遍关注。因此要解决 这一问题就迫在眉睫，而立体停车设备就能够很好的解决这一问题。 其三，在我国立体停车设备具有很广阔的市场前景。我国改革开放以来， 随着城市建设的迅速发展，城市空地和巷道越来越少。在城区的高级宾馆、饭 店、商场、医院、车站、高档住宅去及其它车辆密集区，由于受到原有占地面 积的限制，汽车停泊困难，交通阻塞。另外，多年来，在城市交通建设中，只 注重解决动态交通修路，不重视解决静态交通建停车场（库） ，造成现有停 车位远远不能满足停车需求的严重局面。据 1997 年统计，全国汽车保有量 1100 万辆。其中轿车 400 万辆，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。据估计， 2000 年的轿车保有量接近 600 万辆。随着中国加入世贸组织和人民生活水平的 进一步提高，预计 2005 年的轿车保有量将达到 1000 万辆，2010 年将达到 2000 万辆， “十五”期间轿车保有量将增加 400 万辆。停车需求按 1:1.2（100%的基 本停车位和 20%的公共停车位）计算，总需增加停车位 480 万个。平均每年需求 96 万个。如仅考虑 10%进机械式停车库，则每年需要提供机械式停车库 9.6 万 个车位。另外还有微型车、小型面包车等适宜用机械式停车设备的车位需求量 尚未考虑在内，还有出口的需求量亦未考虑在内。从现有停车位的缺口情况和 今后市场的需求可以看出，机械式停车设备的市场前景十分良好。 1. .2 课题的发展概况课题的发展概况 机械式立体停车设备的应用已有 30 多年的历史。发展较早、较好的有日本、 韩国、德国等。在亚洲，机械式停车设备采用较早、应用较普遍的是日本、韩 国和台湾。日本从 20 世纪 60 年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机 械式停车设备。当时日本全国汽车保有量约为 500 万辆，采用的大多是垂直循 环式停车设备。80 年代开始向韩国、中国和我国台湾省出口产品和技术。90 年 代其汽车保有量达到 6200 万辆，机械式停车设备也得到了高速发展，年递增率 达到 30%，品种也从单一的垂直循环式发展为多种形式，其中比较突出的就有升 降横移式立体停车库，至今已开发生产出九大类近百个品种，还包括停放自重 不大于 13 吨的大型客车、载货汽车、自卸车、工程车等的机械式停车设备。在 日本，机械式停车场己超出了单纯用于停车的功能，而是发展成了与城市环境 融为一体，具有较强的实用性、观赏性和经济开发价值的城市建筑。日本从事 机械式停车库及其设备开发、制造的公司约有 200 多家，其中生产机械式停车 设备的公司约有 100 多家，比较大的公司有石川岛播磨、新明和、日精、三菱 重工、大福、日成、东急、内外及昭和起重机等，产品有出口，也有进口的。 日本目前每年投运的机械式停车设备在 10 万个车位以上。韩国机械设停车设备 第一章 绪论 3 行业的发展历程比较平稳。20 世纪 70 年代中期为起步阶段，80 年代为引进阶 段，90 年代为供应使用阶段。由于这几个阶段受到了政府的高度重视，各种机 械式停车设备的到了普遍的开发和利用，年递增速度达到 30%；20002010 年 为发展阶段，自动化停车设备将随供应量不断的扩大而得到迅猛发展。我国台 湾省在 20 世纪 60 年代和 70 年代，公共停车场和民间停车场分别有 80%和 70%，均为地上和地下的平面停车场，机械式停车还不为人所知。80 年代开始与 日本合作，引进技术，进入起步阶段；1980 年引进日本日精技术，建造了第一 座垂直循环式停车库。1982 年生产了第一台双层式停车设备。19811991 年， 制造企业达到了 35 家。到 90 年代，随着汽车进口的开放，小汽车的大量进口， 使机械式停车设备制造业得到快速发展。1992 年企业数量增加到 65 家，到 1996 年仅登记在案的制造企业总数暴增到 644 家，停车设备行业进入了发展高 峰阶段。但从 1996 年下半年起，台湾房地产普遍萧条，股市暴跌，停车设备行 业出现滑坡，经优胜劣汰后，此行业进入稳步发展的阶段。我国在 20 世纪 80 年代初开始研制和使用机械式停车设备。80 年代是起步阶段，90 年代以来，随 着汽车工业和建筑业的发展，尤其是轿车进入家庭后，停车设备的应用逐步推 广，己经形成了新兴的停车设备行业，步入引进、开发、制造、使用相结合的 初步发展阶段，现在从事停车设备制造的企业数约有 100 家，其中主机生产企 业超过 50 家。首批获的国家颁发的立体停车设备制造企业资质的企业有 22 家。 产品经引进技术和自我研究开发，生产技术水平有了很大的提高，许多设备采 用了当前机械、电子、液压、光学、磁控和计算机等领域的先进技术，如采用 交流变频调速系统，使运行高速、平稳、省电、减少振动和噪声；控制形式有 按钮式、IC 卡式、触摸屏式、密码钥匙式、遥控式等，有些设备还采用了总线 控制技术；传动装置采用内藏式，以增大停车空间并保护各传动元件不受污染 和腐蚀，提高了设备的耐久性；机械结构中采用了模块化设计，便于组合使用， 易于安装拆卸，缩短施工周期；还采用一些新材料、新工艺，如采用“H”型钢 做钢梁，组合的镀锌板或一体成型的镀锌板做载车板；安全保护方面采用了声 光引导及定位装置，自动消防灭火系统等。目前品种的满足率已达 90%左右，有 的品种填补了国内空白，产品国产化率达到 50%以上。停车设备行业的发展牵涉 到停车立法、收费政策、城市规划、交通管理等诸多方面。目前我国有关城市 停车的立法尚未完善，城市停车规划、停车管理办法、停车收费政策大多数还 处于酝酿之中，因此我国停车业的发展还需走一段艰难的历程。但人们普遍认 为停车设备行业发展前景良好，并已被誉为 21 世纪最热门的行业之一。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 1. .3 立体车库的分类立体车库的分类 国家质量监督检验检疫总局颁布的特种设备目录中把机械式立体停车 设备分为九大类：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、水平 循环式、多层循环式、平面移动式、简易升降式、汽车专用升降式。 其中部分立体车库结构如下： 图 1-1 垂直升降式立体车库图 图 1-2 升降横移式立体车库 图 1-3 巷道堆垛式立体车库 第一章 绪论 5 1.41.4 车库的选型及特点车库的选型及特点 此毕业设计所要研究的就是升降横移式立体停车库，因为升降横移式立体 停车库具有如下特点及研究意义： （1）节约占地面积，充分利用空间。一般来说，升降横移式立体停车库的 占地面积约为平面停车场的 1/21/25，空间利用率比建筑自走式停车库提高了 75%。 （2）相对造价比较低。升降横移式立体停车库每个泊位约 1.5 万元，而建 筑自走式停车库每个泊位的造价约为巧万元以上。 （3）使用方便，对操作人员的要求不高，操作简单、安全、可靠，存取车 决捷，维护也很方便。一般存取一辆车约为 80 秒。 （4）减少了因路边停车而引起的交通事故。在许多城市的主要地段，司机 往往没有找着停车场而把车停靠在路边，这样就很容易阻塞交通，甚至引起交 通事故。 （5）增加了汽车的防盗性和防护性。在车库的系统中配置有智能防盗装置、 防火装置等，增强了车库的整体安全。 （6）改善了市容环境。在现代化的车库的设计中，不仅仅只是为了满足停 车要求，更主要的是让其融入城市的整体建筑环境中，成为现代化大都市一道 独特的风景。 升降横移式立体停车库是全自动化的停车方式，也是今后停车改革的主要 方向。尤其是寸土寸金的大城市，采用机械式立体停车方式，显得尤为必要， 而升降横移式立体停车库也在机械式立体停车库中显得更加普遍化、居民化和 实用化。 1.51.5 本课题要完成的主要任务本课题要完成的主要任务 （1）参阅国内外的几种升降横移式立体停车库的相关资料，对当前的车库 技术发展前沿有了大概的了解，从而把握国内外车库技术的发展趋势和方向。 （2）对升降横移式立体车库的工作原理进行分析，与其它型式的立体车库 进行对比其优缺点，针对不足之处提出合理的修正方案，指出在升降横移式立 体停车库结构设计中所要注意的一些核心环节。 （3）高度智能化的控制在整个立体车库系统中的实现。对车库进行高度智 能化的改造，是车库技术发展的主要方向，借助网络系统对升降横移式立体停 车库进行远程网络化现场管理，运用网络的最大用途是在于对大规模的车库群 进行现场管理，这也是信息技术在机电产品开发中的切实体现。 （4）控制形式是整个车库控制系统的核心。升降横移式立体车库的控制形 式多种多样的，联系到整个车库系统实际工作状况，选择一种合理的控制形式 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 对车库的性能功用起着决定性的作用。本论文主要是探讨可编程控制器（PLC） 作为控制核心在车库系统中的应用。 第二章 升降横移式立体停车库 7 第二章第二章 升降横移式立体停车库升降横移式立体停车库 2.12.1 升降横移式立体车库工作原理及布置型式升降横移式立体车库工作原理及布置型式 机械式立体停车库有许多种类型，根据其工作原理可分为:升降横移式（代 号为 SH） ；水平循环式（代号为 CX） ；平面移动式（代号为 PY）等等。采用以载 车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备叫做升降横移式立体停车库，由于 升降横移式停车库的类型比较多，规模可大可小，对场地的适应性较强，因此 采用这一类型的停车库十分的普遍。 升降横移式立体停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。 停泊在这类车库内地面的车只作横移，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。升降横移式立体车库的布置型式主要有两种:半地下布置型式 和地上布置型式，其工作原理如图 2-l 所示。 1 2 3 4 7 6 5 8910 图 2-l 为全地上布置型式三层十车位升降横移式立体停车库的工作原理示 意图，第一层（地面层）有三个载车板，四个泊车位，每一个载车板只能作横 移运动；第二层（中层）同样有三个载车板，四个泊车位，所不同的是载车板 被三个车位架携带，载车板可以随着车位架在二层导轨上作横移运动，也可以 在提升机构的作用下作升降运动；第三层（顶层）有四个载车板，载车板只能 作升降运动。在第一层存取车，对司机可直接把车开入或从载车板上把车开出， 车库的传动系统不需动作；第二三层的车位存取车则需要下层的车位通过横移 把空位让出，由升降系统把载车板放到底层。例如，要取 6 号车，首先要把 9 号和 10 号车同时向右横移一个车位，然后，再由 6 号车位架的提升机构把载车 板降到底层，这样就可以把车从底层开出；在 2 号载车板存车，首先，同样要 把下面的车位挪空，即 6 号、7 号、9 号和 10 号载车板同时向右横移一个车位， 图 2-1 全地上布置形式 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 然后，由 2 号提升机构将空的载车板放到底层，车可直接开出 2 号载车板，存 车完毕。根据全地上布置型式升降横移式立体车库的工作原理的特点，可以推 算出它的最大停车容量 Q=M（N-1）+1，其中 Q 代表车库的最多停车数，M 代表 车库的层数，N 代表每一层的泊车位数。全地上布置型式的升降横移类立体停车 库其整体结构均建立在地面以上的空间，施工方便，易于建造。它一般有二层、 三层、四层和五层，大多数情况下不超过五层。二层的型式在室外或地下室均 可建造，因二层的型式对层高要求不高，只需梁下净高 3500Inln3650Inln， 且存取车快捷，一般一次存取车最大的时间不超过 11.5 分钟，尤其是停放在 下层的车辆，存取时既不要升降，也不要横移，可以直接存取。对建在地下室 的停车库来说，车辆的疏散能力很好。三层以上的型式大多设在室外。车辆层 数的选择主要决定于空间高度的允许程度，车库高度是否会影响其它建筑物的 采光、日照等。机械行业对涉及升降横移类停车设备只限定在五层，对超过五 层的，必须在设计中对钢结构的强度、刚度，车库运行的稳定性和存取车时间 作特别的考虑和规定。它的提升系统主要运用的是减速机带动卷筒型式的卷扬 机。其工作方式比较单一，控制系统以及其它辅助设备也比较简单。 123 4 7 5 8 9 6 图 2-2 半地上布置形式 第二章 升降横移式立体停车库 9 半地上布置型式的升降横移类立体停车库的工作原理示意图如图 2-2 所示， 此图表示的是一个三层 8 车位的半地上布置型式的立体停车库。地面层有 2 个 载车板可横移运动，地上一层或地下一层只能升降。存取车与全地上布置型式 的升降横移类立体停车库存取车方式类似。根据半地上布置型式升降横移式立 体车库的工作原理的特点，也可以推算它的最大停车容量 Q=M（N-1）+2，其中 Q 代表车库的最多停车数，M 代表车库的层数，N 代表每一层的泊车位数。半地 上布置型式的升降横移类立体停车库主要是由于地上空间有限的情况下而建造 的一种停车库，它的一部分建在地面以上，另一部分建在地下，它的结构相对 来说比较复杂，地上部分建造规格与全地上布置型式的升降横移类立体停车库 相似，而地下部分的提升机构则主要运用液压提升机构，较地上部分的提升机 构要复杂。但是半地上布置型式的升降横移类立体停车库的地下部分的层数不 易过多，一般就是两层，随着层数的增多，其建造的难度系数和建造成本将成 倍增加，地坑的净深在 2m 左右，在建造过程中一定要注意防水。在实际的应用 中，采用全地上布置型式的停车库比较普遍。升降横移式立体车库这两种主要 的布置型式，可根据不同的地形和空间进行任意组合、排列，规模可大可小， 对土建的要求也不高，所以它对场地的适应性很强，应用十分普遍。 除了这两种型式以外，还有一种布置型式即重列式布置，对于只能设置一 个车道，或设置二个车道太浪费，但又能停放二排或三排以上车辆长度的停车 位置时，可采用重列式布置的升降横移类停车库。重列式比单列式停车数量要 增加 3 倍。重列式较常用的形式是驾驶员穿过前排设备的空车位将车开到后排 的载车板上，或从载车板上将车开出。为了减少驾驶员存取后排车时受穿越的 困扰，也可用机械形式将后排载车搬迁移至第一排，这就大大方便了存取车。 但这种形式的装置尺寸要求较大。 2.22.2 升降横移式立体停车库的结构组成升降横移式立体停车库的结构组成 升降横移式立体停车库主要是由框架结构部分、载车板部分、传动部分、 控制部分、安全防护措施五大部分组成。 升降横移式立体停车库的主要组成如图 2-3 所示，本图所示的是 PSH4D 型 升降横移式立体停车库，它的传动部分由提升传动部分和横移传动部分组成， 控制单元部分主要在车库旁边的控制室中（图中没标出） 。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 2.2.12.2.1 停车设备框架组成停车设备框架组成 停车装备框架主要为钢结构采用热轧 H 型钢、槽钢、角钢、钢板焊接成型、 钢带，用高强度螺栓联接成框架结构，具有较好的强度和刚度，根据不同的结 构要求，有单柱形式、跨梁形式、后悬臂形式等。单柱形式结构紧凑，安装、 图 2-3 升降横移式立体车库主要组成 载车板部分 框架结构部分 撗移传动 部分 保护装置 提升传动 部分 第二章 升降横移式立体停车库 11 搬运方便，给驾驶员一种导正的作用，若装有平衡装置则在升降过程中有全程 平衡保护。跨梁形式根据结构不同有二跨度、三跨度、四跨度等形式。跨梁形 式进出车较方便， 结构较简单但较单柱形式跨度大，所以安装、搬运不方便。 后悬臂形式无前柱，对汽车进出车载车板较好但因钢结构在后侧，稳定性较差， 且一般不能做重列式。单柱形式在结构上稳定性好，其强度、刚度比较好，安 装也较方便，特别适用于多层式和重列式的升降横移类立体停车库。但是这种 形式不便于车辆的驶入，车库的成本也相应的提高了。 2.2.22.2.2 传动部分传动部分 传动部分是升降横移式立体车库的主要组成部分。在整个车库中传动系统有 两大部分:一是横移传动部分；二是升降传动部分。 2.2.32.2.3 控制系统部分控制系统部分 升降横移式立体停车库的控制系统主要由主回路和控制回路组成。主回路主 要控制载车板的升降和横移，其设备主要是横移小电机(专用减速机)和升降大 电机(专用减速机，带刹车)。控制回路主要是针对人、车的安全而设计的各种 控制回路。 控制系统的控制形式有可编程控制器 PLC 控制、微电脑控制和总线控制等， 这些硬件通过软件来控制各类继电器、接触器的动作，来完成设备的升降、横 移动作。控制系统的主要运行方式有自动运行方式（计算机监控和控制） 、手动 或点动运行方式。自动运行方式：操作人员只要输入进、出车库的密码和车位 号码（或只需输入车位号码） ，再按一下确认键（或启动键） 。以上可通过网络 在计算机的人机界面远程对现场进行控制和操作，所有升降、横移动作都会自 动完成，指定车位就会到达出入库层的地面，驾驶员即可将车开到该停车位的 载车板上，或从该车位的载车板把车开出。自动方式主要为正常的使用者使用， 常用的存取车方式有车位号存取车方式、密码存取车方式、IC 卡（分接触式与 非接触式）存取车方式等。一般的操作盒的显示部分由：按键式、智能触摸屏 等。手动或点动运行方式：手动运行方式是操作人员可单独操作某一个运行动 作的连续运转，如单独升降、单独横移等。点动运行方式是操作人员可单独操 作一个运行动作为断续运转。这两种方式一般是在调试、检修时使用。其运行 方式中可能部分安全回路无效。 2.2.42.2.4 安全防护装置安全防护装置 停车库的安全防护措施非常重要，在众多的车库中车辆的高价性与车库自身 的价值相差很大，并与客户对车库的信任度有着密切的联系。对于升降横移式 立体停车库，它的安全防护措施要做到以下几点，并配备有相应的防护装置。 （1）防火措施：在车库中安装有温烟传感器，可对车库的火情实行实时监 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 12 控，并把监控信号传给中央控制系统。 （2）急停措施：在发生异常情况时能使停车设备立即停止运转，在操作盒 上安装有紧急停止开关，并设为红色，以示醒目。 （3）阻车装置：在很多情况下停车时，司机必须要把车停在载车板合适的 位置上，一般在载车板的后端一侧安装上高度在 25 Inln 以上的阻车挡铁。防 止超限运行装置：停车设备在升降过程中，在定位开关上方装有限位开关，当 定位开关出现故障时，由限位开关使设备停止工作，起超程保护作用。 （4）人车误入检出装置：设备运行时，必须装有防止人车误入装置，以确 保安全，一般采用红外装置。一旦检测到在车库运作时，有人或其它物体进入 车库，系统就会使这个车库停止运作。 （5）防止载车板坠落装置：当载车板升至定位点后，需设置防坠装置，以 防止载车板因故突然落下，伤害人车，一般防坠装置采用挂钩形式。挂钩防坠 方式有电磁铁驱动和机械驱动。 2.32.3 升降横移式立体停车库系统的控制形式升降横移式立体停车库系统的控制形式 升降横移式立体停车库控制形式是根据车库的具体情况选定，要综合考虑 到其规模、应用场合等各方面因素而定，在车库众多的控制系统中有三种比较 常见的控制形式：继电器逻辑电路控制、可编程控制器控制、单片机控制。 一、继电器控制 在升降横移式立体停车库的应用初期，继电器控制形式比较常用。它主要 是利用多个主交流接触器、中间接触器以及过载热继电器等电器元件经合理的 联接构成具有简单控制功能的逻辑电路。随着电子技术的飞速发展，诞生了许 多其它形式的控制元器件，并已经很快的取代了这种早期的控制形式。但对于 小型低成本的升降横移式立体停车库，继电器控制还在继续被使用。在小型的 升降横移式立体停车库中，其控制元件比较少，专用性比较强，利用继电器控 制，其电路也相应的简单，电路搭载用时少，成本也很低，适合于家庭用升降 横移式立体停车库。 继电器控制也有许多不足之处。第一，难以实现智能模块化控制；第二， 不适合应用于大规模、大容量的立体停车库；第三，元器件的损坏率比较高， 车库运行的可靠性不佳；最后，随着驱动部件的不断增加，其逻辑电路的搭载 难度也大大增加了。所以对于大中型升降横移式立体停车库，其控制形式就不 适合运用继电器的控制形式。 二、单片微机控制 单片微机就是我们通常所说的单片机，是将 CPU、RAM、ROM(EPROM)、 定时器/计数器和 I/O 接口全部集成在一个硅片上。单片机控制在机电设备中是 一种比较常见的控制形式，由于它的控制功能强、体积小、成本低、功耗小、 第二章 升降横移式立体停车库 13 成本低和使用方便，可以直接装到仪器设备上，所以在 20 世纪 80 年代以来得 到飞速发展。理论上也可用于立体停车库系统，但实际上在立体停车库的控制 系统中，单片微机控制却没有得到广泛的推广应用，其原因主要有以下几点： （1）单片微机控制系统开发周期比较长，系统调试耗时比较多。 （2）单片微机抗干扰能力比较弱，所以对现场工作环境要求很苛刻。 （3）单片微机自身就是弱电驱动，但是对于停车库系统来说，执行部件是 电机，属强电系统，这就需要由弱电驱动强电，随着驱动环节的增加，系统的 可靠性就下降了。 （4）单片微机控制系统，其控制程序基本上是汇编语言，汇编语言虽然功 能比较强大，但是程序编制工作量比较大。可编程控制器控制。 国内外现有的升降横移式立体停车库，它们的系统控制形式大都采用可编 程控制器控制，特别是应用在智能化要求程度高、多车尾、大容量的现代化升 降横移式立体停车库中。 三、可编程控制器与继电器、单片微机相比有着比较独特的优点： （1）灵活、通用 在继电器控制系统中，使用的控制器件是大量的继电器，整个系统是根据 设计好的电器控制图，由人工布线、焊接、固定等手段组装完成的，其过程费 时费力。如果因为工艺上的稍许变化，需要改变电器控制系统的话，那么原先 的整个电器控制系统将被全部拆除，而重新进行布线、焊接、固定等工作，耗 费了大量的人力、物力和时间。而可编程控制器是通过存储在存储器中的程序 实现控制功能的，如果控制功能需要改变的话，只需要修改程序以及改动极少 量的接线即可。而且，同一台可编程控制器还可以用于不同的控制对象，只要 改变软件就可以实现不同的控制要求，因此具有很大的灵活性、通用性。另外 PLC 产品还具有多样化、系列化的特点，其结构形式多种多样，同一系列又有 低档、高档之分，因此可以适应于各种不同规模、不同要求的工业控制。PLC 还有多种功能模块，可以根据需要灵活组合成各种不同功能的控制装置，实现 各种特殊的控制要求。 （2）可靠性高、抗干扰能力强 对于立体停车库而言，可靠性是一个非常重要的指标，如何能在各种恶劣 的工作环境和条件（如电磁干扰、低温潮湿、灰尘超高温等）下，平稳可靠的 工作，将故障率降至最低，是研制每一种控制器件必须考虑的问题。PLC 的研 制者在这一方面采取了许多有利的措施，使 PLC 具有很高的可靠性和抗干扰能 力，因此被称为“专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机” 。 （3）编程简单、使用方便 用单片计算机实现控制，使用的是汇编语言，难于掌握，要求使用者具有 一定水平的计算机硬件和软件知识。而 PLC 采用面向控制过程、面向问题的 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 “自然语言”编程，容易掌握。例如目前大多数 PLC 采用的梯形图语言编程方 式，既继承了继电器控制线路的清晰直观感，又考虑到大多数电器技术人员的 读图习惯及应用微机的水平，很容易被电器技术人员所接受。PLC 易于编程， 程序改变时也容易修改，灵活方便。它与目前微机控制常用的汇编语言相比， 虽然在 PLC 内部增加了解释程序，增加了程序执行时间，但对大多数的停车库 控制设备来说，PLC 的控制速度是足够的。用单片计算机控制，只有在输入输 出接口上做大量工作才能与控制现场连接起来，调试也比较麻烦。而 PLC 的输 入输出接口已经做好，可直接与控制现场的用户设备直接连接。输入接口可以 与各种开关和传感器连接输出接口具有较强的驱动能力，可以直接与继电器、 接触器和电磁阀等连接，使用很方便。 （4）接线简单 PLC 的接线只需将输入设备（如按钮、开关等）与 PLC 输入端子连接，将 输出设备（如接触器、电磁阀等）与 PLC 输出端子连接。接线工具仅为螺丝刀， 接线工作极其简单、工作量极少。 （5）功能强现代 PLC 不仅具有条件控制、计时、计数和步进等控制功能， 而且还能完成 A/D、D/A 转换、数字运算和数据处理以及通信联网和生产过程 监控等。因此，它既可对开关量进行控制，又可对模拟量进行控制；既可控制 一台单机、一个车库，又可控制一个车库群。既可现场控制，又可远距离控制。 既可控制简单系统，又可控制复杂系统。 （6）体积小、重量轻和易于实现机电一体化 由于 PLC 采用了半导体集成电路。因此具有体积小、重量轻、功耗低的特 点。且由于 PLC 是专为工业控制而设计的专用计算机，其结构紧凑、坚固耐用、 体积小巧，并由于具备很强的可靠性和抗干扰能力，使之易于装入机械设备内 部，因而成为实现机电一体化十分理想的控制设备。同样，可编程控制器控制 也有其不足的地方，在性价比上要高于继电器控制和单片微机控制；其开发潜 力要差于单片微机，不如其功能灵活多样；通用性不好，不同厂家的可编程控 制器以及其附属单元都是固定专用等等可编程控制器在升降横移式立体停车库 的控制系统中被广泛的应用，并在停车库的发展演化中起着非常重要的作用。 因此，单片微机在升降横移式立体停车库控制系统中的应用现在还不成熟， 也是以后停车库系统研究开发的一个方向。所以本论文我们所研究的是基于 PLC 的升降横移式立体车库控制系统。 第三章 可编程控制器和组态软件的介绍 15 第三章第三章 可编程控制器的介绍可编程控制器的介绍 3.13.1 PLCPLC 的功能简述的功能简述 可编程控制器是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器，简称 PLC，它主要用来代替继电 器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制 的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 PC。但是为了避免与个 人计算机的简称混淆，所以将可编程控制器简称 PLC。 国际电工委员会给 PC 作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作 的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用 于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向 用户的指令，并通过数字或模拟式输入输出控制各种类型的机械或生产过程。 可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易 于扩充其功能的原则设计。 ” 3. .1. .1 PLC 的主要特点的主要特点： （1）高可靠性 所有的 I/0 接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与 PLC 内部电 路之间电气上隔离。 各输入端均采用 R-C 滤波器，其滤波时间常数一般 1020ms。 各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 采用性能优良的开关电源。 对采用的器件进行严格的筛选。 良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU 立即采 用有效措施，以防止故障扩大。 大型 PLC 还可以采用由双 CPU 构成冗余系统或有三 CPU 构成表决系统， 可靠性更进一步提高。 （2）丰富的 I/O 接口模块 PLC 针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压 或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。有相应的 I/O 模块与工业现场的器件或设 备，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等 直接连接。 另外为了提高操作性能，它还有多种人机对话的接口模块，为了组成工 业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块等等。 （3）采用模块化结构 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 16 为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型 PLC 以外，绝大多数 PLC 均采用模块化结构。PLC 的各个部件，包括 CPU，电源，I/O 等均采用模块化设 计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自 行组合。 （4）编程简单易学 PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说， 不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 （5）安装简单，维修方便 PLC 不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将 现场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接，即可投入运行。各种模块上均有 运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。 由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块 的方法，使系统迅速恢复运行。 3.1.23.1.2 基本控制功能基本控制功能 随着自动化技术、计算机技术及网络通信技术的发展，使 PLC 的功能日益 增多，不仅能实现单机控制，而且能实现多机群控制；不仅能实现逻辑控制， 还能实现过程控制、运动控制和数据处理等。其主要功能有: （1）基本控制功能 PLC 提供与、或、非等各种逻辑指令，可实现继电器触点的串联、并联和串 并联等各种联结的开关量控制。同时 PLC 提供的定时、计数指令可实现定时、 计数功能，其定时值和计数值可由用户在编程时设定，又可用数字拨盘开关来 设定，其值可在线修改，操作十分方便。 （2）步进控制功能 PLC 提供专门用于步进控制的步进指令，编程使用方便。所谓步进控制，即 多工步控制中，按照一定的顺序分步动作，也就是上一个工序完成后，才开始 下一个动作。 （3）模拟控制功能 PLC 提供各种智能模块，如模拟输入模块、模拟输出模块、模拟输入输出模 块、热电阻用模拟输入模块、热电偶用模拟输入模块等，通过使用这些模拟输 入输出模块，可实现温度、流量、压力、速度、位移等模拟量的控制。 （4）定位控制功能 PLC 提供高速计数模块、定位模块、脉冲输出模块等智能模块，以实现各种 要求的定位控制。联等各种联结的开关量控制。同时 PLC 提供的定时、计数指 令可实现定时、计数功能，其定时值和计数值可由用户在编程时设定，又可用 第三章 可编程控制器和组态