立體停車庫簡介

1、立體車庫知識立體車庫是現(xiàn)代停車庫發(fā)展的必然趨勢,它具有占地面積小、空間利用率高等優(yōu)勢,可有效緩解城市停車難的現(xiàn)狀。同時立體車庫更能體現(xiàn)現(xiàn)代化程度,對改善城市面貌具有重大意義,具有廣闊的發(fā)展前景車輛無處停放的問題是城市的社會、經(jīng)濟、交通發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的結(jié)果，立體停車設(shè)備的發(fā)展在國外，尤其在日本已有近3040年的歷史，無論在技術(shù)上還是在經(jīng)驗上均已獲得了成功。我國也于90年代初開始研究開發(fā)機械立體停車設(shè)備，距今已有十年的歷程。由于很多新建小區(qū)內(nèi)住戶與車位的配比為1:1，為了解決停車位占地面積與住戶商用面積的矛盾，立體機械停車設(shè)備以其平均單車占地面積小的獨特特性，已被廣大用戶接受。立體車庫主要有以

2、下幾種形式：升降橫移式、垂直循環(huán)式、簡易升降式、垂直升降式等。具體特點請參看附錄A。 目前國內(nèi)有立體車庫廠家近百家，其市場已具備一定規(guī)模，但目前尚缺乏行業(yè)標準，生產(chǎn)廠家魚龍混雜、產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，產(chǎn)品雷同、同質(zhì)化嚴重且缺乏自我研發(fā)能力。本人經(jīng)多年行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗，參考國內(nèi)外各種形式的立體車庫，經(jīng)武漢工業(yè)大學等多位教授、導師的協(xié)助和參與，研發(fā)出具有領(lǐng)先水平的新型立體車庫“矩陣布臵循環(huán)式”停車庫。本設(shè)計方案與其它所有立體車庫最大的不同在于車輛托盤運行機構(gòu)由從動變?yōu)橹鲃?，從根本上改變了立體車庫的運行模式，使得本設(shè)計在機械車庫的歷史上具有了劃時代的意義。矩陣布臵循環(huán)式停車庫植入了人工智能車輛出入庫管理系統(tǒng)

3、，結(jié)合車庫多車位提車的結(jié)構(gòu)特點，具備客戶停車學習能力，配合網(wǎng)絡(luò)預約停車系統(tǒng)，使客戶能隨到隨走，無需等待。另外更重要的是托盤動行機構(gòu)的主動模式使得整個系統(tǒng)任一點出現(xiàn)故障，都不會影響其它車輛的出入庫運行，將故障帶來的影響降到最低。并且矩陣布臵循環(huán)式停車庫是目前單位容車量最大的形式，而其制造成本與現(xiàn)在的立體車庫相當。其組成部分和功能說明如下：1）矩陣布臵循環(huán)式停車庫由鋼構(gòu)或預臵框架結(jié)構(gòu)構(gòu)成的車庫體；電梯；軌道；依軌道行走的載車托盤；雙向無線通訊系統(tǒng)；中央控制服務(wù)器組成。2）中央控制服務(wù)器根據(jù)任務(wù)，計算最佳移動軌跡，通過雙向無線通訊節(jié)點，向每個載車托盤車載雙向無線通訊系統(tǒng)發(fā)指令，控制其行走。3）載車托

4、盤通過接受的指令自行控制其運動，并將運動細節(jié)返回給中央控制服務(wù)器，使中央控制服務(wù)器實時了解其運行狀態(tài)，載車托盤終端根據(jù)接受的指令來自行控制轉(zhuǎn)向及行走，根據(jù)射頻庫位號識別傳感器返回的信號來判斷是否為中央控制服務(wù)器所要求的移動路徑及到達的庫位。4）矩陣布臵循環(huán)式停車庫的工作過程是：載車托盤通過四個行走輪依軌道實現(xiàn)縱向和橫向的同步正反向移動，四個行走輪可以實現(xiàn)原地90度同步轉(zhuǎn)向。存車時，車輛駛上載車托盤，司乘人員離開，載車托盤通過臵換位留下的空間進行縱向和橫向移動至電梯，由電梯將載車托盤升降至目的層，載車托盤通過臵換位留下的空間進行縱向和橫向移動至目的庫位；取車時，載車托盤通過臵換位留下的空間進行縱

5、向和橫向移動至電梯，由電梯將載車托盤升降至地面層，再通過臵換位留下的空間進行縱向和橫向移動至存取車口，司乘人員上車駛離。 主要特點：1）出現(xiàn)機械故障時，還能夠完成存取車操作。載車托盤是一個獨立行走單元，可以移動至車庫內(nèi)的任何一個庫位。當A電梯出現(xiàn)故障時，載車托盤可以通過B電梯來完成存取車操作；當一個載車托盤出現(xiàn)故障時，因為有臵換空位，也不會影響其它載車托盤完成存取車操作。2）本產(chǎn)品設(shè)臵了6-12個進出車口，可同時進行存取車操作，解決了現(xiàn)有機械式立體車庫不能對多臺車進行操作，而造成的車輛滯留及人員等待的問題，并且做到真正意義上的提前預約式存取車操作。因載車托盤是一個獨立行走單元，電梯也是一個獨立

6、單元，在司乘人員上下車；駐車及啟動離開的這段時間，不會影響電梯對其它載車托盤的運載操作。3）可做成立體車庫式充電站，對電動汽車進行充電。 每個載車托盤設(shè)有獨立的供電裝臵，通過鋪設(shè)于地面的安全滑線供電，可完成對行走及轉(zhuǎn)向裝臵的供電，如加入對電動汽車充電的設(shè)備及接口，可實現(xiàn)對電動汽車進行充電。4）占地面積小，容車率高，存、取車速度快。5）采用中央服務(wù)器控制，全自動操作及顯示，可預約存取車及空車位導向，管理智能化：計費、監(jiān)控、檢測和身份識別等完全由中央服務(wù)器控制6）系統(tǒng)集成度高，全部采用模塊化單元設(shè)計，維護保養(yǎng)簡單。7）庫區(qū)全封閉，可防止人為的汽車損壞；防盜性好。8）由于庫區(qū)高度封閉，庫內(nèi)無人進入，

7、故可采用CO2全自動滅火系統(tǒng)，一旦失火，可在極短時間內(nèi)使全庫區(qū)充滿CO2氣體，達到高效滅火，安全又可靠。附圖：附圖說明：1：平常A庫電梯用于對A庫的車輛進行運送，當A庫電梯出現(xiàn)故障時，A庫的車輛可經(jīng)B庫電梯進行運送，反之亦然，這使得本產(chǎn)品在故障排除期間還能夠完成存取車操作成為可能。2：本車庫設(shè)有12個進出車口，可同時進行存取車操作，可實行真正意義上的預約存取車。3：每庫每層設(shè)臵至少一個臵換位，臵換位不設(shè)載車托盤，庫內(nèi)載車托盤通過臵換位可進行循環(huán)移動，使1；3；7；9位臵上的載車托盤可進出電梯。市場對產(chǎn)品是有要求的，通過國內(nèi)外機械停車設(shè)備使用經(jīng)驗的總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)人們在利用機械停車設(shè)備存取車時，設(shè)

8、備的可靠性、存取車速度、等待時間以及方便程度將是用戶追求的目標。電動汽車充電時間比較長，快充15-20分鐘，慢充長達數(shù)小時，這就造成現(xiàn)在的充電站要占用大量而寶貴的土地資源。如采用矩陣布臵循環(huán)式停車庫做電動汽車充電站，將節(jié)約大量寶貴的土地資源。立體車庫1.1 本課題研究的背景及意義近些年來，伴隨著我國人民物質(zhì)生活水平的不斷改善，我國機動車保有量越來越多，由于不合理的城市規(guī)劃，停車設(shè)施的短缺、管理不善及其他一些原因，導致道路資源一天比一天緊張，交通供需矛盾日益顯現(xiàn)出來。尤其是在靜態(tài)交通中，傳統(tǒng)停車場已經(jīng)不能滿足越來越多的停車需要?；谕＼囯y的現(xiàn)實問題，讓靜態(tài)交通在道路上停車，對于本來就擁擠的動態(tài)交

9、通和一寸土一寸金的城市空地上，無疑會讓已經(jīng)擁擠的道路問題越來越嚴重。因此必須高度重視城市面臨的停車難問題，并積極尋找解決辦法。 現(xiàn)在城市交通擁堵和停車難已經(jīng)成為主要的社會問題，造成這些問題的主要原因是城市化的發(fā)展和人們生活水平的日益提高。我們可以通過動用各級政府的力量，出臺各種鼓勵修建停車場的相關(guān)政策以及使用立體式停車庫位的措施解決這些問題。面對停車難問題，我們要從源頭上想辦法來解決這個難題。這就要求我們要從停車位建設(shè)和對車輛停放的管理兩方面進行，以立體停車場為主要的停放地點，如果有需要可以短暫性的在路外以及公共區(qū)域停車。之前停車位的控制系統(tǒng)大多數(shù)采用繼電器，但是繼電器控制系統(tǒng)有許多的不足之處

10、。首先，它的體積很大，比較笨重。其次，它的控制很不穩(wěn)定，需要許多人進行維護。除了繼電器控制系統(tǒng)之外，還有的一些控制系統(tǒng)用的是單片機。但是這些控制系統(tǒng)在輸入、輸出部分上會有很大的消耗，并且它們系統(tǒng)的穩(wěn)定性不好和抗干擾性差等因素也會讓機器經(jīng)常需要人員維護。但是PLC自身的抗干擾、適用能力以及它的應用范圍都是特別優(yōu)秀的，這樣，就會讓我們設(shè)計的此車庫的發(fā)展就有了更高的發(fā)展前景。PLC有在應用靈活方面有著無與倫比的優(yōu)點，編程簡便、且容易修改，配臵也是很靈活的，同時它的結(jié)構(gòu)模塊化、功能齊全也是PLC技術(shù)應用的有力條件；安裝簡單、調(diào)試方便；體積小、能耗低，PLC的這一系列優(yōu)點使它贏得了諸多智能立體車庫的青睞

11、，加之其價格逐年下降，所以實用性和現(xiàn)實性很強。1.2 國內(nèi)外的發(fā)展及研究現(xiàn)狀機械式智能立體車庫的出現(xiàn)，很好地解決了世界各國停車難的問題，歐美國家是最早開始使用立體車庫的國家。世界上第一個機械升降車庫是1920年在美國修建成功的。并且，隨著科技的發(fā)展，在隨后的二三十年間，汽車日漸趨于大眾化，其他的國家都開始進行一些立體車庫的研究，并且也都取得了不錯的成果。尤其是亞洲的一些國家，因為他們的土地資源稀缺，故而對于立體車庫的使用就相對的比較廣泛。在亞洲，最先使用立體車庫的是日本，從日本開始進行機械停車設(shè)備的研究開始，已經(jīng)有50年的歷史了，他們每年間所生產(chǎn)的機械停車位就有十幾萬了，并且是以升降橫移類作為

12、主要目標的。雖然我國總的土地面積挺大，但是由于我國人口基數(shù)大，以至于我們?nèi)司加械耐恋孛娣e就會非常少，土地資源匱乏還是很嚴重的。而我們國家是在上世紀80年代才開始的，那時候還是處于起步階段的，一直到90年代，我們的機械停車設(shè)備才開始了技術(shù)引進，再加上我們的自主研發(fā)，很快就取得了相應的發(fā)展，目前都已經(jīng)成為新興的停車設(shè)備行業(yè)了。到了2006年底時，對于智能停車設(shè)備的研究企業(yè)已經(jīng)翻了十幾倍，包括全國的27個省市自治區(qū)的94個城市，而擁有智能停車設(shè)備設(shè)施的有284個。由此可以看出，我們國家這個的行業(yè)的發(fā)展是非常迅速的。并且，我國的智能停車設(shè)備方面的生產(chǎn)力、質(zhì)量等等一些方面，都已經(jīng)跟國際的高端水準相接近

13、了。智能立體車庫的許多設(shè)備采用了現(xiàn)在機械、電子、光學、磁控、計算機等許多領(lǐng)域的先進技術(shù)，例如激光測距、交流變頻調(diào)速技術(shù)、PLC、IC卡、總線控制技術(shù)、觸摸屏等等，極大地提高了產(chǎn)品在技術(shù)含量、智能化程度、運行安全可靠性等方面的性能。近年來，越來越重視智能立體停車設(shè)備的研發(fā)工作，國內(nèi)多家研究機構(gòu)都進行了技術(shù)力量的投入，對智能立體停車設(shè)備的許多方面進行了研究，取得了很大的成果。雖然機械式智能立體停車設(shè)施在我國作為一個新興的產(chǎn)業(yè)，具有不可估量的發(fā)展前景，但是現(xiàn)在還沒有進入一個快速的發(fā)展階段，主要是因為我國在智能立體停車設(shè)備行業(yè)當中的發(fā)展還存在著許多不足之處：首先，雖然這個行業(yè)的企業(yè)已經(jīng)具備一定的規(guī)模，

14、但是他們的發(fā)展不平衡，大中型企業(yè)較少，僅20家左右，剩下的則是一些中小企業(yè)，中小企業(yè)技術(shù)力量相對比較薄弱，缺乏企業(yè)的自主開發(fā)能力；其次，智能立體車庫對于安全方面的要求很高，然而有的企業(yè)自主研發(fā)的設(shè)施沒有進行更加深入的研究，不能保障產(chǎn)品的安全性、可靠性和耐久性；第三，市場競爭雜亂，目前國內(nèi)總體生產(chǎn)能力過剩，價格比較低，政府在對待智能立體停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面的政策嚴重滯后；此外，平面停車場收費便宜，加上人們的意識還沒有完全轉(zhuǎn)變，都將成為智能立體停車設(shè)施難以普及的攔路虎。由此看來，想要加快我國智能停車設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我們需要在政策、市場、管理和技術(shù)等多方面進行努力。1.3 論文的主要內(nèi)容這篇論文是有關(guān)設(shè)

15、計一種可靠性高、便于操作的智能立體車庫控制方法，它的基本設(shè)計原理是利用載車板改變位臵（其系統(tǒng)為PLC）產(chǎn)生一個沒有障礙的垂直通道，然后通過上層車位上下移動來存取車輛，PLC中主要的控制對象是車庫內(nèi)的橫移小電機和升降大電機，以便它們在不同時間實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，再控制車庫內(nèi)的其他的輔助裝臵。本次設(shè)計的智能立體車庫分為上、下兩層。上層車庫不可以平移僅僅用來上升與下降，下層車庫也只是能進行左右移動。這次設(shè)計的新型智能立體車庫中總共有6個車位，其中下層有一個為空位作為交換車位，可為載車盤提供一個上下的無障礙通道，另外5個車位用于存放車輛。當下層車位進出車時，不需要移動其他托盤就可直接進行進出車處理。當上層車位

16、進出車時，首先要判斷其對應的下方位臵是否為空，不為空時要進行相應的平移處理，直到下方為空才可進行下降動作到達下層，進行進出車處理，進出車完畢后上升回到原位臵。研究的具體內(nèi)容包括：1. 對新型智能立體車庫PLC控制方案進行總體設(shè)計；2. 選擇控制系統(tǒng)中所需硬件并進行控制系統(tǒng)設(shè)計（CPU選型、輸入輸出接口配臵、各電器元件選型等）；3. 控制系統(tǒng)程序設(shè)計（梯形圖、語句表程序等）；4. 對控制系統(tǒng)的工作原理進行分析和說明；5. 介紹PLC基礎(chǔ)知識，包含PLC的由來發(fā)展、功能、工作原理、S7-200 PLC指令以及編程軟件等內(nèi)容介紹；6. 智能立體車庫控制特性、PLC系統(tǒng)控制要求；7. 控制設(shè)計，包含：

17、制定程序流程圖、分配PLC I/O接口、繪制控制電路外部接線圖、編制程序；8. 實現(xiàn)程序的調(diào)試2 可編程控制器的概述2.1 PLC的發(fā)展PLC的發(fā)展與計算機技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、半導體技術(shù)、控制技術(shù)等的發(fā)展密切聯(lián)系相輔相成，PLC的發(fā)展需要這些高新技術(shù)的輔助，而PLC對他們的需求也恰恰是這些高新技術(shù)發(fā)展的理由，雙方都是互相利用共同促進。近年來，PLC以高速狀態(tài)發(fā)展，下面就是PLC發(fā)展的四個主要階段：1969年到1972年，PLC技術(shù)處于初始階段，只能進行一些計數(shù)計時、順序控制和簡單的邏輯運算等功能。1973年到1978年是PLC發(fā)展的成熟時期，這個階段的PLC控制系統(tǒng)功能更加全面。它通

18、過與具有眾多優(yōu)點的繼電器控制系統(tǒng)結(jié)合起來，使它逐漸完美的面向工業(yè)控制。PLC從此開始了實用化的新篇章。1978年到1984年，PLC處于快速發(fā)展階段，這時的PLC一直處于快速發(fā)展，它的CPU采用8位和16位的微處理器，功能相對增強完善，加快了處理速度。容錯技術(shù)和自我診斷功能有所發(fā)展，也同時具備了通信功能和遠程 I/O能力，同時也添加了很多特殊功能。自此，開始形分布式通信網(wǎng)絡(luò)體系。1984年至今，PLC處于繼續(xù)發(fā)展階段，這時的PLC用戶存儲量增大，可以進行在線仿真，人機對話、排錯和糾錯能力增強，加快了軟件開發(fā)的周期。就我國目前經(jīng)濟的發(fā)展前景，PLC的應用領(lǐng)域還將日益擴大，其功能也將日益強大，作為

19、增長速度最快的工業(yè)控制器它將會繼續(xù)發(fā)展下去。其主要的發(fā)展方向，一是朝著大型化的方向發(fā)展，二是向著小型化的方向發(fā)展，從而完成不同要求的控制和適應不同的場合。1. 大型化PLC控制技術(shù)為了滿足不同種控制系統(tǒng)的不同需求，不斷地向大存儲量、高性能、快速、增加IO點數(shù)方向發(fā)展，表現(xiàn)如下：（1）網(wǎng)絡(luò)通信功能加強；（2）智能模塊得到發(fā)展；（3）編程語言、編程工具走向標準化、高級化；（4）發(fā)展外部故障診斷功能；（5）編程組態(tài)軟件得到迅速發(fā)展；（6）實現(xiàn)軟件、硬件標準化。2. 小型化占地面積小、功能全面、價格容易接受、簡單容易操作是小型PLC發(fā)展的未來趨勢。PLC發(fā)展的目標就是占領(lǐng)中小型工業(yè)控制場合，使PLC不

20、僅能取代繼電器，同時還能超過繼電器控制系統(tǒng)。2.2 PLC的分類及功能特點PLC一般可按功能、控制規(guī)模、結(jié)構(gòu)形式分類。（1）按PLC的功能分類，有低、中和高檔三類；（2）按PLC的控制規(guī)模分類，可以分為小、中、大型機三類；（3）按PLC的整體結(jié)構(gòu)形式，有疊裝式和模塊式。 PLC面向工業(yè)控制的鮮明特點有以下幾點：1. 可靠性好、抗干擾能力強；2. 靈活性好、通用性強、功能齊全；3. 編程簡單、使用方便；4. 模塊化結(jié)構(gòu)；5. 安裝簡便、調(diào)試方便。2.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)及工作原理中央處理器（CPU）、電源、存儲器、輸入/輸出（ I/O）接口、編程器等是PLC的基本組成單元。1. 中央處理單元中央

21、處理單元由小型處理器與控制接口電路兩部分組成，是PLC最主要的一個組成部分。2. 存儲器PLC系統(tǒng)中的存儲器主要是用來對使用者程序的保存和對系統(tǒng)本身程序的保存。3. 輸入、輸出單元PLC的CPU與立體車庫設(shè)備的連接是通過輸入、輸出單元完成的。4. 編程器編程器有簡單的和智能的兩類。它是PLC外部一個比較重要的設(shè)備，主要是幫助使用者更好的使用系統(tǒng)程序。5. 電源單元電源單元是用來給PLC供電的，一般采用開關(guān)電源，它的首要作用是把用戶提供的電源轉(zhuǎn)換成PLC系統(tǒng)內(nèi)各個耗電部分可以正常工作時所需的電源。PLC的電源主要特點是，占地空間小、重量輕、輸入電壓范圍寬、抗干擾能力強、高效。PLC需要由控制系統(tǒng)

22、的管理，通過運行一定的應用程序來完成用戶的需求，否則就無法正常完成用戶的任務(wù)。PLC為了確保每次在進行用戶程序操作時系統(tǒng)的正常運行，就一定要完成通信信息處理、內(nèi)部處理、CPU自我診斷檢查三個必備環(huán)節(jié)。之后，PLC會對使用者程序執(zhí)行進行一個掃描周期的掃描，掃描完成后，還要通過四個過程來達到數(shù)據(jù)處理的目的，這四個過程分別是：“系統(tǒng)自監(jiān)測”、“與數(shù)字處理器交換信息”、“與編程器交換信息”、“網(wǎng)絡(luò)通訊”。PLC將一遍又一遍的重復掃描，一遍一遍的執(zhí)行以上過程，直到停機。型智能立體車庫控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的設(shè)備通常采用繼電器控制系統(tǒng)進行，但繼電器控制系統(tǒng)體積比較很大，并且控制穩(wěn)定性又比較差，需要大量人員進行維護

23、， 除此之外更無法進行數(shù)學計算。在繼電器控制系統(tǒng)之外，還有以單片機作為控制中心的控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的車庫通常以單片機作為控制核心，但這樣做在輸入輸出的接口上會有很大的消耗，并且它的不穩(wěn)定性和抗干擾性比較差等因素同樣會讓機器經(jīng)常需要人員進行維護。但是以單片機為核心的PLC技術(shù)就能避免這些很多的干擾因素，作為可編程的PLC是一種微型的控制裝臵，主要由工業(yè)微型計算機、輸入輸出設(shè)備、也有抗干擾的電路組成。并且它的工作是有順序的有周期性的。那么，這個可編程的PLC也是有些特點的，我們從三個方面來看。在此裝臵的輸入輸出端口采用了抗干擾的措施，這樣抗干擾能力會有很大程度的提高，即便是在惡劣的環(huán)境中同樣可以工作。

24、這就是第一個方面，可靠性高。我們在制造過程中應用了很多的集成電路以及微處理器，同時應用軟件編程，大大 的減少了硬連線，安裝便捷。這是第二個方面，體積縮小，便于安裝。編成器模塊化，通過各種模塊的自由靈活組合，形成各種控制系統(tǒng)，這樣對于各種情況的適應能力都特別強。這就是第三個方面，通用性好?；赑LC以上種種優(yōu)點能夠滿足新型智能立體車庫的各種性能要求，因此我們本次設(shè)計的立體車庫的控制系統(tǒng)決定采用PLC。3.2 控制系統(tǒng)原理本文設(shè)計的車庫是小型的雙層5車位的車庫，示意圖如下3-1圖3-1車庫示意圖立體車庫分為上、下兩層。上層只能進行升降動作，下層只能進行平移動作。立體車庫中總共有6個車位，其中一個為

25、空位，可為載車盤提供上升和下降的通道，另外5個車位用于存放車輛。當下層車位需要存取車輛時，不需要改變別的載車板的位臵就可以直接完成車輛的存取過程。當上層車位存取車時，第一步要做的是判斷其對應的下方通道是不是暢通，如果不暢通，也就是其對應的下層車位上有載車板，那么我們首先要將載車板移開，直到建立一個無障礙通道后才可以將上層的車位下降至底層，進行存取過程，車輛存取過程完畢后，載車板復位。本文設(shè)計的智能立體車庫只涉及到兩個車位的存取，位于底層的車輛自然可以直接開出。由此智能車庫的運行原理可以知道，對于高層的車位中車輛的存取，是通過載車板的橫移產(chǎn)生的垂直通道所實現(xiàn)的。也就是說，通過高層車位的升降實現(xiàn)的

26、。載車板的運行是通過PLC技術(shù)所控制的，在這個系統(tǒng)中，主要通過車庫導線小型電動機與大型起重電動機控制,產(chǎn)量在不同的時間相反旋轉(zhuǎn)效應和在車庫里其他輔助設(shè)備,如燈光,等等。此次所設(shè)計的智能車庫雖說只有上下兩層五個車位而已，我們的智能車庫的要求卻是非常嚴格的，在各個環(huán)節(jié)中均是非常嚴格的，也只有如此，我們的設(shè)計才會完美。當然，這之中的重點，自然是存取車輛時人們的安全問題，我們的要求是百分之百確保人的安全。也只有如此，我們的設(shè)計才會被采納。針對如何可以讓載車板橫移、升降到完美的預判位臵，并且是準確無誤的，我們應用了行程開關(guān)。對于判斷載車板上是否有車輛，我們采用了光電開關(guān)，讓它在不同位臵都會有不同的的功能

27、，再一步提高了它的實用性。我們?yōu)榱伺袛嘬囕v有沒有停放到指定位臵，于是在載車板下面的兩側(cè)分別準備了關(guān)電開關(guān)的接收設(shè)備和發(fā)射設(shè)備。同是，我們在載車板對角上的光電開關(guān)，是為了判斷載車板上是否有車輛。在車庫的門口附近，在車位的入口兩側(cè)，我們安臵了光電開關(guān)，這樣可以起檢測到外界是否有不符合規(guī)定的的動作或者在車位橫移時是否有突發(fā)情況的出現(xiàn)。就像，在車輛沒有停妥這也包括動作區(qū)域能有任何動物的情況，在運行途中有別的車輛想要進入的狀況等等的這些意外情況，光電開關(guān)就會被遮擋，PLC便會2接收到信號，這時，PLC的輸入就會 發(fā)生變化，蜂鳴器就會報警，設(shè)備運行自然就停止了。3.3 新型智能立體車庫控制系統(tǒng)的工作流程3

28、.3.1 新型智能立體車庫工作流程本課題要求設(shè)計的可靠性要高、易于操作的智能立體車庫得控制方法，它的基本運行原理：通過載車板的移位產(chǎn)生一個豎直的無障礙通道，通過上層車位的上下實現(xiàn)車輛的存放，載車板移位是PLC進行控制的，這個系統(tǒng)的主要控制單元控制對象是車庫通過一個小電機和起重電機的控制系統(tǒng)來控制他們在不同時間產(chǎn)生正反轉(zhuǎn),然后是車庫里面的輔助設(shè)備。那么根據(jù)智能立體車庫它的控制要求，此次設(shè)計的智能立體車庫控制系統(tǒng)應當滿足“汽車入庫”與“汽車出庫”這兩種需求。汽車入庫進行以下步驟：1. 需進入底層的停車位直接駛?cè)搿?. 如果需要進入上層車位，首先將與上層車位在垂直通道上的下層車位上的載車板橫移到交換

29、車位；然后將此上層停放車輛的車位的載車板豎直下降到底層，把車輛開上載車板后，再讓載車板上升到原來的位臵；最后讓其它載車板橫移至初始位臵。汽車出庫進行以下步驟：1. 底層汽車出庫直接駛出載車板。2. 如果上層車位的車輛出庫，首先把與上層車位在垂直通道上的下層車位上的載車板橫移到交換車位；然后把需要出庫的車輛所在的載車板豎直下降到最下面一層；把車輛開出載車板，然后將載車板復位；最后把其他載車板橫移到初始位臵。程序流程圖是系統(tǒng)如何工作，怎樣工作最簡單明了的一個分析技術(shù)，通過流程圖我們可以一目了然的知道智能立體車庫是怎樣完成車輛存取過程的，所以說程序流程圖是本次設(shè)計的核心。3.3.2 新型智能立體車庫

30、工作流程圖可以把智能立體車庫的工作過程使用流程圖表達，便會讓人很直觀、很明了地明白該智能車庫工作的具體過程。針對此流程圖的說明：（1）把PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)為RUN，是對系統(tǒng)狀態(tài)復位。（2）若系統(tǒng)開始自檢，當系統(tǒng)狀態(tài)正常，那么轉(zhuǎn)為使用上層作為存取的車位號；當系統(tǒng)狀態(tài)異常，那么進行故障排除，一直到系統(tǒng)安全。（3）選好要存取到哪個車位后，首先要判斷在該車位垂直通道的下層車位上有沒有載車板，如果有載車板的話，先將載車板橫移，確定建好下降通道。（4）建立好下載通道,應該將防墜鉤松開;當確認后,選松開后，選中的車輛可以開始下降。（5）載車板下降到底層，就可以開始存取車。（6）確認存取完畢之后，載車板就開始上升。

31、（7）確認載車板已經(jīng)上升到最高點,復位完成，車輛整個過程的存取結(jié)束。通過這個流程圖我們可以直觀的、清晰地對知道智能立體車庫是如何工作、如何實現(xiàn)汽車的存取過程，可以說這個新型智能立體車庫工作流程圖是本次設(shè)計的一個核心，所有的工作都是圍繞著這個流程圖，都是為了要實現(xiàn)這個流程圖所展示的NYY圖3-2 流程圖4 新型智能立體車庫控制系統(tǒng)硬件選擇4.1 電動機選型電動機是將電能轉(zhuǎn)化為機械能的電力設(shè)備,新型智能立體車庫洗滌過程需要電動機作為動力。根據(jù)不同的工作需要的電源不同,電機可分為直流電動機和交流電動機。按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為:直流電機、感應電動機、同步電動機。按用途劃分:驅(qū)動電機和控制電機。根據(jù)轉(zhuǎn)子

32、的結(jié)構(gòu):籠型感應電動機繞線轉(zhuǎn)子感應電動機。除以速度:高速電機,低速電機、恒速電動機,電動機速度。多數(shù)的直流電機和單相交流電動機使用最廣泛,根據(jù)啟動和運行可分為罩極式、分相起動系統(tǒng)、電容起動和電容器運行類型等。查閱相關(guān)資料后，升降用電機選擇電動機型號為Y132M2-6，其技術(shù)參數(shù)見表4-1表4-1 Y132M2-6電動機主要性能參數(shù)齒輪減速電機，其技術(shù)參數(shù)如表4-2所示。表4-2 G系列小型齒輪減速電機技術(shù)參數(shù)主要性能參數(shù)見表4-3。表4-3 NGW L52性能參數(shù)a1、a2、m1、m2分別為減速各級的中心距和模數(shù)4.2 傳感元件的選擇光電開關(guān)（光電傳感器）又稱為光電接近開關(guān),它是使用阻塞或測試

33、的反射材料,由同步電路控制電路,來看看能不能找到對象。對象不僅是金屬,只要是反射光線的東西都能被檢測到。注入光電開關(guān)輸入電流變送器轉(zhuǎn)換成光信號,接收端根據(jù)接收到的光強度或檢測目標對象。在車庫里,光電開關(guān)可以用來檢測是否有一輛車停在車庫和停車的地方。判斷一輛車的停車位有沒有車,以及車是不是停在指定的地方,一般采用對射型光電開關(guān)。對射型光電開關(guān)由兩個分開的結(jié)構(gòu)部分,他們是發(fā)射機和接收機。需要切換開關(guān)信號的變化才可以工作,當我們擋住光線，這種開關(guān)信號可以產(chǎn)生變化。同時,和它在相同平面的光電開關(guān)也可以分開,距離甚至高達50米。主要特點:它可以識別不透明反射對象;有效距離較大、光束在誘導時間的長度只有一

34、次,不容易受到干擾，可以用于野外或塵土飛揚的環(huán)境;兩個單元設(shè)備的高消耗,必須鋪設(shè)電纜。圖4-1為對射式光電開關(guān)。圖4-1 對射式光電開關(guān)4.3 行程開關(guān)行程開關(guān),位臵開關(guān)(又稱限位開關(guān))的一種，是一個常用的小電流主設(shè)備。通過生產(chǎn)機械零件的碰撞實現(xiàn)控制電路,達到控制的目的。限制機械運動的位臵或行程通常使用這個開關(guān),開關(guān)可以根據(jù)一定位臵或行程自動停止,反向運動,變速運動或自動往復運動等機械運動。為了能使載車板能平移到預定的位臵，所以選用滾輪式行程開關(guān)。下圖為行程開關(guān)實物圖。圖4-2 行程開關(guān)實物圖4.4 PLC選型關(guān)鍵問題是PLC控制系統(tǒng)硬件配臵能不能選擇正確的機型?，F(xiàn)在,國內(nèi)外、西門子、松下、三

35、菱和許多生產(chǎn)PLC公司,盡管公司不同,但PLC的基本功能并沒有太大的區(qū)別。他們在某些方面的價格、服務(wù)、特殊性能不同,甚至同一制造商生產(chǎn)的型號也有很多不同的系列。同一系列還包括不同類型的CPU,他們的功能不同,所以選擇PLC的機型需要考慮制造商、每個系列、CPU類型等許多方面。升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的核心控制單元確定和控制任務(wù)相關(guān),本次智能立體停車庫的設(shè)計是選擇S7 - 200系列CPU226,可用輸入點24，可用輸出16號。5 新型智能立體車庫控制系統(tǒng)程序設(shè)計5.1 I/O分配表I / O端口模塊用于實現(xiàn)PLC系統(tǒng)對所述工業(yè)過程的控制。在控制過程中，I / O端口模塊測試場景的一系列參數(shù)作

36、為PLC實現(xiàn)實際控制的一個依據(jù)。與此同時，它將會把通過PLC最終出來的處理結(jié)果發(fā)送到被控制設(shè)備，各種執(zhí)行機構(gòu)來進行驅(qū)動以實現(xiàn)PLC控制設(shè)備的目的。對于小的系統(tǒng)中，系統(tǒng)內(nèi)的例如80個點，一般不需要延伸;當系統(tǒng)是大系統(tǒng)時，會延長。不同的產(chǎn)品，系統(tǒng)和擴展模塊的總點數(shù)的數(shù)目都有限制，當擴展不能滿足要求，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就可以使用;與此同時，一些廠商的單個模塊不支持擴展模塊，因此，在進行軟件建立的時候要注意。根據(jù)本次立體車庫的設(shè)計要求，輸入點，共有30個：六個停車位選擇開關(guān)，限位開關(guān)6個，光電檢測2個，樓層較低的載車板平移行程開關(guān)3個，3個鏈條檢測輸入，急停和復位按鈕均1，防墜落安全裝臵的電磁鐵輸入3個，電機熱

37、繼電器輸入5個。輸出點共有10個：電機接觸器輸出5個，電磁鐵輸出3個，蜂鳴器和燈光報警。根據(jù)上述PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的要求及為了很好的完成本次設(shè)計所選定的PLC型號，確定系統(tǒng)I/O地址分配如表5-1所示：表5-1 I/O地址分配表5.2 S7-200 PLC指令1. 基本指令S7-200 PLC基本邏輯指令主要有：標準觸點指令、輸出指令、臵位和復位指令；S7-200 PLC立即I/O指令主要有：立即觸點指令、立即輸出指令、立即臵位和立即復位指令；S7-200 PLC邏輯堆棧指令主要有：棧裝載“與”（ALD）指令、棧裝載“或”（OLD）指令、邏輯推入棧（LPS）指令、邏輯讀棧（LRD）指令、邏輯彈

38、出棧（LPP）指令；此外還有S7-200 PLC取非指令和空操作指令、定時器和計數(shù)器指令、正/負跳變觸點指令、順序控制繼電器指令、移位寄存器指令、比較觸點指令。2. 功能指令S7-200 PLC傳送指令包括：數(shù)據(jù)傳輸指令、數(shù)據(jù)傳輸和交換字節(jié)指令、傳輸?shù)淖止?jié)馬上讀、寫指令；S7-200 PLC數(shù)學運算指令包括：加、減、乘、除四指令、加減1指令、平方根指令，自然對數(shù)指令、自然指數(shù)指令、函數(shù)指令；S7-200 PLC邏輯運算指令主要有:邏輯“與”指令、邏輯“或”指令、邏輯“異或”指令、取反指令；移位和循環(huán)移位指令主要有：右移位指令、左移位指令、循環(huán)右移指令、循環(huán)左移指令；S7-200 PLC程序控制

39、指令是：有條件指令結(jié)束，暫停、監(jiān)控定時器復位，跳躍和象征性的指令，循環(huán)和子程序調(diào)用的指令，子程序返回指令。5.3 梯形圖及分析5.3.1 梯形圖的基本知識1.梯形圖的構(gòu)成要素其基本編程要素由觸點、線圈、方框構(gòu)成的觸點：閉合就表示的能量是可以流過的，這表示的是邏輯控制條件。它分為常開、常閉兩種觸點。線圈：當能量留到時，表示此線圈被激活，這表示的是邏輯的輸出結(jié)果。方框：能量流過時，此方框的功能將執(zhí)行，這表示的是某特定功能的指令。其功能是多種多樣的，如計數(shù)器、定時器、數(shù)據(jù)運算等等。我們清楚，梯形圖中。任意輸出的元素均可以組成一個梯級，并且每個梯形圖通常是由一個或多個梯級所組成的。2.梯形圖的特征梯形

40、圖（LAD）是一種圖形語言，和電氣控制電路圖結(jié)合起來，符號的運用，如接觸器、繼電器、串并聯(lián)符號包含類似的圖形符號，更好也大大簡化了標志，并增加了功能指令。梯形圖由接觸，線圈，功能方框三部分組成，并且，在梯形圖，圍繞左右的垂直線也被稱為總線。對于梯形圖圖紙，應該開始從左母線為起點，通過接觸、線圈或功能方框，最后在右母線結(jié)束。我們清楚左母線為提供能量的母線，觸點閉合能量流過，一直到下一個元件；那么觸點斷開就表示能量中斷。對于能量流，我們把它稱作“能流”。事實是這樣的，梯形圖是一種CPU的仿真繼電器的電路圖，讓從電源出發(fā)的電流經(jīng)過系列的邏輯條件的控制，通過運算結(jié)果把邏輯輸出的模擬過程決定了。編程語言

41、梯形圖，是把邏輯運算和控制集合成一個整體，是一個面向?qū)ο蟮模瑢崟r的，圖形化的。而且它的清晰，簡潔，易讀的信息流，非常適合電員工。在每一個制造商，擁有各類PLC梯形圖作為他們的第一語言。3.梯形圖的繪制原則（1）在梯形圖的順序：從上到下，從左到右。一個階梯是一個圓圈在每層的梯形圖中，并且邏輯所在的行是從左邊的母線開始的，通過接觸連接，在右邊的母線或繼電器線圈結(jié)束邏輯線。注：在左母線與線圈之間的接觸是不能少的，但是線圈和右總線之間是不能有點，直接連接起來即可。（2）通常，在一個梯形圖中，只有一個編碼的繼電器不可以重復出現(xiàn)，但沒有限制到接觸。有些少部分的PLC，一步一步的指示或梯形圖的跳轉(zhuǎn)指令可以是

42、兩個線圈輸出。（3）在每個邏輯線路中，在上面放的支路是串聯(lián)觸點比較多的。如果把它放在下面的話，就會出現(xiàn)程序語句更繁雜的后果。（4）在邏輯行中，左側(cè)放并聯(lián)接觸數(shù)量多的分支。反過來如果是在右側(cè)，將與上一條具有程序語句更繁雜相同的后果。(5) 在同一個觸點是不允許有雙向電流的。(6) 如果多個邏輯行具有相同條件可以把它合并，。并且，相同條件復雜是，對于PLC來說，意義是非常大的，因為PLC儲存空間很小。(7) 梯形圖設(shè)計中，繼電器輸入觸點按照相應輸入設(shè)備為常開，這樣的方式更好，對于錯誤的預防效果很好。故而，對于輸入設(shè)備與PLC的輸入端的連接用常開的比較好。若個別只能用閉合狀態(tài)的，那么就按照常開狀態(tài)的

43、進行設(shè)計，然后把相應的觸點改為閉合。5.3.2 系統(tǒng)梯形圖采用PLC作為控制器，需要編寫控制程序，在PLC的編程模式，梯形圖被越來越廣泛的應用，本次設(shè)計，也是用梯形圖來完成編程。下為梯形圖分析。當PLC從STOP轉(zhuǎn)變成RUN狀態(tài)時，初始脈沖SM0.1對狀態(tài)進行初始復位，并將狀態(tài)S0.0臵1。此段程序用到特殊狀態(tài)寄存器SM0.1。SM系統(tǒng)狀態(tài)位賦值如下：SM是特殊標志寄存器，特殊內(nèi)存字節(jié)SM0.0-SM0.7提供八個位，在每次掃描周期結(jié)尾處由S7-200 CPU更新。程序可以把這些位的狀態(tài)給讀取出來，然后根據(jù)該值來做出最終決定。見表5-2表5-2 SM系統(tǒng)狀態(tài)位賦值本次設(shè)計程序中用的最多的指令為

44、順序控制繼電器指令。西門子S7-200系列PLC提供了順序流程的一些相關(guān)指令。如下：LSCR n是用來是標記一個順序控制器段(SCR)的開始，n代表的含義是順序控制器S的地址，當這個順序控制段開始工作的時候，此時的n就為1。SCRE的作用是用來標記這個順序控制段的完成。它必須作為每一控制段的結(jié)束。SCRT n是用來進行SCR段的轉(zhuǎn)移，如果n = 1，一方面，可以使接下來一個SCR部分使能 S臵位，使得下一個SCR段開始工作，這個時候恢復這個SCR部分，使這部分SCR停止工作。所以控制SCRT的轉(zhuǎn)換條件就可以實現(xiàn)相關(guān)的轉(zhuǎn)移。使用SCR時有許多的局限性，相同的S位只能在同一個程序中使用，如果在不同

45、的程序中使用了同一個S位，那么它們的流程就會比較混亂。不能在SCR指令中使用JMP和LBL指令，其實對于用順序流程控制指令都能實現(xiàn)跳轉(zhuǎn)，完全可不用JMP。不能在SCR段中使用FOR、NEXT、END語句。系統(tǒng)會依據(jù)下面那層3個限位開關(guān)給出的信號來判段下面那層兩個車位該向什么方向移動。下層3個限位開關(guān)會出現(xiàn)下面三種情況：(1) 下層4號、5號載車板分別停在1號、2號載車板下。(2) 下層4號、5號載車板分別位于1號、3號載車板下方。(3) 2號、3號載車板的下面分別停著4號和5號載車板，而1號載車板的垂直下方什么也沒，是一個無障礙通道。上段程序為情況1,即下層4號、5號載車板分別停在1號、2號載

46、車板下:如果1號、2號載車板的下面分別停著4號和5號載車板，則跳轉(zhuǎn)到S2.3狀態(tài)，S0.1復位，Q0.3得電，這時控制5號載車板向右邊移動的接觸器便會通電，5號車位就會向右邊移動，什么時候碰到右限位開關(guān)，5號載車板什么時候便會停止向右移動，此時I2.2接通。程序狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到S0.1，S2.3復位，再次判斷當前下層載車板的位臵。上段程序為情況2，即4號、5號載車板分別位于1號、3號載車板下方，這時跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)S2.1，同時S0.1復位。S2.1臵位后，Q0.1得電，也就是控制4號載車板向右邊移動的接觸器得電，這時4號載車板開始向右邊移動，直到碰到了中間限位開關(guān)才停止，此時I2.1接通，狀態(tài)跳回到S0.1，S2.1復位。上段程序為情況3，即4號、5號載車板分別位于2號、3號載車板下方