基于PLC的立体车库控制系统毕业设计 .doc

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1、天津职业技术师范大学本科生毕业设计基于PLC的立体车库控制系统DesignofCubicGarageControlSystemBasedonPLC专业班级：学生姓名：指导教师：学 院：摘 要 随着中国社会的飞快成长，买车已经是很普遍的事。城市里已经建成的停车场远不够用，导致将车停放在路边的行为越来越泛滥。通过形式各异的立体车库和停车场以及地下车库的对比，很多地方都突出立体车库优点。日本已经与30、40年前开展了立体车库的研究。若使用双层立体车库，可让每平方米土地得到充分的使用，与地下车库相比，可以减少冬季采暖以及通风管道等设备，而立体车库使用中的用电量与前者对比而言，立体车库用电量较低。 本文

2、介绍了升降横移式立体车库的工作原理，选择二层三列式立体车库作为研究对象，本文简单介绍了立体车库的背景、优点；对升降横移式立体车库的组成、运动方式作了深入分析；确定了以西门子s7-200PLC作为控制系统核心的控制系统；使用组态王软件对系统进行监控，保证使用安全性；做出PLC的I/O分配，并完成了程序流图，完成立体停车库控制系统设计。关键词：立体车库；PLC；控制系统ABSTRACT With the rapid development of Chinese society, it is a common thing for people buying car. Since the lackin

3、g of parking lot, more and more people begin to park their car at the road side. The comparison among stereo garage with various forms, parking lot and underground parking lot manifests the advantage of stereo garage from many aspects. Jan has researched the stereo garage since about 35 years ago. T

4、he double-layer stereo garage can take full use of every square meters land and it can decrease the uses of ventilate equipment and heating equipment in winter as well as has lower electricity consumption while comparing to underground parking lot.This thesis, setting double-layer and three-stand st

5、ereo garage as research object, explains the work principle of lifting and transferring stereo garage; simply introduces the background and advantage of stereo garage; deeply analyzes the composition and operation method of lifting and transferring stereo garage; confirms the control system setting

6、on the core of Siemens s7-200PLC; employs Kingview software to monitor the system for ensuring its safety; conducts I/0 distribution of PLC; accomplishes the program flow chart; as well as couplets the control system design for stereo garage.Key words: cubic garage; PLC；control system目 录第一章 研究立体车库的意

7、义11.1立体车库的研究背景11.2立体车库的优点11.3立体车库的分类及其特点21.3.1横移类机械式停车设备21.3.2垂直循环类机械式停车设备21.3.3堆垛类机械式停车设备21.4 本课题主要研究内容3第二章 升降横移式立体车库42.1升降横移式立体车库的简述42.2升降横移式立体车库的结构及组成部分42.3 PLC的选择42.4 PLC核心控制部分62.5 23式升降横移式立体停车库的运动分析7第三章 升降横移式立体车库控制原理及控制系统组成103.1升降横移式立体车库的系统控制原理103.2升降横移式立体车库的硬件组成113.3升降横移式立体车库的检测部分133.4升降横移式立体车

8、库的安全措施143.5升降横移式立体车库的通信设备15第四章 基于组态王的监控设计164.1组态王介绍164.2组态王使用方法16第五章 升降横移式立体车库PLC控制的控制程序195.1 程序控制流程图195.2 PLC的I/O点分配表及硬件连线图205.3 PLC的编程20总结22参考文献23致谢24附录25第一章 研究立体车库的意义1.1立体车库的研究背景 随着中国社会的飞快成长，买车已经是很普遍的事。截至2015年底，全国机动车保有量达到2.8亿辆，其中汽车1.72亿辆。汽车保有量的增加相对应的是城市停车状况的尴尬，城市里已经建成的停车场远不够用，导致将车停放在路边的行为越来越泛滥。虽然

9、各大城市通过限制购车缓解了买车与停车之间的问题，但是这并不足以从根本上解决问题。静态交通问题其中之一就是停车问题。相比于动态交通而言，两者相互联系、影响。而泊车设施正是静态交通的主要内容。伴随着都市中汽车与日俱增，各类泊车设备的需求是日益上涨的。 若静态与动态交通失衡，就会呈现泊车难等社会现象。解决静态交通问题，一方面通过法律法规，限制边道停车，使现有停车场得以充分使用，以及限行等一系列措施。如天津等一些大城市，周一至周五每天限号，使车主改乘公共交通出行。另一方面通过建设停车场，建造机械式立体车库，让有限的土地资源被充分使用起来。 现代大都市本就拥挤的道路加上路边停车造成的影响，是当今社会中不

10、和谐的音符，研究建设机械式立体车库已经是市民共同的期望。1.2立体车库的优点 车辆的停放问题是社会、经济、交通发展的必然结果。日本已经与30、40年前开展了立体车库的研究。过去的工程师们在技术与经验上均已获得成功，现在的我们是站在前人的肩膀上进行研究。我们国家在20多年前就着手研发立体车这种库泊车设施。由于社会的发展，城市化建设，许多新建小区内住户与车位的配比不平等，为了解决停车位与绿化和商用面积的矛盾，立体车库凭借每辆车的平均占地面积的特点，现已使得许多市民认可它的存在。立体车库可以大范围的建设，也可建设于不容易规划成停车位狭长地段，可以和多种泊车方式如地下车库、地上停车位、停车楼等组合建设

11、，是缓解城市里泊车难的有效办法。通过形式各异的立体车库和停车场以及地下车库的对比，很多地方都突出立体车库优点。机械式立体车库最重要的优点就是在市区，尤其是在土地价格昂贵的CBD，建设立体车库，节约土地，提高土地的使用率。因为地下车库需要很多土地来作为行车道，而每辆车要使用40土地。所以若使用双层或多层立体车库，每平方米土地的利用率是之前的8-9倍。若使用双层立体车库，可让每平方米土地得到充分的使用，与地下车库相比，可以减少冬季采暖以及通风管道等设备，而立体车库使用中的用电量与前者对比而言，立体车库用电量较低。1.3立体车库的分类及其特点 现如今，根据构成及运行原理，机械式泊车设施有：升降横移式

12、、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。这些种类的的泊车设备，根据不同的原理和特点，每种泊车设备都有它的优点以及适合建设的地点。下面我们来介绍几种市场份额率较高的停车设备。1.3.1横移类机械式停车设备 使用载车板提升、平移的方式存取车辆。特点：形式多样化，立体车库建设大小皆宜，适应性较强，所以民众认可度较高。设备有：H型钢、载车板、传动系统、控制系统、安全系统。市场份额约占70%。缺点：车库中需要有一个空余车位；使用时车会一定概率发生滑落。1.3.2垂直循环类机械式停车设备 特点：占地面积小,垂直纵向建设，土地使用率较高。有较完善的安全措施和消防设备缺点：设施构

13、成较复杂，出故障的可能性高。每次提车用时较长，高峰时期提车时间长。 图1-1升降横移类立体车库 图1-2垂直循环类立体车库1.3.3堆垛类机械式停车设备使用堆垛机把汽车升降、平移到车位。特点：车库全封闭，无人员进出，保证人员安全。在停车设备的市场份额约占3-5%。 缺点：设施构成较复杂，发生问题的可能性高。堆垛机技术要求、成本较高。图1-3巷道堆垛类立体车库1.4 本课题主要研究内容随着中国社会的飞快成长，汽车价格持续降低，使汽车走入了普通家庭。但是在城市化越来越高的今天，土地价格上涨，新建住宅小区没有规划出足够的停车位，导致车辆停在路边阻塞交通，所以立体车库的推广使用势在必行。静态交通问题其

14、中之一就是停车问题。而泊车设施正是静态交通的主要内容。目前常见的立体车库有：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式等类型，其中升降横移式立体车库结构简单，使用简便，安全性高，造价低，市场份额约占70%。这类立体车库由的控制系统由PLC控制，PLC的优点是可靠性高、使用方便、功能强大等，提高控制系统可靠性，在硬件设计上使用手动和自动两种模式，满足日常使用、维护和故障下检修的需求。同时，基于组态王的监控系统设计，也让立体车库运行时的安全性得以保证。第二章 升降横移式立体车库2.1升降横移式立体车库的简述升降横移式立体车库因为在很多其他类型立体车库无法建造的地点可以建造而受到瞩目。车位上装载

15、载车板，利用载车板升降、平移使汽车到达空余位置。车主进入车库一层，可以对汽车存取。停在车库内一层的车只能平移，驾驶员可直接存取车。二层的车只可升降，先将一层的车平移出一个空位，再将二层的载车板降至一层空余位置。车主驾驶汽车进入/离开载车板。载车板的上下移动通过电机，利用钢丝绳使载车板上下移动。而水平移动则通过一台电机驱动导轨，达到实现一层载车板水平移动的目的。升降横移式立体车库建在地上、地下均可，车库建设灵活性很高。因为该车库使用模块化设计，所以该车库设计形式多，配置灵活。每个车库可存车辆从几台到上百台。2.2升降横移式立体车库的结构及组成部分 升降横移式立体车库由设备有：载车板、传动系统、安

16、全系统及电气控制等几部分组成。拖动元件是由步进电机、直流电机组成的。电气控制是由西门子S-200系列PLC、步进电机驱动电源模块、开关电源、位置传感器等器件组成。传动系统由动力装置、链轮组、电气装置等组成2.3 PLC的选择继电器逻辑电路、单片机、PLC这三种控制形式是大部分立体车库使用的控制系统。继电器逻辑电路：使用多种继电器的组合能完成逻辑功能的电路。多用于家庭小型立体车库。优点：只使用继电器来操控，电路简单，售价低。缺点：不能用于规模较大的立体车库，当车库越大，逻辑电路变得复杂。不能进行程序编程，只是通过硬件控制，而且继电器容易损坏，当硬件损坏时，立体车库就不能使用，不适宜做大型立体车库

17、。单片机：单片机使用方便，可直接装载到设备上；多用于机电一体化、智能仪器仪表、日常生活及家用电器领域的应用。但少用于立体车库。优点：单片机体积小，易扩展，结构简单，低电压，性价比高。2*3立体车库的技术参数停车规格（mm）长5000宽1850高1550出入层高度1850停车板规格（mm）长4720宽2360停车重量（kg）2000停车数量（辆）5升降速度（m/min）4-5横移速度（m/min）8-10电源三相 380V 50HZ电机功率(KW)12传动方式钢丝绳控制方式PLC全自动控制操作方式按钮/刷卡最大出车时间（s）70表2-1 立体车库技术参数缺点：抗干扰能力不高；系统使用汇编语言，不

18、如PLC或者继电器简便，编程复杂，需要专业人才；虽然需要的工作电压低是单片机的优点，但是电机是强电系统，所以单片机对电机的控制可靠性降低。PLC:实质是一种专用于工业控制的计算机；多用在大型、现代化立体车库。PLC的端口多，可根据需要使用端口，对立体车库进行智能化的管理。与上述两种控制形式相比，可靠性高。优点： 1.灵活、通用PLC经过多年深入开发，拥有自己多种形式配套硬件设施，能组成用在多种规模的工业控制系统；使用过程中，想改变控制方向，与继电器逻辑电路相比不用重新组装硬件，只需要重新编写程序并下载至PLC中即可。 2.可靠性高 接口使用光电隔离，内外电路不接触；各个组成部分之间屏蔽辐射，还

19、有能进行故障自我诊断，若发现故障，能立刻采取措施，提示灯会发出警报，提高系统的可靠性。 3.编程简单、使用方便PLC现阶段依旧使用“梯形图编程方式”梯形图程序表达清晰，哪一层对哪一部分的控制简单明了，大部分技术人员能够很快掌握。即使在大学里，哪怕没接触过PLC的编程，通过一两节课，都能很快学会使用梯形图编程方式学会控制程序，让不会使用汇编语言的技术人员可以运用智能设备控制工业设施；PLC在人机界面上取得了很大的成就，所以PLC在组成控制系统上使用方便。 4.接线简单，接口与其他设备兼容 因为PLC使用软件来代替各种功能各异的继电器，所以在外部接线方面十分简便，不用实际连接好外部接线，在室内就可

20、以模拟PLC的程序运行，调试完成后，再连接外部接线，而继电器逻辑电路需要先连接好外部接线，才能进行调试，PLC在这方面与之相比不仅节省了人工成本，也节省了连接外部接线带来的材料损耗等。 5.功能强大 PLC可以在内部计数、计时，随着对PLC的深入研究，PLC的功能越来越智能化、多样化，不仅仅是对程序的输入输出，还有出现故障时的自我检测，以及人机对话等等。适用于各种工业控制如温度、位置等； 6.体积小、重量轻 PLC的硬件是高度集成划的，易于嵌入设备之中，实现机电一体化缺点：造价高于继电器控制和单片机，不过PLC在制造过程中使用的元器件都经过严格的检测，使用高质量的元器件保证了PLC的可靠性；P

21、LC系统结构封闭，各个厂家互不兼容，而且每家PLC厂商都有自己的编程语言。2.4 PLC核心控制部分PLC的英文全称是Programmable Logic Controller又名可编程逻辑控制器，现如今，PLC是最重要、最普及、使用场合最多的工业控制设备。常见的PLC有三菱PLC和西门子PLC。三菱PLC售价便宜，传输质量高、速度快。但是市场占有率不高,硬件和软件的接口是三菱系列专用接口，所以兼容性不高西门子PLC虽然价格比三菱PLC高，但是市场占有率远高于三菱PLC,而且软件使用简便，而西门子PLC的硬件软件都比较好和其他设备兼容，所以使用方便，适用于很多地方。所以使用西门子S7-200C

22、PU226，它是适用多种方面、运转速度高的微型PLC。它的基本指令执行时间只有0.08us，超越很多大型可编程控制器。这款PLC适用于多方面，经济实惠，抗干扰能力强。所需的交流电在58-265V。集成式 2 V 编码器/负载电源:用于直接连接传感器和编码器。 具有 400 mA 输出电流，它也可用作负载电源。220V AC供电。有24个输入点，16个输出点。2.5 23式升降横移式立体停车库的运动分析图2-1 23式立体车库车位图上图是23式升降横移式立体停车库的示意图，车库中一共有6个车位，其中有5块载车板，可停放5辆车。由图可知，3号位置为空位，不可停车。1/2号位置可直接存取车。6号位置

23、可直接升降至3号位置。4/5号位置的存取车是先将1/2号平移至空位后，先检测下方是否有人或车，之后4/5号下降至1/2号平移后的空位中，车主操作后确认无人，则上升回原来位置，1/2号平移回原位。本款车库的使用特点为：第一层只能左右移动，第二层只能上下移动。若继续建造33、44等更高更大型的立体车库，原理相同。第一层的只能左右平移，留有一空余位置，中层既可以左右平移，也可以上下升降，每层也留一空余位置，最顶层只能上下升降。最底层可把车开入/开出车位，不移动载车板。二层存取车时，一层需要调整空余位置，并确认安全后，二层载车板下降，存取车后，一层、二层载车板回到原位。下面我们详细说明每个位置存取车的

24、步骤：移动方案（1）：把3号位设为空余位置，1、2号位置可直接将车开入/开出。若要存至4号位车，应先检测其1号位是否有车辆。如图所示，图中4号位置下方1号与2号皆有车，所以要将1、2号车向右平移至2、3号位置。1、2号车到位后，4号应再检测下方是否空余，然后把4号下降至1号，将车开入。存放车之后，1、2、4号位平移/提升至原来的位置。若要存至5号，先把2号移至3号，然后把5号下降至2号，将车开入。若要存至6号，直接下降至3号位，将车开入。移动方案（2）：图2-2 23式立体车库车位图2 把2号位设为空余位置，1、3号位置可直接将车开入/开出。若要存至4号车位，把1号位置向右移至2号位，4号位置

25、下降至1号位，将车开入。若要存至5号车位，把5号位置下降至2号位，将车开入。若要存至6号车时，将3号位置向左平移到2号位，6号位置下降至3号位，进行存取车。对比两种移动方案，我们不难发现，在存取4号位车时，方案1需要同时移动1、2号，过多的操作，会带来设备老化等不安全因素，而方案2只需要移动1号位的车辆即可，所以方案2更方便快捷。根据运动分析，能发现在存取车时，我们关注的3个重点是一、 底层需要平移来为上一层让出空余位置；二、 通过载车板的升降来实现存取车；三、 载车板的平移和升降需要到达准确的位置由此看出，PLC的核心控制部分是对平移和升降的准确控制，必须保证在规定时间内完成规定动作。在立体

26、车库中，每个停车位都有自己独立的平移或者升降程序。一层由一个小型电机控制载车板的平移，二层由负责上下移动的大电机控制载车板的升降。平移和升降能否到达准确位置是由行程开关决定的。在底层负责平移的导轨处和载车板的导轨分别装有行程开关。负责平移和升降的电机启动后，对PLC来说是一个输出信号，当行程开关被启动，则对PLC来说是输入信号。车库的运行情况需要实时监控，尤其是未能到达规定位置、不按系统指示动作，都应及时反馈并修理，否则可能会造成人员、财产的损失。第三章升降横移式立体车库控制原理及控制系统组成3.1升降横移式立体车库的系统控制原理这种类型的车库是典型的机电一体化产品，通过电机、感应器、控制器的

27、运用，达到使立体车库完美运行的目的。车库的控制器是PLC，控制器的作用就是管理车库的动态，当用户操作界面时，PLC根据用户的选择，检查载车板、以及各感应器的工作状态，使用红外感应装置查看载车板上是否有车辆存放，根据载车板和感应器的反馈，在人机界面上显示出车库的工作状态，再由用户选择停放位置，用户选择后，PLC控制载车板运动，在通过检测系统中行程开关检测载车板的平移、升降是否到达指定位置，实现车辆的存放。可以说，控制系统在立体车库系统中是最重要的，是整个车库的“中枢神经”。它控制着车库的动态，同时监控着系统的运行，在出现问题时能及时反馈。图3-1系统控制原理 车库的控制系统主要有以下几部分组成:

28、控制核心单元、接口、驱动单元和界面。控制核心单元在整个控制系统甚至可以说在整个车库系统中是最重要的，它一般使用PLC进行操控，因为PLC可靠性高，抗干扰能力强，所以不容易出现故障，而且因为立体车库停放的是车辆，车辆的价格往往很昂贵，所以虽然还有单片机、继电器逻辑电路等选择，但PLC的可靠性也让PLC成为首选。接口在控制系统中也是很重要的一环，接口是起连接作用的逻辑电路。接口电路是PLC与外部设备进行信息交互的桥梁。如果接口质量不高，会导致信息无法传递，PLC不能控制整个车库系统的运转，导致车库停运等严重后果。驱动单元是PLC在接受用户指令后，让载车板运动的一环，车库的运作是由驱动元件来驱动。

29、界面是PLC控制下的控制系统与用户交流的窗口，用户通过在界面上的选择，向PLC传达指令，而PLC根据用户的指令检测载车板的动态，并反馈给用户。而界面在组成方面也有多种多样的形式，如液晶屏、触摸屏、按键等。可以说没有界面，用户就无法存车。3.2升降横移式立体车库的硬件组成 1.电源部分：首个开关前装载熔断器，避免大电流通过电路，通过这种方式可以保护电路。 2.PLC部分：PLC需要220VAC，然后连接到操作面板。 3.电机部分：电机分为控制载车板升降的升降电机和控制载车板平移的平移电机二层载车板做升降的动作时只需启动升降电机：从主电路上引出一条电路，先在电路上安装热继电器FR，保证使用安全，通

30、过继电器KM1接入电机，让电机正转，同时并联上KM2，让电机反转，来完成载车板的升降。二层有3块载车板，载车板只能做升降的动作，在这里使用的是三相交流电机控制。一层载车板左右平移只需要启动横移电机，载车板只能左右运动，与升降电机相同，通过KM3和KM4让电机正反转，实现载车板的左右平移，所以在这里使用的是三相交流电机控制3-2电机控制原理图 4.传感器的选择 （1）光电开关的选择 光电开关使用光学元件发出信号，通过被测车辆对光束的影响，是同步回路选通电路，来检测车辆的有无、车辆是否停入指定区域以及车辆是否超长。而且光电开关不仅仅能检测车辆，当载车板上有人员、杂物或者其他影响车库运动安全的物品时

31、，光电开关会检测到，避免因为上述物品造成的损失。在载车板上安装红外对射式光电开关，这种光电开关由发射器和接收器组成，当光束被阻挡时，会产生开关信号变化。有车辆、用户阻挡了信号时，光电开关无信号，而没有车辆挡住信号阻挡，光电开关有信号。本设计使用欧姆龙E3JK-5M1对射式，检测距离5M。机械寿命可达5000万次以上，应答时间30ms以下 （2）变频器的选择 随着对立体车库的不断深入研究，立体车库的使用和工作如何更高效成为研究的重点。立体车库中，使用两台三相异步电动机控制载车板的升降和平移，而工频直接使用，会造成较大的电流及机械冲击，会缩短电动机寿命。通过研究发现，使用变频器可以有效缓解电流冲击

32、，还能增加电气控制系统的准确性，让电机可以平稳的运行，减少机械磨损，增加电动机使用寿命。 电机在负载较大时，不在工作速度启动，而是逐渐提速。若电机直接启动拖动载车板，不仅会增加电机磨损，而且可能对车辆造成危害；若电机保持低速运动，则取车时间过长。所以，让PLC与变频器结合。本设计选用安川VS-616G5通用变频器，其具有可在启动前加入直流制动功能，运动中加入失速防止功能，及制动保护回路。还可自行设置速度曲线的特点，能实现电机控制系统和精确控制。VS-6165G使用在任何场合，低速下平稳启动，并精准的运行。（3） 称重传感器的选择电阻应变式称重传感器主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆

33、4部分组成。电阻应变片贴在弹性元件上，当汽车驶入载车板时弹性元、应变片变形，电阻发生变化，通过测量电路转化为电信号，做到将外力转化为电信号。这种传感器工作范围从数十g到数百t，结构简单，可靠性好。 在本设计中，使用的是余姚赛尔斯公司的型称重传感器，选用量程为5t，它不需引轨，动态性能更佳；灵敏度为1.0mv/v。 5.界面部分：液晶屏作为人机交互的窗口，还应设有密码设置及保护，刷卡器等设施，来保证存取车管理等功能。界面上还应设置多种按键。 （1）总开关：应设置在界面侧方，在立体车库中无车辆停放时，可切断电源，减少PLC等设备待机工作的时间，一方面减少电量损耗，另一方面避免机械设备待机时间过长引

34、发的老化问题。图3-3余姚赛尔斯CS-12型称重传感器 （2）急停按钮：设置在界面上，用红色按钮，并写明急停按钮，为有事故发生时能及时停止系统，减少损失。但应安装保护措施，防止误触，避免因为误触急停装置造成系统混乱。 （3）手动/自动开关：在立体车库的运行过程中，有手动和自动两种运行方式，通过选择开关进入不同的运行方式。 日常使用时采用自动方式，当用户选定存车位的指令发出后，通过PLC系统自动规划载车板运动方式，自动控制载车板运行到指定位置，车辆存入完毕后再自动回到原来位置。 而手动运行方式适用于日常设备维护和调修，利用PLC的点动控制，实现通过按键控制载车板的升降平移运动。手动方式更利于问题

35、的发现和检修。 自动模式手动模式都可以通过对PLC的编程来实现，保障立体车库的安全运行。3.3升降横移式立体车库的检测部分 1.载车板上有无车检测： 在载车板斜对角上装载感应器，用来感应载车板是否空载。 2.载车板平移运动检测：仅有最底层载车板做平移运动，在载车板的下方轨道上装载行程开关，用来检测载车板有无运行到指定位置。 3.载车板升降运动检测：仅有二层载车板会做升降运动，每个载车板做升降运动的轨道的一层和二层安装行程开关，用来检测载车板是否升降到指定位置。 立体车库的升降平移运动的定位装置使用的是行程开关，行程开关的使用可以将机械运动转换为电信号传输给PLC，来完成PLC对机械运动的控制。

36、 4.车辆正确停放检测：在将车开入载车板时，汽车一定要停放在指定区域内，不到位或者进入太多都有可能造成危险。为了保证车能够停在指定区域内，要在指定区域的边界安装光电开关，只有车辆停到指定位置时，光电开关不传送信号，当车辆没有停到指定位置时，光电开关传送信号给PLC，同时警报灯亮起，警报铃响起，系统不运作。 5.汽车重量检测：在载车板上安装重量感应装置，当进入车库的汽车重量超过标准时，感应装置输送信号给PLC，同时警报灯亮起，警报铃响起，系统不运作。 6.汽车长度检测：因为载车板有一定安全区域，超出这个区域可能给车辆带来危险，所以设置光电开关，当进入车库的汽车尺寸超过标准值时，光电开关输送信号给

37、PLC，同时警报灯亮起，警报铃响起，系统不运作。设置超长光电检测装置。当进入载车板上的车辆超过指定区域时，光电开关传送信号给PLC，同时警报灯亮起，警报铃响起，系统不运作。 7.门前光电检测装置：车库中载车板运动时，用户或者工作人员不能进入载车板运动区域，因为当载车板运动时，有可能造成人身伤害，所以在车库门前装载光电检测装置，当人员通过光电检测装置时，系统立即控制载车板停止运动。 8.火灾报警器：高温天气，车辆有可能出现自燃现象，对于立体车库这种高密度车辆存放场所来说，火灾是不容小视的问题，一辆车起火，对车库内存放的其他车辆造成威胁。所以采用烟雾报警装置，当烟雾达到报警界限时，烟雾报警装置启动

38、，发出警报，工作人员能及时灭火，减少财产损失。3.4升降横移式立体车库的安全措施立体车库的建设是为了缓解城市停车的压力，而车辆的价格决定了立体车库的安全措施一定要到位。如果立体车库发生起火、车辆滑落等事故，会造成巨大的经济损失。所以，我们应当对立体车库各项安全事宜思虑周全，将事故扼杀在摇篮里。为了车辆的安全，我们应当安装以下防护措施1 挡板：驾驶员将车停在指定区域后应拉好手刹，但是如果车辆在载车板运动时如果发生滑动时很危险的，所以应该在载车板前后各安装一30mm左右的挡板。2 限位开关：立体车库的载车板在运动的时候，如果移动不到位，或者移动过头，对车辆是很危险的。平移和升降能否到达准确位置是由

39、行程开关决定的。在底层负责平移的导轨处和载车板的导轨分别装有行程开关。当载车板启动行程开关时，行程开关将信号反馈给控制中心，载车板停止动作。3 载车板固定装置：载车板升到二层，电磁铁控制的挂钩与挂环对接，来避免电机停止运作后，载车板在重力作用下下滑，对下层汽车或用户造成损伤4 急停按钮：在出现紧急情况时，可按下急停按钮，停止系统运转，减少损失。再取消急停时，可以使用手动形式，恢复系统运行。3.5升降横移式立体车库的通信设备AS-i（Actuator Sensor Interface）总线是现阶段最容易建造，性价比最高的现场总线，使用柔性好、可靠性高的单根电缆连接车库中的传感器和执行器。它功能强

40、大，可以代替普通系统中数量繁多的底层接线，实现了现场设备信号的数字化和故障诊断的现场化、智能化，提高了可靠性。AS-i的主要特点有：（1） 只有一个主站，从站最多31个。（2） 网络中最多有124个数字量的输入、输出。（3） 数据传输波特率为167kbit/s，最大循环周期为5ms。第四章 基于组态王的监控设计4.1组态王介绍组态软件，又称组态监控软件系统软件。它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，采用自由、多样的组态方式，来做到工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件。使用者用简单的形式来设计所需功能，并不用编写程序，这就是组态。组态也叫“二次开发”，组态软件就是“二次开发平

41、台”。而组态王软件是现阶段国产组态软件中市场占有率最高的软件。组态王研发监控系统软件，它使用标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王优点有能适应多种环境、开放型好、使用方便、易上手，一般系统能分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。监控层在二者之间，不仅检测、管理现场情况，还可以在自动控制系统起到上传下达的作用。4.2组态王使用方法1.建立组态王新工程：首先制定立体车库的工作目录。2.创建组态画面：在目录下可建立多个画面，画面中可以按照现场情况，用组态王提供的图库构建现场情况。图库中有仪表、传感器、开关、指示灯等常用元件。（1）创建新画面：如5-1所示，在画面名称

42、处填入：立体车库，确定后进入画面操作。图4-1 创建新画面（2） 绘制立体车库组态画面：图4-2 立体车库组态画面 使用系统自带的图库以及元件等，绘制出与现场情况相同的画面。 3.定义I/O设备：在组态王中，需要交换数据的都是外部设备。外部设备有：PLC、仪表、模块、板卡、变频器等，利用串行口进行数据交换。定义上述设备后，通过I/O变量交换数据。本设计中使用S7-200型PLC。PLC通过计算机的COM2口与计算机相连。根据设备配置向导逐步添加外部设备。 4.构建数据库：数据库是软件的核心；车库中的情况通过画面上的动作显示在屏幕上，让用户在远端发出的指令能快速实现。而要实现这个目的，所要做的就

43、是建立实时数据库。数据库是纽带，连接组态王软件和外部设备。研发者通过定义元件的变量类型，来构建数据库。5.建立动画连接：动画链接是现场情况与画面上元件建设的联系，数据库中变量值改变后，画面及时显示出。通过不同的动画效果，能精准的显示出车库遇到的情况。6.调试： 在构建好数据库和画面的联系之后，可以通过文件下方菜单/切换到VIEW，进入运行系统。打开构建好的画面，显示组态王运行系统画面。 4-3现场运行情况第五章 升降横移式立体车库PLC控制的控制程序5.1 程序控制流程图图5-1程序控制流程图5.2 PLC的I/O点分配表及硬件连线图启动I0.0故障检测I0.4停止I0.1超载检测I0.5手动

44、I0.2超容检测I0.6自动I0.3复位I0.73、4、5号托盘上移I1.0、I1.1、I1.21-5号托盘有车I2.2-I2.63、5号托盘下移I1.3、I1.4、I1.51-2号托盘左限开关I3.0-I3.11、2托盘左移I1.6、I1.71-2号托盘右限开关I3.2-I3.31、2托盘右移I2.0、I2.13-5号托盘上限开关I3.4-I3.6存车I4.33-5号托盘下限开关I4.0-I4.2取车I4.41-5号的按钮I5.0-I5.4车位上有无人员检测I4.51-5号车停放到位限位I5.5-I5.7，I2.7,I3.7表5-1输入点分配运行指示灯Q0.0重量超载报警Q1.0手动指示灯Q

45、0.1轮廓超限报警Q1.1自动指示灯Q0.21-2号托盘左移Q1.2-Q1.3存车指示灯Q0.31-2号托盘右移Q1.4-Q1.5取车指示灯Q0.43-5号托盘上移Q2.0-Q2.2车未到位报警灯Q0.63-5号托盘下移Q2.3-Q2.5故障报警Q0.73-5号防坠装置Q1.6-Q1.7、Q2.6手动输出Q2.7表5-2输出点分配5.3 PLC的编程PLC的编程应设置停止程序，保持常闭，设置所有程序之前，当用户按下急停按钮时，能立即停止所有程序运行。还应设置手动/自动模式、系统复位等。图5-2复位程序如复位程序，复位常开，当按下复位键时，报警、检测等系统复位。当按下启动按钮检测无故障时，选择自动/手动模式存取车。载车板运动情况见2.5总 结通过本次课题设计，我了解到汽车保有量的增加相对应的是城市停车状况的尴尬，城市里已经建成的停车场远不够用。在城市中建设用PLC控制立体车库，不仅节约土地，还能解决车辆停放问题。在设计过程中，通过查阅资料，对比了不同类型立体车库的优缺点，最终选择了23升降横移式立体车库为研究对象。之后通过图书馆、互联网等方式，对立体车库的结构组成、控制系统、检测系统、安全系统等做了介绍和设计。使用组态王软件，对系统的运行做了监控，使立体车库能更安全高效的运行。虽然我研究的立体车库只能存放五辆车，但是这个立体车库是其他更大型的