升降横移式立体车库设计说明.doc

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1、 摘 要随着我国经济的飞速发展，城市人口日益增多，特别是随着改革开放以来，我国进入了汽车拥有率迅速上升时候。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停车难的有效办法。立体车库是一种以单层平面停车场为核心、多平面的空间停车车库，通过可编程控制器(Programming Logic Controller，简称PLC)控制车位空间位置的变动,使车位能够实现空间到平面的转化，实现多重单层平面停车的功能。升降横移式立体车库利用托盘移位产生垂直通道，实现多层车位的升降来存取车辆。本文主要通过对升降横移式

2、立体车库原理的研究，介绍了33立体车库模型实现情况。控制系统的监控采用基于WINDOWS平台的工控组态软件MCGS，通过对组态软件数据库的构建、动画的连接与控制流程编制、调试，实现了立体车库的监控系统，最后探讨了利用MCGS实现远程控制的网络功能。本文的研究对PLC在计算机自动化控制系统中的应用，以与利用MCGS实现工业工程实时监控，提高工业的自动化水平，都具有很重要的实践意义。关键词：立体车库；可编程控制器PLC ；MCGS工控软件组态；模拟仿真Abstract Along with the our country economy rapid development, the urban p

3、opulationincreases day by day, specially since along with the Reform and open policy, theautomobile total quantity is more and more. Formerly that kind of Single-Layer planeparking lot could not satisfy the demand of the market. To the multi- parking spots, little occupies of the space, the use oper

4、ation is simple. Three-Dimensional Garage,which is the effective solution of stops difficult in the present big city. The Three-Dimensional Garage, which takes the single-layer plane parking lot asthe core, is the multi-dimensional space parking garage. It uses the programmablecontroller (Programmin

5、g Logic Controller, also called PLC) to realize multiplemonolayer plane stops by controlling the berth space position the change. Vertical-horizontal moving underground car parks, which realize multilayer berthfluctuation deposits and withdraws the vehicles by shifting the tray to produce thevertica

6、l channel. The article researches the theory of the Three-Dimensional Garage, introduce the realization situation of 33 three-dimensional garage. The system simulation uses controls configuration software MCGS, which is based onthe WINDOWS platform. Through establishing the database of configuration

7、software constructs, connecting the animation, preparing the control flow anddebugging the procedures, it has realized the three-dimensional garage monitoringsystem. The article research has the certain practice significance in the computer control system as well as using MCGS to achieve real-timemo

8、nitoring of industrial projects, which raises the level of industrial automation. Keyword:Three-Dimensional Garage, Programmable Controller, Monitor andControl Generated System(MCGS), Simulation50 / 54目 录摘 要1Abstract2第一章 绪论11.1 立体车库的概述11.2 国立体车库的发展状况21.3 主城中心区停车现状31.4 发展立体车库的目的与意义3第二章 升降横移式立体车库控制系统总

9、方案的设计42.1 升降横移式立体停车库概述42.2 升降横移式立体停车库控制系统设计42.2.1 升降横移式立体停车库的主要组成42.2.2 升降横移式立体停车库运动规律52.2.3 升降横移式立体停车库控制系统的原理62.2.4 升降横移式立体停车库控制系统的基本要求72.2.5 升降横移式立体停车库控制系统硬件的选择82.2.6 立体停车库6号车位监控系统设计14第三章 立体车库6号车位监控系统的设计173. 1 MCGS工控组态软件简介173.2 基于MCGS仿真实现的意义183.3 基于MCGS对车库6号车位控制系统的应用研究193.3.1 升降横移式立体车库画面的实现193.3.2

10、 车库控制系统数据库的研究213.4 工程画面的连接与图面仿真研究233.5 控制系统控制流程的研究253.4.1 脚本程序简介263.4.2 脚本程序基本语句263.4.3 脚本语言的编辑273.4.5 升降横移式立体车库画面安全机制的设置303.6 MCGS的网络通信313.7 组态操作结果323.7.1 MCGS组态软件与S7-200联调323.7.2 PLC调试与组态结果的检查38小 结45参考文献46致47附录47第一章 绪论1.1 立体车库的概述多层式立体车库采用高架式存放，它的特点是节省土地面积，即在一个单位的面积上各异容纳多个车位，同时，可以根据场地的大小，变化排列，具有灵活多

11、变的特性。停车位有一个横移矩形框架与一个悬挂盘组成，悬挂盘为保安全采用链条传动或钢丝绳传动。传动件密封于横移框架中，可免受风吹雨淋，对延长寿命与降低维护费用有明显效果。立体车库除以上独特性以外，更具备详尽完善的安全保护功能以与引进国外技术与器件的电脑全自动操作，管理系统。立体车库边缘构成的垂直面上，按任意路线(任意曲线)自由运动。自由运动装置装有一送机构，能自动的从停车位上将车取出，运送到车库相应的存车位时，自动将车存入，或者自动的从车库存车位上将车取出，移送到出车位时，自动将车移出放到出车位上，从而完成存车与取车过程。目前，立体车库分地上和地下两种。地上的主要有以下几种形式：升降横移式、巷道

12、堆垛式、垂直提升式、垂直循环式。1、升降横移式升降横移类停车主要包括两个类型：吊挂式、悬臂式升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面与地下停车场，配置灵活，造价较低。产品特点：（1）节省占地，配置灵活，建设周期短。（2）价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。（3）可采用自动控制，构造简单，安全可*。（4）存取车迅速，等候时间短。（5）运行平稳，工作噪声低。（6）适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。升降横移类停车设备的形式多样，规模可大可小，对场地的适应性能强、造价低、操作简单。该设备可创造出二

13、五层停车位，由链条或钢丝绳传动；多种保护，安全可靠；运行平稳，噪声小，能耗低。其空间利用率最高，适用于平面空地使用。2、巷道堆垛式巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。3、垂直提升式立体车库垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米），对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。1.2 国立体车库的发展状况市场的需求，推动了行业的

14、发展，同时也促进了产品技术的更新。我国机械停车设备从最初简单的两层升降横移式，发展到现在技术含量最大的平面移动类，已拥有了九大类多种规格的停车设备。机械停车设备是一种机电一体化的产品，根据其使用的场合和数量，分为多种形式，每一种设备其结构不同，动作过程不同，它的控制复杂程度也不同，技术含量也不同。我国机械停车设备技术发展经过了三个阶段，第一个阶段为自主开发阶段，此阶段为行业发展初期，市场较小，主要靠生产企业根据客户要求，自行开发设计，因此种类较少，技术单一；第二阶段是技术引进阶段，当停车设备市场的需求加大时，国外许多企业都开始看好这个行业，为了弥补各自的不足，开始寻求合作，于是国出现了许多合资

15、企业，或一些有实力的企业引进国外的技术，利用国外的成熟技术、国的廉价的生产成本，加入到行业的竞争中；第三阶段就是消化与创新阶段，从2003年开始，市场竞争加剧，各企业为加强自身的竞争力，开始在降低产品成本，提高产品技术水平方面下功夫，对引进的技术，进行充分的消化与分析，并根据国的实际使用情况进行改造与创新，走上自主开发的道路。我国机械停车设备经过了十多年的研制、开发与使用，现有产品可以说已基本上能够满足国的需求，而且产品的质量也有很大的提高尤其是变频调速、激光测距、PLC、IC卡触摸屏等新兴智能控制技术、信息技术、传感器技术在停车设备上的应用，大大提高了产品的高技术含量和现代化水平。1.3 主

16、城中心区停车现状数据表明，停车市场供不应求，在停车高峰期，市区至少有10万辆车只能见缝插针地停放，为此，市交管部门不得不另外“审批”1000余处2万多个“占道停车位”。“这也是无奈之举，很多停车场都以占用人行道、非机动车道和城市广场为代价。”交管部门对此也表示无奈。即使如此，在停车高峰期仍有大量车辆无处可停，“它们在城市中心部由于寻找停车场而产生的迂回交通会加剧道路拥堵。”对于计时收费政策的出台，大部分市民对此表示了理解，同时也希望政府加强管理，从规划、政策等多方面采取综合措施，加快大型、专业化停车场的建设，从根本上解决停车难、缓解城市交通压力的问题。交警支队登记在册的市主城中心区（本规划围）

17、路边停车泊位有限，而实际路边停车泊位多得多，违章停车十分普遍。1.4 发展立体车库的目的与意义随着我国经济持续快速的发展，大中型城市建设的不断加强，城市交通拥堵和停车成了影响城市发展的重要因素，路边停车和传统的自走式停车库已经不能适应城市发展的要求，再加上我国汽车保有量的不断增加，机械式立体车库成为解决这一问题的必然途径。未来市场是巨大的，但对产品的需求，将会向两个极端发展：一个极端就是价格的极端，市场大量需要低价格的机械停车设备，它只要能够达到增加停车位的目的，能够保证最基本的使用性能，以价格优势占领市场，这一部分的市场份额预计将达到70%-80%；另一个极端就是技术与性能的极端，要求停车设

18、备具有优越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。机械式立体停车库在我国出现和使用虽然只有短短十几年，但发展迅速，方兴未艾，成效显著。不仅能够生产造价低廉，原理简单，使用方便的立体车库，而且也向高技术集成的高端立体车库产品发展，本文是研究的立体车库是类似于巷道堆垛式的较高端的立体车库，希望能在立体车库技术的某些方面做一些探索。第二章 升降横移式立体车库控制系统总方案的设计2.1 升降横移式立体停车库概述升降横移式立体停车库由于适应性强而备受青睐，该类车库每个车位均有载车板（即托盘），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

19、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，驾驶员才可以进入车库将汽车开进或开出车库，升降由一台电机驱动，通过钢丝绳拖动搬运器垂直升降，横向移动借助导轨，也是利用一台电机便可实现车位的移动，它的主要优点在于同一层的车位移动独立，可以自由动作，并且动作时间短，缩短了存取车的时间。车库可设在地上，也可设在地下，或一半设在地下一半设在地上。其钢结构框架按一定规格的分格单元进行组合，可纵向延伸、分段集中控制，也可横向并列，分排单独控制。车库组合布置的不同形式可适应不同场地条件的需要，配置非常灵活。2.2 升降横移式立体停车库控制系统设计升降横移式立体停车

20、库的控制系统必须确保车库的各运动机构能够在规定的时间准确无误完成所要求的动作，确保对车库现场的工作状况进行实时监控，并把监控信息反馈至系统的控制核心，由它对系统机构的运作进行修正，保证车库整个系统在稳定正常的状态下进行工作。所以，在确定车库控制系统时，首先应该明确系统的控制任务。2.2.1 升降横移式立体停车库的主要组成升降横移式立体停车库主要由主框架部分、载车板部分、传动系统、控制系统、安全防护措施五大部分组成。升降横移立体车库车位结构为NM二维矩阵形式，可设计为多层、多列，车库提供的总车位容量为:P=NM一(N一1) 其中:N为二维矩阵的行，即车库的层数 M为二维矩阵的列，即车库的列数由于

21、受收链装置与进出车时间的限制，一般为2-4层(国家规定最高为4层)，以2, 3层者居多，可根据泊车的多少决定停车库的规模。假如要设计一座能提供7车位的三层升降横移式立体车库。由公式可知，N=3, P=7则M3，即设计33立体车库完全可满足要求。本论文就以33地面上布置的升降横移立体车库为例，介绍其运行原理。2.2.2 升降横移式立体停车库运动规律图2.1是全地上布置型式的33升降横移式立体停车库，共9个车位，7个托盘，最多停7辆车，n号托盘上为n号车。车在库运行的情况是这样的：图中1、3号车直接存取车；8号车下降到地面层后存取车；7、9号车需通过1、3、4、6号车横移出空位后下降到地面层存取车

22、。4、6号车位通过5号车位再下降到地面层存取车。如需在7号车位存取车，则将1、4号车位向右移动，7号车位下降即可，如需在6号车位存取车则6号车位向左横移，6号车位再下降即可。同样n层m排的存取车原理都是一样。图2.1 升降横移式立体停车库 我们发现地面上布置的升降横移立体车库结构特点为:底层只能平移，顶层只能升降，中间层既可平移又可升降。除顶层外，中间层和底层都必须预留一个空车位，供进出车升降之用。当底层车位要存取车时，无需移动其它托盘就可直接进出车;中间层、顶层进出车时，先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的平移处理，直到下方为空才可进行下降和进出车动作，进出车后托盘再上升回

23、到原位置。其运动总原则是:升降复位，平移复位。地下布置、半地上半地下布置车库的结构与此类似。 并且在横移的过程中所采用的是模块化控制，即1、4号车托盘在左右移动的过程中是同时进行，这样的话就减少了运行的时间，从而提高了工作效率。2.2.3 升降横移式立体停车库控制系统的原理升降横移式立体停车库是一种比较典型的跨学科机电一体化产品，集机械、电子、信息技术于一体。其中，电子技术、信息技术和传感技术的合理运用与组合构成了车库的控制系统。升降横移式立体停车库的控制系统是整个车库系统的重要组成部分，也是车库系统的核心。执行机构是“四肢”，框架是“区体”，那么控制系统就是“大脑”。它指挥着车库的每个运作过

24、程，并对整个系统的状态过程进行监控。 控制系统车库现场人检测系统执行机构界面图2.2 车库系统控制原理框图升降横移式立体停车库的系统控制原理:操作者(人)要通过控制系统信息交流的平台(界面)把操作信息传送给控制系统，经系统处理后，系统把可识别的控制信息通过辅助设备驱动执行结构，来完成车库现场的运作。其系统控制原理框图，如图2.2所示。接口在车库的控制系统中是必不可少。接口是驱动单元与控制核心单元以与执行部件与驱动单元间的连接点。接口电路大致有三种：开关量接口电路、数字量接口电路和模拟量输入/输出接口电路。升降横移式立体停车库控制系统应用的接口电路为开关量接口电路。界面是操作人员与车库控制核心单

25、元交流信心的平台。操作人员可以通过界面向车库系统发送动作意图，车库系统可以向操作人员反馈系统运作状况。简单的界面可以是一个操作盒，而复杂的界面可以为利用微机通过运用专用的应用软件建立的人机界面。升降横移式立体停车库控制系统的具体组成，要根据具体的控制形式而定，其组成形式也很灵活多样。2.2.4 升降横移式立体停车库控制系统的基本要求车库现场一般环境比较恶劣(一般为室外)，如高温、粉尘、高湿度、振动、强电设备启动的磁场干扰等，所涉与的控制系统除了要满足控制任务，还需要满足如下的基本要求：1、可靠性高 车库控制系统在车库现场应能长期、可靠、稳定地工作。一方面，必须具有很强的抗车库现场干扰能力；系统

26、设计时，就应根据使用环境，考虑合适的抗干扰措施。另一方面，控制系统必须能长期稳定的运行。如用下面公式来衡量，有效度A愈接近1，控制系统长期运行的可靠性就越高，这取决于合理的系统设计、控制电路的设计、元器件质量、组装调试时严格的工艺规程等。式中:MTBF平均无故障工作时间 MTTR平均维修时间2、操作性能好车库控制系统的操作性能好，表现在它的使用性能和可维护性能两个方面，这是在系统硬件和软件设计时就要考虑和注意的坏节。使用性能方面，硬件设计时要尽量降低操作人员的专业知识要求，如控制界面不要太复杂，操作顺序简单、操作出错不会引起人身设备故障等，使操作人员感到容易学习，使用方便。软件开发时，按照软件

27、工程的要求，尽量使用高级语言开发用户程序，使程序具有较好的开放性并易于再开发。在可维护性能方面，硬件设计时，控制柜应有较大的维修操作空间，硬件采用模块式组合结构，出现故障时，容易采用更换方式进行维修，从而缩短维修时间。软件设计时，应配有查错、故障诊断程序，使故障出现时，易于查找故障部位。3、通用性好工业控制技术发展迅速，更新换代快，而且被控对象的控制要求也会根据生产的发展不断提出新的要求。因此系统设计时，要考虑所设计的控制系统具第三章升降横移式立体停车库的控制系统益。要达到这一目的，系统设计时，主要采用标准化总线设计，输入输出通道设计。电源设计时，预留一定的余量和空间，这样功能扩充时，可以很方

28、便的增加一些输入通道而不需重新更换控制柜，同时，只要更换CPU模块或模块扩展，就可以达到系统升级的目的。4、较高的经济指标设计车库的控制系统时，经济指标是始终要考虑的指标，即要有较高的价格性能比。这要根据实际的控制要求，在车库控制系统核心单元选型、检测传感器与驱动元件的选择、软件开发与运行、一系统组装与调试等费用方面综合进行考虑。2.2.5 升降横移式立体停车库控制系统硬件的选择控制系统硬件确定主要包括系统控制形式与控制核心单元的选择、输入参量的检测和传感器的选择、输出驱动方式和驱动元件的选择、人机联系方式的选择，最后生成硬件接线图。 1、控制系统控制核心单元升降横移式立体停车库控制形式是根据

29、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。（1）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、中间接触器以与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。 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

30、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。（2）可编程控制器(Programmable Logic Controller)控制国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、大容量的现代化升降横移式立体停车库中。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：A、灵活、通用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，只需要修改程序以与改

31、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。B、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

32、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”。首先，PLC采用微电子技术，大量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成的，因此不会出现继电器控制系统中的接线老化、脱焊、触点电弧等现象，提高了可靠性。另外，PLC还在硬件和软件两方面采取了以下主要措施来提高其可靠性。硬件措施对于电源变压器、CPU和编程器等主要部件，均采用严格措施进行屏蔽，以防外界干扰对供电系统与输入线路采用多种形式的滤波，如LC型滤波网络，以消除或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的互相影响；对CPU这个核心部件所需的+5 V电源，采用多级滤波，并用集

33、成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响；在CPU与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效的隔离了部电路与I/O间电的联系，减少故障和误动作;采用模块式结构，这种结构有助于在故障情况下短时修复。因为一旦查出某一模块出现故障就能迅速更换，使系统恢复正常工作。软件措施监控程序定期的监测外界环境，如掉电、钳电压、后备电池电压过低与强干扰信号等:当检测到故障时，立即把现状态存入存储器，并对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉。这样，一旦检测到外界环境正常后，便可恢复到故障发生前的状态，继续原来的程序工作;同时对用户程序与动态数据进行电池后备，停电时利用后备

34、电池供电，确保信息不丢失。由于采取了以上措施，使PLC的可靠性、抗干扰能力大大提高，这是PLC控制优于单片计算机控制的一大特点。（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 “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与应用微机的水平，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部增加了解释程序，增加了程

35、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

36、还能完成A/D, D/A转换、数字运算和数据处理以与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

37、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与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，本文车库系统即采用可编程控制器控制形式。2、单片微机(Single Chip MicroComputer)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1/0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、成本低和使用方便，可以直接装到仪器设备上

38、，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。 因此，我们选择可编程控制器。33升降横移式立体停车库控

39、制系统的控制核心单元采用S7-200系列的非集成式可扩展型可编程控制器。只要选择与输入/输出模块相匹配的电源和CPU单元，可编程控制器便可完成33升降横移式立体停车库控制任务。可编程控制器的系统框图如下图2.3：图2.3 可编程控制器的系统框图3、驱动元件在此驱动元件是完成车库托盘的横移和升降的专用减速电机,查阅相关资料得知升降速度 lOmmin；横移速度 13mmin；最大提升重量 2800kg；升降机构电机功率 455kW；横移机构电机功率 037055kW 。则本文横移选用Y8012-2三相异步电动机，升降选用Y132S2-2三相异步电动机，两种型号电动机性能技术数据如表2-1。表2-1

40、 电动机性能技术数据型号额定功率（KW）满载时堵转电流/额定电流堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩转速(r/min)电流（A）效率（%）功率因数cos220V380vY801-20.7528253.211.9750.847.02.22.2Y132S2-27.5292017.71586.20.887.02.22.2 由于36升降横移式立体停车库的控制核心单元选用可编程控制器,可编程控制器部驱动都是弱电直流器件，部最大的电压不超过+24V，所以电机应外接电源380V工业交流电。对于每一部电机，可编程控制器的输出单元都有两个输出点，分别驱动。4、传感器的选择33升降横移式立体停车库控制系统要完成对

41、车库现场的监控、运动位置的检测等任务，需要检测传感装置。在选择检测传感装置时，其装置一般要符合以下要求：（1）输入输出信号之间要求一定的函数关系。（2）有较高的的灵敏度和较大的信噪比。灵敏度高，意味着被测量有微小变化时传感器就有较大的输出，但又要求传感器本身噪声小，且不易从外界引进干扰噪声。（3）响应速度快又不失真。即要求输出信号随输入信号变化的响应时间越短越好。（4）线性围宽。任何传感器都有一定的线性围，在线性围输出与输入成正比关系。线性围愈宽，表明传感器的工作量程愈大。（5）稳定性好，抗干扰能力强。稳定性指传感器经过长期使用后其输出特性不发生变化。影响传感器稳定性的是时间和环境，环境又包括

42、温度、湿度、尘埃、振动、电场、磁场干扰等因素。（6）有较高的精确度。传感器的精确度表明传感器输出与被测量之间的对应程度以与重复一致的程度。（7）结构要简单，易于安装更换，易于维护，性价比要好。在选择传感器监测装置时，要以上述要求为依据。33升降横移式立体停车库控制系统中所涉与到的传感监测装置有以下几种：A、行程开关33升降横移式立体停车库横移和升降定位所运用的检测器件为行程开关。行程开关是将机械位移转变为电信号，以实现对机械运动的电气控制，应用于车库系统的限位保护和行程控制。B、光电开关光电开关主要用来检测车库有无车的检测装置以与检测车库是否停靠到位。光电开关由投光器、受光器和电源组成，投光器

43、常用发光二级管，受光器常用光敏元件。它的工作原理:使投光器和受光器相对，当被测物体挡住从投光器射出的光线时，受光器得到控制信号。并根据光学系统检测方式分为:透光方式和反射方式。在停车库中所应用的光电开关均有这两种形式。光电开关是一种非接触检测元件，它几乎可检测各种物体，而且反应速度快，使用寿命长，检测距离可从几毫米到数十米，广泛的应用于定位测量和信号检测。C、红外探测器停车库安装红外探测器有两种功能:车库在运行时，不允许有其它物体进入车库工作区域，例如人和小宠物;在夜间或者无管理员时，防止偷盗和蓄意破坏等行为。在警戒围，为什么人在移动时被动红外探测器能够发生报警信号?在自然界，任何高于绝对温度

44、(-273. 151C)的物体(例如人和小宠物)，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的。在被动红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器(PTR)，它能将波长为8-12 u m之间的红外信号变化转变为电信号。2.2.6 立体停车库6号车位监控系统设计升降横移式立体停车库的控制系统必须确保车库的各运动机构能够在规定的时间准确无误完成所要求的动作，确保对车库现场的工作状况进行实时监控，并把监控信息反馈至系统的控制核心，由它对系统机构的运作进行修正，保证车库整个系统在稳定正常的状态下进行工作。所以，在确定车库控制系统时，首先应该明确系统的控制任务。制定升降横

45、移式立体停车库控制系统的控制任务，前提是要深入了解被控对象车库的结构、运动规律等，并根据客户提出的控制要求和实际的可能性、必要性来确定其任务。本文均以33升降横移式立体停车库6号车位存车控制系统为例。图2.4 33升降横移式立体车库状态1现在我们在图2.4中的状态下对6号托盘取车,。根据车库的运动原则6号车位各向左横移一个车位，如图2.5所示。 图2.5 33升降横移式立体车库状态2 6号载车板就可以下降到底层存车，如图2.6所示。图2.6 33升降横移式立体车库状态3 6号托盘存车完成状态图，如图2.7所示。 图2.7 33升降横移式立体车库状态4根据运动的规律，不难发现，存取车过程中，涉与

46、最多的就三个方面：1、为了让出空位，托盘需要横移；2、为了存取车，需要托盘的升降；3、托盘左右横移一个准确的停车位行程和升降到准确的位置。由此看出，控制任务主要就是要完成对横移、升降以与定位的控制。在升降横移式立体停车库中，每一个有效车位都有一组独立的横移和升降系统，分别由一个横移专用小型减速电机和一个升降专用减速大电机组成。横移定位靠安装在横移导轨规定位置的行程开关来完成，升降定位则靠安装在地面和车位架规定位置的行程开关来完成。控制横移电机和升降电机可以看作是控制系统的输出(开关量输出)，行程开关可以看作是控制系统的信号输入（开关量输入）。第三章 立体车库6号车位监控系统的设计3. 1 MCGS工控组态软件简介 工控组态软件MCGS (Monitor and Control Generated System)是一套32位工控组态软件，它基于Windows平台，可在Windows95/98/NT操作系统中稳定运行。 MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。 用户