編號(hào) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）題目 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師時(shí) 間目 錄摘 要 ………………………………………………………………………………ⅠAbstract……………………………………………………………………………Ⅱ1 緒論…………………………………………………………………………………11.1 立體停車庫(kù)的簡(jiǎn)介……………………………………………………………11.2 本課題設(shè)計(jì)的背景 …………………………………………………………31.3 本題設(shè)計(jì)的內(nèi)容………………………………………………………………41.4 本題設(shè)計(jì)的目的及意義………………………………………………………42 立體停車庫(kù)控制方案的……………………………………………………………62.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟…………………………………………………………63 升降橫移式立體停車庫(kù)的構(gòu)成及工作原理………………………………………73.1 升降橫移式立體停車庫(kù)的構(gòu)成 ………………………………………………73.2 升降橫移式立體停車庫(kù)的工作原理…………………………………………74 立體停車庫(kù)部分硬件的設(shè)計(jì)………………………………………………………94.1 安全防護(hù)裝置 …………………………………………………………………94.2 傳感器的選擇 ………………………………………………………………94.2.1 感煙感溫傳感器 …………………………………………………………104.2.2 紅外線傳感器 ……………………………………………………………104.2.3 行程開(kāi)關(guān) …………………………………………………………………114.3系統(tǒng)控制箱設(shè)計(jì) ………………………………………………………………114.4電動(dòng)機(jī)的選型 …………………………………………………………………124.4.1 升降傳動(dòng)電機(jī) ……………………………………………………………124.4.2 橫移傳動(dòng)電機(jī) ……………………………………………………………124.5 PLC 的選型 ……………………………………………………………………134.5.1 PLC 的選型 ………………………………………………………………134.5.2 PLC 外部接線圖 …………………………………………………………155 立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ……………………………………………………165.1 PLC 工作過(guò)程 ………………………………………………………………………165.2 PLC 程序編制原則 …………………………………………………………175.3 I/O 點(diǎn)地址分配 …………………………………………………………………175.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖……………………………………………………………195.5 PLC 控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)…………………………………………………………21基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 總 結(jié) …………………………………………………………………………………22致 謝 ……………………………………………………………………………………23參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………24文獻(xiàn)綜述 …………………………………………………………………………25附錄 PSH16D 型立體停車庫(kù) PLC 梯形圖……………………………………………32基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) I摘 要立體車庫(kù)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)部分車輛的自動(dòng)停放及科學(xué)寄存的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施。隨著城市汽車數(shù)量的不斷增加，停車難問(wèn)題己經(jīng)成為大中型城市的一個(gè)普遍現(xiàn)象。機(jī)械式立體車庫(kù)可更好的利用上地資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢(shì)，更大限度地停放車輛，成為解決城市靜態(tài)交通問(wèn)題的重要途徑。本課題以較為典型的升降橫移式立體車庫(kù)為研究對(duì)象，綜合考慮立體車庫(kù)制造成本和可行性的雙重因素。本文是在對(duì)國(guó)內(nèi)外車庫(kù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)做了調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇三層六列式車庫(kù)結(jié)構(gòu)為研究模型。升降橫移式立體車庫(kù)就其組成部分而言，可分為三大部分：車庫(kù)的結(jié)構(gòu)部分、傳動(dòng)裝置部分以及控制系統(tǒng)部分。本文簡(jiǎn)單介紹了車庫(kù)的主體結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，對(duì)車庫(kù)的控制系統(tǒng)作了比較詳細(xì)的說(shuō)明。在對(duì)升降橫移式立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用了先進(jìn)的可編程序控制器(PLC)控制，運(yùn)用西門子公司的編程軟件編制了升降橫移式立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的程序，采用 PLC 作為控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單易行。其穩(wěn)定、可靠、快速、性價(jià)比高的特點(diǎn)使得控制系統(tǒng)非常完美。為了使停車設(shè)備滿足使用要求，根據(jù)國(guó)家關(guān)于機(jī)械式停車設(shè)備通用安全要求的標(biāo)準(zhǔn)、升降橫移式立體車庫(kù)的實(shí)際，在升降橫移式立體車庫(kù)中使用了一些必要的安全技術(shù)，這樣保證了車輛的絕對(duì)安全，使得整個(gè)車庫(kù)可以安全平穩(wěn)的運(yùn)行。關(guān)鍵詞：立體車庫(kù)；控制系統(tǒng)；可編程序控制器基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) IIAbstractStereo garage is the storage which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile. As the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays, the hard-to-Park Problem has become a common phenomenon. Mechanical stereo garage can use land resource sufficiently and bring space advantage into play, and maximize the number of parking cars. It has become an important way for static traffic problem of cities. The issue studies the type mechanical parking system which named up-down and translation stereo garage, and regards of the two factors of cost of manufacture and operational efficiency synthetically.On the basis of investigation on current situation and developing trend of garage in domestic and abroad, we choose three-layer and six-formulistic garage structure as the research model. According to the form of the dragging-forms of multi player up-down and translation ear-base, it is made of three parts: part of ear-base structure、part of driving-framework and part of control system. The paper simply introduces main structure and characteristics of garage and also gives a short introduction to its control system. The paper adopted PLC as control system in designing the up-down and translation stereo garage, PLC software of SIEMENS company was used to weave the program of control system, through debugging running. The result proved that adopted PLC as control system is simple and easy to realize. The characteristic of stabilization, credibility, speediness and high capability made the control system very perfection. In order to satisfy using demand in design stereo garage, according to criterion of mechanical parking systems-general safety requirement and the facts of the up-down and translation stereo garage the Paper introduced some safety technique which was used in the up-down and translation stereo garage. This can ensure absolute safety for Car and make the whole stereo garage safety and running smooth.Keywords：Stereo garage; Control system; PLC11 緒 論1.1 立體停車庫(kù)的簡(jiǎn)介停車庫(kù)系統(tǒng)就其結(jié)構(gòu)特征來(lái)分類，可分為平面式和立體式兩種，平面式又分為地下平面式停車庫(kù)、地上平面式停車庫(kù)；立體式停車庫(kù)又可分為自行式立體停車庫(kù)、半自動(dòng)立體停車庫(kù)和全自動(dòng)立體停車庫(kù)，而全自動(dòng)立體停車庫(kù)還可分為兩層或多層平面式全自動(dòng)立體停車庫(kù)、豎向密集型全自動(dòng)立體停車庫(kù)以及特殊造型結(jié)構(gòu)全自動(dòng)立體停車庫(kù)。目前，機(jī)械式立體停車庫(kù)主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式等，下面簡(jiǎn)單介紹下前面四種立體車庫(kù)。（1）升降橫移式立體停車庫(kù)升降橫移式立體車庫(kù)采用以載車托盤升降或橫移存取車輛的立體停車設(shè)備叫做升降橫移類停車場(chǎng)，如圖1所示。圖 1 升降橫移式立體停車庫(kù)升降橫移式立體車庫(kù)配置靈活，造價(jià)較低。每單元可設(shè)計(jì)成多層結(jié)構(gòu)，車位可從幾個(gè)到上百個(gè)。其突出特點(diǎn)是節(jié)省占地，配置靈活，存取車迅速，等候時(shí)間短，價(jià)格低，消防、外裝修、土建地基等投資少；采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，安全可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，工作噪聲低。車庫(kù)主要停車托板、機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、自動(dòng)控制、安全防護(hù)幾部分組成，主要適用于商業(yè)、機(jī)關(guān)、住宅小區(qū)配套停車場(chǎng)的使用。一般升降橫移式單車位造價(jià)僅為的垂直升降類或巷道堆垛類的 1/6—1/3，非常適合我國(guó)現(xiàn)階段國(guó)情。(2) 巷道堆垛式立體停車庫(kù)巷道堆垛式立體車庫(kù)利用堆垛機(jī)或者橋式啟動(dòng)機(jī)作為存取車輛的工具，如圖 2 所基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2示。它在垂直和水平方向的負(fù)荷運(yùn)動(dòng)將車輛快速送進(jìn)或取出。這種車庫(kù)不需要車道，而且出入口設(shè)置靈活，所有車輛均由堆垛機(jī)進(jìn)行存取，對(duì)堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，單臺(tái)堆垛機(jī)成本較高，但該立體車庫(kù)容積率高，適合于用地緊張，綠化要求高，停車相對(duì)密集的場(chǎng)所。圖 2 巷道堆垛式立體停車庫(kù)(3) 垂直提升式立體停車庫(kù)垂直提升式立體車庫(kù)又稱為電梯式車庫(kù)，因其獨(dú)立的車庫(kù)像塔而又被稱為塔庫(kù)，如圖 3 所示。這種類型的車庫(kù)空間利用率很高，在 50 平方米的地面使用垂直提升式立體車庫(kù)，可以建造一座 25 層的塔庫(kù)，存車輛可達(dá)達(dá)到 50 輛，平均每平方米停放 1 輛車。這種車庫(kù)通過(guò)提升機(jī)的升降和裝在升降平臺(tái)上的橫移機(jī)構(gòu)將車輛或載車托盤橫移，實(shí)現(xiàn)車輛存取，具有省電，噪音小，運(yùn)行速度快以及操作簡(jiǎn)單維護(hù)方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。該立體車庫(kù)采用回轉(zhuǎn)盤技術(shù)，車輛可以直進(jìn)直出，使用便捷，對(duì)于城市繁華區(qū)域或其他停放車輛較為集中的地方，采用這種類型的車庫(kù)更是合適。車庫(kù)一般較高，但占地卻最小，對(duì)設(shè)備的安全性、加工安裝精度等要求都很高，所以造價(jià)較高?；?PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3圖 3 垂直提升式立體停車庫(kù)（4）垂直循環(huán)式立體停車庫(kù)垂直循環(huán)式立體車庫(kù)外觀像垂直升降類的車庫(kù)，通過(guò)巨型鏈輪和鏈條帶動(dòng)存車拖降做垂直方向的循環(huán)運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到存取車的目的，如圖 4 所示。這種車庫(kù)設(shè)備動(dòng)力單一，控制簡(jiǎn)單，維護(hù)方便、故障少。該類大型車庫(kù)一般為封閉式建筑結(jié)構(gòu)，停放車輛可達(dá)40 以上，小型車庫(kù)可以根據(jù)地理?xiàng)l件單獨(dú)設(shè)定，也可以多臺(tái)設(shè)備連臺(tái)設(shè)定。垂直循環(huán)式車庫(kù)占地少，兩個(gè)泊位面積可停 6—10 輛車；價(jià)格低，投資少，建設(shè)周期短。圖 4 垂直循環(huán)式立體停車庫(kù) 在對(duì)國(guó)內(nèi)外各種同類產(chǎn)品進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，再結(jié)合造價(jià)、技術(shù)難度以及用戶需求等各個(gè)方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)用升降橫移式立體車庫(kù)形式比較多，規(guī)?？纱罂尚。覍?duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性較強(qiáng)，同時(shí)采用這類設(shè)備的車庫(kù)十分普遍。本文以 3 層 16 車位升降橫移式立體停車庫(kù)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了基于 plc 的控制系統(tǒng)，并在 s7-200 上得到實(shí)現(xiàn)。1.2 本課題設(shè)計(jì)的背景隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來(lái)越多，截至2011 年 8 月底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車的數(shù)量達(dá)到 2.18 億輛，汽車數(shù)量首次突破 1 億輛。而早在2000 年，全國(guó)機(jī)動(dòng)車數(shù)量?jī)H為 1249 萬(wàn)輛，汽車數(shù)量為 625 萬(wàn)輛。通過(guò)以上數(shù)據(jù)不難看出，短短 10 年里，中國(guó)的機(jī)動(dòng)車輛的數(shù)量增加了 17 倍，汽車的數(shù)量增加了 16 倍。而與此相對(duì)應(yīng)的是城市停車狀況的尷尬。以北京市為例，截止到 2007 年底，市區(qū)僅有公共停車場(chǎng) 827 處，共計(jì)車位 5.8 萬(wàn)個(gè)，僅占市區(qū)機(jī)動(dòng)車擁有量的 8.6％，停車環(huán)境與城市規(guī)劃的矛盾相當(dāng)突出。上海的情況也讓人無(wú)法樂(lè)觀，僅有的 228 個(gè)地下車庫(kù)的有效使用面積不足 60 萬(wàn)平方米，只能滿足 1.3 萬(wàn)輛機(jī)動(dòng)車停放的需求，路邊停車漸呈泛濫之勢(shì)，比例高達(dá) 65％，而且還有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。據(jù)建設(shè)部城市交通工程技術(shù)中心對(duì)基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4全國(guó) 15 個(gè)大城市停車現(xiàn)狀的調(diào)查，城市機(jī)動(dòng)車數(shù)量與停車位之比平均為 4：84：1，這一比值對(duì)于渴望“車者有其位”的車主來(lái)說(shuō)，形式不容樂(lè)觀。停車難產(chǎn)生最主要的原因是城市建設(shè)規(guī)劃上的準(zhǔn)備不足。上世紀(jì) 80 年代初期，北京市有關(guān)部門對(duì) 2000 年北京汽車發(fā)展數(shù)的預(yù)測(cè)僅僅是 70 萬(wàn)－80 萬(wàn)輛，而事實(shí)上到新世紀(jì)鐘聲敲響之前，北京市汽車總量則足足比預(yù)期多了 100 萬(wàn)輛，其中私人小客車的數(shù)量就高達(dá) 45 萬(wàn)輛。面對(duì)迅速發(fā)展的城市車流，停車設(shè)施建設(shè)的落后也就成為了必然。據(jù)建設(shè)部停車技術(shù)開(kāi)發(fā)推廣中心介紹，北京市停車設(shè)施的欠缺最保守估計(jì)應(yīng)為 20－30％。停車難問(wèn)題現(xiàn)在已引起了社會(huì)各界的關(guān)注，所以很多高校的老師都把立體停車庫(kù)這個(gè)課題作為教學(xué)科研的一個(gè)項(xiàng)目，讓同學(xué)們把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到社會(huì)實(shí)踐中去。剛好這次我有幸獲得這個(gè)課題的研究設(shè)計(jì)。1.3 本題設(shè)計(jì)的內(nèi)容本課題的主要內(nèi)容是基于西門子 S-200 系列 PLC 的立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，升降橫移類機(jī)械停車庫(kù)利用載車板移位產(chǎn)生垂直通道,實(shí)現(xiàn)高層車位升降存取車輛。其車位結(jié)構(gòu)為 2 維矩陣形式,可設(shè)計(jì)為多層和多列。由于受收鏈裝置及進(jìn)出車時(shí)間的限制,一般為 2~4 層(國(guó)家規(guī)定最高為 4 層),2 層、3 層者居多,現(xiàn)以地上 3 層 6 列升降橫移式立體車庫(kù)為例,說(shuō)明停車庫(kù)的運(yùn)行原理。升降橫移式立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：底層只能平移,頂層只能升降，中間層既能升降，也能平移。除頂層外,其他層都必須預(yù)留一個(gè)空車位,供進(jìn)出車升降之用。當(dāng)?shù)讓榆囄贿M(jìn)出車時(shí),無(wú)需移動(dòng)其他托盤就可直接進(jìn)出車;除底層外的其他層進(jìn)出車時(shí),先按下存、取車按鈕，然后再按車位號(hào)，程序就開(kāi)始啟動(dòng)，建立下行通道，直到下方為空才可進(jìn)行下降動(dòng)作,進(jìn)出車完成后再上升回到原位置，橫移的載車板也回到原來(lái)的位置。其運(yùn)動(dòng)的總原則是：升降復(fù)位,平移也復(fù)位。1.4 本題設(shè)計(jì)的目的及意義作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車滿為患已成為當(dāng)今社會(huì)中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車已成為人們的共識(shí)。目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時(shí)期，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車進(jìn)入家庭的步伐正在加快，停車產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前景廣闊。機(jī)械式立體車庫(kù)既可以大面積使用，也可以見(jiàn)縫插針的設(shè)置，還能與地面停車場(chǎng)、地下車庫(kù)和停車樓組合實(shí)施，是解決城市停車難較為有效的手段，機(jī)械車庫(kù)與傳統(tǒng)的自然地下車庫(kù)相比，在許多方面都顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性。首先，機(jī)械式立體停車庫(kù)具有突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。以往的地下車庫(kù)由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù) 40 平方米的面積，而如果采用雙層立體式機(jī)械停車庫(kù)，可使地面的使用率提高 80％—90％，如果采用地上 21 層立體式車庫(kù)的話，50 平方米的土地面積上便可存放 40 輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)成本?；?PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5機(jī)械式立體停車庫(kù)與地下車庫(kù)相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫(kù)內(nèi)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。確切的說(shuō)，機(jī)械車庫(kù)從管理上可以做到徹底的人車分流。在地下車庫(kù)中采用機(jī)械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電量比工人管理的地下車庫(kù)低得多。機(jī)械車庫(kù)一般情況下不做成套系統(tǒng)，而是以單臺(tái)集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢(shì)，在住宅區(qū)的每個(gè)組團(tuán)中或每棟樓下都可以隨機(jī)的設(shè)立機(jī)械式立體停車庫(kù)。這對(duì)眼下車庫(kù)短缺的小區(qū)解決停車難的問(wèn)題提供了方便的條件。當(dāng)以往的路邊、人行道上停車、地下或地面停車場(chǎng)均解決不了上述問(wèn)題時(shí)，采用機(jī)械式立體停車設(shè)備是一個(gè)較為有效的措施。機(jī)械式立體停車設(shè)備又名立體車庫(kù)，它占地空間小，并且可最大限度地利用空間，安全方便，立體車庫(kù)的設(shè)計(jì)目的：是解決目前城市用地緊張，緩解停車難的一個(gè)較為有效方法?？梢灶A(yù)見(jiàn)立體車庫(kù)具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。 除上訴立體停車庫(kù)給社會(huì)帶來(lái)的意義外，同時(shí)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也給我?guī)?lái)了很多收獲。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我更加深入的了解智能立體車庫(kù)的工作原理，能夠熟練掌握PLC 在立體車庫(kù)中的運(yùn)用，能夠自主的對(duì)立體停車庫(kù)的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)；掌握了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟流程以及方案制定方法，具備了控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、軟件編制與調(diào)試等基本能力，提升了自己對(duì)于設(shè)計(jì)智能控制系統(tǒng)這方面的能力，而且能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識(shí)與社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合。基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 62 立體停車庫(kù)控制方案的2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 （1）立體停車庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要步驟，如圖 5 所示圖 5 立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本步驟（2）在本次課題設(shè)計(jì)過(guò)程中主要思路如下：1）深入的了解和分析立體車庫(kù)的工作原理和控制要求。2）根據(jù)立體車庫(kù)的控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。3）根據(jù)所設(shè)計(jì)的場(chǎng)所，選擇步進(jìn)電機(jī)的類型。4）根據(jù) I/O 的點(diǎn)數(shù)選擇合適的 PLC 的類型。5）分配 I/O 點(diǎn)，分配 PLC 的輸入、輸出點(diǎn)。6）設(shè)計(jì)立體車庫(kù)系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)?；?PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 77）將程序輸入 PLC 程序進(jìn)行調(diào)試，查出錯(cuò)誤，讓程序更加完善。3 升降橫移式立體停車庫(kù)的構(gòu)成及工作原理3.1 升降橫移式立體停車庫(kù)的構(gòu)成 升降橫移式立體停車庫(kù)通過(guò)升降或橫移載車板存取車輛。升降橫移式立體車庫(kù)主要由結(jié)構(gòu)框架部分、載車板部分、橫移系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)六大部分組成。如圖 6 所示。主框架是立體車庫(kù)的支撐結(jié)構(gòu)，通常采用鋼結(jié)構(gòu)。載車板用來(lái)承載庫(kù)存車輛，載車板上有橫移電機(jī)，帶動(dòng)載車板整體做橫移運(yùn)動(dòng)。載車板上的搬運(yùn)器由四根鋼絲繩與框架連接，可以升降。升降橫移式立體停車庫(kù)的傳動(dòng)系統(tǒng)分為升降傳動(dòng)系統(tǒng)和橫移傳動(dòng)系統(tǒng)，是整個(gè)車庫(kù)系統(tǒng)較為的核心部分。升降橫移式立體停車庫(kù)的控制系統(tǒng)可以采用可編程控制器(PLC)、單片機(jī)等硬件控制繼電器、接觸器的狀態(tài)，完成升降、橫移的動(dòng)作，從而完成車輛的存取。安全防護(hù)措施是立體車庫(kù)的安全保障，一般有緊急停止開(kāi)關(guān)、防墜裝置、警示裝置等。圖 6 升降橫移式立體車庫(kù)框架示意圖3.2 升降橫移式立體停車庫(kù)的工作原理 圖7所示為3層16車位升降橫移式立體停車庫(kù)的工作原理示意圖。圖中的空位是無(wú)載車板的空位，為車位升降提供通道?？哲囄辉诔跏蓟癄顟B(tài)下是沒(méi)有存放車輛的載車板的。存放在地面層的1、2、3、4、5車位的車輛可以“直接”存取，其載車板只做橫移運(yùn)動(dòng)，不做升降運(yùn)動(dòng)；中間層的6、7、8、9、10車位的載車板既可以做橫移運(yùn)動(dòng)，又可以做升降運(yùn)動(dòng)；頂層的11、12、13、14、15、16車位的載車板只做升降運(yùn)動(dòng)，不做橫移運(yùn)動(dòng)。升降橫移式立體停車庫(kù)一般為2-4層，每個(gè)車位單獨(dú)配有載車板。中間和基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8地面層每層都有一個(gè)空位，頂層沒(méi)有空位。上層車位如果要到地面層，需要將下層的載車板移開(kāi)，使得上層車位的下方騰出空位，然后進(jìn)行升降。圖 7 升降橫移式立體停車庫(kù)工作原理示意圖基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 94 立體停車庫(kù)部分硬件的設(shè)計(jì)4.1 安全防護(hù)裝置停車庫(kù)的安全防護(hù)措施是非常重要的，在眾多的車庫(kù)中車輛的高價(jià)性與車庫(kù)自身的價(jià)值存在很大的差異，并與客戶對(duì)車庫(kù)的信任度有著密切的聯(lián)系。對(duì)于升降橫移式立體停車庫(kù)，它的安全防護(hù)措施要做到以下幾點(diǎn)，并且配備有相應(yīng)的防護(hù)裝置。（1）防火措施:在車庫(kù)中安裝有溫?zé)焸鞲衅?，可?duì)車庫(kù)的火情實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并把監(jiān)控信號(hào)傳給中央控制系統(tǒng)。（2）急停措施:在發(fā)生異常情況時(shí)能使停車設(shè)備立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在操作盒上安裝有緊急停止開(kāi)關(guān)，并設(shè)為紅色，以示醒目。（3）阻車裝置:在很多情況下停車時(shí)，司機(jī)必須要把車停在載車板合適的位置上，一般在載車板的后端一側(cè)安裝上一塊高 25mm 以上的阻車擋鐵，方便司機(jī)準(zhǔn)確停車。(4）人車誤入檢出裝置:設(shè)備運(yùn)行時(shí)，必須裝有防止人車誤入裝置，以確保安全，一般采用紅外裝置。一旦檢測(cè)到在車庫(kù)運(yùn)作時(shí)，有人或其它物體進(jìn)入車庫(kù)，系統(tǒng)就會(huì)使這個(gè)車庫(kù)停止運(yùn)作。（5）防止載車板墜落裝置:當(dāng)載車板升至定位點(diǎn)后，需設(shè)置防墜裝置，以防止載車板因故突然落下，傷害人車，一般防墜裝置采用掛鉤形式。掛鉤防墜方式有電磁鐵驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。在本設(shè)計(jì)中采用的是機(jī)械式掛鉤，它有性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)。4.2傳感器的選擇PSH16D 型升降橫移式立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)要完成對(duì)運(yùn)動(dòng)位置的監(jiān)測(cè)、車庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控等任務(wù)，需要大量的監(jiān)測(cè)傳感裝置。在選擇監(jiān)測(cè)傳感裝置時(shí)，其裝置一般要符合以下要求:（1）輸入輸出信號(hào)之間要求一定的函數(shù)關(guān)系。經(jīng)常要求時(shí)單值、直線性的函數(shù)關(guān)系，即符合式中: （2）有較高的的靈敏度和較大的信噪比。靈敏度高，意味著被測(cè)量有微小變化時(shí)傳感器就有較大的輸出，但又要求傳感器本身噪聲小，且不易從外界引進(jìn)干擾噪聲。（3）響應(yīng)速度快又不失真。即要求輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)變化的響應(yīng)時(shí)間越短越好。（4）線性范圍寬。任何傳感器都有一定的線性范圍，在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成正比關(guān)系。線性范圍愈寬，表明傳感器的工作量程愈大?；?PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10（5）穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。穩(wěn)定性指?jìng)鞲衅鹘?jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后其輸出特性不發(fā)生變化。影響傳感器穩(wěn)定性的是時(shí)間和環(huán)境，環(huán)境又包括溫度、濕度、塵埃、振動(dòng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)干擾等因素。（6）有較高的精確度。傳感器的精確度表明傳感器輸出與被測(cè)量之間的對(duì)應(yīng)程度以及重復(fù)一致的程度。（7）輸出信號(hào)易于微機(jī)接口。對(duì)于控制系統(tǒng)而言，要求傳感器的輸出信號(hào)盡量符合計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輸入通道的信號(hào)要求，即為 O~5V，1~5V，O~10V，0 一 ZOmA，4 一ZOmA 等標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流。（8）結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，易于安裝更換，易于維護(hù)，性價(jià)比要好。在選擇傳感器監(jiān)測(cè)裝置時(shí)，要以上述要求為依據(jù)。PSH16D 型升降橫移式立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)中所涉及到的傳感監(jiān)測(cè)裝置有以下幾種:4.2.1 感煙感溫傳感器立體停車庫(kù)對(duì)于防火的要求很高，所以在控制系統(tǒng)中，必須要選擇性能比較好的感溫感煙傳感設(shè)備。分布智能煙溫復(fù)合探測(cè)器，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB4715-93 和 GB4716 一93 的要求設(shè)計(jì)，感煙靈敏度達(dá)到一級(jí)，即減光系數(shù)=1000;誤碼率1500m。在車庫(kù)運(yùn)作過(guò)程中，煙溫探測(cè)器一旦測(cè)出被測(cè)量超出測(cè)量上限，就會(huì)發(fā)出火警信號(hào)，作為輸入量傳給控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中選的是嘉保 GB-2688 型煙溫復(fù)合型傳感器。4.2.2 紅外線傳感器停車庫(kù)安裝紅外探測(cè)器有兩種功能:車庫(kù)在運(yùn)行時(shí)，不允許有其它物體進(jìn)入車庫(kù)工作區(qū)域，例如人和小寵物;在夜間或者無(wú)管理員時(shí)，防止偷盜和蓄意破壞等違法行為。在警戒范圍內(nèi)，為什么人在移動(dòng)時(shí)被動(dòng)紅外探測(cè)器能夠發(fā)生報(bào)警信號(hào)?在自然界，任何高于絕對(duì)溫度(一 273.巧℃)的物體(例如人和小寵物)，其釋放的紅外能量的波長(zhǎng)是不一樣的，因此紅外波長(zhǎng)與溫度的高低是相關(guān)的。在被動(dòng)紅外探測(cè)器中有兩個(gè)關(guān)鍵性的元件，一個(gè)是熱釋電紅外傳感器(PTR)，它能將波長(zhǎng)為 8 一 12pm 之間的紅外信號(hào)變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并能對(duì)自然界的白光信號(hào)具有抑制作用，因此在被動(dòng)紅外探測(cè)器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)無(wú)人體移動(dòng)時(shí)，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體或小寵物進(jìn)入車庫(kù)運(yùn)行警戒區(qū)，通過(guò)菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號(hào)，因此，紅外探測(cè)器的紅外探測(cè)基本概念就是感應(yīng)移動(dòng)物體與背景物體的溫度的差異。另外一個(gè)器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式。菲涅爾透鏡作用有兩個(gè):一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號(hào)折射(反射)在 PTR 上；第二個(gè)作用是將警戒區(qū)內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入警戒區(qū)的移動(dòng)物體能以溫度變化的性是在 PTR 上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)，這樣 PTR 就能產(chǎn)生變化的電信號(hào)。被動(dòng)紅外探測(cè)器具有多種型號(hào)，比如 DS 公司生產(chǎn)的 DS820、DS720、DS9360等等，從 6 米到 60 米，從單紅外到三技術(shù)，從壁掛式到吸頂式，那么所要求安裝的探測(cè)器必須要考慮防范的空間的大小，周邊的環(huán)境，出入口的特性等實(shí)際狀況。有時(shí)要考慮更換菲涅爾透鏡來(lái)滿足要求。由于被動(dòng)紅外探測(cè)器是屬于一種微弱信號(hào)檢測(cè)設(shè)備，在安裝時(shí)，必須注意一些細(xì)節(jié)方面的問(wèn)題，如高度、靈敏度等。正確安裝一個(gè)被動(dòng)紅外探測(cè)器，必須掌握以下幾個(gè)方面的信息:首先是對(duì)探測(cè)器的性能特點(diǎn)必須了解，其次基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11要合理確定安裝位置，最后必須要仔細(xì)調(diào)試。不能說(shuō)探測(cè)器能報(bào)警就說(shuō)明安裝好了，那么如何確定一個(gè)被動(dòng)紅外探測(cè)器的安裝位置(1)根據(jù)說(shuō)明書(shū)確定正常的安裝角度。安裝高度不是隨意的，會(huì)影響探測(cè)器的靈敏度和防小寵物的效果。(2)不易面對(duì)玻璃門窗。被動(dòng)紅外探測(cè)器正對(duì)玻璃門窗，會(huì)有兩個(gè)問(wèn)題:一是白光干擾，顯然 PTR 對(duì)白光具有很強(qiáng)的抑制功能，但畢竟不是 100%的抑制。因此避免正對(duì)玻璃門窗，可以避免強(qiáng)光的干擾。二是避免門窗外復(fù)雜的環(huán)境干擾。(3)不宜正對(duì)冷熱通風(fēng)口或冷熱源。被動(dòng)紅外探測(cè)器感應(yīng)作用是與溫度的變化具有密切的關(guān)系，冷熱通風(fēng)口和冷熱源均有可能引起探測(cè)器的誤報(bào)，對(duì)有些低性能的探測(cè)器，有時(shí)通過(guò)門窗的空氣對(duì)流也會(huì)造成誤報(bào)。(4)不宜正對(duì)易擺動(dòng)的物體。易擺動(dòng)的物體將會(huì)使微波探測(cè)器起作用，因此同樣可能造成誤報(bào)。(5)注意非法入侵路線。安裝探測(cè)器的目的是防止車庫(kù)在運(yùn)行時(shí)有人或小寵物進(jìn)入工作現(xiàn)場(chǎng)和休停期防止進(jìn)入車庫(kù)偷盜。綜合考慮到以上的論述，本文所選的紅外線傳感器為歐姆龍公司生產(chǎn)的型號(hào)為E3F3 的傳感器。4.2.3 行程開(kāi)關(guān)PSH16D 型升降橫移式立體停車庫(kù)橫移和升降定位所運(yùn)用的檢測(cè)器件為行程開(kāi)關(guān)。行程開(kāi)關(guān)是將機(jī)械位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電氣控制，應(yīng)用于車庫(kù)系統(tǒng)的限位保護(hù)和行程控制。行程開(kāi)關(guān)靠外加機(jī)械力使觸點(diǎn)動(dòng)作，可分為三種:快速動(dòng)作、非快速動(dòng)作和微動(dòng)。非快速行程開(kāi)關(guān)在機(jī)械系統(tǒng)的移位控制中被廣泛的應(yīng)用，其缺點(diǎn)就是觸頭的通、斷速度與機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件推動(dòng)推桿的速度有密切的關(guān)系。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)速度較慢時(shí)，觸頭打開(kāi)與閉合的速度就緩慢，觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的電弧維持時(shí)間較長(zhǎng)，容易損壞觸頭。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)速度小于 0.4m/min 時(shí)應(yīng)當(dāng)選用快速動(dòng)作的行程開(kāi)關(guān)。停車庫(kù)中部件的運(yùn)動(dòng)均大于這個(gè)速度，使用的均為非快速行程開(kāi)關(guān)。本文選用了兩種行程開(kāi)關(guān)，一種的是歐姆龍公司的型號(hào)為 TZ-5104 的行程開(kāi)關(guān)，它是常開(kāi)，滾輪式的，額定電壓為直流 12V 到 110V，交流為 220V 到 380V。本設(shè)計(jì)中這種行程開(kāi)關(guān)用于底層和中間層載車板的左右橫移限位，中間層和頂層載車板的升降限位。還有一種是歐姆龍公司的型號(hào)為 TZ5101 的行程開(kāi)關(guān)，它是常開(kāi)，頂柱式的。本設(shè)計(jì)中這種行程開(kāi)關(guān)用于中間層和頂層的載車板下降到底層時(shí)限位用。4.3系統(tǒng)控制箱設(shè)計(jì)根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要，有 1 到 16 號(hào)車位的 16 個(gè)選擇按鈕，自動(dòng)按鈕、手動(dòng)按鈕、啟動(dòng)、停止按鈕、急停按鈕、還有手動(dòng)控制的上、下、左、右四個(gè)按鈕。具體分布如圖 8。基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12圖 8 立體車庫(kù)控制箱示意圖4.4 電動(dòng)機(jī)的選型在 PSH16D 型立體停車庫(kù)中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是重要的組成部分，也是控制系統(tǒng)主要控制對(duì)象?？刂葡到y(tǒng)控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的交流電機(jī)拖動(dòng)載車板的上下升降和左右橫移。升降橫移式立體停車庫(kù)載車板橫移和升降速度都比較低，要求電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速不能太高。目前，比較常用的方法是使用變頻器控制交流電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，但是在立體停車庫(kù)中電機(jī)的負(fù)載較大，則控制變頻器輸出功率較高，成本會(huì)有大的增加，并且要求電機(jī)在掉電時(shí)能夠機(jī)械制動(dòng)，這是變頻器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的 [12]。所以，選用帶制動(dòng)的大功率減速電機(jī)作為車庫(kù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，造價(jià)不高，安全可靠。4.4.1 升降傳動(dòng)電機(jī)載車板采用拼裝式選用防滑鋼板焊接制作，在載車板的鋼板下面還設(shè)有肋板進(jìn)行加固。根據(jù)車位規(guī)格：長(zhǎng) L=5000mm，寬 W=1850mm，高 H=1550mm；載重：1800kg。根據(jù)升降橫移式立體停車庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范，可估算載車板的質(zhì)量約為 500-550kg，載車板升降速度在 4m/min~6m/min，所以初步設(shè)計(jì)載車板的提升速度為 5m/min，即電機(jī)以 0.083m/s 的速度提升載車板，鋼絲繩的拉力為：（4.1）(1805)9.8230FmgN????則卷筒所需的有效功率：（4.2）23.1wPVW其中 F 為鋼絲繩的拉力， V 為提升速度?？紤]傳動(dòng)中的各種摩擦阻力，使載荷阻力增大 10% ，則 Pz＞P w×110%=2.1KW。電機(jī)輸出功率 Pz1Pz。根據(jù)立體停車庫(kù)的設(shè)備要求及以上的計(jì)算結(jié)果，所選應(yīng)選用有制動(dòng)功能的交流減速電動(dòng)機(jī)，避免在停電的情況下載車板滑落，造成人員傷亡及車輛損壞。所以選用 JXJ231 擺線針輪減速三相異步電機(jī) n=62.2r/min，減速比為 23。基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 134.4.2 橫移傳動(dòng)電機(jī)通過(guò)鏈傳動(dòng)由滑輪實(shí)現(xiàn)橫移運(yùn)動(dòng)。 （參考文獻(xiàn)機(jī)械式三層升降橫移式立體車庫(kù)的設(shè)計(jì)）平移重量約為 G=26170N。取導(dǎo)軌面摩擦系數(shù) f = 0.20，則框架平移時(shí)所受阻力F：（4.3）26170.5234FGf N???平移速度為 v =8m/min，即 v=0.13m/s。（4.4）1534.8.W0.68kPv?考慮傳動(dòng)中的各種摩擦阻力，使載荷阻力增大 10%，則（4.5）10%.61.74Z??取傳動(dòng)中各部件的效率如下：鏈傳動(dòng)效率 η=0.97，軸承效率 η=0.99，η 總=0.922，所需電機(jī)功率為：（4.6）1/=.74/920.8ZPk??總所以選用 JXJ112 擺線針輪減速三相異步電機(jī) n=32.1r/min，減速比為 43。在升降、橫移傳動(dòng)系統(tǒng)中均選用了 JXJ 型擺線針輪減速電動(dòng)機(jī)，如圖 9 所示，其優(yōu)點(diǎn)是：1）采用了行星傳動(dòng)原理，輸入軸輸出軸在同一軸心線上，結(jié)構(gòu)緊湊體積小，不占用過(guò)多的車庫(kù)空間；2）高速比和高效率單級(jí)傳動(dòng)，就能達(dá)到 1：87 的減速比，效率在 90%以上； 3）在運(yùn)轉(zhuǎn)中同時(shí)接觸的齒對(duì)數(shù)多，重合度大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)和噪音；4）使用可靠、壽命長(zhǎng)，主要零件采用軸承鋼材料；5）設(shè)計(jì)合理，維修方便，容易分解安裝，最少零件個(gè)數(shù)以及簡(jiǎn)單的潤(rùn)滑。圖 9 JXJ 型擺線針輪減速電動(dòng)機(jī)PSH16D 立體車庫(kù)中使用的減速電機(jī)均需要正反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)載車板的上下升降和車位架的左右平移。控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)原理示意圖，如圖 10。基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14圖 10 控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)原理示意圖4.5 PLC 的選型4.5.1 PLC 的選型基于設(shè)計(jì)和調(diào)試的方便，本次設(shè)計(jì)采用德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的 S7—200 系列。S7—200 性價(jià)比高，結(jié)構(gòu)小巧、運(yùn)行速度高、價(jià)格低廉及多功能多用途，在當(dāng)今的很多企業(yè)得到廣泛的使用。s7—200 系列有 5 種 CPU 模塊，其中，CPU226 模塊有 24 輸入、16 輸出，具有擴(kuò)展功能和較強(qiáng)的控制功能，適用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)，故本系統(tǒng)采用 CPU226 模塊為控制系統(tǒng)的基本單元。根據(jù)輸入輸出分析，該控制系統(tǒng)需要 83 個(gè)輸入和 45 個(gè)輸出，基本單元不能滿足輸入輸出的要求，需要增加擴(kuò)展模塊。所選的擴(kuò)展模塊為 16 入 16出的 EM223 擴(kuò)展模塊，共需擴(kuò)展 4 片?；締卧覀?cè)的擴(kuò)展接口與擴(kuò)展模塊左側(cè)的擴(kuò)展接口通過(guò)總線連接，擴(kuò)展模塊右側(cè)的擴(kuò)展接口與下一個(gè)擴(kuò)展模塊左側(cè)的擴(kuò)展接口通過(guò)總線連接。(1)如圖 11 所示，CPU226 本機(jī)集成了 24 點(diǎn)輸入和 16 點(diǎn)輸出，共有 40 個(gè)數(shù)子量I/O，可連接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大可擴(kuò)展至 248 點(diǎn)數(shù)字量 I/O 或 35 路模擬量I/O。CPU226 有 13KB 程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6 個(gè)獨(dú)立的 30kHz 高速計(jì)數(shù)器，2 路獨(dú)立的20kHz 高速脈沖輸出。CPU226 配有兩個(gè) RS-485 通信/編程口，具有 PPI 通信、MPI 通信和自由方式通信能力，適合本設(shè)計(jì)的要求。圖 11 CPU226 實(shí)物圖(2)如圖 12 所示，輸入/輸出擴(kuò)展模塊 EM223 有 6 種類型，包括 24V DC4 入/4 出,24V DC4 入/繼電器 4 出, 24V DC8 入/8 出,24V DC8 入/繼電器 8 出, 24V DC16 入/16基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15出,24V DC16 入/繼電器 16 出。6 種類型均有隔離，本設(shè)計(jì)采用的是 24V DC16 入/繼電器 16 出。圖 12 EM223 數(shù)字量混合模塊4.5.2 PLC 外部接線圖圖 13 車庫(kù)電氣控制原理示意圖基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16圖 14 車庫(kù)電氣自動(dòng)控制主電路原理示意圖5 立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 PLC 工作 過(guò)程PLC 的工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段 [12]。（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用?；?PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17（3）輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是 PLC 的真正輸出。值得注意的是，西門子公司 1998 年 10 月份之后生產(chǎn)的 PLC，在循環(huán)處理順序上做了部分調(diào)整，將輸出刷新階段提前到輸入刷新階段之前。這一點(diǎn)需要用戶在編程時(shí)格外注意。具體調(diào)整如表 5.1 所示。表 5.1 西門子 PLC 循環(huán)處理順序的調(diào)整步驟 98 年 10 月之前的 CPU 中的順序 98 年 10 月之后的 CPU 中的順序1 操作系統(tǒng)啟動(dòng)周期監(jiān)視時(shí)間。 操作系統(tǒng)啟動(dòng)周期監(jiān)視時(shí)間。2 CPU 讀取輸入模塊的輸入狀態(tài)，并更新輸入的過(guò)程映像表。 CPU 將來(lái)自輸出過(guò)程映像表的值寫(xiě)入到輸出模塊。3 CPU 處理用戶程序并執(zhí)行程序所包含的指令。 CPU 讀取輸入模塊的輸入狀態(tài)，并更新輸入的過(guò)程映像表。4 CPU 將來(lái)自輸出過(guò)程映像表的值寫(xiě)入到輸出模塊。 CPU 處理用戶程序并執(zhí)行程序所包含的指令。5在周期結(jié)束時(shí)，操作系統(tǒng)執(zhí)行未決的任務(wù)，例如下載和刪除塊、接受和發(fā)送全局?jǐn)?shù)據(jù)。在周期結(jié)束時(shí)，操作系統(tǒng)執(zhí)行未決的任務(wù)，例如下載和刪除塊、接受和發(fā)送全局?jǐn)?shù)據(jù)。6 最后，CPU 返回周期開(kāi)始，并重新開(kāi)始周期監(jiān)視時(shí)間。 最后，CPU 返回周期開(kāi)始，并重新開(kāi)始周期監(jiān)視時(shí)間。5.2 PLC 程序編制原則設(shè)計(jì) PLC 應(yīng)用程序的基本原則是：第一，最大限度滿足車庫(kù)的控制要求，即完整性原則。第二，確保計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性。第三，力求控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、實(shí)用、合理。第四，考慮到擴(kuò)展的需要，即接口和通信等留有適當(dāng)?shù)挠嗟?。例如，系統(tǒng)為 3*3立體車庫(kù)，即三層三列立體車庫(kù)，最多存放量 7 輛車。存取車控制只針對(duì)上層(二、三層)車位，而對(duì)于下層車位，存取車只需直接開(kāi)進(jìn)開(kāi)出即可，采用梯形圖語(yǔ)言編寫(xiě)。對(duì)車位的操作就是控制橫移小電機(jī)和升降大電機(jī)，使它們?cè)诓煌瑫r(shí)間實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。上層升降動(dòng)作和以下各層的橫移動(dòng)作必須是互鎖的，即當(dāng)上層車位在升降時(shí)，下面各層車位不能移動(dòng)，當(dāng)下層車位在進(jìn)行升降動(dòng)作時(shí)，上層車位也不能移動(dòng)，并且每次升降只能有一個(gè)車位進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。程序設(shè)計(jì)要求：（1）在底層的１號(hào)車位、2 號(hào)車位、3 號(hào)車位、4 號(hào)車位、5 號(hào)車位只能左右移動(dòng)，不能上下移動(dòng)；（2）在中間層的 6 號(hào)車位、7 號(hào)車位、8 號(hào)車位、9 號(hào)車位、10 號(hào)車位既能左右移動(dòng)，也能上下移動(dòng)；基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18（3）在頂層的 11 號(hào)車位、12 號(hào)車位、13 號(hào)車位、14 號(hào)車位、15 號(hào)車位、16 號(hào)車位只能上下移動(dòng)，不能左右移動(dòng)；（4）底層車位，車輛可以“直接”開(kāi)入或是開(kāi)出。 （5）上排車位的汽車，要想開(kāi)出需要先按下相應(yīng)車位標(biāo)號(hào)呼叫按鍵，再按下叫車按鍵，然后下排車位先左移動(dòng)，讓出位置，建立好下行通道后，上排車位才能降至下層，再進(jìn)出車輛。進(jìn)出車輛完成后，載車板全部復(fù)位。因?yàn)檩d車板每次存取完車后都是全部復(fù)位的，故在本程序設(shè)計(jì)中沒(méi)有設(shè)計(jì)復(fù)位。5.3 I/O 點(diǎn)地址分配該系統(tǒng)中 PLC 主要完成對(duì)托盤的位置及運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)和存取車的操作。所用狀態(tài)元件、定時(shí)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均選用具有掉電保護(hù)功能的元件，當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)元件保持掉電前的狀態(tài)，以保存現(xiàn)場(chǎng)信息；當(dāng)發(fā)生意外情況時(shí)，按下急停按鈕中止系統(tǒng)的運(yùn)行并保存現(xiàn)場(chǎng)斷點(diǎn)信息。 表5.2 輸入/輸出（I/O）地址分配表名稱 代號(hào) 地址1-16號(hào)車位選擇按鈕 SB1-16 I0.0-I1.7上、下、左、右點(diǎn)動(dòng)按鈕 SB17-20 I2.0-I2.3自動(dòng)、手動(dòng)切換按鈕 SB21 I2.4、I3.1急停按鈕 SB22 I2.5啟動(dòng)按鈕 SB23 I2.6存車按鈕 SB24 I2.7取車按鈕 SB25 I3.0停止按鈕 SBS I3.21-10號(hào)車位左限位開(kāi)關(guān) SQ1-SQ10 I3.3-I4.41-10號(hào)車位右限位開(kāi)關(guān) SQ11-SQ20 I4.5-I5.66-16號(hào)車位上限位開(kāi)關(guān) SQ21-SQ31 I5.7-I7.16-16號(hào)車位下限位開(kāi)關(guān) SQ32-SQ37 I7.2-I7.7輸 入6-16號(hào)車位微提升 SQ38-SQ48 I8.0-I9.2基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 195.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖YY上限位開(kāi)關(guān)煙溫檢測(cè)傳感器 BHBM1-BMBH2 I9.3-I9.41-6號(hào)門紅外線傳感器 B1-B6 I10.0-I10.5名稱 代號(hào) 地址1-10號(hào)車位橫向電機(jī)正轉(zhuǎn)（左移）KM101、KM201、KM301、KM401、KM501、KM601、KM701、KM801、KM901、KM1001Q0.0、Q0.2、Q0.4、Q0.6、Q1.1、Q1.3、Q3.0、Q3.2、Q3.4、Q3.61-10號(hào)車位橫向電機(jī)反轉(zhuǎn)（右移）KM102、KM202、KM302、KM402、KM502、KM602、KM702、KM802、KM902、KM1002Q0.1、Q0.3、Q0.5、Q0.7、Q1.2、Q1.4、Q3.1、Q3.3、Q3.5、Q3.76-16號(hào)車位升降電機(jī)正轉(zhuǎn)（上升）KM1、KM3、KM5、KM7、KM9、KM111、KM121、KM131、KM141、KM151、KM161Q7.0、Q7.2、Q8.0、Q8.2、Q9.0、Q4.0、Q4.2、Q5.0、Q5.2、Q6.0、Q6.26-16號(hào)車位升降電機(jī)反轉(zhuǎn)(下降）KM2、KM4、KM6、KM8、KM10、KM112、KM122、KM132、KM142、KM152、KM162QQ7.1、Q7.3、Q8.1、Q8.3、Q9.1、4.1、Q4.3、Q5.1、Q5.3、Q6.1、Q6.3設(shè)備運(yùn)行燈 HG Q10.0報(bào)警燈 HR Q10.1輸 出警鈴 HA Q10.2NNN開(kāi)始提取存取車位信息比較判斷空位位置下層載車板橫向移動(dòng)下行通道是否建立載車板下降是否到位存取車等待載車板上升載車板是否到位基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20YY N YY圖 15 立體停車庫(kù)二、三層控制流程圖圖 15 圖為 2、3 層車位的存取車流程，首先，按下啟動(dòng)按鈕，然后系統(tǒng)系統(tǒng)初始化，然后根據(jù)需要，按下存車或是取車按鈕，再按下車位號(hào)，系統(tǒng)就開(kāi)始工作，下層載車板開(kāi)始橫移，建立下行通道，判斷下行通道是否建立好了，沒(méi)建立好，下層載車板就繼續(xù)橫移，如此循環(huán)，直至下行通道建立好為止，下行通道建立好后，上層載車板開(kāi)始下降，直至到位，存取車等待，車輛存取完后，載車板上升，上升到位后，下層載車板開(kāi)始復(fù)位，先是二層載車板復(fù)位，然后是一層載車板復(fù)位，下層載車板復(fù)位完后，程序結(jié)束，等待下一次的存取命令。圖 16 1、2 層載車板手動(dòng)控制橫移流程圖圖 16 為 1、2 層載車板手動(dòng)控制流程圖，其流程為首先按下啟動(dòng)按鈕，然后按下手動(dòng)按鈕，然后就選擇車位號(hào)，對(duì)其進(jìn)行手動(dòng)控制的橫移運(yùn)動(dòng)，不能同時(shí)按兩個(gè)車位號(hào)，左右橫移的最大限度是此車位載車板左右的限位開(kāi)關(guān)位置，如果觸發(fā)了其中一個(gè)限位開(kāi)關(guān)，那么載車板只能手動(dòng)反向移動(dòng)了。本設(shè)計(jì)的手動(dòng)控制是當(dāng)按著移動(dòng)方向鍵時(shí)載車板才移動(dòng)，放開(kāi)后載車板停止移動(dòng)。此設(shè)計(jì)是為了維修、調(diào)試和一些突發(fā)情況的復(fù)位。 載車板下降結(jié)束下層載車板橫移復(fù)位載車板是否到位基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21YYYN Y圖 17 2、3 層載車板手動(dòng)控制升降流程圖圖 17 為 2、3 層載車板手動(dòng)控制升降流程圖，其流程為首先按下啟動(dòng)按鈕，然后按下手動(dòng)按鈕，然后就選擇車位號(hào)，在對(duì)其進(jìn)行手動(dòng)控制的升降運(yùn)動(dòng)前，應(yīng)該先將對(duì)應(yīng)下層載車板進(jìn)行橫移運(yùn)動(dòng)建立下行通道（除 11 號(hào)車位） ，如果是選擇的 2 層載車板升降，那么這個(gè)載車板必須在其左限位或是右限位位置進(jìn)行升降，因?yàn)橹挥性谶@兩個(gè)位子的正下方在右下限位開(kāi)關(guān)。如果觸發(fā)了上限位開(kāi)關(guān)或是下限位開(kāi)關(guān)，那就只能反向升降了。然后再維修調(diào)試完后，把發(fā)生升降的載車板手動(dòng)控制到初始化位置，然后是把發(fā)生了橫移的載車板手動(dòng)控制到初始化位置。本設(shè)計(jì)的手動(dòng)控制是當(dāng)按著移動(dòng)方向鍵時(shí)載車板才移動(dòng)，放開(kāi)后載車板停止移動(dòng)。5.5 PLC 控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)見(jiàn)附錄NN開(kāi)始提取手動(dòng)控制車位信息手動(dòng)控制載車板橫移左右是否限位載車板只能反向升降維修、調(diào)試是否完畢將載車板橫移回初始化位置結(jié)束上下是否限位手動(dòng)控制載車板升降將載車板升降回初始化位置基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 226 總 結(jié) 升降橫移式立體停車庫(kù)運(yùn)行以來(lái)，滿足了企業(yè)的要求，控制系統(tǒng)己經(jīng)投入批量生產(chǎn)。本文設(shè)計(jì)了立體停車庫(kù)的部分硬件系統(tǒng)和軟件控制程序，針對(duì)立體停車庫(kù)自動(dòng)存取車的要求，展開(kāi)了一系列的工作。我在本設(shè)計(jì)中主要完成了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：1)針對(duì)本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容，我查閱國(guó)內(nèi)外立體停車庫(kù)的相關(guān)文獻(xiàn)，并對(duì)立體停車庫(kù)工作原理的分析。2)確定了本課題的設(shè)計(jì)流程。3)在基于本立體停車庫(kù)工作原理的理解，我進(jìn)行了升降橫移式立體停車庫(kù)的結(jié)構(gòu)分析與控制系統(tǒng)部分硬件與軟件設(shè)計(jì)。4)在研究與設(shè)計(jì)中，運(yùn)行系統(tǒng)的控制流程，應(yīng)用 STEP 7-MicroWIN V4.0 編程軟件編寫(xiě)了相應(yīng)的 PLC 控制程序，本程序運(yùn)用了模塊化編程思想，使程序簡(jiǎn)化，縮短了掃描周期，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)存取車的功能。基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23盡管如此，本系統(tǒng)仍然存在許多需要改進(jìn)的地方。如在本設(shè)計(jì)的研究中雖然對(duì)立體停車庫(kù)的部分硬件、軟件系統(tǒng)進(jìn)行了分析，但在對(duì)存取車路線的優(yōu)化方面并沒(méi)有進(jìn)行深入研究。在本次設(shè)計(jì)中我可以說(shuō)是受益匪淺，學(xué)會(huì)了很多解決問(wèn)題的方法。其實(shí)在大學(xué)里面不僅僅要學(xué)習(xí)書(shū)本上的知識(shí)，還要培養(yǎng)自己的思維方式，要學(xué)習(xí)怎樣運(yùn)用