1、 1 / 61交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢 業(yè) 論 文 (設(shè)計(jì))論文題目 基于 PLC 的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)班 級(jí) 電力系統(tǒng)與其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 3066 姓 名 薛志松 聯(lián)系方式指導(dǎo)教師 艷妮 提交日期 2015.8.15 2 / 61網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)教教育育學(xué)學(xué)院院畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) ( (論文論文) ) 任務(wù)書任務(wù)書專業(yè)班級(jí) 電力系統(tǒng)與其自動(dòng)化1309 層次 專升本 薛志松 學(xué)號(hào) 3066 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于 PLC 立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作自 2015 年 06 月 26 日起至 2015 年 09月 24 日止三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基本要求：論文的總體

2、結(jié)構(gòu)應(yīng)分為以下幾部分：題目、摘要、目錄、前言、正文、結(jié)論、參考文獻(xiàn)和附錄等幾部分組成。論文應(yīng)力求有作者自己的創(chuàng)見和觀點(diǎn)，中心突出，層次分明，論述清楚，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，文字流暢，論證有理有據(jù)，具有說服能力。 指導(dǎo)教師： 艷妮 3 / 61網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)教教育育學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì) ( (論論文文) )考考核核評(píng)評(píng)議議書書指導(dǎo)教師評(píng)語：該生畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中態(tài)度較認(rèn)真，論文闡述清楚，論文對材料進(jìn)行了一定程度的加工整理，論文容尚能聯(lián)系實(shí)際，有一定的分析問題、解決問題的能力。建議成績： 與格 指導(dǎo)教師簽名： 艷妮 2015 年 9 月 13 日答辯小組意見：負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日答辯小組成員畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委

3、員會(huì)意見： 負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日基于基于 PLCPLC 的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 / 61摘要摘要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題為基于 PLC 的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。機(jī)械式車庫種類較多，主要有以下形式：升降橫移類、垂直循環(huán)類、水平循環(huán)類、平面移動(dòng)類、巷道堆垛類、垂直升降類、簡易升降類等。通過對這些車庫類型特點(diǎn)的比較與分析，選擇了三層三列升降橫移車庫結(jié)構(gòu)為研究模型和設(shè)計(jì)容。本設(shè)計(jì)論述了立體車庫的發(fā)展與當(dāng)今現(xiàn)狀，論述分析了三層三列升降橫移式立體車庫的運(yùn)行原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了立體車庫的控制系統(tǒng)，并依據(jù)其運(yùn)行原理設(shè)計(jì)了 PLC程序。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：立體車庫，升降橫移式，控制系統(tǒng)，P

4、LC / 61目目 錄錄1 緒論 11.1 課題的意義 11.2 國外有關(guān)課題的研究動(dòng)態(tài) 12 升降橫移式立體車庫的機(jī)械設(shè)計(jì)部分 32.1 立體車庫的分類與其特點(diǎn) 32.2 升降橫移式立體車庫的工作原理 52.3 升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu) 62.3.1 升降橫移式立體車庫的主要構(gòu)成 62.3.2 升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu)示意 92.4 升降橫移式立體車庫中的安全防護(hù)裝置 103 立體車庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 123.1 電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 123.2 電氣系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計(jì) 153.2.1 PLC 接線設(shè)計(jì) 153.2.2 其他資源配置 163.3 PLC 控制程序設(shè)計(jì) 173.3.1 PLC 的

5、選型 193.3.2 PLC 的 IO 資源配置 203.4 電氣安全裝置 214 升降橫移式立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 224.1 立體車庫自動(dòng)化控制系統(tǒng) 224.2 基于 WINCC的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 254.1.1 Wincc 的概述 254.1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的功能 254.1.3 Wincc 的組態(tài) 265 結(jié)論 29參考文獻(xiàn) 30致 31 I / 61附錄 32 0 / 611 1 緒論緒論1.11.1 課題的意義課題的意義 隨著車輛的增加，停車難成了頭等問題，而停車難問題的出現(xiàn)，也給立體機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)帶來了巨大的商機(jī)和廣闊的市場。在這商機(jī)與競爭并存的時(shí)候，我國的機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)也將

6、從快速發(fā)展階段進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段。 立體車庫高倍率的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，立體停車設(shè)備停車容量大。城市的空間是有限的，立體車庫相比較地下車庫，占地面積小，也可停放各種類型的車輛，特別是轎車。和同等容量的地下車庫投資相比，投資少，施工短，耗電省。自動(dòng)立體車庫具有完整的安全系統(tǒng)，如障礙物確認(rèn)裝置、緊急制動(dòng)裝置、防止突然落下裝置、過載保護(hù)裝置、漏電保護(hù)裝置、車輛超長與超高檢測裝置等等。存取過程可由人工完成，也可以配備計(jì)算機(jī)設(shè)備全自動(dòng)完成，這也給今后的開發(fā)設(shè)計(jì)留有大的空間。.外觀同建筑協(xié)調(diào)，管理方便立體停車設(shè)備最適合用于商場、賓館、辦公樓前、旅游區(qū)。許多裝置基本無須專門的操作人員，一個(gè)司機(jī)就可單獨(dú)完成。城市的空

7、間是有限的，但人類的社會(huì)的發(fā)展是無限的，而人類智慧也是無窮的，立體停車設(shè)備將會(huì)利用有限的空間去完成更困難的問題，立體車庫會(huì)讓人們發(fā)現(xiàn)停車原來如此輕松，簡單。 停車設(shè)備有效地解決停車難的問題，這個(gè)應(yīng)該是值得肯定的，而對于立體車庫今后的發(fā)展來說，它也會(huì)有著更多的優(yōu)勢，會(huì)逐步代替那些平面自然停車場。 立體車庫，未來市場是巨大的，但對產(chǎn)品的需求，將會(huì)向兩個(gè)極端發(fā)展：一個(gè)極端就是價(jià)格的極端，以價(jià)格優(yōu)勢占領(lǐng)市場；另一個(gè)極端就是技術(shù)與性能的極端，要求停車設(shè)備具有優(yōu)越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，城市規(guī)劃的完善，立體機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)將成為一個(gè)充滿生機(jī)的行業(yè)，立體機(jī)械停

8、車設(shè)備的技術(shù)也將得到長足的發(fā)展1.21.2 國外有關(guān)課題的研究動(dòng)態(tài)國外有關(guān)課題的研究動(dòng)態(tài)自動(dòng)立體停車裝備系統(tǒng)在世界各地的發(fā)展是極不均衡的，德國開發(fā)最早，技術(shù)居于領(lǐng)先地位，在二層與多層平面式立體停車庫系列中，它已發(fā)展了型、 1 / 61型和型。日本由于國土面積小而應(yīng)用最廣，自從 1959 年引進(jìn)了建造機(jī)械式立體停車庫技術(shù)之后，到 1983 年，就已經(jīng)在本土上共建造了 25454 座多種形式的機(jī)械式車庫，平均每座容車量達(dá)到十輛左右，最多的能達(dá)到百輛以上。從上世紀(jì)七十年代末期起，車庫容量年遞增率為 5%-7%，已經(jīng)趕上了同期汽車擁有量的年遞增率 4%-6%，從技術(shù)特征上看，日本更重視豎式自動(dòng)立體車庫

9、的發(fā)展，即密集型自動(dòng)立體停車庫的發(fā)展。1993 年，在日本東京舉行的世界立體自動(dòng)停車設(shè)備展覽會(huì)盛況空前。進(jìn)入 20 世紀(jì)以來，在國舉辦了多個(gè)與停車設(shè)備相關(guān)的展覽會(huì)，2006 年十月在舉辦的“2006 國際停車設(shè)備和智能系統(tǒng)展覽會(huì)”同樣熱鬧非凡，它吸引了來自德、日、美等世界上知名的停車設(shè)備制造商，全自動(dòng)立體停車設(shè)備的容車能力與其技術(shù)完備，先進(jìn)程度已被世界廣泛承認(rèn)和接受。國正處于經(jīng)濟(jì)與建設(shè)發(fā)展階段，目前已有國外多種停車設(shè)備出現(xiàn)在國市場上。停車裝置種類繁多，必須通過詳盡的技術(shù)分析與經(jīng)濟(jì)分析才可以有明智的決斷，有效的利用一切有利因素，建造出經(jīng)濟(jì)技術(shù)都合理的停車裝置。總之，在我們面臨著建設(shè)現(xiàn)代化大都市的

10、重任和土地資源寸土萬金的情況下，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用這一現(xiàn)代化設(shè)備是可行的、明智的選擇。它的前景將是無限美好的。停車裝置這一潛在市場也漸漸的明朗起來了，這給國的企業(yè)經(jīng)營者們增加了壓力和動(dòng)力，應(yīng)聯(lián)合科研、生產(chǎn)與使用者，共同推進(jìn)這一高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。去搶占這一新興的市場。可以斷言，將來這一市場的競爭一定是激烈的。我國機(jī)械式車庫的早期研究開發(fā)工作是從 80 年代中期開始，90 年代開始引進(jìn)和生產(chǎn)停車設(shè)備，在、 、 、等地都有使用。參照日本等國標(biāo)準(zhǔn)制定的我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也于近幾年出臺(tái)，目前停車設(shè)備生產(chǎn)廠已發(fā)展到幾百家，生產(chǎn)各種類型的停車設(shè)備，有些停車設(shè)備已開始出口10。機(jī)械式立體車庫是一種具有綜合性能的建筑

11、，不僅包含了機(jī)械停車設(shè)備，其規(guī)劃建設(shè)涉與到區(qū)域整體景觀、交通疏導(dǎo)、建筑結(jié)構(gòu)、供電照明、通訊監(jiān)視、通風(fēng)排水、環(huán)境保護(hù)、安全消防、收費(fèi)管理等各學(xué)科領(lǐng)域，就停車設(shè)備本身而言，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的發(fā)展已形成了停車設(shè)備獨(dú)有的技術(shù)特征，需要多學(xué)科、多專業(yè)的復(fù)合型人才積極參與，把國外停車技術(shù)和各領(lǐng)域的成熟技術(shù)移植到我國停車產(chǎn)業(yè)，開發(fā)出安全、經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能、省地的產(chǎn)品，滿足國外市場的需求。 2 / 612 2 升降橫移式立體車庫的機(jī)械設(shè)計(jì)部分升降橫移式立體車庫的機(jī)械設(shè)計(jì)部分2.12.1 立體車庫的分類與其特點(diǎn)立體車庫的分類與其特點(diǎn)機(jī)械式車庫種類較多，主要有以下形式：升降橫移類、垂直循環(huán)類、水平循環(huán)類、平面移動(dòng)類、巷

12、道堆垛類、垂直升降類、簡易升降類等。下面介紹其中幾種類型與其特點(diǎn)。（1）升降橫移式停車位為兩層或多層，有若干層的同層置車板可左右橫向移位，通過升降機(jī)構(gòu)改變置車板的高度。可為地上式或帶地坑式。特點(diǎn)：有效利用空間，提高空間利用率達(dá)數(shù)倍。 存取車快捷便利，獨(dú)特跨梁設(shè)計(jì)，車輛出入無障礙。 采用 PLC 控制，自動(dòng)化程度高。 環(huán)保節(jié)能，低噪音。 人機(jī)界面好，多種操作方式可選配，操作簡便。（2）垂直循環(huán)式通過傳動(dòng)機(jī)械，驅(qū)使以垂直方式排列的各置車板作連續(xù)環(huán)形運(yùn)動(dòng)。車輛出入口位于設(shè)備最下面的稱為下出入口式，位于中間部分的稱為中出入口式，位于最上面的稱為上出入口式。可為封閉式高塔或敞開式低塔。特點(diǎn)：使用 PLC

13、 自動(dòng)調(diào)車，一次按鍵即可完成存取車。可設(shè)置在地面上或半地上半地下，可獨(dú)立或附設(shè)在建筑物，還可多臺(tái)組合。可省去購置土地的大量費(fèi)用，有利于合理規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計(jì)。（3）巷道堆垛式采用巷道堆垛機(jī)和搬運(yùn)器，將進(jìn)到搬運(yùn)器上的車輛一起作平面移動(dòng)且垂直升降到停車位旁，再用存取機(jī)構(gòu)將車輛送入停車位。特點(diǎn)：全封閉管理，安全、防盜、為車輛提供最佳防護(hù)。 3 / 61可設(shè)置于地上或地下，充分利用有效空間。載車板的升降和行走同時(shí)運(yùn)行，存取車方便快捷。全封閉式管理，安全可靠，保障人、車安全。通過升降機(jī)、行走臺(tái)車與橫移裝置輸送載車板實(shí)現(xiàn)存取車操作，整個(gè)過程全自動(dòng)完成。固定式升降機(jī)各層行走臺(tái)車的配置形式，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)人同時(shí)存取車

14、。（4）垂直升降（塔庫）式停放車輛的停車位和車輛升降機(jī)以立體方式組成的高層停車設(shè)備。通過搬運(yùn)機(jī)械將車輛或載有車輛的置車板橫向或縱向地從車輛升降機(jī)搬運(yùn)至停車位。停車位分橫置式、縱置式和圓周式三種。特點(diǎn)：占地少，容車量大，高層設(shè)計(jì)最高能夠達(dá)到平均一輛車僅占一平方米的空間。可同時(shí)提供多車位進(jìn)出口，等待時(shí)間短。智能化程度高，可預(yù)約存取車與空車位導(dǎo)向。利用車庫外形的空隙空間可以進(jìn)行綠化，使車庫變成一個(gè)立體的綠化體，有利于美化城市和環(huán)境。（5）平面移動(dòng)式 在同一層面上，用搬運(yùn)臺(tái)車平面移動(dòng)車輛，或使置車板平面橫移。可為單層平面橫移、單層（多層）平面往返以與門式起重機(jī)多層平移。特點(diǎn)：每層車臺(tái)和升降機(jī)分別動(dòng)作，

15、提高出入庫速度，可利用地下空間，停車規(guī)模可達(dá)到數(shù)千臺(tái)。 部分區(qū)域發(fā)生故障時(shí)，不影響其他區(qū)域的正常運(yùn)行。 通過計(jì)算機(jī)和觸屏界面進(jìn)行綜合管理，可全面監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀況，并且操作簡單。（6）簡易升降式停車位為兩層或三層，通過升降機(jī)構(gòu)或俯仰機(jī)構(gòu)改變置車板的高度或傾斜角度，供車輛出入。可為地上式或帶地坑式。特點(diǎn)：構(gòu)造簡單實(shí)用，無需特殊地面基礎(chǔ)要求。適合裝置于工廠、別墅、住宅停車場。 4 / 61可任意遷移，搬遷安裝容易或根據(jù)地面情況，獨(dú)立與多臺(tái)設(shè)備。備有專用鎖匙開關(guān)，防止外人開動(dòng)設(shè)備。車板防下滑保險(xiǎn)裝置。（7）其他水平循環(huán)類：各置車板以兩列或多列方式水平排列，并循環(huán)移動(dòng)。置車板以圓弧運(yùn)動(dòng)方式循環(huán)者稱為圓

16、形循環(huán)式；以直線運(yùn)動(dòng)方式循環(huán)者稱為箱形循環(huán)式。多層循環(huán)式：各置車板以兩層或多層方式排列，在相鄰兩層間的兩端設(shè)有車輛升降機(jī)，同層置車板可在該層作水平循環(huán)移動(dòng)。置車板在設(shè)備兩端以圓弧運(yùn)動(dòng)方式升降者稱為圓形循環(huán)式；以垂直運(yùn)動(dòng)方式升降者稱為箱形循環(huán)式。車輛入庫方式與水平循環(huán)一樣。通過對各類立體車庫的分析并結(jié)合本次設(shè)計(jì)的車庫容量，可以得出選用升降橫移式立體車庫為最佳選擇方案。2.22.2 升降橫移式立體車庫的升降橫移式立體車庫的工作原理工作原理升降橫移式立體車庫每個(gè)車位都有載車板，車輛就停在載車板上，最下層的載車板只做左右橫移，不能升降，中間層車位可以左右橫移和升降，上層車位只能升降，不能橫移，若中間層

17、車位需要存取車，則需下層車位移出空位，才能降至底層，上層車位需要存取車，則需要中間層車位和下層車位移出空位方能下降至底層，存車時(shí)，當(dāng)載車板到位后，駕駛員將車開上載車板后下車離開，中間層和上層載車板自動(dòng)升至所在層位，取車時(shí)，下層車位直接開出，上層和中間層則是載車板降至底層后，等駕駛員進(jìn)入車庫開走汽車后，載車板自動(dòng)回至所在層位。圖 2-1 為一個(gè)地上 7 車位的升降橫移式停車設(shè)備，其工作原理是：三層三個(gè)車位可以升降，二層兩個(gè)車位可以升降和平移，一層的兩個(gè)車位只能橫向橫移，空車位供三層和二層的車位下降時(shí)借用。1、2 號(hào)車位可以直接存放車輛；7 號(hào)車位需下降后再存放車輛；3 號(hào)車位則需先將 1 號(hào)和

18、2 號(hào)載車板右移，再將3 號(hào)載車板下降；4 號(hào)車位則需先將 2 號(hào)載車板右移，再將 4 號(hào)存車板下降；5號(hào)車位需要先將 1、2、3、4 號(hào)四個(gè)載車板右移，再將 5 號(hào)載車板下降；6 號(hào)車位則需要先將 2、4 號(hào)載車板右移，再將 6 號(hào)載車板降下。 5 / 61圖 2-1 七車位升降橫移式立體車庫工作原理圖2.32.3 升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu)升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu)2.3.1 升降橫移式立體車庫的主要構(gòu)成以三層三列式立體車庫為模型建立研究對象。升降橫移式立體車庫主要由鋼結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、載車板、電氣控制系統(tǒng)、安全裝置五大部分組成。（1）鋼結(jié)構(gòu)圖2-2 鋼結(jié)構(gòu)簡單示意圖具有如下特點(diǎn)：可靠性高鋼材在

19、生產(chǎn)時(shí)，整個(gè)過程可嚴(yán)格控制，質(zhì)量比較穩(wěn)定，性能可靠。鋼材組織均勻，接近于各向同性勻質(zhì)體。鋼材的物理力學(xué)特性與工程力學(xué)對材料性能所作的基本假定符合較好。鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作性能比較符合目前采用的理論計(jì)算結(jié)果，計(jì)算結(jié)果可靠，所以說鋼結(jié)構(gòu)的可靠性高材料的強(qiáng)度高，鋼結(jié)構(gòu)自重小與混凝土等材料相比，雖然鋼材的重力密度大，但它的強(qiáng)度和彈性模量較 6 / 61高，而且強(qiáng)度與重力密度之比也高得多。鋼結(jié)構(gòu)自重小，從而便于運(yùn)輸與安裝，可減輕基礎(chǔ)的負(fù)荷，降低地基和基礎(chǔ)部分的造價(jià)。材料的塑性和韌性好鋼材的塑性好，鋼結(jié)構(gòu)在一般條件不會(huì)因超載等而突然斷裂。破壞前一般都會(huì)產(chǎn)生顯著的變形，易于被發(fā)現(xiàn)，可與時(shí)采取補(bǔ)救措施，避免重大事

20、故發(fā)生。鋼材的韌性好，鋼結(jié)構(gòu)對動(dòng)力荷載的適應(yīng)性強(qiáng)，具有良好的吸能能力，抗震性能優(yōu)越。鋼結(jié)構(gòu)制造簡便，施工工期短鋼結(jié)構(gòu)一般在專業(yè)工廠制造，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度高，質(zhì)量易于保證，是工程結(jié)構(gòu)中工業(yè)化程度最高的一種結(jié)構(gòu)。構(gòu)件制造完成后，運(yùn)至施工現(xiàn)場拼裝成結(jié)構(gòu)。拼裝可采用安裝方便的螺栓連接，有時(shí)還可在地面拼裝成較大的單元，再進(jìn)行吊裝。施工工期短，可盡快發(fā)揮投資的經(jīng)濟(jì)效益。由于鋼結(jié)構(gòu)具有連接的特性，故易于加固、改建和拆遷。鋼結(jié)構(gòu)密閉性好鋼結(jié)構(gòu)采用焊接連接可制成水密性和氣密性較好的常壓和高壓結(jié)構(gòu)、管道等。鋼材的耐銹蝕性差在沒有腐蝕介質(zhì)的一般環(huán)境中，普通鋼材制成的鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)除銹后再涂上合格的防銹涂料

21、，銹蝕問題并不嚴(yán)重。立體車庫多在沒有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中，所以對鋼結(jié)構(gòu)本身的維護(hù)費(fèi)用低。結(jié)構(gòu)主體采用熱制H型鋼、槽鋼、角鋼和鋼板等型材制造，具有較好的強(qiáng)度和剛度，輕巧、美觀，并可二次拆卸安裝，運(yùn)輸方便。（2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)每塊上載車板都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)與鏈傳動(dòng)組合的傳動(dòng)系統(tǒng)。其工作原理如圖2-3，電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車板上升，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車板下降。根據(jù)載車板與車重確定鏈條所需的傳動(dòng)力。根據(jù)傳動(dòng)力與載車板的移動(dòng)速度確定電機(jī)功率。根據(jù)車身高度確定上下載車板間的距離，根據(jù)這個(gè)距離確定鏈條的長度，最后根據(jù)傳動(dòng)力確定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀與大小。 7 / 61圖2-3 鏈傳動(dòng)簡單示意圖（3）載車板由于

22、下載車板不需懸掛鏈條，所以為了節(jié)省材料，下載車板比上載車板要短。每塊下載車板后部都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，藏于載車板。在下載車板底部裝有四只鋼輪，可以在導(dǎo)軌上行走，其中兩只為主動(dòng)輪，裝于長傳動(dòng)軸兩端，另兩只為獨(dú)立安裝的從動(dòng)輪。電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)長傳動(dòng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)，長傳動(dòng)軸上的主動(dòng)鋼輪在導(dǎo)軌上滾動(dòng)行走從而使下載車板作橫向平移運(yùn)動(dòng)。根據(jù)載車板與車輛的重量、行走速度、滾輪與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)確定橫移電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。圖 2-4 平板式載車板與拼合示意圖（4）安全裝置在立體車庫上層停車位和下層停車位的縱梁處裝有上下行程極限開關(guān)，在中間層和底層車庫橫梁兩端裝有左右行程極限開關(guān)。上載車板上裝有防墜落安全裝置,

23、防墜落安全裝置安裝在縱梁和上載車板停泊位置之間，在縱梁兩邊各安裝兩只電磁鐵控制的掛鉤，上載車板兩側(cè)相應(yīng)位置出個(gè)裝兩只勾環(huán)，當(dāng)上載車板上升到位后，縱梁上安裝的四只掛鉤便會(huì)自動(dòng)勾住四只勾環(huán)，以防止當(dāng)升降電機(jī)制動(dòng)器失靈后，上載車板汽車和上載車板墜落，從而壓毀下層的汽車。行程極限開關(guān)的作用是當(dāng)載車板到達(dá)位置是自動(dòng)停止。 8 / 61圖2-5 安全裝置簡單示意圖（5）控制系統(tǒng)升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)采用PLC控制，主要有自動(dòng)，急停，手動(dòng)三種控制方式，立體車庫一般采用自動(dòng)控制方式工作，當(dāng)出現(xiàn)緊急異常的情況時(shí)候使用急停控制，當(dāng)故障排除或急停取消后，可以用手動(dòng)按鈕使車庫復(fù)位。2.3.2 升降橫移式立體車庫

24、的結(jié)構(gòu)示意本論文具體選用三層七位升降橫移式自動(dòng)化立體車庫進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，其設(shè)備結(jié)構(gòu)示意如圖 2-6：圖 2-6 升降橫移式立體車庫設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖（1）立體車庫模型 9 / 61本立體車庫的建筑模型為一個(gè)三層七車位立體車庫，車庫平面設(shè)計(jì)示意圖如圖 2-7 所示，車庫立體模型示意圖如圖 2-8 所示。（2）立體車庫設(shè)計(jì)指標(biāo)本車庫以中型轎車尺寸長（4800mm）寬（1800mm）高（1800mm）為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，據(jù)此每個(gè)停車位的尺寸應(yīng)為長（5000-6000mm）寬(2500-3000mm)高（2000-2500mm） ，經(jīng)考慮停車安全預(yù)留空間，本車庫的幾何空間尺寸設(shè)計(jì)為：長度=25000mm，寬度

25、=18000mm，高度=6600mm；車庫前留有6000mm 寬車道；一層凈高：2200mm；二層凈高：2200mm；三層凈高：2200mm；最大存車長度：5500mm；最大存車寬度：2000mm；最大存車高度：1800mm。圖 2-7 立體車庫平面示意圖 10 / 61圖 2-8 立體車庫立體模型示意圖2.42.4 升降橫移式立體車庫中的安全防護(hù)裝置升降橫移式立體車庫中的安全防護(hù)裝置車庫是用來存放汽車的，汽車的價(jià)格是很昂貴的，所以車庫一旦發(fā)生事故，所造成的損失會(huì)很大，為此，我們要將事故防于未然。為此車庫的安全防護(hù)措施應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)，并安裝相應(yīng)的防護(hù)設(shè)備。（1）急停措施：在控制盒上安裝紅色的

26、緊急停止開關(guān)，當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)，按下急停開關(guān)能使立體車庫立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）阻車裝置：為了防止汽車在載車板上發(fā)生滑動(dòng)，應(yīng)該在載車板后端和前端安裝一高 25mm 以上的阻車擋塊，司機(jī)在停車時(shí)應(yīng)將汽車停在載車板合適的位置上，并拉好手剎。（3）限位保護(hù)：立體車庫的載車板在升降和橫移過程中是靠定位開關(guān)來定位的，為了防止定位開關(guān)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致事故，所以在上升定位上方，下降定位下方，左移定位左邊，右移定位右邊分別裝有限位開關(guān)。當(dāng)定位開關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，一旦限位開關(guān)觸碰到載車板時(shí)，限位開關(guān)立即使車庫停止工作。（4）門前光電檢測裝置：在車庫運(yùn)行過程中，不能有人或物進(jìn)入車庫的工作區(qū)，所以要在車庫入口處安裝一個(gè)紅外裝

27、置，一旦在車庫工作時(shí)有人或物進(jìn)入車庫，系統(tǒng)將立即停止工作。（5）載車板固定裝置：當(dāng)載車板到達(dá)指定位置后，為防止載車板下滑或因故墜落，損害其下方的車或人，所以安裝電磁鐵控制的掛鉤形式的防墜裝置。當(dāng)載車板停靠到位時(shí)，電磁鐵由通電狀態(tài)轉(zhuǎn)為失電狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)掛鉤勾住鐵環(huán)。當(dāng)載車板要下脫離鐵環(huán)。電磁鐵由失電狀態(tài)轉(zhuǎn)為通電狀態(tài)，報(bào)警燈閃爍，按下急停按鈕使車庫立即停止。 11 / 613 3 立體車庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)立體車庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.13.1 電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì)在工業(yè)自動(dòng)化控制中，最常用的三種控制方式有繼電器控制、單片機(jī)控制和可編程控制器控制，這三種控制方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。（1）繼電器

28、控制系統(tǒng)控制功能是用硬件繼電器實(shí)現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時(shí)間與溫度等參量變化而動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)裝置的自動(dòng)控制與保護(hù)。系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過程中，如果某個(gè)繼電器損壞，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價(jià)格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個(gè)控制柜價(jià)格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。繼電器控制系統(tǒng)的延時(shí)控制是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)實(shí)現(xiàn)，精度不高且易受環(huán)境溫度和濕度的影響，調(diào)整時(shí)間困難。由于繼電器的觸點(diǎn)有限，其靈活性和擴(kuò)展性也受到制約。（2）單片機(jī)控制單片機(jī)作為一個(gè)超大規(guī)模的集成電路，機(jī)構(gòu)上包括 CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多

29、種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強(qiáng)的控制功能，成為功控領(lǐng) 12 / 61域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計(jì)算機(jī)之一。單片機(jī)應(yīng)用圍主要是大批量重復(fù)生產(chǎn)的民用消費(fèi)品以與小批量產(chǎn)品，特別是儀器儀表，家電以與小型控制系統(tǒng)。但是，單片機(jī)是一片集成電路，不能直接將它與外部 I/O 信號(hào)相連。要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和 I/O 接口電路，硬件設(shè)計(jì)、制作和程序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大。 （3）可編程序控制器控制可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬繭配制和設(shè)計(jì)外部接線圖，同時(shí)采用梯形圖語言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸

30、點(diǎn)和接線，通過修改程序適應(yīng)工藝條件的變化。此外，PLC 還有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時(shí)間高達(dá) 30 萬小時(shí)。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時(shí)間則更長。從 PLC 的機(jī)外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線與開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可與時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。

31、在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路與設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。（2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)與人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人

32、員歡迎 13 / 61PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。（4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。（5）

33、體積小，重量輕，能耗低以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。根據(jù)對幾種常見控制方式進(jìn)行對比，再結(jié)合本設(shè)計(jì)可以得出使用 PLC 來控制立體車庫時(shí)最合適的。整個(gè)車庫由一臺(tái) PLC 對其進(jìn)行管理和監(jiān)控，由 PLC 來控制載車板升降橫移傳動(dòng)裝置，完成車輛的存取操作，各車位車輛的存取由 PLC 根據(jù)當(dāng)前各車位的停放情況，按照相應(yīng)的策略來調(diào)動(dòng)載車板，以存取車輛。立體車庫的自動(dòng)控制系統(tǒng)包括弱電和強(qiáng)電兩套系統(tǒng)，弱電系統(tǒng)主要是各種信號(hào)的采集和控制輸出，例如：通過 PLC 輸出信號(hào)給接觸器線圈，以此

34、來控制接觸器的通斷，從而來控制強(qiáng)電系統(tǒng)。強(qiáng)電系統(tǒng)主要包括載車板電機(jī)控制線路，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接觸器等。車庫采用面板按鈕呼叫車位存取車，用升降橫移裝置將汽車輸送到位。控制系統(tǒng)在面板上設(shè)有急停按鈕，當(dāng)發(fā)生意外時(shí)，按下急停按 鈕將使車庫立即停止運(yùn)行。系統(tǒng)輸出控制信號(hào)包括控制電機(jī)運(yùn)行和方向的信號(hào)，控制電磁鐵得、失電信號(hào)。升降橫移式立體車庫是一種比較典型的跨學(xué)科機(jī)電一體化產(chǎn)品，集機(jī)械、電子、信息技術(shù)于一體。其中，電子技術(shù)、信息技術(shù)和傳感技術(shù)的合理運(yùn)用與 14 / 61組合構(gòu)成了車庫的控制系統(tǒng)。升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)是整個(gè)車庫系統(tǒng)的重要組成部分，也是車庫系統(tǒng)的核心。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是“四肢” ，框架是“軀體

35、” ，那么控制系統(tǒng)就是“大腦” 。它指揮著車庫的每個(gè)運(yùn)作過程，并對整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)過程進(jìn)行監(jiān)控。升降橫移式立體車庫的系統(tǒng)控制原理：操作者通過控制面板把操作信息傳送給控制系統(tǒng)，經(jīng)過系統(tǒng)處理后通過輔助設(shè)備驅(qū)動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，來完成車庫的運(yùn)作。立體車庫系統(tǒng)控制原理框圖如圖 3-1 所示。圖 3-1 立體車庫系統(tǒng)控制原理框圖3.23.2 電氣系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計(jì)3.2.1 PLC 接線設(shè)計(jì)在升降橫移式立體停車庫中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對象首先是車庫的橫移電機(jī)和升降電機(jī)，控制系統(tǒng)就是使它們在不同的時(shí)間實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，其次是車庫的各種輔助裝置，如指示燈與其各種安全設(shè)施等，這些輔助裝置幫助我們更

36、好的控制立體車庫。為了保證載車板能橫移到預(yù)定位置以與載車板能上升或下降到指定位置，采用了行程開關(guān)。為了判斷載車板上有無車輛，采用了光電開關(guān)。同時(shí)在車庫中還采用了一些傳感器如煙溫傳感器以與安全預(yù)警裝置。在此圖中只是簡單的畫出了三層七位升降橫移式立體車庫的一些其簡單的功能。根據(jù)這些功能我們可以很直觀的觀察出三層七位升降橫移式立體車庫的工作。接線圖見圖 3-2。 15 / 61圖 3-2 簡化 PLC 接線圖電機(jī)控制與接線設(shè)計(jì)：在存取車時(shí)車位的升降不能同時(shí)進(jìn)行，車位的升降和橫移也不能同時(shí)進(jìn)行，這兩個(gè)動(dòng)作必須是互鎖的，即當(dāng)上層車位在升降時(shí)，地面層車位不能移動(dòng)，反之亦然，并且上層車位每次只能有一個(gè)車位進(jìn)

37、行上下升降運(yùn)動(dòng)。這些在程序中可采用聯(lián)鎖和互鎖的方法來解決。如圖 3-3 所示。 16 / 61圖 3-3 電機(jī)控制原理圖3.2.2 其他資源配置（1）檢測點(diǎn)分布載車板上汽車停放到位否檢測采用光電開關(guān)在底層進(jìn)行掃描檢測。光電開關(guān)的接收器和發(fā)射器分別安裝在底層左右兩邊，在載車板前后位置均進(jìn)行檢測，當(dāng)有車輛停放不到位時(shí)，車就把光電關(guān)光源擋住，此時(shí)系統(tǒng)不能動(dòng)作，只有車輛停放到位后，系統(tǒng)才能正常工作。載車板上有無車檢測在每個(gè)載車板上的一條對角線上安放一套光電開關(guān)， 用于檢測載車板上有無車。載車板平移運(yùn)動(dòng)是否到位檢測只有下層載車板有平移運(yùn)動(dòng)， 在每個(gè)車位上分別安裝一只限位開關(guān)，用于檢測載車板平移運(yùn)動(dòng)是否到

38、位。載車板升降是否到位檢測只有上層載車板有升降運(yùn)動(dòng)，在每個(gè)載車板垂直運(yùn)動(dòng)的軌道上，在低層和上層分別安裝一只限位開關(guān)，用于檢測載車板下降和上升是否到位。上層載車板吊鉤是否掛好檢測控制吊鉤動(dòng)作的電磁鐵上有一反饋信號(hào)，可用于指示吊鉤是否已把載車板掛好。（2）控制點(diǎn)分布一層載車板左右平移控制一層載車板只有兩個(gè)，每個(gè)載車板只有左右移動(dòng)兩個(gè)動(dòng)作，采用帶自動(dòng)抱閘的三相交流電機(jī)控制。二層載車板升降橫移運(yùn)動(dòng)控制二層載車板有兩個(gè)，每個(gè)載車板有橫移、升降四個(gè)動(dòng)作，采自動(dòng)抱閘的三相交流電機(jī)控制。三層載車板升降運(yùn)動(dòng)控制三層載車板有三個(gè)，每個(gè)載車板只有升降兩個(gè)動(dòng)作，采用帶自動(dòng)抱閘的三相交流電機(jī)控制。 17 / 61吊鉤動(dòng)

39、作控制只有二、三層的載車板使用吊鉤，每個(gè)載車板用 2 套吊鉤，吊鉤用電磁鐵控制。（3）電機(jī)的選擇Y系列的三相異步電機(jī)具有效率高，噪聲低，振動(dòng)小，且體積小重量輕，運(yùn)行可靠安裝維護(hù)方便，升溫低等特點(diǎn)。所以選用Y801-4三相異步電機(jī)。額定功率：P=0.55KW；額定轉(zhuǎn)矩：Y=2.2N.m；額定轉(zhuǎn)速n=1390r/min；質(zhì)量17Kg。根據(jù)所設(shè)計(jì)車庫容量選擇五個(gè)升降電機(jī)，四個(gè)橫移電機(jī)。3.3.3 3 PLCPLC 控制程序控制程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)本文所設(shè)計(jì)的 PLC 存取車控制系統(tǒng)只針對上 2 層和 3 層的車位，而對于 1層車位，存取車直接開進(jìn)開出即可。控制軟件采用梯形圖語言編寫。程序流程見圖 3-4。需

40、要說明的是，載車板用鏈條依靠載車板上的吊點(diǎn)懸吊在托架上，在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，防墜（安全）掛鉤掛住載車板。在設(shè)計(jì)不同層進(jìn)出車程序時(shí)運(yùn)用了“并行分支與匯合”的技巧，所謂并行分支指的是各分支流程可同時(shí)執(zhí)行待各流程動(dòng)作全部結(jié)束后，根據(jù)相應(yīng)執(zhí)行條件，匯合狀態(tài)動(dòng)作。即如果選擇第3 層載車板進(jìn)出車，可以使一層二層同時(shí)平移左移或右移，這樣，控制系統(tǒng)能自動(dòng)處理設(shè)備動(dòng)作順序之間的聯(lián)鎖或雙重輸出，而且控制系統(tǒng)的試運(yùn)行與故障檢查非常方便，可節(jié)約大量時(shí)間，提高工作效率。 18 / 61初初始始化化下下降降通通道道建建立立否否?彈彈開開防防墜墜掛掛鉤鉤掛掛鉤鉤移移開開否否?托托盤盤下下降降托托盤盤到到底底層層否否?發(fā)發(fā)出出存存

41、取取車車信信號(hào)號(hào)存存取取車車完完畢畢否否?系系統(tǒng)統(tǒng)安安全全檢檢測測發(fā)發(fā)生生故故障障否否?托托盤盤上上升升托托盤盤到到達(dá)達(dá)最最高高點(diǎn)點(diǎn)?托托盤盤復(fù)復(fù)位位托托盤盤復(fù)復(fù)位位?上上層層存存取取車車完完成成結(jié)結(jié)束束上層立體車庫存取車流程圖選選取取車車位位號(hào)號(hào)下下層層車車位位有有托托盤盤否否？托托盤盤左左右右移移動(dòng)動(dòng)YNYNNYNYNYNYNYYN報(bào)報(bào)警警故故障障處處理理開開始始圖 3-4 存取車程序流程圖 19 / 61程序設(shè)計(jì)方案如下：（1）初始化程序提出系統(tǒng)的控制信息，掃描各到位開關(guān)信號(hào)。（2）主控制程序按照進(jìn)車優(yōu)先的原則，將最多的車位保持在進(jìn)車位置。每個(gè)載車板運(yùn)動(dòng)之前，需要先判斷目的地是否有空位，

42、有空位才可以動(dòng)作，前后動(dòng)作互鎖。判斷是否有空位是根據(jù)橫移電機(jī)所對應(yīng)的到位行程開關(guān)動(dòng)作信息來確定的。液壓升降系統(tǒng)啟、停動(dòng)作也是根據(jù)相應(yīng)的到位行程開關(guān)來確定。（3）故障報(bào)警程序故障報(bào)警程序能夠?qū)崟r(shí)地采集設(shè)備異常信息，與時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒司機(jī)和管理人員進(jìn)行處理。若在程序執(zhí)行過程中，有人、物侵入車庫空間或車輛超長，PLC將按照閉鎖關(guān)系停止設(shè)備運(yùn)行，同時(shí)發(fā)出故障報(bào)警。該程序完整而高效的完成了二層升降平移式車庫全部動(dòng)作，具有安全可靠性。完全達(dá)到了作為民用機(jī)電一體化設(shè)備所應(yīng)具備的條件，充分發(fā)揮了它的作用，讓我們更好的操作。3.3.1 PLC 的選型目前市面上主要的 PLC 有西門子、三菱、歐姆龍、施耐

43、德等。其中西門子的功能強(qiáng)大，系統(tǒng)穩(wěn)定，性能質(zhì)量好，市場占有率最高。基于西門子結(jié)構(gòu)化的編程方式，開放性好，支持多種通信協(xié)議。另外西門子適用多種人機(jī)界面和監(jiān)控組態(tài)軟件利于多廠家設(shè)備的通訊與集成，西門子做了很多功能塊，減少了設(shè)計(jì)人員的負(fù)擔(dān)。因此，本設(shè)計(jì)選用了西門子公司的 PLC。西門子 S7-200 系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200 系列具有極高的性能價(jià)格比。S7-200 有 5 種 CPU 模塊，分別是 CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 224XP、CPU 226；CPU221 集成了 6 輸入，4 輸出共 10 個(gè)數(shù)字量

44、 IO 點(diǎn)，無 IO 擴(kuò)展能力。CPU222 集成了 8 輸入，6 輸出共14 個(gè)數(shù)字量 IO 點(diǎn)，可連接兩個(gè)擴(kuò)展模塊；CPU224 集成了 14 輸入，10 輸出共 24 個(gè)數(shù)字量 IO 點(diǎn)，可連接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最人擴(kuò)展至 168 路數(shù)字量 IO點(diǎn)或 35 路模擬量 IO 點(diǎn)； CPU224XP 集成了 14 輸入，10 輸出共 24 個(gè)數(shù)字量IO 點(diǎn)，可連接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 168 路數(shù)字量 IO 點(diǎn)或 38 路模擬量 IO 點(diǎn)；CPU226 集成了 24 輸入，16 輸出共 40 個(gè)數(shù)字量 IO 點(diǎn)，可連接 7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 248 路數(shù)字量 IO 點(diǎn)或 35 路

45、模擬量 IO 點(diǎn)。根據(jù)本設(shè)計(jì)車庫的輸入和輸出，采用 CPU226 模塊為 PLC 控制系統(tǒng)的核心控制器是最合 20 / 61適的。3.3.2 PLC 的 IO 資源配置根據(jù)立體車庫控制系統(tǒng)的要求功能與選定的 PLC，對 PLC 進(jìn)行 IO 分配，具體分配如下。表 3-1 I/O 分配輸入表輸入地址功能輸入地址功能I0.0啟動(dòng)I2.2門前光電開關(guān)I0.13 號(hào)載車板呼叫I2.31 號(hào)載車板橫移到位I0.24 號(hào)載車板呼叫I2.42 號(hào)載車板橫移到位I0.35 號(hào)載車板呼叫I2.53 號(hào)載車板橫移到位I0.46 號(hào)載車板呼叫I2.64 號(hào)載車板橫移到位I0.57 號(hào)載車板呼叫I2.7手動(dòng)/自動(dòng)I0

46、.63 號(hào)載車板平層I3.0上升按鈕I0.74 號(hào)載車板平層I3.1下降按鈕I1.05 號(hào)載車板平層I3.2左移按鈕I1.16 號(hào)載車板平層I3.3右移按鈕I1.27 號(hào)載車板平層I3.41 號(hào)載車板呼叫I1.3車庫平層減速I3.52 號(hào)載車板呼叫I1.43 號(hào)載車板光電開關(guān)I3.6載車板掛鉤到位I1.54 號(hào)載車板光電開關(guān)I3.73 號(hào)車位載車板檢測I1.65 號(hào)載車板光電開關(guān)I4.04 號(hào)車位載車板檢測I1.76 號(hào)載車板光電開關(guān)I4.15 號(hào)車位載車板檢測I1.77 號(hào)載車板光電開關(guān)I4.26 號(hào)車位載車板檢測I2.0載車板橫移限位開關(guān)I4.37 號(hào)車位載車板檢測I2.1載車板升降限位開

47、關(guān)表 3-2 I/O 分配輸出表輸出地址功能輸出地址功能Q0.03 號(hào)載車板升降Q1.63 號(hào)載車板防墜電磁鐵Q0.14 號(hào)載車板升降Q1.74 號(hào)載車板防墜電磁鐵Q0.25 號(hào)載車板升降Q2.05 號(hào)載車板防墜電磁鐵Q0.36 號(hào)載車板升降Q2.16 號(hào)載車板防墜電磁鐵Q0.47 號(hào)載車板升降Q2.27 號(hào)載車板防墜電磁鐵Q0.51 號(hào)載車板左移Q2.33 號(hào)載車板有車Q0.61 號(hào)載車板右移Q2.44 號(hào)載車板有車Q0.72 號(hào)載車板左移Q2.55 號(hào)載車板有車Q1.02 號(hào)載車板右移Q2.66 號(hào)載車板有車Q1.13 號(hào)載車板左移Q2.77 號(hào)載車板有車Q1.23 號(hào)載車板右移Q3.0正

48、轉(zhuǎn)Q1.34 號(hào)載車板左移Q3.1反轉(zhuǎn) 21 / 61Q1.44 號(hào)載車板右移Q1.5報(bào)警燈梯形圖附于附錄。3.43.4 電氣安全電氣安全裝置裝置在立體車庫中安全是非常重要的，因此做好安全防護(hù)十分有必要。以下是電氣安全中的的一些重要裝置。（1）設(shè)有斷電、缺相、斷相和相序保護(hù)：在主電源發(fā)生缺相，設(shè)備發(fā)生斷相、反相時(shí)，保護(hù)器動(dòng)作切斷設(shè)備主電源。（2）延時(shí)保護(hù)：當(dāng)車停不進(jìn)設(shè)備時(shí)，設(shè)備將自動(dòng)停止任何操作。試進(jìn)入（設(shè)定）三次自動(dòng)停止，處于保護(hù)狀態(tài)，停止任何操作。（3）防人、異物誤闖入紅外線檢測裝置：設(shè)置自動(dòng)鎖閉系統(tǒng)，當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如有人或異物進(jìn)入設(shè)備中，設(shè)備將會(huì)自動(dòng)急停。待人員或異物離開設(shè)備后，按動(dòng)“復(fù)

49、位”按鈕，設(shè)備將恢復(fù)運(yùn)行。保證設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)，以防誤傷人員。用光電開關(guān)檢測。（4）車輛定位：載車板的末端裝有前、后、左、右限位裝置。（5）防止載車板墜落裝置：設(shè)置防墜落裝置，載載車板運(yùn)行到停車位后，為防止載車板因故突然落下，設(shè)防止墜落裝置，保證入庫車輛安全。（6）汽車長度限制裝置：設(shè)置超長光電檢測裝置。當(dāng)進(jìn)入設(shè)備的車輛超過適停車輛尺寸時(shí)，設(shè)備自動(dòng)鎖閉并報(bào)警提示。（7）緊急停止裝置：設(shè)置緊急制動(dòng)開關(guān)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，能使停車設(shè)備立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。（8）防止超限運(yùn)行裝置：設(shè)置限位開關(guān)，包括，上限位開關(guān)，下限位開關(guān)，左限位開關(guān)，右限位開關(guān)，極限開關(guān)等。當(dāng)?shù)轿婚_關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，超限位開關(guān)能使設(shè)備停止工作。（

50、9）警示燈與警示蜂鳴器：設(shè)置設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)顯示。提示設(shè)備處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與對異常情況報(bào)警。（10）電機(jī)自帶剎車裝置：防止載車板自動(dòng)滑。 22 / 614 4 升降橫移式立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)升降橫移式立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.14.1 立體車庫自動(dòng)化控制系統(tǒng)立體車庫自動(dòng)化控制系統(tǒng)現(xiàn)代大型建筑的主流是智能化大廈和小區(qū)，因此自動(dòng)化立體停車設(shè)備或車庫的自動(dòng)控制系統(tǒng)將成為智能化大廈和小區(qū)的一個(gè)重要組成部分。操作簡單、迅速，使用方便，安全可靠，維護(hù)量小，為用戶提供一個(gè)安全、簡易的使用環(huán)境，這是自動(dòng)化立體停車設(shè)備的基本特點(diǎn)。停車設(shè)備的一切運(yùn)行狀況，車輛停放的時(shí)間，車輛存放交費(fèi)情況，車庫庫容量，車輛存放高、低峰情

51、況，等信息均可通過網(wǎng)絡(luò)傳送到智能化控制中心，通過智能化控制中心運(yùn)算處理，與廣播系統(tǒng)和各分部管理辦公室相連，達(dá)到提前發(fā)布相關(guān)控制、管理信息，從而全部實(shí)現(xiàn)智能化管理。通過大廈和小區(qū)的智能化控制中心還可與社會(huì)相關(guān)職能部門聯(lián)網(wǎng)，將有關(guān)信息發(fā)布出去或收集進(jìn)來，擴(kuò)大車庫的社會(huì)利用率和經(jīng)濟(jì)效益。這將是自動(dòng)化車庫的發(fā)展方向。圖4-1為立體車庫監(jiān)控的一個(gè)簡易示意圖。 23 / 61圖4-1 立體車庫監(jiān)控示意圖立體車庫自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包含以下五個(gè)子系統(tǒng)：自動(dòng)收費(fèi)管理系統(tǒng)，自動(dòng)存取車系統(tǒng)，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，自動(dòng)道閘，監(jiān)控安保系統(tǒng)。以上子系統(tǒng)均由中央控制室統(tǒng)一控制，可為客戶規(guī)劃停車庫管理形式，發(fā)布車庫庫存容量，控制車流

52、方案。（1）自動(dòng)收費(fèi)管理系統(tǒng)自動(dòng)收費(fèi)采用非接觸式IC卡。IC卡分長期卡與儲(chǔ)值卡兩種。對固定用戶，發(fā)行長期卡，費(fèi)用可在固定用戶交納管理費(fèi)用時(shí)一并交納；對臨時(shí)用戶，發(fā)行儲(chǔ)值卡，即：用戶交納的費(fèi)用存在卡，每次停車讀卡自動(dòng)從卡中扣除費(fèi)用。（2）自動(dòng)存取車系統(tǒng)自動(dòng)存取車系統(tǒng)一般由小型可編程控制器PLC控制，包括卡號(hào)識(shí)別與移動(dòng)載車盤兩個(gè)過程。用戶進(jìn)入車庫時(shí)，在門口刷卡進(jìn)入，讀卡機(jī)自動(dòng)把數(shù)據(jù)傳送到PLC控制系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)通過判斷卡號(hào)，自動(dòng)把對應(yīng)的載車盤移動(dòng)到人車交接的位置，開啟車庫門，縮短存取車的時(shí)間。存車時(shí)，司機(jī)按照指示燈信號(hào)指引入庫，只有當(dāng)車輛停放在安全位置后，停車正常指示燈才會(huì)亮啟。存取車完成后，車

53、庫門自動(dòng)關(guān)閉。移動(dòng)載車盤時(shí)，系統(tǒng)嚴(yán)格按照各種檢測信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行移動(dòng)，檢測信號(hào)包括超長檢測、到位檢測、極限位置檢測、人員誤入檢測、急停信號(hào)檢測等。若有載車盤運(yùn)行不到位或車輛長度超出車庫允許的長度，所有載車盤將不進(jìn)行動(dòng)作，若檢測到急停信號(hào)，將停止一切動(dòng)作，直至急停信號(hào)消失。以上信號(hào)均為硬件信號(hào)，除此之外，還可從控制軟件中設(shè)置保護(hù)信號(hào)，比如時(shí)間保護(hù)，以保證因硬件損壞而導(dǎo)致信號(hào)失靈時(shí)保證主體設(shè)備與車輛的安全。（3）遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)現(xiàn)場控制器可以通過網(wǎng)卡、Hub等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與控制中心的局域網(wǎng)相連接，可以通過MODEN實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，監(jiān)測現(xiàn)場運(yùn)行情況，當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)故障時(shí)，在控制中心即可進(jìn)行解決，方便管理人員、安保人

54、員異地辦公。（4）自動(dòng)道閘在車庫出入口處各設(shè)非接觸式讀卡器、感應(yīng)線圈與道閘，用戶在車庫出入口處刷卡后，系統(tǒng)自動(dòng)判別該卡是否有效，若有效，則道閘自動(dòng)開啟，通過感應(yīng)線圈后，自動(dòng)?xùn)艡谧詣?dòng)關(guān)閉；若無效，則道閘不開啟，同時(shí)聲光報(bào)警。 24 / 61（5）監(jiān)控安保系統(tǒng)監(jiān)控安保系統(tǒng)是指在中央控制室進(jìn)行監(jiān)視控制車庫現(xiàn)場的運(yùn)行狀況。它具有運(yùn)動(dòng)檢測、車牌識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)連接、各種類型的報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連動(dòng)等功能，可以實(shí)現(xiàn)無人看守系統(tǒng)簡介如下：視頻監(jiān)控功能：在車庫各出入口，值班室和車庫主要區(qū)段安裝定焦攝像機(jī)，在大圍車位區(qū)安裝球形云臺(tái)，以便實(shí)現(xiàn)對車庫全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控。如果在車庫光照條件不好的情況下，可選用黑白攝像機(jī)。運(yùn)動(dòng)檢測功

55、能：可以在夜間設(shè)置車庫的運(yùn)動(dòng)檢測區(qū)域，當(dāng)檢測區(qū)有移動(dòng)目標(biāo)時(shí)，運(yùn)動(dòng)檢測功能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒值班人員。車牌識(shí)別功能：它能夠設(shè)置車庫參照車輛的車牌、車型。當(dāng)參照車輛進(jìn)入車庫監(jiān)視區(qū)域，系統(tǒng)自動(dòng)對比參照車輛圖像，有異常情況，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并自動(dòng)切換和記錄相關(guān)圖像。報(bào)警連動(dòng)功能：可以連動(dòng)各類報(bào)警主機(jī)，如啟動(dòng)繼電器發(fā)出聲光報(bào)警通知安保人員自動(dòng)放下道閘攔截車輛出入。數(shù)字錄像功能：可以連續(xù)記錄一個(gè)同在車庫所發(fā)生事件，可以同步回放多個(gè)圖像，可選擇任意圖像進(jìn)行整體放大和局部放大，記錄、回放、備份可同步進(jìn)行各種信息。圖4-2為立體車庫的一些監(jiān)控設(shè)備。應(yīng)用這些監(jiān)控設(shè)備我們能更好的對立體車庫停放車進(jìn)行安排。 25 /

56、61圖4-2 立體車庫監(jiān)控設(shè)備4.24.2 基于基于 WinccWincc 的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1.1 Wincc 的概述西門子公司的工業(yè)組態(tài)控制軟件SIMATIC WinCC是第一個(gè)使用最新的32位技術(shù)的過程監(jiān)視系統(tǒng)，是世界上第一個(gè)集成的人機(jī)界面(HMl)軟件系統(tǒng)，具有良好的開放性和靈活性用來處理生產(chǎn)和過程自動(dòng)化WinCC代表WindowsControl Center，即視窗控制中心，它是西門子公司與微軟公司聯(lián)合開發(fā)的產(chǎn)物，在Windows 98或NT4.0以與基于NT核心的Windows2000/xp/2003操作系統(tǒng)下運(yùn)行。WinCC是在生產(chǎn)過程自動(dòng)化中解決可視化

57、和控制任務(wù)的工業(yè)技術(shù)系統(tǒng)。它提供了適用于工業(yè)的 圖形顯示、信息、歸檔以與報(bào)表的功能模板。高性能的過程藕合、快速的畫面更新、以與可靠的數(shù)據(jù)傳送使其具有高度的實(shí)用性。除了這些系統(tǒng)功能外，WinCC還提供了開放的界面用于用戶解決方案。這使得將WinCC參與復(fù)雜、廣泛的自動(dòng)控制解決方案成為可能。突出的優(yōu)點(diǎn)：通用的應(yīng)用程序，適合所有工業(yè)領(lǐng)域的解決方案；多語言支持，全球通用；可以集成到所有自動(dòng)化解決方案；置所有操作和管理功能，可簡單、有效地進(jìn)行組態(tài)；可基于Web持續(xù)延展，采用開放性標(biāo)準(zhǔn)，集成簡便；集成的Historian系統(tǒng)作為IT 和商務(wù)集成的平臺(tái)；可用選件和附加件進(jìn)行擴(kuò)展；“全集成自動(dòng)化”的組成部分，

58、適用于所有工業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域的解決方案。WinCC集生產(chǎn)自動(dòng)化和過程自動(dòng)化于一體，實(shí)現(xiàn) 26 / 61了相互之間的整合，這在大量應(yīng)用和各種工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例中業(yè)已證明，包括：汽車工業(yè)、化工和制藥行業(yè)、印刷行業(yè)、能源供應(yīng)和分配、貿(mào)易和服務(wù)行業(yè)、塑料和橡膠行業(yè)、機(jī)械和設(shè)備成套工程、金屬加工業(yè)、食品、飲料和煙草行業(yè)、造紙和紙品加工、鋼鐵行業(yè)、運(yùn)輸行業(yè)、水處理和污水凈化。WinCC是SIMATIC PCS 7過程控制系統(tǒng)與其它西門子控制系統(tǒng)中的人機(jī)界面組件。WinCC還為垂直市場解決方案提供有豐富的選件和附加件。我們學(xué)過WinCC軟件，對它有一定的認(rèn)識(shí)和了解，所以我選擇它做為我設(shè)計(jì)的監(jiān)控畫面。4.1.2

59、監(jiān)控系統(tǒng)的功能（1）應(yīng)用程序管理器是提供應(yīng)用程序的搜索、備份、解壓縮、建立新應(yīng)用等功能的專用管理工具。在自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師應(yīng)用組態(tài)軟件進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到下面一些煩惱：經(jīng)常要進(jìn)行組態(tài)數(shù)據(jù)的備份；經(jīng)常需要引用以往成功應(yīng)用項(xiàng)目中的部分組態(tài)成果（如畫面） ；經(jīng)常需要迅速了解計(jì)算機(jī)中保存了哪些應(yīng)用項(xiàng)目。雖然這些要求可以用手工方式實(shí)現(xiàn)，但效率低下、極易出錯(cuò)。有了應(yīng)用程序管理器的支持，這些操作將變得非常簡單。（2）圖形界面開發(fā)程序圖形界面開發(fā)程序是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師為實(shí)施其控制方案，在圖形編輯工具的支持下進(jìn)行圖形系統(tǒng)生成工作所依賴的開發(fā)環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)

60、，供圖形運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行時(shí)使用。（3）圖形界面運(yùn)行程序在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)被圖形界面運(yùn)行程序裝入計(jì)算機(jī)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行。實(shí)時(shí)監(jiān)視整個(gè)立體車庫中各系統(tǒng)的運(yùn)行情況。動(dòng)態(tài)顯示和出入庫傳輸設(shè)備以與各車輛的運(yùn)行位置。顯示所有作業(yè)指令的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。出錯(cuò)報(bào)警，并能夠在緊急情況下，控制各設(shè)備的運(yùn)行，系統(tǒng)必須在明顯處設(shè)有急停開關(guān)，當(dāng)發(fā)生意外時(shí)，按下急停開關(guān)，斷所有電機(jī)的電源，使載車盤無法繼續(xù)運(yùn)行，以保護(hù)人員與設(shè)備的安全。（4）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序有的組態(tài)軟件只在圖形開發(fā)環(huán)境中增加了簡單的數(shù)據(jù)管理功能，因而不具備完整的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。目前比較先進(jìn)的組態(tài)軟件都有獨(dú)立的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組件，以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性