毕业论文-立体停车库控制系统设计说明

1、立体停车库控制系统设计第一章导言1.1立体停车库的背景1.2立体停车库1.2.1立体停车库概述1.2.2立体停车库的含义1.3立体停车库1.3.1立体停车库概述1.3.2立体停车库的分类和特点1.3.3目前存在的问题及研究的意义1.3.4可编程控制器概述1.4论文的研究能力第二章硬件电路设计2.1系统的基本要求2.1.1机械传动系统2.1.2传动系统2.2 c p的选择2.2.1 CPU单元设计2.2.2分类介绍2.3控制回路的设计2.4流程图2.5模拟电路第三章软件设计3.1电力线载波工作原理3.2步骤7-介绍微/Win32编程软件3.3 Step7程序结构203.4管道仪表连接3.5立体停

2、车库规划3.5.1设计中使用的说明介绍3.5.2梯形图流程示例第四章结论至参考文献附录:梯形图和语句表摘要无处停车的问题是城市社会、经济和交通发展到一定程度的结果。立体停车设备在国外尤其是日本的发展已经有近三四十年的历史，无论是技术上还是经验上都是成功的。我国也在90年代初开始研发机械式立体停车设备，至今已有20年。由于许多新建小区的居民与车位比例为1:1，为了解决车位面积与居民商业面积的矛盾，立体机械停车设备以其独有的平均自行车面积小的特点，被广大用户所接受。立体停车库是一种仓储设施，专为各类车辆的自动停放和科学存放而设计。由钢架、转盘(埋地)、运输车或电梯、监控控制台及辅助设备(消防、配电

3、、防盗机构)六部分组成。目前已在国内一些经济相对发达、人口密度较高的城市得到发展和推广，并日趋成熟。立体停车库主要用于停放汽车，价格昂贵，而且立体停车库的使用涉及到人和车辆的安全，所以设备的安全性和可靠性要求很高。PLC采用以计算机为核心的通用自动控制装置，集微机技术、自动化技术和通信技术于一体。可靠性强，性价比高，设计紧凑，扩展性好，操作方便，适用于频繁启动和恶劣环境。因此，在立体停车库控制系统中常采用PLC作为电子控制系统的核心，辅以限位开关来控制准确停车和泊车。关键词:立体停车库；PLC行程开关摘要车辆停放问题是城市社会、经济和交通发展到一定程度的结果，停车设施的发展在国外，特别是在日本

4、，已有近三四十年的历史，无论在技术上还是在经验上都取得了成功。中国也是在90年代初R & D机械停车设备，十年前的课程。由于许多新建住宅内的停车位与住户的比例为1:1，为了解决停车面积与商业空间的矛盾，立体机械停车设备以其占地面积小、自行车意味着独特的特点，已被广大用户所接受。停车场是仓储设施，专门针对各类车辆，自动停车，科学仓储。其由钢架、秋千(采用嵌入式方式)、运输车辆或电梯、控制台和辅助设备(消防、配电、保安机构)六大部分共同构成，现在，在中国一些经济较发达、人口密度较大的城市中得到发展和推广，并已趋于成熟。停车场以停车场为主，费用较贵，而且停车场的使用关系到人员和车辆的安全，所以设备的

5、安全性和可靠性非常高。PLC是一种以计算机为核心的通用控制设备，集计算机技术、自动化技术、通信技术为一体，可靠性高、性价比高、设计紧凑、扩展性好、操作方便，适用于频繁启动和恶劣环境。因此，在停车控制系统中PLC通常被用作电子控制系统的核心，辅助以限位开关来控制汽车的精确出入。关键词:停车；PLC行程开关第一章:绪论1.1报价无处停车的问题是城市社会、经济和交通发展到一定程度的结果。立体停车设备在国外尤其是日本的发展已经有近三四十年的历史，无论是技术上还是经验上都是成功的。我国也在90年代初开始研发机械式立体停车设备，至今已有十年。由于许多新建小区的居民与车位比例为1:1，为了解决车位面积与居民

6、商业面积的矛盾，立体机械停车设备以其独有的平均自行车面积小的特点，被广大用户所接受。与传统的自然地下车库相比，机械车库在许多方面显示出优越性。首先，机械车库具有节约土地的突出优势。以前由于需要留出足够的交通车道，一般一辆车要占用40平方米的面积。但如果采用双层机械车库，地面的利用率会提高80%-90%。如果采用多层(21层)立体车库，50平米的土地面积上可以存放40辆汽车，可以大大节省有限的土地资源和土建开发成本。与地下车库相比，机械车库能更有效地保证人和车辆的安全。如果人不在车库或汽车里停好位置，整个由电子控制的设备就不会运行。应该说机械车库完全可以分流管理的人和车辆。地下车库的机械式停车还

7、可以避开供暖通风设施，所以运行中的耗电量要比工人管理的地下车库低很多。一般车库不是一个完整的系统，而是单套。这样可以充分发挥它占地少，化整为零的优势，可以在每个组团或者小区楼下随机设置机械停车楼。这为解决车库紧缺的小区停车难问题提供了便利条件。1.2立体停车库的背景1.2.1中国汽车工业发展状况随着社会的发展，城市人口日益增多，建筑物和车辆越来越多。特别是改革开放以来，国民经济的快速发展为汽车工业的振兴注入了强大的动力。根据中国汽车工业协会公布的数据，1997年中国汽车保有量为1100万辆，其中轿车400万辆，当年轿车48.2万辆，微型车38.2万辆，1998年50万辆，1999年55万辆，2

8、000年57万辆。2002年，中国汽车产量达到325万辆，比上年增加325万辆。随着中国加入世贸组织、中国共产党第十六次全国代表大会的成功召开、政府平稳过渡、2008年奥运会、2010年世博会等重大事件的发生，在进一步需求和“费改税”政策的推动下，中国汽车工业仍将有很大的发展空间，并将继续快速稳定发展。国务院发展研究中心在一组关于中国汽车工业增长潜力和外部环境的研究课题中提出的预测:目前，中国家用汽车保有量为489万辆，2010年将增长两倍达到1466万辆，2020年翻两番达到7200万辆。届时，中国汽车总保有量将达到1.15亿辆，是当今美国汽车总保有量的一半。2010年、2015年和2020

9、年家用车市场需求分别为501万辆、913万辆和1584万辆。之后，中国将全面进入汽车社会。1.2.2中国城市停车难的问题据专家统计，2005年或2006年，中国达到汽车进入家庭的启动点，汽车数量大幅增加。我国大城市的车辆越来越多，但除了新建的高档住宅小区，大多数普通住宅小区的车库严重不足，以至于住宅小区的汽车到处乱停，停在路边、人行道甚至草坪上。“十五”期间，国家鼓励汽车进入家庭。随着城市居民汽车普及率的迅速提高，在我国土地资源日益稀缺的情况下，城市住宅小区的停车问题日益突出。为了解决这一问题，许多大城市提出住宅小区的停车位应以辅助建设为主，并制定了新的建筑停车设施标准。比如普通住宅小区每户车

10、位由原来的0.2调整为0.3-1.0，城市住宅小区车位标准提高到0.8-1.2，城市住宅小区车位标准提高到0.5-1.6等等。而我国大城市的普通住宅小区大多没有建停车场(车库)，也不会有太多的空间来建大型停车场，无法满足住房的需求。因此，停车问题逐渐成为大城市的一个大问题。城市中有限的地面面积已经无法提供足够的停车位，向太空发展是解决当前问题的重要途径。立体停车库就是在这种背景下发展起来的。1.3立体停车库1.3.1立体停车库概述立体停车库系统是运用自动化、机器人、计算机通信等高新技术的智能化立体物流系统。自动可靠地存取汽车，集中管理多个立体停车库，形成统一的立体停车库系统。立体停车库具有占地

11、面积小、操作简单、灵活、安全可靠等独特优势。，这就决定了它在土地稀缺的大都市不可替代的存在价值。随着汽车的迅速增加，城市的停车问题越来越严重。作为解决城市静态交通的有效措施，自动立体停车设备以其占地面积小、停车率高、布局灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点，越来越受到人们的欢迎，并向空间化和高层次发展。1.3.2立体车库的分类和特点城市停车场可分为自走式停车场和机械式停车场，机械式停车场又可分为全自动和半自动两种。目前最常见的是机械式立体停车库。根据机械式停车设备的结构和工作原理，机械式立体停车库有九种类型，即升降横移式、垂直升降式、巷道堆垛式、垂直循环式、水平循环式、多层循环式、平面移动

12、式、简易升降式、汽车升降机。目前主要有三类，即提升横移式、垂直提升式和巷道堆垛式，最常用。这些主要类型如下:(1)垂直升降型。垂直升降汽车停车库主要用于通过汽车平台的垂直升降机存取汽车。车库中间为升降机构，左右分为车库架。停车时，小车行驶到升降台中间的托盘上，升降机构带动小车和托盘一起上升。当达到规定高度时，升降平台停止，升降平台上的伸缩机构通过横向伸缩手柄和托盘放置在空架上。坐汽车的情况也差不多，只是运动方向相反。特点:整个车库可以有20-25层之多，即可以停40-50辆车，面积不到50平米，空间利用率最高。适合建在高度繁华的市中心停放车辆的聚集点。停车设备的市场份额约为3-4%。缺点:整体

13、结构设计不科学，机械结构不合理。二楼或以下都可以。三楼升降跑步时摆动幅度太大，风力太大会晃动。就连设计者自己也担心存在巨大的安全隐患。是停车设备需要技术改进的产品，否则就会被淘汰。(2)升降横移式。设计了通过升降横移实现停取车的特殊结构，并以三层横移为例说明了操作过程。一楼停车托盘只能上下移动，二楼托盘可以上下移动，三楼托盘可以上下移动。一楼车位在地上，车可以直接进出。一楼停车可以升到二楼和三楼；二楼车辆出库时，先下降到一楼空车位再离开车库；停在三楼的车出库时，先将一楼、二楼或三楼的车位左右平移，留出向下移动所需的车位，让停在三楼的车通过空位下到一楼，再出库。升降式立体停车库主要由框架结构、装

14、载板、传动部分、控制部分和安全保护装置五部分组成。特点:由于种类多，规模或大或小，对地面的适应性强，所以应用广泛。钢结构、车厢板、链条传动系统、控制系统、安全保护措施等。停车设备的市场份额约为70%。缺点:每组设备至少要有一个空车位；为了拉链条，不具备防止链条倾斜掉落的功能。(3)巷道堆垛式。其工作原理非常接近堆码式立体自动化仓库，用于存储和存放货物。升降机构可以上下和水平移动。当运行到停车位置时，伸缩机构缩回，以从车架上取放汽车。特点:巷道堆垛式立体停车设备是20世纪60年代以后，欧洲根据自动立体仓库原理，专门为停放小型汽车而设计的一种立体停车设备。它是集机、光、电、自动控制于一体的全自动立

15、体停车设备。它的出现解决了人们希望解决的大规模自动停车问题。全封闭车库，安全停车等。巷道堆垛式立体车库适用于大型建筑停车库或地下停车库。停车设备的市场份额约为3-5%。缺点:设备结构复杂，没有完善的锁定和监控系统，采取了足够的安全措施和消防系统，导致故障率相对较高。一般在最远车位取车需要2分钟。高峰时间依次取车时间太长，依次取第20辆车需要30多分钟。所以部分用户开始转型。与自行式停车场相比，机械式立体停车库具有以下优点:节省占地面积，空间利用率高；(2)使用方便，操作简单；(3)便于安全管理；(4)节能、环保和改善市容。1.3.3目前存在的问题及研究意义虽然我国停车设备行业发展迅速，但仍远不

16、能满足停车位的需求。我们才走过10多年，整个行业刚刚起步，经验不足，技术水平不高。很多国家在这个停车行业走过了几十年，建设经验丰富，技术先进，值得借鉴。我们国家的改革开放政策和国家的可持续发展形势得到了各国的认可，也非常有利于吸引世界各国的同行共同寻求发展机遇，不仅推动了中国智能停车行业的发展，也进一步推动了其他国家智能停车行业的发展。目前，立体车库系统存在一些问题:(1)机械式停车设备应用不广泛，缺乏了解；(2)机械式停车位的现状是供应规模小，停车设备类型单一；(3)现有机械式停车库基本配置，实际运转率不高；(4)缺乏政策支持，推广建设缓慢；(5)现有法规和标准陈旧落后，难以实施建设应用项目

17、。然而，随着人们对社区生活的要求不断变化和提高，对汽车的需求成为大多数人的愿望，建设立体车库必将在人们中间形成共识。这种现象既与停车设备行业发展带来的停车立法、收费政策、城市规划、交通管理等诸多方面的困难和障碍有关，也与停车设备设计本身的缺陷、设计制造成本高、车辆收费高、关键自动化技术水平低等因素有关。资料显示，目前全国共有92家停车位超过1万个的立体车库，高昂的收费成为阻碍其推广使用的主要原因。(一般地面停车每小时2元，立体车库5元。)同时，在立体车库的标准中规定，车位是最难取车的，每次停车时间不得超过两分钟。但考虑到停车优先设计的原则，实际上很难达到这个标准。所以我经常能看到只有地下一层的

18、立体车库，上面二层或者三层只有几辆车。立体车库变成了地面停车场，空间利用的优势没有显现出来。立体车库缓解停车难。问题没有得到根本解决。在土地日益稀缺的情况下，解决城市停车问题是必然的途径。但要健康发展，就要解决存在的问题。目前国内设计制造的立体车库多处于初级停车功能，是最原始的使用阶段。其设计水平和经济价值有待提高和发展。因此，研究如何降低立体车库及其控制系统的设计和制造成本，以进一步提高自动化程度，具有重要的现实意义。立体车库尚未普及，大量地面车库的存在使其在价格上不占优势。通常情况下，立体车库的维护和维修费用高于道路停车库。所以国家制定价格的时候会比较高，价格决定市场，导致立体车库的车位常

19、年空置，形成恶性循环，严重阻碍了立体车库的顺利发展。目前国内设计制造的立体车库大部分处于初级停车功能，是最原始的使用阶段。其设计水平和经济价值有待提高和发展。因此，研究如何降低立体车库及其控制系统的设计和制造成本，以进一步提高自动化程度，具有重要的现实意义。随着立体停车库技术的快速发展和人们生活水平的日益提高，它越来越深入到人们的日常生活中，立体停车库之间的网络集成和智能管理也是一个迫切的现实问题。将整个住宅小区的立体停车库系统进行整合，形成立体停车库网络智能管理系统。在分布式网络环境下，可以对现场过程进行实时远程监控，实现与互联网的连接，完成管理、决策和业务应用等功能。研究立体停车库的智能网

20、络管理系统，不仅可以降低成本，带来经济效益，还可以提高效率，方便人们的日常生活。PLC控制概述可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器技术发展的基础上发展起来的一种数字化操作的电子系统。它是一种专为工业环境应用而设计的可编程控制器。以微处理器为核心，不仅能进行逻辑控制，还能进行计时、计数、算术运算等。用编写的程序，通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。PLC部采用光电隔离、滤波、电源屏蔽、稳压保护、故障诊断等技术。输入和输出信号。在工控现场恶劣环境下平均无故障时间可高达5-10万小时，功能完善，安装方便，体积小，重量轻，功耗低，价格越来越便宜。现已广泛应用于工业控制的各个

21、领域:照明中的逻辑控制、机床的电子控制、食品加工等。控制温度、体力、流量、物体高度等连续变化的物理量；机器人、机床、电机调速等领域的位置和速度控制；电力、自来水处理、化工、炼油、轧钢等行业的数据采集、监测和控制；作为下位机，它与上位机构成一个分布式数据控制系统。PLC是传统继电器技术和计算机技术的结合，所以在工业控制中，它具有继电器控制或通用计算机无法比拟的特点。l)高可靠性PLC的高可靠性主要表现在硬件和软件两个方面:硬件方面，由于采用了性能优异的开关电源，对采用的器件进行了严格筛选，系统结构合理，使得PLC具有很强的抗振动和冲击性能。无触点半导体电路完成频繁的开关动作，继电器控制系统不会出

22、现器件老化、脱焊、触点电弧等问题。PLC的所有输入输出接口均采用光电隔离措施，使外部电路与PLC电路有效隔离；PLC模块化结构，当其中一个模块出现故障时，可以快速确定故障模块并进行更换，可以尽可能缩短系统的维护时间。在软件方面，可以利用PLC的监控定时器来监控执行用户程序的专用运算处理器的延时，从而保证在程序出错、调试程序时，避免程序出错导致的死循环；当CPU、电池、1/0端口、通信等。都异常，PLC的自诊断功能可以检测到这些错误并采取相应的措施，防止故障扩大；万一停电，备用电池会像正常运行时一样保护用户的程序和动态数据，保证信息可靠不丢失。由于采取了上述有效措施，保证了PLC的高可靠性，PL

23、C的平均无故障时间达到了几十万小时。2)应用灵活，使用方便。模块化PLC设计使用户能够根据自己控制系统的规模、工艺流程和控制要求选择所需的PLC模块，并对PLC进行资源分配和编程。这样控制系统不再需要大量的硬件设备，用户只需要根据控制需要设计PLC和1/0外部接线的硬件配置即可。在PLC控制系统中，当控制要求改变时，PLC的外部接线不变，只需修改程序。与目前微机控制中常用的汇编语言相比，这种面向控制过程的编程方法应用灵活，可移植性强。3)用于控制过程的编程语言，易于掌握。PLC的编程语言采用继电器控制电路的梯形图语言，清晰直观。PLC虽然是以微处理器为基础的控制设备，但并不要求用户有很强的编程

24、能力，只要求用户有一定的计算机软硬件和电气控制知识。这种面向控制过程的编程方式，虽然在PLC部门增加了解释程序，增加了程序执行时间，但是对于大多数机电控制设备来说，这种时间消耗是可以忽略的。4)易于安装、调试和维护。安装时，由于PLC的输入/输出接口已经完成，可以直接与外部设备连接，不需要专门的接口电路。而且PLC的软件功能代替了原有继电器控制中的中间继电器、定时器、计数器等一些器件，所以硬件安装的工作量也相应减少。PLC的调试可以在实验室模拟完成，然后现场安装调试。这样就可以避免现场可能出现的一些问题，从而缩短调试周期:在维护方面，PLC完善的诊断和显示功能，通过模块上的显示或者编程器就可以

25、很容易的找出故障模块，而且由于模块化设计，只需要更换故障模块即可。5)PLC具有强大的功能、功能等可扩展性。首先，PLC控制定时、计数、顺序、步进等非常准确可靠。通过使用程序。其次，PLC还具有周D和D/A转换、数据运算和数据处理、运动控制等功能。因此，它可以控制开关量和模拟量。第三，PLC具有通信联网功能。因此，它不仅可以控制单台机器、一条牛生产线，还可以控制一个集群和多条生产线。它不仅可以现场控制，还可以远程监控生产过程。PLC的功能扩展非常方便，硬件配置也相当灵活。根据控制要求的变化，可以随时改变特殊功能单元的类型和数量，然后通过相应地修改用户程序来达到改变和增加控制功能的目的。6)人脉

26、强大。PLC具有强大的网络功能。PLC不仅可以实现远程控制，通过PLC与上位机通信，还具有专线和无线上网功能。这样PLC就可以形成一个大的控制网络，整个工厂甚至整个系统都可以实现自动化，从而提高生产效率。7)PLC体积小，重量轻，易于实现机电一体化。由于PLC电路主要采用半导体微电子集成电路，具有结构紧凑、体积小、重量轻、功耗低的特点。由于抗干扰能力强，能适应各种恶劣环境，成为实现机电一体化的理想控制器件。随着PLC技术的不断发展，完成了以下控制功能:l)条件控制功能条件控制(或逻辑控制或顺序控制)的作用是指用PLC的AND、or和NOT命令代替电器。触点与其他类型的开关控制逻辑串联和并联。2

27、)定时/计数控制功能定时/计数控制的功能是利用PLC提供的定时器和计数器指令来实现一次操作的定时或计数控制，而不是时间继电器和计数继电器。3)步进控制功能步进控制功能是利用步进指令实现对多个加工程序的控制。只有前一道程序完成后，才能控制下一道程序来代替硬件组成的步进控制器。4)数据处理功能数据处理功能是指PLC可以进行数据传输、比较、移位、数字系统转换、算术运算和逻辑运算、编码和解码等。5)A/D和D/A转换功能A/D和D/A转换的作用是通过A/D和D/A模块完成模拟量和数字量之间的转换。6)运动控制功能运动控制功能是指通过高速计数模块和位置控制模块进行单轴或多轴控制。7)过程控制功能过程控制

28、功能是指通过PLC的PID控制模块对温度、压力、速度、流量等物理参数进行闭环控制。8)扩展功能扩展功能是指通过连接输入输出扩展单元(即1/0扩展单元)的模块来增加输入输出点数，也可以通过附加各种智能单元和特殊功能单元来提高PLC的控制能力。9)远程I/o功能远程I/o功能是指将分散在远处的各种输入输出设备与PLC主机连接起来，进行远程控制，接收输入信号，传输输出信号的远程I/o单元。10)通信联网功能联网功能是指PLC、PLC与上位机等通过联网实现远程I/O控制或数据交换。，从而完成系统的大规模复杂控制。1)监控功能监控功能是指PLC可以监控系统各部分的运行状态和过程，对系统中的异常情况进行报

29、警和记录，甚至自动终止运行；您还可以调整和修改定时器、计数器等的设置值。在控制程序在线或强制I/O状态下。1.4论文研究能力(1)查阅国外立体停车库的相关资料，了解当前立体停车库的发展前沿，掌握国外立体停车库技术的发展趋势和方向；(2)分析研究立体停车库系统的运行情况，确定底层控制网络基于西门子S7-200 PLC(CPU型号为226)，根据车库的规模和功能，选择所需的信号处理模块与分布式I/O设备进行通信；第二章硬件电路设计2.1流程分析本设计以一个33立体车库为例。系统启动后，首先进行自检和初始化。如果没有故障，运行到备用位置，等待进一步指示。此时，如果启动入库模式，系统会进行检测。首先启

30、动列的动作，找到存放的车对应的列，通过行程开关打开托盘到达需要的列，然后启动行的动作，再通过行程开关控制托盘到达需要的行。到位后，启动托盘前进信号，待车停稳后等待一段时间，启动复位程序，托盘将回到原点和待机位置等待下一辆车。如果启动出站模式，首先启动立柱的动作，然后启动地板的动作，到达位置时，启动托盘前进信号，然后启动托盘信号，按照复位程序返回水平原点。2.1.1机械传动系统立体停车库是典型的中小型车库机电一体化产品。因其占地面积小、移动灵活、操作简便、成本低廉，是公司、单位建设立体停车库的理想选择。以3层3排停车车为例，占地面积只有25平米左右。立体停车库由卷筒、滑轮和钢丝绳升降。有交流电机

31、，钢丝绳，车位架，托盘等。在整个机制中。以每个车位为基本单元，具有结构简单、灵活性好、启动平稳、噪音低、安全可靠等优点。控制系统控制系统的作用是使多层升降横移式立体停车库准确完成各种动作。采用可编程逻辑控制器(PLC)作为主控单元，其主要优点是稳定性高，技术成熟，逻辑控制容易实现。非常适用于多楼层升降和穿越充满开关量输入输出的立体停车库。操作简单，程序直观，设计周期短，电路简单，使整个车库智能化。每一个车位都能准确的停到位，控制精准安全。对环境要求不高，抗干扰性强，使得整个系统工作有条不紊。对操作人员和维护人员要求不太高，安装调试相对简单，设备数量少，所以采用PLC作为控制系统。可编程控制器的

32、硬件结构与微型计算机基本相同，由微处理器(CPU)、存储器(EPROM、ROM)、输入输出(I/O)模块、外围I/O接口、电源等组成。所有部件通过总线(电源总线、控制总线、地址总线、数据总线)连接。可编程控制器的工作模式与微型计算机的工作模式大不相同。可编程控制器不采用微机的中断方式，而是采用循环扫描方式，即反复扫描程序，逐一解释执行。如果输出线圈打开或关闭，线圈的所有触点(常开或常闭)不会像继电器控制中的继电器一样立即动作，而是必须等待，直到触点被扫描。由于扫描时间通常只有几十毫秒，其速度远高于继电器动作时间(100毫秒以上)，所以对于一般的开关量，可以认为不存在间歇采样带来的误差。可编程控

33、制器投入运行后，需要完成一系列操作。系统中主控单元的主要控制对象首先是车库的平移和升降电机，控制系统是使它们在不同的时间正反转。为了保证停车架能移动到预定位置，使其能随托盘上升或下降到准确位置，采用了行程开关。2.2 CPU选择S7-200是一种小型可编程控制器，适用于各行各业和各种场合的检测、监视和控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其能够独立运行或联网实现复杂的控制功能。所以S7-200系列性价比非常高。S7-200系列在以下方面表现出色:极高的可靠性极其丰富的指令集容易掌握操作方便丰富的集成功能实时特性沟通能力强丰富的扩展模块S7-200系列在分布式自动化系统中充分发挥了其强大的功

34、能。用途可以涵盖从简单的代替继电器的控制到更复杂的自动控制。应用领域极其广泛，涵盖了所有与自动检测和自动控制相关的工业和民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环保设备等等。如:冲床、磨床、印刷机械、橡胶化工机械、中央空调、电梯控制、运动系统。CPU单元设计集成24V负载电源:可直接连接传感器和变送器(执行器)。CPU 221和222具有180mA输出，CPU 224、CPU 224XP和CPU 226分别输出280和400mA。可作为负载电源使用。对于不同的设备类型CPU 221-226有两种类型的CPU，它们具有不同的电源电压、控制电压和数字输入/输出点。CPU 221有六个输入

35、点和四个输出点，CPU 222有八个输入点和六个输出点，CPU 224有十四个输入点和十个输出点，CPU 224XP有十四个输入点和十个输出点，CPU 226有二十四个输入点和十六个输出点。它可以很容易地通过数字和模拟扩展模块进行扩展。模拟器(可选)可用于模拟本地输入信号和调试用户程序。2.2.2分类介绍中央处理器221有10个集成6输入/4输出的数字I/O点。没有I/O扩展能力。6K字节的程序和数据存储空间。四路独立30kHz高速计数器和两路独立20kHz高速脉冲输出。1个RS485通信/编程端口，具有PPI通信协议、MPI通信协议和自由模式通信能力。其中单片机非常适合小点控制。中央处理器2

36、22有14个集成8输入/6输出的数字I/O点。可以连接两个扩展模块。6K字节的程序和数据存储空间。四路独立30kHz高速计数器和两路独立20kHz高速脉冲输出。1个RS485通信/编程端口，具有PPI通信协议、MPI通信协议和自由模式通信能力。其中单片机非常适合小点控制。中央处理器224有24个数字I/O点，集成了14个输入I/O输出。可连接7个扩展模块，最多可扩展至168个数字I/O点或35个模拟I/O点。13K字节的程序和数据存储空间。六个独立的30kHz高速计数器，两个独立的20kHz高速脉冲输出，PID控制器。1个RS485通信/编程端口，具有PPI通信协议、MPI通信协议和自由模式通

37、信能力。I/O端子板可作为一个整体轻松拆卸。是一个控制能力很强的控制器。CPU 224XP像素14输入/10输出有24个数字I/O点，2输入/1输出有3个模拟I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展值可达168个数字I/O点或38个模拟I/O点。20K字节程序和数据存储空间，6个独立高速计数器(100KHz)，2个100KHz高速脉冲输出，2个RS485通信/编程口，具备PPI通信协议、MPI通信协议和自由模式通信能力。机器还增加了许多功能，如模拟I/O设置、位置控制特性、自整定PID功能、线性斜坡脉冲指令、诊断LED、数据记录和公式功能等。它是一种具有模拟I/O和强大控制能力的新型CPU。中央

38、处理器226有40个集成24输入/16输出的数字I/O点。可连接7个扩展模块，最多可扩展至248个数字I/O点或35个模拟I/O点。13K字节的程序和数据存储空间。六个独立的30kHz高速计数器，两个独立的20kHz高速脉冲输出，PID控制器。两个RS485通信/编程端口，具有PPI通信协议、MPI通信协议和自由模式通信能力。I/O端子板可作为一个整体轻松拆卸。用于要求更高的控制系统，输入/输出点更多，模块扩展能力更强，运行速度更快，功能更强，集成了特殊功能。完全可以适应一些复杂的中小型控制系统。2.3控制回路的设计单排三层三列停车库PLC控制电路设计输入，控制器采用西门子S7-200 PLC

39、，CPU为226，I/O分配如下:投入输出运行模式开关I0.01#电机驱动托盘水平向右运行。Q0.0紧急停车开关I0.11#电机带动托盘向左水平运行。问题0.1水平原点限位开关I0.22#电机驱动托盘垂直向上运行。问题0.2右限位开关I0.32#电机驱动托盘垂直向下运行。问题0.3水平限位开关I0.43#电机驱动托盘水平向前移动。问题0.4双层限位开关I0.53#电机驱动托盘水平向后运行。Q0.5三层限位开关I0.6立柱限位开关I1.0双排限位开关I1.1三柱限位开关I1.3地址信号列选择开关I2.0两列选择器开关I2.1三列选择器开关I2.2单层选择开关I2.3双层选择开关I2.4三层选择开

40、关I2.52.4流程图开始开始到位了吗？启动紧急停止开关不启动N柱限位开关和N柱选择器开关。是启动M柱限位开关和M柱选择器开关。托盘向前移动到车内。托盘向后移动，开始复位操作。启动水平原点限位开关。托盘复位，回到原点，系统复位，等待取车。提车流程和存车流程类似。2.5模拟电路模拟电路如下图所示模拟电路图S7-200PLC在此电路中，原点限位开关I0.2和一层限位开关I0.4始终处于打开状态。在选择停车所在的行数和列数时，以二层和二层为例。二层限位开关I2.1输入，二层选择开关I2.4输入，二层限位开关I0.5输入，二层选择开关I2.4输入。这样就给了托盘一个向左的水平信号，在模拟电路中显示为Q

41、0.1对应的灯亮了，到达第二列时输出一个垂直向上的信号，在模拟电路中显示为Q0.2对应的灯亮了，到达第二层第二列时输出信号Q0.4托盘水平向前移动，在模拟电路中显示为Q0.4对应的灯亮了，这样车就停了。在这一系列动作之后，托盘返回到水平原点。取车时，与上述流程相同。最后一步，托盘的水平向前运行信号Q0.4变为向后运行信号Q0.5，在模拟电路中显示相应的Q0.5灯亮。这样就实现了立体停车库的停车工作。第三章软件设计3.1 PLC的工作原理PLC的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。上述三个阶段的完成称为一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行

42、上述三个阶段。(1)输入采样阶段在输入采样阶段，PLC通过扫描依次读入所有的输入状态和数据，并存储在I/O图像区的相应单元中。输入采样后，进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映射区中相应单元的状态和数据也不会发生变化。因此，如果输入是脉冲信号，脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，以确保在任何情况下都可以读取输入。(2)用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是从上到下扫描用户程序(梯形图)。扫描每个梯形图时，总是先扫描梯形图左侧触点组成的控制电路，按照先左后右、先上后下的顺序对触点组成的控制电路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果刷新系统ram

43、存储区中逻辑线圈对应位的状态；或者刷新I/O图像区中输出线圈对应位的状态；或者是否执行梯形图中指定的特殊功能指令。即在用户程序执行的过程中，只有I/O图像区的输入点的状态和数据不会发生变化，而I/O图像区或系统ram存储区的其他输出点和软设备的状态和数据可能会发生变化，顶层梯形图的程序执行结果会在底层使用这些线圈或数据的梯形图中发挥作用；相反，在底部的梯形图中，逻辑线圈的刷新状态或数据只能在下一个扫描周期作用于它上面的程序。(3)输出刷新阶段扫描用户程序后，PLC进入输出刷新阶段。在此期间，CPU根据I/O图像区对应的状态和数据刷新所有输出锁存电路，然后通过输出电路驱动相应的外设。这时候才是P

44、LC真正的输出。3.2 STEP 7介绍-Micro/Win32编程软件S7-200可编程控制器采用STEP7-Micro/WIN32编程软件编程。Step-Micro/Win32编程软件是基于Windows的应用软件。它是西门子为S7-200系列可编程控制器专门设计和开发的。它具有强大的功能，主要供用户开发控制程序，监控用户程序的执行状态。它是西门子S7-200用户不可或缺的开发工具。STEP7-Micro/WIN32的主界面如图3-1所示。与传统的Windows窗口类似，界面包括菜单栏、工具栏、导航栏、指令树窗口、程序编辑器窗口、输出窗口和状态栏窗口。它包括八个主菜单项，如文件、编辑、查看

45、、PLC、调试、工具、窗口和帮助。菜单栏还提供了使用鼠标或键盘进行操作的主要方式。几乎所有的软件功能都可以在菜单栏上操作。将工具栏最常用的操作以按钮的形式设置到主窗口，为用户提供最方便的鼠标访问。用户可以根据自己的需求和习惯定制工具栏的内容和外观。该软件提供了三套工具标准、调试和指令。您可以通过以下方法进行选择:单击视图工具栏标准、调试、指令，选定的工具组将出现在工具栏中。图3-1步骤7-Micro/Win32的主界面浏览栏提供了用于快速切换用户窗口的控制按钮，包括视图项目和工具项目。视图由程序块、符号表、状态图、数据块、系统块、交叉引用和通信按钮组成。单击任意按钮打开与该按钮对应的窗口。提供

46、工具栏编程向导，包括PID向导、NETR/NETW向导、HSC向导和TD向导。点击导航栏中的“工具”，然后淡季对应的“指令向导”，出现如图3-2所示的界面，可以进行进一步的选择。图3-2“指令向导”的初始界面SteP7程序员可以在windows环境下对系统进行配置、编程、调试和监控。编程功能强大，用户界面友好。编程语言有三种:STL(语句列表编程语言)、LAD(梯形逻辑编程语言)和FBD(功能框图编程语言)。其他编程语言可以用作可选软件包。梯形逻辑梯形逻辑是STEP7编程语言的图形化表达。其命令语法类似于继电器梯形逻辑图:当电信号通过各种触点和复合元件与输出线圈连接时，梯形图允许您跟踪电源原理

47、图线之间的电信号流动。2)语句表(STL)语句(STL)是STEP7编程语言的文本表达式。类似于机器码，如果在语句表中编写一个程序，CPU就按照每条指令一步一步地执行程序。为了使编程更容易，语句表已经扩展为包括一些高级语言结构(例如，访问结构化数据和块参数)。3)功能框图(FBD)功能框图(FBD)是STEP7编程语言的图形表示，它使用类似于布尔代数的逻辑框来表达逻辑。复合函数(如数学函数)可以通过连接逻辑框直接表达。3.3步骤7的程序结构为了便于阅读和理解，程序在编程时常常被分成几个部分。在STEP7中，这个具有自己的技术和功能基础的程序部分被称为“块”。STEP7主要包括用户块和系统块，两

48、者在功能、用法和结构上是不同的。系统块包含在操作系统中，包括系统功能块(SFB)、系统功能块(SFC)和系统功能块(SDB)。系统块包含重要的系统功能，如通信功能、CPU时钟等。用户可以调用系统功能和系统功能块，但无权修改。SFB和SFC不占用存储空间，但是当SFB被调用时，它的后台数据块需要占用用户的存储空间。用户块分为组织块(OB)、功能块(FB)、功能块(FC)和共享数据块(DB)。1)组织块块代表操作系统和用户程序之间的接口。该块由操作系统调用，操作系统控制由循环中断、PLC启动特性和错误处理驱动的程序执行。其中，OBI是用于循环处理的组织块(主程序)，启动后CPU会无条件执行OBI。

49、2)功能块(FB)功能块属于用户编程块，是一种“有记忆的块”。分配一个数据块作为其内存(后台数据块)。传输到FB的参数和静态变量存储在后台数据块中。临时变量存储在本地数据堆栈中。FB完成后，保存在后台数据块中的数据不会丢失。但是存储在本地数据堆栈中的数据将会丢失。3)功能(本币)该功能属于用户编程块，是一种无记忆的逻辑块。属于FC的临时变量保存在本地数据堆栈中。执行FC时，这些数据将会丢失。为了永久保存数据，该函数还可以使用共享数据块。因为FC本身没有内存，所以必须始终给它实际的参数。无法将初始值分配给FC的本地数据。4)共享数据块(DB)共享数据块不包含STEP7指令，该指令用于存储所有其他

50、块都可以访问的用户数据。也就是说，数据块包含用户程序使用的可变数据。创建共享数据块时，用户可以决定数据的类型、格式、顺序以及存储在哪个块中。3.4 PPI连接西门子提供的MicroWin软件采用PPI(点对点)协议，只能用于传输和调试PLC程序，源代码不对外发布。在现场应用中，当PLC需要与上位机通信时，通常采用自定义协议与上位机通信。在这种通信模式下，程序员需要先定义自己的自由通信格式，在PLC中编写代码，使用中断方式控制通信端口的数据发送和接收。这样PLC的编程和调试就比较复杂，占用了PLC的软件中断和代码资源。而且当PLC的通讯口定义为自由通讯口时，PLC的编程软件无法监控PLC，给PL

51、C程序的调试带来不便。利用PPI协议实现通信可以大大简化控制程序的编写难度。西门子S7-200PLC的编程通讯接口部分固化了PPI通讯协议。如果上位机使用编程通讯接口按照PPI协议读写PLC，可以省略编写自定义模式下PLC的通讯代码，通过读写实现数据和控制命令的通讯，如下图所示。(PPI连接)3.5立体停车库的方案设计3.5.1设计中使用的说明介绍本设计中使用的说明如下:常开指令命令常闭设置指令复位指令加载SCR(在段落的开头)SCR转化SCR的结尾(段的结尾)打开延时定时器指令梯形图流程示例以二楼停车和两列火车为例。图3-5-1系统初始化，复位状态S0.0，设置状态S0.0，如图3-5-1所

52、示。初始化状态后，系统开始运行，如图3-5-2所示。图3-5-2此时，如果车辆托盘没有停止到位，启动紧急停止开关，如图3-5-3所示。图3-5-3等待10秒钟，如图3-5-4所示。图3-5-4这时，模式操作开关输出，导致状态转换，如图3-5-5所示。图3-5-5运行I0.1输出的状态如图3-5-6所示。图3-5-6等待10秒钟，如图3-5-7所示。图3-5-710秒后，急停开关不输出，水平原点限位开关输出，水平右信号输出，如图3-5-8所示。图3-5-8两列选择开关输出，一列限位开关输出，一层限位开关输出，急停开关不输出，如图3-5-9所示。图3-5-9两列选择开关输出，但急停开关不输出，如图

53、3-5-10所示。图3-5-10等待10秒钟，如图3-5-11所示。图3-5-1110秒钟后，启动托盘垂直向上运行信号，如图3-5-12所示。图3-5-12两排限位开关发出托盘向前移动到达停车位的信号，如图3-5-13所示。图3-5-13这一系列动作完成后，托盘复位，回到水平原点。梯形图和语句表见附录。第四章是结论1.论文摘要。立体停车库是一种高科技含量的车库，集现代先进技术于一体。其中升降横移式立体停车库具有停车方便、存取速度快、车库结构灵活、成本低等特点，将成为未来停车库发展的主要形式。本文在查阅大量相关专业文献的基础上，对立体停车库的控制系统进行了认真而深入的研究。详细介绍了系统的总体设

54、计思想、设备选型、调试、安装和编程。可以断定，随着科学技术的发展和各种新技术的出现，立体停车设备的研究将会有广阔的前景。在如何提高车库存取效率方面，可以进一步研究存取策略，探索更好的策略，或者考虑控制系统，进一步提高车库应对各种复杂情况的能力。本文试图对基于PLC的立体停车库控制系统进行详细而清晰的介绍和分析。由于时间关系和经验的不足，系统设计和实现过程中还存在一些不完善的地方，如控制层和监控层的稳定性和安全性，实时监控的发展方向需要进一步探索。此外，如何保证远程监控系统中服务器的安全性也是一个需要解决的问题。2.感受立体停车库是一个新产品，同时对我来说也是一个全新的领域。以前PLC的知识只是

55、简单的用来控制一些电机，并没有像这次这样真正应用到实际研究中。通过查阅大量文献，大致了解了立体停车库的类型和工作原理，意识到这方面还有很大的研究空间。这次毕业设计我也收获颇丰:一是提高了我们的自学能力，通过查阅资料，参考别人的优秀作品，让我们学到了很多书本上没有的知识；然后，我们进一步提高了对PLC的理解，从而熟悉STEP7编程。因此，通过对毕业设计的巩固和学习的过程，我不仅对西门子PLCS7-200有了更深入的了解，也通过这次设计将我的知识融入到了我的生活中。虽然这个过程可能有点辛苦，但是辛苦之后的成就感是无法形容的。不可否认，PLC有其先进的一面，但在人们的日常生活中很少接触到相关的东西，

56、只能在工厂生产中更好的发挥其功能，所以我们所学的只是皮毛。致谢本次设计是在导师的悉心指导和关怀下完成的，老师们所有的汗水和心血都倾注在我的学习和设计工作中。导师严谨的治学态度，渊博的学识，无私的奉献精神深深地激励着我。从我尊敬的导师那里，我不仅学到了扎实广博的专业知识，也学到了做人的道理。在此，向导师表示由衷的感动和深深的敬意。在多年的学习和生活中，我也得到了许多学院领导、教研室领导和老师的热情关怀和帮助。在我的日常学习和生活中，班主任和所有的老师都给了我很大的帮助。我也想感受一下我的父母，他们在我的学习上给了我很大的鼓励，关心和支持。最后，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学、朋友们表示衷

57、心的祝福！我由衷地感受到，在百忙之中，审核我的设计并参与答辩的老师们！考证1易大成，汽车停车场自动控制系统J，电子电路制造，2003年第7期；2易纲，袁，董，单片机原理及应用M，高等教育，2004年1月，第一版；3康，邹寿斌，电子技术基础_数字部分M，高等教育，1998年7月；4周建，单片机简易入门，:航空航天大学，2004；5徐伟，C51单片机高效入门，机械工业，2007；6超青，单片机原理与接口技术M，航空航天大学，1998；7王行芝，单片机应用系统抗干扰技术M，:航空航天大学，1999；8何伟民，低功耗单片机系统设计M，航空航天大学，2004；9何立民，单片机高级教程M，航空航天大学，2

58、000；10柯勤，于，非接触式光纤声发射传感器的设计J，自动化仪表，1999 .11傅，关景泰，立体车库发展现状与挑战，机械设计与制造，2005 .12中国重型机械工业协会停车设备管理委员会，机械立体车库，海洋、2001;13任伯森等，机械式立体车库。海洋，2001年14中华人民共和国机械工业部，机械行业标准机械式停车设备的种类、型式和基本参数，1998年；15机械设计手册、，机械工业，2004；16春雷。电动机的选择、安装和故障排除，中国电力，2007年；17王三民，机械原理与设计，机械工业，2007；18宋满华等，钢结构设计与计算，机械与电子，2001；19程，PLC原理与编程案例分析，国

59、防工业，2007；20董海森，机械工程测试技术的学习与辅导M，中国计量，2004；21梁左，肖定国，机械工程测试技术基础习题集M，机械工业，1992；22王正峰，等.测试技术基础M.，大学，2007；23冯，测试技术实验课M，大学，2007；24王伯雄，工程测试技术M，清华大学，2006；25洪建，检测与控制仪器学习指南M，化学工业，2006；26龙畅，颜，辛征，控制电机，电子科技大学，2000；27法海，王艳，机电与拖动基础，第2版，清华大学，1994；28王国良，机电，机械工业，2001；S30S0.0S30S0.0稀有S0.0教员公用室S0.0顺序控制继电器转换I1.0S1.0螺丝教员公

60、用室S1.0SM0.1附录:梯形图和语句表1网络2网络I2.0I1.0I0.4I0.1S1.76网络顺序控制继电器转换7网络I2.1I1.0I0.4I0.1S3.2顺序控制继电器转换网络1LD SM0.1R S0.0，30S0.0，1网络2LSCR S0.0网络3LD I0.0SCRT S1.0网络4螺丝网络5LSCR S1.0网络6LD I2.0A I1.0A I0.4一个10.1SCRT S1.7网络7LD I2.1A I1.0A I0.4一个10.1SCRT S3.2一个5网络4网络3网络螺丝教员公用室S2.0以吨计PT 100msSM0.1I0.1T43100ST43I0.1I0.2Q