【平面往复式立体停车库中控室控制系统设计14000字（论文）】

.引言1.1研究背景在21世纪，中国汽车业和汽车消费市场的快速发展。汽车成为运输的重要手段。每户拥有私家车显著的持续增长。2012中国正式加入所谓的“汽车社会”。许多城市在停车问题上投入了大量的人力，财力，虽然无法停车的问题已经得到的改善，但目前还没有得到根本解决，停车在街上、绿化带公园和无处停放的现象比较普遍，交通管理压力较大。一般的解决方案是建立一个大型的停车场地面停车。现在所有地方都向城市化发展，土地资源基本都用作建立小区，大型商场，土地越来越少，尤其是现在，所有人都走上小康生活，汽车成为了每个家庭的标配，在城中、住宅区内，找不到停车位的问题通过创建地下停车场的方法来解决已经是非常困难。由于停车位供给严重不足，致使许多城市停车贵，导致生活品质下降，这样一来，平面往复式立体停车库的建立迫在眉睫。一个车库类似于一座商场，可以做成多层，占地小，车位多，节能解决土地资源不够的问题，又可以解决无法停车的问题，一举两得。1.2研究意义我这次所要研究的平面往复式立体停车库主要针对解决写字楼，新建小区这种占地面积较小的地方的停车需求，打算设计平米往复式垂直升降式的平米往复式立体停车库，这种车库造价低，维护性好，存取车方便，耗时短，完全可以满足对于工作，回家等生活节奏快的人的停车需要，解决停车难的困扰，也响应了推进城市现代化建设水平的号召。1.3研究现状1.3.1国外研究现状西方国家研究平面往复式立体停车库技术的时间比较早。例如德国Palis和意大利Sotefin,Interpark等。但是欧洲国家人口密度分布比较均匀，相对来说土地资源比较充足，停车难问题表现的不是很严重，应用市场不是很大，所以对于建立耗费较高的平面往复式立体停车库显得不是很有必要[1]。1.3.2国内研究现状我国平面往复式立体停车库的技术，主要来自日本，原来生产的产品主要模仿的日本，但是经过多年的自主研发和创新，目前已形成具有一定规模生产和销售市场。高科技立体停车场将是停车未来的发展趋势[2]。尽管机械式平面往复式立体停车库的发展已经具有了一定的生产水平，但事实是，中国的停车库没有较高的利用率，许多城市的平面往复式立体停车库大部分车位常年处于空置，原因主要有以下四个方面：1、离不开司机的惯性思维，想着地上有停车位，懒得找平面往复式立体停车库停车，而且对立体停车的质量也并不放心；2、有些司机觉得像这种有先进的设备，装修较好的立体停车场应该是价格也比较高;3、位于停车院最不起眼的地方，或者隐藏在漂亮的办公室后面的立体机械停车库是不是很容易被司机找到；4、平面往复式立体停车库按照设计要求，即使是最困难的存取车位，通常存取车时间也不应该超过两分钟，但事实上，是很难做到的，重点集中取车的机械车库也难以应付。这些情况极大地限制了平面往复式立体停车库的开发[3]。2.系统总体方案论证设计2.1课题工艺流程说明平面往复式立体停车库种类很多，分类也不一样，按照结构性能上又可以分:自动型、自走型及半自动型三种，根据运行原理的不同又可以分:升降横移式、简易升降式、垂直循环式、垂直升降式、平面移动式、巷道堆垛式等，其特点如下：升降横移式停车位使用的在车版滑动动作来实现获取车辆，车库是将载运和存放汽车的载车板组合在一起使用的设备，构成中小型平米往复式立体停车库，停车位数目从几辆至几十辆，一般设计为两三层，很少多于五层的车库。在结构上，除了顶部，但每层都有一个空车位，用来进行移位。与平面停车库相比较，这种平米往复式立体停车库的成本低，结构紧凑，易于实现自动控制，建立在空地上更方便。但缺点是，每个载体板驱动需要支撑机构，结构复杂，安全性较低。楼层设计不宜过高，停车位的数量也有限，否则容易造成停车情况混乱，能源损失巨大[4]。简易升降式停车库一般2层或2层以上，汽车存取由升降机构或俯仰机使完成，结构简单，对地基要求低，适用于多种场所，建成后易于挪动。垂直循环类机械式停车设备采用了垂直方向作圆周运动的停车系统存取车辆，其工作原理是电机通过减速机带动传动机构，在牵引构件链条上，每隔一定距离安装一个存车架，当电机启动时，存车架随链条一起做循环运动，达到存取车的目的。存车时，司机将车开至车库存车托架的准确位置后，关好车门退出车库，按动操作按键，电机启动后，存车托架随之运动，另一存车托架转至进口位置时，则可进行下一个存车动作;取车时，按动操作台存车编号按键，电机启动，在可编程序控制器作用下使其按最短路程运行至出口，司机进入存车托架将车开出。垂直升降式平米往复式立体停车库使用升降机构到达目标层，然后启动横移滑动机构，相当于一个电梯。车库楼层较高，停车位较多，采用可编程逻辑控制器，单独使用或安装在建筑内部，可以构成自动控室控制系统，实现所有功能的自动化。垂直升降式平米往复式立体停车库的机械结构和控室控制系统设计比较复杂，在地基，安全性和运行可靠性方面要求较高，所以相对来说成本高。但是，相比于其他形式的车库，这个在空间使用率，性能结构等多个方面，能耗和效率方面都比较优势，发展前景非常广阔相比[5]。平面移动式平面往复式立体停车库在同一层面上，用平面移动式立体停车设备为全自动停车方式。通过全自动机型机械动作。利用升降机及横移小车将载车板送至固定的各层各个车位。存车时，只需将车辆停放在出入口停车室，人员即可离开，载车板会自动将车辆送到固定的停车位。巷道堆垛类停车设备，使用堆垛机或桥式起重机当做搬运设备，在操纵车辆可以在同一时间二维运动，迅速进入指定车位，到达指定地点停放，。它看起来像一个仓库，最早在美国出现，适用于几百个，甚至上千个车位的大型自动化停车，性价比非常高[6]。2.2系统需求功能分析平面往复式立体停车库包括机械部分与自动控制部分组成，机械部分为：出入车库传动装置、出入车位智能板车、车位、安全保护装置等；自动控制部分分为：现场控制部分、监控部分、信息管理部分。图2-1车库组成示意图此次研究的车库类型为垂直升降式，其平面图为图2-2俯视平面图（第一层）如图所示，车在入库时可以选择自己已经预定的车位进行停车，若车位在楼上或楼下，可以经过电梯口搭乘到自己的楼层进行停车。2.3系统总体方案选择2.3.1PLC主系统主控制系统见图2-3。图2-3主PLC控制系统图图2-3所示的PLC主控系统由闸门、PLC、电源、七段数码管、中间继电器、光电出入口传感器、停车指示灯、电机等组成。PLC是控制系统的核心，它通过评估停车场指示灯、发动机操作、传感器信号来控制数码管显示器。2.3.2PLC子系统子控制系统见图2-4。图2-4子PLC控制系统图图2-4所示的分控制系统由停止和运行按钮、超声波停车位传感器、电源、停车位指示器组成。当子系统运行时，监控每个超声波传感器的信号，以打开和关闭车位指示灯。2.4系统总体方案设计总体设计如图所示：图2-5总体设计方案现场自动控制：现场自动控制是整个控室控制系统的核心，由PLC与触摸屏组成，负责检测的信号与车出入库控制部分。由于所需点数较多，整个控制的最重要的部分由于要求较高，因此选用了Q系列plc控制，以达到控制的精确、快速、稳定。车位检测信号：车位检测信号是由漫反射传感器检测的，在一定范围内，有车的话会产生信号，表示不可以停车，反之，就可以停车[7]。3.系统硬件设计3.1主PLC及扩展模块选型PLC主要由输入模块、输出模块、编程器、CPU模块组成。一些PLC还可以配备特殊功能模块来执行一些特殊任务，如图3-1所示。图3-1PLC控制系统示意图CPU模块主要由微处理器(CPU芯片)和存储器组成。在PLC控制系统中，CPU模块相当于人脑，它不断地收集输入信号，运行用户程序并更新系统输出，内存用于存储程序和数据。输入输出模块也可以称为I/O模块。它们是系统的眼睛、耳朵、手和脚，是连接外部现场设备和CPU模块的桥梁。输入模块用于接收和采集输入信号，数字输入模块用于接收数字信号，包括限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器、选择开关、数字拨码开关等的数字输入信号；模拟输入模块用于接收电位计、测速发电机和各种变送器产生的连续变化的电压信号、模拟电流。开关输出模块用于控制电磁铁、指示灯、数显装置、报警装置、接触器、电磁阀等输出设备，模拟输出模块用于控制变频器、调节阀等执行机构。CPU模块的工作电压一般为5V，而PLC的输入/输出信号电压一般较高，如DC24V，AC220V。来自外部的尖峰电压和干扰声音会损坏CPU模块的组件或使PLC无法正常工作。在I/O模块中，小型继电器、用光耦合器、光电晶闸管和其他设备用于隔离PLC的内部电路和外部I/O电路。I/O模块除了信号传输，还有电平转换和隔离效果。工作方式：PLC的工作模式是循环扫描模式，其工作过程大致分为三个阶段:输入采样、程序运行和输入采样、程序运行和输出更新。CPU根据PLC系统程序提供的功能接收并存储用户程序和数据，收集现场输入装置扫描发送的空间或数据，并存储在指定的寄存器中。同时诊断电源和PLC内部电路、运行模式和编程时的语法错误等。开始运行后，从用户程序存储器中逐个读取指令，然后根据分析后的命令指定的任务产生相应的控制信号，控制相应的控制电路。此外，PLC还包括通信模块，如以太网、RS485等通信模块。部署可编程逻辑控制器时，输入采样、运行用户程序和更新输出这三个步骤称为扫描周期。可编程逻辑控制器的CPU在整个操作过程中以一定的扫描速度重复执行上述三个步骤。

1）输入采样阶段

在输入采样阶段，可编程逻辑控制器通过扫描顺序读取所有输入模式和数据，并将其存储在I/O图像区的相应单元中。输入采样完成后，进入用户程序的运行和输出更新阶段。在这两个步骤中，即使输入状态和数据发生变化，I/O图像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，无论如何脉冲信号宽度必须大于一个扫描周期才能读取输入。

2）用户程序执行阶段

可编程逻辑控制器总是从上到下扫描梯形图。在扫描每个梯形图时，总是先扫描梯形图左侧触点构成的控制电路，逻辑运算是在触点构成的控制电路上按先左后右、先上后下的顺序执行的。然后根据逻辑的结果，更新系统RAM存储区中逻辑线圈对应位的状态；或者更新输出线圈对应位的I/O图像范围，或者指定是否执行指定的特殊动作命令。在用户程序执行期间，只有I/O图像区的输入点的状态和信息不会改变，而其他I/O图像区或系统输出和软件设备的状态和信息可能会改变，RAM存储区域不会改变，数据可能会发生变化，所有使用这些线圈或下排数据的梯形图都将受到上述梯形图程序的性能结果的影响；相反，下面的梯形图是更新的逻辑线圈状态，或者数据只能影响排列在它上面的程序，直到下一个扫描周期。

如果在程序执行过程中使用立即I/O命令，可以直接到达I/O点。也就是使用I/O命令，输入过程图像寄存器值也不会更新，程序直接从I/O模块中获取值，输出过程图像寄存器会立即更新，这与立即输入有些不同。

3）输出刷新阶段

当扫描用户程序结束时，可编程逻辑控制器进入输出更新阶段。在此期间，CPU根据相应的状态和I/O图像区更新所有的输出锁存电路，然后通过输出电路指挥相应的外设。目前是可编程逻辑控制器的实际输出。该模型有11个输入点，16个输出点，11个子系统输入点和10个输出点。两种控制器使用的PCL型号均采用欧姆龙CPM-2A-40CDR-APLC。欧姆龙PLC编程软件是CX-Programmer，它允许创建工程文件，用于编写PLC程序，以实现所需的功能。3.2电机选型及驱动3.2.2超声波车位探测器车位检测使用超声波车位探测器实物见图3-2。图3-2超声波车位探测器超声波传感器是一种非接触式测量仪器，它利用超声波测距工作原理，利用超声波辐射、被测物体反射和接收回波的时间差来测量被测距离。(1)使用先进的超声波检测方法时，不像红外、微波等检测方法那样容易因外界环境变化或干扰而误报警。(2)报警距离可以灵活设置。当车辆静止且测量距离小于预设距离时，会产生LED灯信号，RS-485接口会将车辆位置信息传输至控制器。(3)测量水平距离时，不接触被测物体，无运动部件，易于安装和维修，易于维修和保养，测量精度高。(4)探测器功耗很低，通过RS485输出接口，该接口简单、安全可靠、稳定性好，适合二次开发。(5)它可以可靠地检测车辆是否在停车场中，并且其功能是防止错误观察，例如错误检测相邻停车位、错误检测停车场中的人以及错误检测障碍物。该型号选用的超声波传感器为艾科PUD系列。此外，它还具有自动报警功能，以检测错误。3.2.3七段数码管七段数码管的实物图见图3-3。图3-3七段数码管实物图应用领域：七段数码管是一种廉价且易于使用的元件，它将相对电流输入其各个管脚，使其发光，以便数字可以显示数字表示的所有参数的器件，如日期、温度、时间等。广泛应用于电器，尤其是家用电器，如热水器、冰箱、显示屏、空调等。大部分热水器使用数码管，其他家用电器也使用荧光屏和液晶显示器。种类：数码管分为七段和八段。八段比七段多一个小数点，其他大致相同。七段数码管有八个小LED发光二极管，通过控制不同LED灯珠的开关来显示不同的数字。数码管有两种:共阳极和共阴极。公阳极是八个二极管的阳极互相连接，连接到VCC，低电平点亮。常见的阴极是八个二极管的阴极接地，高电平点亮。构造：常见的七段数码管有七个发光二极管(三横四纵)，显示十进制的数字0-9加一个小数点，还可以显示英文字母，其中英文A-F(b，d为小写，其他为大写字母))十六进制字母。大多数七段数码管以斜体显示。本设计选用的七段数码管为科明的KEM-5611-BSR共阳型，通过主控制器的11端使用共阳连接来控制数码管的显示，指示剩余车位数。车位指示灯显示车位状态。车位空闲时，该车位指示灯亮；该车位停有车时，该指示灯灭。司机进入停车场内后，根据车位指示灯寻找空闲车位，快速停车。3.3动力电路设计主电路如图3-4所示。外部380V交流电经过L1，L2，L3，N为设备提供电源，QF1是总的断路器，起到通断设备电源作用。M1是入口车闸电机，驱动入口车闸开或者关。QF2是入口车闸电机断路器，通断入口车闸电机电路。KM1是入口车闸正转（开闸）接触器；KM2是入口车闸反转（关闸）接触器，将电源2相换相后接电机，控制电机反转。FR1是入口车闸过载保护热继电器，用于保护入口车闸电机，防止入口车闸电机长时间过载运行，烧毁入口电机作用。同样的，M2是出口车闸电机，驱动出口车闸开或者关。QF3是出口车闸电机断路器，通断出口车闸电机电路。KM3是出口车闸正转（开闸）接触器；KM4是出口车闸反转（关闸）接触器，将电源2相换相后接电机，控制出口车闸电机反转。FR2是出口车闸过载保护热继电器，用于保护出口车闸电机，防止出口车闸电机长时间过载运行，烧毁出口电机作用。图3-4主电路图设计3.4主控电路设计控制电路如图3-5所示。229交流电经L1，N为控制电路提供电源。H1是电源指示灯，灯亮表示有电，灯灭表示无电或者灯坏。QF4是控制电路断路器，通断控制电路电源。KM1是入口开闸启动接触器，KA1是入口开闸启动继电器，PLC通过控制KA1线圈得电，KA1常开触点闭合，接触器KM1线圈得电，KM1常开主触点闭合，启动入口车闸打开。同样的，KM2是入口关闸启动接触器，KA2是入口关闸启动继电器，PLC通过控制KA2线圈得电，KA2常开触点闭合，接触器KM2线圈得电，KM2常开主触点闭合，启动入口车闸关闭。同样的，KM3是出口开闸启动接触器，KA3是出口开闸启动继电器，PLC通过控制KA3线圈得电，KA3常开触点闭合，接触器KM3线圈得电，KM3常开主触点闭合，启动出口车闸打开同样的，KM4是出口关闸启动接触器，KA4是出口关闸启动继电器，PLC通过控制KA4线圈得电，KA4常开触点闭合，接触器KM4线圈得电，KM4常开主触点闭合，启动出口车闸关闭。A1是直流开关电源，将220V50Hz交流电变成24V直流电，为PLC的输入和输出提供24V直流电源。QF5是直流电源断路器，可以通断直流电源。图3-5控制电路图3.5传感器选型及电路设计光电传感器实物图见图3-6。图3-6光电传感器实物图光电传感器是利用光电元件作为检测单元的传感器。它可以将光信号的变化转化为电信号来实现控制和操作。光电传感器的结构一般是检测电路、发送器、接收器。根据工作方法，光电传感器主要有以下四种类型。⑴槽型光电传感器光发射器和接收器安装在间隙的两侧，彼此相对以形成槽形光电。发光器可以发射可见光或者红外光，光接收器可以在无障碍的情况下接收光。而当被检测物体通过槽中时，光线被遮挡，光电开关开始工作，给出开关控制信号，断开或切换负载电流，执行控制功能。由于整体结构的限制，槽形开关检测距离通常只有几厘米。⑵对射型光电传感器如果光发射器和光接收器是分开的，检测距离可以延长。光发射器和光接收器形成一个对射分离式的光电开关，称为对射式光电开关，对射式光电开关的探测距离可以是几米甚至几十米。使用对射式光电开关时，发光器和收光器安装在通过检测点的路径两侧。当检测对象通过它时，光路被阻挡，光接收器充当开关控制信号。⑶反光板型光电开关发光装置和光接收装置应安装在同一装置中，反光板应安装在前面，利用反射原理补充光电控制功能，称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。通常，发射器发出的光源被反射器反射回来，被接收器接收；当被检测物体挡住光路，接收器无法接收光时，光电开关工作，给出开关控制信号。⑷扩散反射型光电开关扩散反射型光电灯开关的探测头也装有发光器和收光器，但是在漫反射灯开关的前面没有反射器。一般情况下，发射器发出的光接收器是找不到的。检测时，被检测物体经过时，遮挡光线，部分光被反射回来，光接收器接收到光的信号，发出开关信号。本设计选用的光电传感器为leuze的PRK412型扩散反射型光电开关3.6IO电路设计3.6.1主控制器I/O端子分配硬件类型选择完毕后，需要根据PLC的输入信号分配端子，具体见表3-1。表3-1主控制器I/O端子分配表输入端子输出端子端口号字符号分配功能端口号字符号分配功能0.00SB0系统运行开关10.00LD0系统运行绿灯0.01SB1入口开启开关10.01LD1入口闸栏指示灯0.02SQ1入口行程开关110.02KM1入口闸栏电机开启0.03SQ2入口行程开关210.03KM2入口闸栏电机关闭0.04SB2入口关闭开关10.04LD2出口闸栏指示灯0.05SB3出口开启开关10.05KM3出口闸栏电机开启0.06SQ3出口行程开关110.06KM4出口闸栏电机关闭0.07SQ4出口行程开关210.07LD3满车位指示灯0.08SB4出口关闭开关11LED数码管显示剩余车位数量0.09SB5系统停止开关I/O分配表的功能是将每个输入设备与PLC输入点匹配，并将每个输出设备与PLC输出端口匹配。CPM2A-40CDR-A有40个I/O点，24个输入点，16个单点输出，通过24VDC输入，继电器输出。例如，输入端口0.00负责系统操作开关。当按下系统操作开关时，设备元件将开关信号转换成电信号，并将其传输到输入端口。系统进行程序设定，并将输出值送到输出端口，使主控系统完整。3.6.2子控制器I/O端子分配子控制器的端子分配图见表3-2。表3-2子控制器I/O端子分配表输入端子输出端子端口号符号分配功能端口号符号分配功能0.00S0子系统运行开关10.00L0子系统运行指示灯0.01S11号车位检测器10.01L11号车位指示灯0.02S22号车位检测器10.02L22号车位指示灯0.03S33号车位检测器10.03L33号车位指示灯0.04S44号车位检测器10.04L44号车位指示灯0.05S55号车位检测器10.05L55号车位指示灯0.06S66号车位检测器10.06L66号车位指示灯0.07S77号车位检测器10.07L77号车位指示灯0.08S88号车位检测器11.00L88号车位指示灯0.09S99号车位检测器11.01L99号车位指示灯0.10S10子系统停止开关子控制系统的I/O分配表的输入连接器连接到系统启动/停止开关和停车位传感器，信号从这里通过开关传输到相应的端口，程序启动或停止。车位传感器将超声波信号转换成电信号，并传输到相应的输入端口。控制输入信号执行子程序，相应的输出点亮相应的停车位指示灯，执行子程序。3.7触摸屏选型及人机接口电路设计分配好I/O口的功能之后，需要进行I/O口的接线，见图3-7和图3-8。主控输入连接器SB0、SB5接系统运行开关启动或停止系统，SB1-SB4接PLC中使用的传感器接收光电传感器的模拟信号，SQ1-SQ4接输入输出限位开关控制围栏移动，输出连接器LD0、LD3指示剩余车位并指示车位已满，LD1、LD2是围栏使用的指示灯，它用于指示栅栏的运行状态，KM1-KM4接口电机负责启动和停止输入和出口门的电机，并与输入端子开关信号一起控制栅栏的运动。11.0711.00-11.07端口连接到七段数码管引脚，不同的数字通过对应于LED灯的控制引脚显示。自控系统S0和S10是系统的总开关，控制整个电路的电源。输入连接器S1-S9是9个超声波传感器，负责将超声波信号转换成电信号，输入连接器到PLC输出连接器L1-L9是对应于输入连接器S1-S9的信号灯。当有汽车时，传感器信号控制相应的信号灯，完成停车场指示工作，L0是系统驱动指示灯，按S0驱动开关L0亮，按S10停止开关灯灭。参见第图3-9中的电机连接图。图3.9电机控制接线图图3-7左为电机主回路示意图，电机接有两个中间继电器KM1、KM2，通过继电器的触点连接构成回路，右为电机的控制回路，通过PLC来控制继电器线圈的得电从而带动电机来控制栅栏。4.系统软件设计4.1IO分配编写表5-1输入分配表与表5-2输出分配表。如表5-1所示，X3-X7、X10-X17、X20-X24、为载车板限位开关，X25-X33为载车板光电开关，X34为复位按钮，X35为手动/自动切换开关。表5-1输入分配表输入地址说明输入地址说明X0启动按钮X205号载车板下限位开关X1急停按钮X216号载车板上限位开关X2停止按钮X226号载车板下限位开关X31号载车板左限位开关X237号载车板上限位开关X41号载车板右限位开关X247号载车板下限位开关X52号载车板左限位开关X251号载车板车辆检测X62号载车板右限位开关X262号载车板车辆检测X73号载车板左限位开关X273号载车板车辆检测X103号载车板右限位开关X304号载车板车辆检测X113号载车板上限位开关X315号载车板车辆检测X123号载车板下限位开关X326号载车板车辆检测X134号载车板左限位开关X337号载车板车辆检测X144号载车板右限位开关X34存取车辆完成按钮X154号载车板上限位开关X35复位按钮X164号载车板下限位开关X36手动/自动转换开关X175号载车板上限位开关如表5-2所示，Y0-Y7、Y10-Y17、Y20-Y21为载车板上下左右移动，Y22为安全栅栏，Y23为警示器，Y24为运行指示绿灯，Y25为停止运行指示红灯，Y26为人员逗留指示黄灯表5-2输出分配表输入地址说明输入地址说明Y01号载车板左移Y145号载车板上移Y11号载车板右移Y155号载车板下移Y22号载车板左移Y166号载车板上移Y32号载车板右移Y176号载车板下移Y43号载车板上移Y207号载车板上移Y53号载车板下移Y217号载车板下移Y63号载车板左移Y22安全栅栏Y73号载车板右移Y23警示器Y104号载车板上移Y24运行指示灯绿色Y114号载车板下移Y25停止指示灯红色Y124号载车板左移Y134号载车板右移4.2系统程序流程图设计主程序流程图分入车和出车两过程，如下图4-1和4-3。图4-1主控制程序入车流程图按下主程序开始按钮后，程序初始化判断车位是否为0来决定是否放行。如果停车位已满，程序指示灯会闪烁红色并关闭闸栏。如果车位不为0，则转入汽车入口流程。当1号光电传感器接收到信号时，它指示电机打开闸栏以释放，闸栏保持打开。当传感器2接收到信号时，意味着车辆已经进入车库，闸栏可以关闭。当闸栏关闭时，计数器为-1，停车场车位为-1。汽车停在车库里，主控制器执行闸栏控制过程。子程序负责点亮每个停车位的灯，示意图如图4-2所示。图4-2子控制器程序流程图子系统的操作很简单。它主要负责接收停车场超声波传感器的信号。当检测到来自特定停车位中的传感器的信号时，相应的停车位指示灯可以被点亮。如图4-3为出车过程流程图。图4-3出车过程流程图出车就像入车一样。程序启动后，程序会判断停车场车位是否是9号，以决定是否放行。如果车位是9，程序指示灯闪红光，如果车位不是9，关闭出口处的闸栏，那么在进出车过程中，当1号出口灯传感器接收到信号时，控制电机打开闸栏进行放行，闸栏保持打开。直到2号传感器检测到信号，表示车辆已经驶出，闸栏关闭，计数器+1，车位+1时间，可以关闭闸栏，从而出车过程完成。4.3主程序设计流程图确定后需要进行程序的编译，见图4-4，4-5，4-6，4-7，4-8。图4-4主程序梯形图1完成程序后，使用MOV命令将数据传输到寄存器中，CMP比较命令允许将停车位总数与存储的车辆数进行比较，总数为9。P_EQ与使用条件评估比较两个数据的不同，如果预留车位为9，则车辆不得驶入，指示灯为红色。如果不一样，说明可以开进去，指示灯是绿色的。入口程序和出口程序比较如图4-5所示。图4-5主程序梯形图2入口程序使用的P_EQ与指令比较程序中有条件地用于评估判断数据的命令不同。如果这两个不一样，启动入口程序控制闸门打开指示灯，当关闭开关2有输入时，行程开关1和电机将关闭，闸门关闭。在OFF到ON期间，系统使用DIFU上升沿微分命令扫描一个周期内记录的数字信号，INC命令使存储的车辆数+1，完成车辆进入过程。出口数据比较过程用于将存储的汽车与总量进行比较，以评估出车程序。出口程序见图4-6。图4-6主程序梯形图3出车时，存车未满，收到信号时闸栏和出口指示灯亮。当行程开关2具有输入时，即车辆已经离开出口闸栏时，出口闸栏关闭。在下降沿微分指令，给出-1的信号，表示存储的汽车数量是-1，因此出车过程是完整的。剩余车位计算和显示程序见图4-7。图4-7主程序梯形图4剩余车位的计算=车位总数-已停车位，使用子命令执行数据功能，车位显示使用SDEC七段解码命令解码剩余车位信号，并发送给LED显示屏。子程序梯形图见图4-8。图4-8子程序梯形图子系统控制每个停车位显示灯的开关。如果车位传感器没有信号输入，说明没有车，指示灯亮着，提示司机车位可以停车。4.4功能模块软件设计控制要求自动泊车系统按程序设定要求执行，系统运行过程如下:启动系统，程序运行过程中主控制器，分控制器继续扫描4个光电传感器和9个超声波车位探测器；当PLC检测到信号变化时，它估计车辆进入、离开或停放，并根据信号变化执行设定的功能。4.5触摸屏软件设计在工具箱里找到位图功能，插入做好的图像在画面上，并调整合适的图像大小与所在位置。效果图如图4-9所示。图1-9插入位图汽车图标和载车板图标的“可见度”与对应的检测数据相连，如：Data107和Data127这两个变量与X7(3号载车板左限位开关)、X27(3号在车板车辆检测)通道相连。表达式里的“Data107ANDData127”意思为当3号载车板在左限位且板上有车辆时，显示该图标。如图4-10显示。图4-10可见度显示为每个车位创建存车与取车按钮，这些按钮的可见度表达式为载车板的位置与载车板车辆检测，且按下每个车库的存车按钮都能让PLC执行对应车位的程序。仿真效果如图4-11所示图4-11仿真效果5平面往复式立体停车库控室控制系统调试5.1系统模块化调试在初步设计完成后，为了保证平面往复式立体停车库控室控制系统运行过程中的安全性、可靠性、合理性与稳定性，进行调试是必不可少的。系统调试是对实现系统设计的思想方法并得出结论的重要步骤。调试的过程是验证程序的正确性，我们可以在调试的过程中发现并修改错误，适当增加一些功能。这次设计的平面往复式立体停车库控室控制系统主要有PLC和触摸屏部分组成，PLC控制器和触摸屏人机交互系统协同工作，共同完成车库的正常运行。5.2PLC部分的调试5.2.1编译环境的系统配置创建工程之前需要创建编软件的环境。本课题编译环境需要一台电脑（PC端）、一台PLC（Q系列CPU）、一条USB电缆线。通讯方式如下图4-1所示。图5-1：通讯方式打开一个已编译好的工程。如下图4-2所示，7个操作步骤。第一步，在导航窗口下点击“连接目标”。第二步，双击“Connection1”（此为当前连接目标）。第三步，双击“SerialUSB”(串行通讯)。第四步，进入详细设置界面，点击“USB”，单击“确定”按钮。本课题采用USB电缆线作为PLC与PC机的通讯。第五步，点击“PLCModule”，确定使用的接口。第六步，点击“通讯测试按钮”,执行CPU与PC机之间的通讯。第七步，显示通讯成功画面“已成功与Q02/Q02HCPU连接”。单击确定，就此完成了通讯设置。图5-25.2.2简单工程的创建采用的形图语言，编写程序之前需要创建一个简单的工程（梯形图工程）。如下图组4-3所示，创建简单工程一共两个步骤。步骤一，点击工具栏上的“工程”按钮，选择“新建工程”选项。步骤二，显示详细参数设置画面（新建工程画面）。工程类型（P），选择“简单工程”。PLC系列（S），选择“QCPU（Q模式）。PLC类型（T），选择“Q02/Q02H”。程序语言（G），选择“梯形图”。保存工程时，工作区（W）可填写程序所放的文件夹位置。工程名可填写程序工程名。图5-35.2.3设置Q系列PLC参数Q系列PLC在程序编译下载之前，需要设置PLC参数。与FX系列的PLC不同，Q系类PLC的各个模块是由主基板扩展而成的。程序编译之前，需要对输入输出等模块进行地址分配，才能写入程序。否则编写的程序将会无法转换和写入CPU。本课题在设置PLC参数后，发现程序仍然不能调试。后来根据软件使用手册发现，由于本课题使用的PLC是使用过的，里面有相关的参数设置，并不与本课题的参数设置相同，所以Q02HCPU一直报错。我们需要提前将CPU的存储器格式化（OnlinePLCMemoryOperationFormatPLCMemory）。在“TargetMemory”选项中选择“ProgramMemory”，单击“Execute”。这样在配置PLC参数就可以了。如下图组4-4所示，PLC参数设置分为2步。第一步，双击参数栏目下的“PLC参数设置”。第二步，显示详细参数设置窗口，点击I/O分配设置。在I/O分配表中，CPU选型选择“Q02HCPU”。1和2单元为输入模块（QX40），由于是16点，输入模块1单元的地址范围为：0000~000F。3和4单元为输出模块，3单元的地址范围为：0020~002F。最后点击检查，无错误后，点击“设置结束”按钮，完成参数设置。图5-45.2.4程序编译、仿真及下载（1）程序编译程序编写好后，需要转换后才能下载到CPU内。如下图组5-5所示，一共需要两步。第一步，选择菜单栏上“变换/编译（C）”，点击“变换+全部编译（R）”并会跳出确认窗口。第二步，选中“全部编译后，进行程序检查”。点击“是”按钮，完成程序编译。图5-5（2）在线仿真及监视在线仿真相当于软件自带的CPU，模拟PLC进行相应控制。GX-Works2中自带模拟器（GX-Simulator2），仿真模式下，GX-Simulator自动运行。本课题在使用GT-Designer中，需要用到该模拟器。图5-6为GX-Simulator界面。选择菜单栏“调试”，点击“模拟开始/停止（S）”。就能进行在线模拟。图4-7为在线监视运行步骤。点击“在线”，选择“监视（M）”。使相应的输入量强制闭合（断开）来模拟输入量的动作。从而检查程序是否有逻辑上的错误。图5-6图5-7（3）将工程写入CPU由图组5-8所示，选择菜单栏上“在线（C）”，点击“PLC写入（W）”。将会出现“在线数据操作窗口”，点击“写入（W）”，单击“参数+程序（P）”按钮。再点击“执行”按钮，Q系列PLC此时会跳出是否执行窗口，点击确定就行。执行完成后点击“关闭”，完成程序写入。图5-85.3触摸屏部分的调试5.3.1与GOT间的通讯5-9连接通讯电缆（USB、RS-232或以太网电缆*1），我用的是USB数据线，使用USB时要注意两点：使用USB电缆连接GOT进行数据传送时，请勿设置计算机的唤醒功能、休眠功能、节电功能以及待机模式。在与GOT的通讯过程中进行拔插USB电缆、复位GOT、电源OFF/ON等操作，可能会导致通讯错误状态无法恢复。1、确认计算机是否识别到USB的方法请确认在USB（UniversalSerialBus）控制器中是否显示MITSUBISHIGOT1000USBController。打开计算机管理系统，如图4-10所示：图5-105.3.2写入工程数据1.选择[通讯]→[通讯设置]菜单，在[通讯设置]对话框中进行通讯设置。2.选择[通讯]→[向GOT写入]菜单。当使用系统标签时，将执行系统标签更新/检查。此时，如果系统标签的设置中有错误，工程数据将无法写入到GOT中。如果有错误，在确认系统标签设置的基础上排除错误。3.弹出[与GOT的通讯]对话框的[GOT写入]页。图5-115.4触摸屏和PLC的连接建立在两者通信时，操作指令通过RS232协议送入PLC，用户通过与人机的沟通，使plc得到指令是元器件动作，这样用户存取车操作方便。根据用户一般的要求，可以开发主界面存车界面、选车位界面，支付界面等，每个界面之间可以相互切换，操作简单。真正实现设备的控制和管理一体化，实现设备的智能化。5.5实验室调试调试过程截图如图4-12与4-13所示。当漫反射传感器检测到车位上存有车时，用户选择车位时，车位显示红色，代表有车，不能选；当漫反射检测到车位上没有车时，用户选择车位时图标颜色为绿色，代表可以选择。其中主要分为业主自动停车，租赁者自动停车，管理员手动存取车。主要流程如图4-14所示：结论文主要研究的是升降式平面往复式立体停车库，在思考了车库的运行流程之后，作出如下方案：如今社会很多东西都可以从网上预订，手机APP更是盛行，所以出于方便考虑我们也