以PLC為控制核心的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要立體車庫的生產(chǎn)對于中國來說是個(gè)新興行業(yè)，立體車庫能夠有效的緩解大多數(shù)城市的動(dòng)、靜態(tài)交通問題，改善人們的居住條件，有效的利用了土地資源價(jià)值?！?】本系統(tǒng)以PLC為控制核心，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式。通過光電傳感器、限位傳感器等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行車位信息采集，使PLC根據(jù)信息進(jìn)行存車和取車判斷，進(jìn)而控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)存取、停車功能。驗(yàn)證結(jié)果表明該控制系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制；立體停車場；垂直循環(huán)式；PLC目錄TOC\o"1-4"\h\u7653一、緒論 8124021.1研究背景及意義 836791.1.1課題來源 8250381.1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀 8220251.1.2.1國外現(xiàn)狀 8192481.1.2.2國內(nèi)現(xiàn)狀 9240401.2主要研究內(nèi)容 10225691.3本章小結(jié) 1030559二、總體設(shè)計(jì)方案 11164482.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 11165762.1.1設(shè)計(jì)要求 114532.1.2系統(tǒng)總體方案 11151952.2硬件設(shè)計(jì) 1230952.2.1硬件選擇 1218192.2.1.1PLC的選擇 12238972.2.1.2光電傳感器 1361262.2.1.3限位傳感器 13140022.2.1.4煙霧傳感器 1370512.2.2電路設(shè)計(jì) 14254712.2.2.1主電路設(shè)計(jì) 14149362.2.2.2PLC電路 15130902.2.2.3手動(dòng)控制電路 15298132.3軟件設(shè)計(jì) 166022.3.1總體思路 1692782.3.2程序及軟件流程圖 16225992.3.2.1PLC程序流程圖 16147862.3.2.2I/O分配表 18318692.3.2.3梯形圖設(shè)計(jì) 1979322.4本章小結(jié) 2622236三、系統(tǒng)仿真驗(yàn)證 27293983.1驗(yàn)證內(nèi)容 27120403.2驗(yàn)證過程 27310363.2.1啟動(dòng)、停止驗(yàn)證 27206593.2.2緊急情況驗(yàn)證 28206783.2.3自動(dòng)控制功能驗(yàn)證 297883.2.4手動(dòng)功能驗(yàn)證 30170963.3驗(yàn)證結(jié)果 31300183.4本章小結(jié) 3126821四、工作總結(jié)和展望 3236664.1工作總結(jié) 32313884.2工作展望 3218271參考文獻(xiàn) 33一、緒論1.1研究背景及意義1.1.1課題來源在一些大都會(huì)地區(qū)，交通擁堵已逐漸成為一個(gè)社會(huì)問題，這對地方政府來說是一個(gè)更為緊迫的問題。在受原始建筑面積影響的城市地區(qū)，尤其是大城市，交通和停車管理變得越來越困難。由于土地資源有限，無法增加停車位，所以停車?yán)щy逐漸成為主要問題。與某些傳統(tǒng)的地下車庫相比，立體車庫可以在許多功能上展示其多功能性。首先，車庫本身在資源節(jié)約和場地空間管理方面具有顯著優(yōu)勢。以前的地下車庫需要為人們提供足夠的地下行車通道。若采用立體車庫，這樣既可以節(jié)省城市中的土地資源，又可以為我們節(jié)約了土建工程的開發(fā)費(fèi)用。其次，與地下車庫相比，立體車庫效率更高，可確保車輛的個(gè)人健康和安全。立體車庫免去了坡道型式停車庫在坡道上的設(shè)計(jì)等麻煩。地下的停車庫這種組合方式實(shí)施的諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為了解決我國現(xiàn)代城市中停車?yán)Ь匙钣行У姆椒ê褪侄沃唬峭苿?dòng)停車行業(yè)健康發(fā)展的重要必須條件。從某種意義上說，立體停車庫實(shí)現(xiàn)了在控制系統(tǒng)中人員和車輛的完全分離。大城市土地價(jià)格的持續(xù)上漲導(dǎo)致固定停車位成本穩(wěn)步上升，而汽車的增長速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了新停車場的增長速度。因此，許多大城市都傾向于使用小面積大停車場的立體車庫。1.1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀1.1.2.1國外現(xiàn)狀立體車庫在國外的發(fā)展比國內(nèi)早，主要集中在日本、韓國、德國等發(fā)達(dá)國家，常年都在立體車庫的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域一直處于世界先進(jìn)的水平，在國內(nèi)香港澳門等地區(qū)都是效仿國外先進(jìn)的技術(shù)針對立體車庫的研究和制造，得到了快速的發(fā)展，現(xiàn)已經(jīng)可以更加完善和解決當(dāng)?shù)赝＼嚴(yán)щy的問題，且逐漸開始向外輸出其自主的技術(shù)和對外出口。亞洲最先正式開始投入使用和研究立體車庫控制系統(tǒng)的也是日本。1960年的時(shí)候日本已經(jīng)初步開始了全套一系列立體車庫控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，從開發(fā)、生產(chǎn)到銷售?！?】到現(xiàn)在已經(jīng)有50多年的歷史。如今在日本專門進(jìn)行立體車庫自動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)的企業(yè)已經(jīng)近300家，其中最為具有國際代表性的是三菱重工、日精和新明和?！?】韓國的立體車庫在技術(shù)上與日本的存在差異，韓國自1980年初就已經(jīng)開始大量地引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，且對于引入的立體車庫控制系統(tǒng)也是在適應(yīng)當(dāng)時(shí)的本土文化上進(jìn)行了一些改善，研發(fā)出一些新型的立體車庫控制系統(tǒng)。1.1.2.2國內(nèi)現(xiàn)狀相對于其他發(fā)達(dá)國家，我國的立體車庫發(fā)展較晚。目前，我國的立體車庫的發(fā)展歷程經(jīng)過三個(gè)時(shí)期：第一個(gè)發(fā)展時(shí)期是20世紀(jì)80年代初期的自主研制階段，此時(shí)期的制造商和企業(yè)按照客戶的要求，進(jìn)行了自己的開發(fā)和設(shè)計(jì)研究，但是所開發(fā)出的立體車庫控制系統(tǒng)的種類相對比較少，采用的技術(shù)也就相對簡單。第二個(gè)發(fā)展時(shí)期是到了上世紀(jì)90年代，由于我國已經(jīng)開始在國外引進(jìn)立體車庫控制系統(tǒng)的技術(shù)并且已經(jīng)進(jìn)入第二階段的研發(fā)和設(shè)計(jì)，我國許多停車公司已經(jīng)開始了解和看到中國停車行業(yè)的前景，并且已經(jīng)建立了許多合作伙伴關(guān)系。國內(nèi)的企業(yè)也已經(jīng)開始在國外引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，充分利用成本低和國外先進(jìn)制造技術(shù)的優(yōu)勢，結(jié)合先進(jìn)技術(shù)，積極參與到我國的立體車庫行業(yè)競爭。第三個(gè)發(fā)展時(shí)期是從2005年起，我國正式進(jìn)入了立體車庫控制系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)第三階段，各大型企業(yè)為了增強(qiáng)自身在同一行業(yè)的綜合競爭能力，滿足停車市場的需求，我們國家開始在國外引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上加入創(chuàng)新和改進(jìn)，形成了自己的立體車庫控制系統(tǒng)制造方法。歷經(jīng)這幾個(gè)時(shí)期，我國從開始的花錢引進(jìn)使用，到自主研發(fā)、制造和使用，擺脫了對其他國家的依賴?！?】經(jīng)過不斷自主發(fā)展，我國在立體車庫控制系統(tǒng)方面加入了刷卡存取車、組態(tài)控制、也可用觸摸屏進(jìn)行控制，或者進(jìn)行遠(yuǎn)程控制等多種方式。在控制系統(tǒng)中加入光控安保系統(tǒng)、自動(dòng)滅火裝置、遠(yuǎn)程監(jiān)控等設(shè)備。不斷完善對我國的立體車庫控制系統(tǒng)研究。1.2主要研究內(nèi)容本文就兩層的升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做詳細(xì)討論和研究。整個(gè)控制系統(tǒng)將由檢測機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。本文章節(jié)安排如下：第一章：緒論，主要介紹了立體車庫控制系統(tǒng)的研究背景、課題來源及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。第二章：方案設(shè)計(jì)，本文主要對兩層的升降橫移式立體車庫為研究對象來進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以PLC為核心實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式。通過光電傳感器、限位傳感器等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行車位信息采集，使PLC根據(jù)信息進(jìn)行存車和取車判斷，進(jìn)而控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)存取、停車功能。第三章：系統(tǒng)仿真驗(yàn)證，采用模擬驗(yàn)證的方法，對控制系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果是否能夠達(dá)到本文預(yù)期效果。第四章：工作總結(jié)和展望，總結(jié)了本文的主要內(nèi)容，對本系統(tǒng)的不足和缺點(diǎn)提出了改進(jìn)意見。1.3本章小結(jié)本章簡要論述了立體車庫控制系統(tǒng)課題來源，分析了立體車庫控制系統(tǒng)在國內(nèi)外應(yīng)用發(fā)展的歷史和其研究現(xiàn)狀，以及確定了立體車庫控制系統(tǒng)的主要研究內(nèi)容。

二、總體設(shè)計(jì)方案2.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1.1設(shè)計(jì)要求本文主要針對立體車庫的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能，一是自動(dòng)控制功能，在日常中保證立體車庫的正常運(yùn)行；二是手動(dòng)控制功能，方便在后期進(jìn)行檢修。所以在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)以下3個(gè)要求：安全性：出現(xiàn)特殊情況時(shí)，按下急停按鈕，可使系統(tǒng)關(guān)閉。軟件按照設(shè)計(jì)橫移、升降的順序移動(dòng)，防止載車板發(fā)生碰撞。經(jīng)濟(jì)性：隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，設(shè)備對于硬件的要求越來越高，在市場上出現(xiàn)了多種多樣的令人眼花繚亂的產(chǎn)品。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在完成所有功能的基礎(chǔ)上，需要選擇一個(gè)合適的設(shè)計(jì)方案，主要以節(jié)省成本為目的，來做出一個(gè)最適合該系統(tǒng)的一個(gè)選擇。（3）可靠性：為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，整個(gè)方案設(shè)計(jì)都是圍繞設(shè)計(jì)的要求來展開的，如果在后續(xù)開發(fā)過程中系統(tǒng)無法達(dá)到預(yù)期的要求，那么這樣的設(shè)計(jì)是失敗的，在研發(fā)產(chǎn)品時(shí)最不想看到的就是這種情況的出現(xiàn)，因此在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的全過程中，本文以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求為主要研發(fā)目的。2.1.2系統(tǒng)總體方案本文針對兩層的升降橫移式立體車庫進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文的2層升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)，第1層實(shí)現(xiàn)平移動(dòng)作，第2層實(shí)現(xiàn)上升和下降動(dòng)作。立體車庫包含1個(gè)空車位，該空車位是為了給其他車輛進(jìn)出車庫時(shí)提供轉(zhuǎn)換通道。當(dāng)?shù)?層的車位進(jìn)行存取時(shí)，其他車位的車輛不需移動(dòng)，可以直接進(jìn)行存車和取車。當(dāng)?shù)?層的車位需要存取車時(shí)，先判斷第1層的車位是否停有車輛。如果有車，第1層載車板需要先左移或者右移到五號(hào)空車位，隨后第2層下降到達(dá)下層，進(jìn)行存車或取車，存車或取車完成后，上層車輛上升到位后，下層車輛回到原位；如果下層沒有車，可控制該車位車輛下降，進(jìn)行存車或取車處理，存取車完畢后回到起始位置。整個(gè)控制系統(tǒng)以PLC為控制核心，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩部分功能。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖自動(dòng)控制由檢測裝置和執(zhí)行裝置組成，檢測裝置需要檢測的信息包括：車輛在載車板上停放位置、載車板到達(dá)位置以及煙霧濃度，檢測裝置將檢測到的信號(hào)發(fā)送給PLC系統(tǒng)；執(zhí)行裝置通過控制電磁閥的導(dǎo)通，進(jìn)而控制載車板的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車輛的存取。手動(dòng)控制采用點(diǎn)動(dòng)的控制方式，通過按鈕來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)載車板的移動(dòng)。當(dāng)選擇了具體的車位后，第1層車位按下“左”、“右”，載車板能夠左右移動(dòng)；第2層車位按下按鈕后，載車板能夠上下移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車輛的存取。檢測裝置有限位傳感器、光電傳感器和煙霧傳感器。限位傳感器用于確定載車板是否到達(dá)指定位置；光電傳感器主要用于確定載車板上車輛是否停好；煙霧傳感器用于檢測立體車庫中發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能夠緊急報(bào)警?？刂蒲b置主要是PLC，PLC用于控制載車板的上升、下降及橫移，以及通過檢測裝置傳遞過來的信息進(jìn)行分析，進(jìn)而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行裝置主要是電磁閥，控制裝置控制電磁閥的導(dǎo)通，進(jìn)而控制載車板的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車輛的存取。2.2硬件設(shè)計(jì)2.2.1硬件選擇2.2.1.1PLC的選擇目前，市場上主流的PLC有西門子和三菱。三菱PLC在前期由于生產(chǎn)成本低，所以在工業(yè)中使用范圍廣泛。但由于在后期維護(hù)成本高，兼容性差，很快退出了市場，不被人們使用。西門子PLC雖然價(jià)格昂貴，但是使用得也較多。其具有操作方便，資料易找，可靠性高，維修簡單，維修時(shí)間短，適用于獨(dú)立的控制系統(tǒng)，使用范圍廣泛，接線簡單等優(yōu)點(diǎn)，所以在我國應(yīng)用的更多。綜上所述，采用西門子PLC符合本設(shè)計(jì)要求。結(jié)合輸入、輸出點(diǎn)的數(shù)量情況可知，選擇一個(gè)西門子S7-200CPU226模塊，外加1個(gè)EM221的通用擴(kuò)展接口模塊。該CPU在S7-200系列中擁有最多的資源，具有24個(gè)輸入和16個(gè)輸出，并且可以通過擴(kuò)展I/O端口來滿足設(shè)計(jì)要求。2.2.1.2光電傳感器在立體停車庫中，需要確定載車板上車輛是否停好，將使用光電傳感器來進(jìn)行檢測。光電傳感器也可以叫做紅外光電開關(guān)，該開關(guān)有3種類型，分別是反射式、對射式和鏡面反射式。由于本文光電開關(guān)需要通過檢測對應(yīng)車位載車板車輛是否停放到位，所以需要在對角線安裝對射式光電開關(guān)。市場上常見的對射式光電開關(guān)品牌有施耐德、施克、歐姆龍、洛施達(dá)等。施耐德光電開關(guān)最遠(yuǎn)距離可達(dá)26米，造價(jià)昂貴，使用壽命長，耐磨損，使用安全。施克光電開關(guān)主要用于狹小空間，其精度高，對射距離短，不符合車庫要求。歐姆龍光電開關(guān)對射距離可達(dá)15米，發(fā)射不可見光，具有輸出短路保護(hù)，防止相互干擾等功能，其價(jià)位適中，使用壽命長，可長時(shí)間工作。洛施達(dá)檢測距離可達(dá)50米，具有反極性保護(hù)，短路保護(hù)，過載保護(hù)，在電壓范圍內(nèi)可長時(shí)間使用。綜上所述，歐姆龍的對射式光電開關(guān)在功能和性能上符合設(shè)計(jì)要求。2.2.1.3限位傳感器在載車板運(yùn)行中，在指定位置安裝限位傳感器，載車板觸碰限位傳感器后，停止移動(dòng)，其他載車板進(jìn)行移動(dòng)。本文擬采用歐姆龍限位傳感器，該種傳感器精度高；內(nèi)有保護(hù)裝置，可防止油污、灰塵、水等物體進(jìn)入傳感器，影響傳感器的使用壽命；還可承受脈沖電壓的峰值，在短路情況下可直接切斷電源，適用于本文設(shè)計(jì)要求。2.2.1.4煙霧傳感器通過監(jiān)測立體車庫中煙霧濃度實(shí)現(xiàn)報(bào)警，達(dá)到急停的目的，保護(hù)車庫，及人身安全。市場上主流的煙霧傳感器類型主要有：離子式、光電式煙霧和氣敏式。離子式煙霧傳感器可以探測到空氣中黑煙和灰煙粒子大小，性能遠(yuǎn)優(yōu)于其他氣敏電阻類的傳感器。由于其采用先進(jìn)技術(shù)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，被廣泛運(yùn)用到消防中。光電式煙霧傳感器內(nèi)部采用光學(xué)的工作原理，當(dāng)煙霧進(jìn)入到傳感器內(nèi)光電式傳感器接收不到可見光，當(dāng)達(dá)到或超過閾值時(shí)，傳感器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。由于立體車庫處于室外，所以對于光電式煙霧傳感器的干擾較大。氣敏式傳感器是對特定的氣體進(jìn)行檢測，一般是對于一氧化碳、瓦斯、煤氣、乙醇等氣體的濃度檢測。立體車庫中車輛產(chǎn)生的尾氣，對氣敏式傳感器會(huì)有干擾，會(huì)發(fā)出誤報(bào)警信號(hào)，使立體車庫控制系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。綜上所述，離子式煙霧傳感器符合本設(shè)計(jì)要求。2.2.2電路設(shè)計(jì)2.2.2.1主電路設(shè)計(jì)立體車庫的主電路設(shè)計(jì)圖2.2所示。PLC通過控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)載車板移動(dòng)；并在載車板固定位置安裝限位開關(guān)，進(jìn)而確保其到達(dá)指定位置后，電機(jī)停止工作。在主電路的設(shè)計(jì)圖中，F(xiàn)U為熔斷器，其作用為對各個(gè)電路進(jìn)行過載和短路保護(hù)；KM1-KM10為接觸器的主觸頭，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)。FR為熱繼電器，起過載保護(hù)作用，為了保護(hù)電機(jī)和他人的安全，電機(jī)需接地。圖2.2主電路設(shè)計(jì)2.2.2.2PLC電路圖2.3PLC電路設(shè)計(jì)PLC系統(tǒng)輸入輸出電路設(shè)計(jì)如圖2.3所示，由于本文選擇西門子S7-200CPU226的PLC，I/O口數(shù)量少，增加擴(kuò)展模塊EM221進(jìn)行配置。通過控制各個(gè)點(diǎn)位的輸入和輸出來控制立體車庫的正常運(yùn)行。2.2.2.3手動(dòng)控制電路當(dāng)PLC切換到手動(dòng)控制時(shí)，自動(dòng)控制停止運(yùn)行。其控制方式采用點(diǎn)動(dòng)控制的方式，主要用于電機(jī)維修、保養(yǎng)，以及系統(tǒng)的調(diào)試、維護(hù)等情況。具體就是，當(dāng)選擇了具體的車位后，上層車位按下“上”“下”按鈕，載車板能夠上下移動(dòng)；下層車位按下“左”、“右”按鈕，載車板能夠左右移動(dòng)；載車板移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制需求。以1號(hào)車位為例，如1號(hào)車位存有車輛，按下按鈕SB1，KM1閉合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，載車板向下移動(dòng)，取走車輛，按鈕SB2，KM2閉合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，載車板向上移動(dòng)。如圖2.4所示。圖2.4手動(dòng)控制電路2.3軟件設(shè)計(jì)2.3.1總體思路本設(shè)計(jì)由一個(gè)主程序和6個(gè)子程序構(gòu)成，主程序根據(jù)傳感器輸入的信息去選擇調(diào)用子程序，子程序分別是1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)車位存車子程序和取車子程序。具體來說，主程序的功能包括切換車庫控制模式；自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式，自動(dòng)控制開啟需要按下自動(dòng)按鈕同時(shí)手動(dòng)控制按鈕未按下，自動(dòng)控制按鈕輸入為高電平，手動(dòng)控制按鈕輸入為低電平，手動(dòng)控制反之。這樣可以保證自動(dòng)控制和手動(dòng)控制不可以同時(shí)進(jìn)行，這樣能有效避免人為操作影響PLC執(zhí)行功能。每個(gè)子程序都加了計(jì)時(shí)器，當(dāng)載車板開始移動(dòng)時(shí)，進(jìn)行100ms計(jì)時(shí)，防止由于脈沖電壓過高，而燒毀電機(jī)。2.3.2程序及軟件流程圖立體車庫控制系統(tǒng)具有兩種控制方法：自動(dòng)和手動(dòng)。手動(dòng)是指現(xiàn)場對每個(gè)載車板的手動(dòng)控制；自動(dòng)控制由操作面板上的PLC自動(dòng)邏輯控制。在該系統(tǒng)中，傳感器主要用于檢測每個(gè)車位載車板的位置和運(yùn)行狀態(tài)，并且電機(jī)的啟停和正反轉(zhuǎn)由PLC控制。分別利用光電傳感器和限位傳感器來檢測載車板的位置，接觸器和繼電器用于控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止。PLC控制程序由STEP7-MicroWINSP9進(jìn)行梯形圖編寫。整個(gè)程序包括各系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止、急停、煙霧報(bào)警程序，存車、取車子程序等幾個(gè)模塊。2.3.2.1PLC程序流程圖本立體車庫控制系統(tǒng)對第1層的車輛可以直接進(jìn)行存取車，不需要升降，對于第2層的車輛，當(dāng)其下層沒有車可以直接下降，當(dāng)其下層有車時(shí)，先移動(dòng)下層車輛所在車位載車板后，再將第2層車輛進(jìn)行下降操作。圖2.51號(hào)車位存車流程圖將汽車存入一號(hào)車位，流程圖如圖2.5所示。在將車輛存放在1號(hào)停車位中時(shí)，首先確定在4號(hào)停車位中是否有車輛。如果在4號(hào)停車位中有車輛，則首先將4號(hào)停車位的載車板移至5號(hào)停車位的空停車位，然后1號(hào)停車位的載車板下降；如果4號(hào)停車位沒有車輛，則可以直接放下1號(hào)車位的載車板。當(dāng)載板上車輛駛出后，首先確定車輛是否停好。如果沒有將車輛停好在裝載板上，則1號(hào)車位的載車板將不會(huì)移動(dòng)；如果將車輛停號(hào)在載車板上，則1號(hào)停車位載車板上升并上升到其位置后，5號(hào)停車位的載車板返回到4號(hào)停車位，完成了車輛的存入。將一號(hào)車位車輛取出，流程圖如圖2.6所示。從1號(hào)停車位中取出車輛時(shí)，首先判斷4號(hào)停車位中是否有車輛。如果停車位4中有車輛，則首先將4號(hào)停車位的載車板移至5號(hào)停車位，載車板移動(dòng)到位后，1號(hào)停車位的載車板開始下降。下降到位后，將車輛駛出；如果4號(hào)停車位的載車板上沒有車輛，1號(hào)停車位的載車板將直接下降。然后確定載板上的車輛是否駛出。如果載車板上的車輛未駛出，則1號(hào)停車位的載車板將不會(huì)移動(dòng)；如果將載車板上的車輛駛出，則1號(hào)停車位的載車板將升起，然后，5號(hào)停車位的載板返回4號(hào)停車位。取車完成。圖2.61號(hào)車位取車流程圖2.3.2.2I/O分配表根據(jù)梯形圖設(shè)計(jì)寫出I/O分配表，本設(shè)計(jì)需要10個(gè)按鈕，5個(gè)光電傳感器，1個(gè)煙霧傳感器，10個(gè)限位開關(guān)，11個(gè)繼電器，1個(gè)報(bào)警燈，3個(gè)防墜電磁閥，I/O分配表如表2.1所示。表2.1I/O分配表I/O分配表輸入輸出啟動(dòng)按鈕I0.0一號(hào)車位上升Q0.0停止按鈕I0.1二號(hào)車位上升Q0.1急停按鈕I0.2三號(hào)車位上升Q0.2一號(hào)車位上限位開關(guān)I0.3一號(hào)車位下降Q0.3二號(hào)車位上限位開關(guān)I0.4二號(hào)車位下降Q0.4三號(hào)車位上限位開關(guān)I0.5三號(hào)車位下降Q0.5一號(hào)車位下限位開關(guān)I0.6手動(dòng)控制繼電器Q0.6二號(hào)車位下限位開關(guān)I0.7四號(hào)車位左移Q1.0三號(hào)車位下限位開關(guān)I1.0六號(hào)車位左移Q1.1四號(hào)車位左限位開關(guān)I1.1四號(hào)車位右移Q1.2六號(hào)車位左限位開關(guān)I1.2六號(hào)車位右移Q1.3四號(hào)車位右限位開關(guān)I1.3報(bào)警燈Q1.4六號(hào)車位右限位開關(guān)I1.4一號(hào)防墜電磁閥Q1.5一號(hào)車位存取開關(guān)I1.5二號(hào)防墜電磁閥Q1.6二號(hào)車位存取開關(guān)I1.6三號(hào)防墜電磁閥Q1.7三號(hào)車位存取開關(guān)I1.7檢測車輛前部是否停好I2.0檢測車輛尾部是否停好I2.1檢測四號(hào)車位是否有車I2.2檢測五號(hào)車位是否有車I2.3檢測六號(hào)車位是否有車I2.4車輛上升按鈕I2.5煙霧報(bào)警I2.6手動(dòng)控制I2.7取車I3.0存車I3.12.3.2.3梯形圖設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用STEP7-MicrowinSP9軟件編寫梯形圖，其中，主程序包括程序啟動(dòng)、停止、報(bào)警、切換到手動(dòng)控制以及調(diào)用存車、取車子程序等，主程序如圖2.7所示。圖2.7主程序圖以1號(hào)車位存車為例。存放汽車時(shí)，車輛進(jìn)入車庫，操作員按下存車按鍵，開始調(diào)用存車子程序。存車子程序根據(jù)檢測裝置判斷4號(hào)停車位的存儲(chǔ)信息。如果在4號(hào)停車位的載車板上停放了車輛，則系統(tǒng)將自動(dòng)將4號(hào)停車位的載車板移至5號(hào)停車位。當(dāng)4號(hào)停車位的載車板接觸到限位傳感器時(shí)，它將停止移動(dòng)，并且1號(hào)停車位的載車板開始下降。下降到預(yù)定位置后，將車輛駛?cè)?號(hào)停車位載車板。光電傳感器檢測到車輛停放后，1號(hào)停車位的載車板上升。上升到預(yù)定位置后，4號(hào)停車位的載車板從5號(hào)停車位返回到4號(hào)停車位，以完成存車過程。如果光電傳感器檢測到4號(hào)停車位中沒有車輛，則1號(hào)停車位的載車板開始下降；車輛停在載車板上后，光電開關(guān)檢測到停有車輛后，1號(hào)停車位的載車板將直接升起，到達(dá)預(yù)定位置后，停止移動(dòng)，完成存車。存車圖如圖2.8所示。圖2.8存車程序圖以1號(hào)車位取車為例。工作人員按下取車按鈕，首先確定4號(hào)停車位的載車板上是否存有汽車。如果在4號(hào)停車位的載車板上有汽車停放，系統(tǒng)將自動(dòng)移動(dòng)該車板，從4號(hào)停車位移動(dòng)到5號(hào)停車位。當(dāng)4號(hào)停車位的載車板觸碰到限位開關(guān)時(shí)，運(yùn)動(dòng)將停止，1號(hào)停車位的載車板將下降。1號(hào)停車位的載車板下降到指定位置后，1號(hào)停車位的載車板停止運(yùn)動(dòng)。當(dāng)車輛從載車板上開出時(shí)，1號(hào)車位載車板上升。1號(hào)停車位的載車板觸碰到上限開關(guān)時(shí)，將停止移動(dòng)。此時(shí)，4號(hào)停車位的載車板返回其原始位置。如果4號(hào)停車位的車板上沒有停放車輛時(shí)，則1號(hào)停車位的載車板將直接開始下降。汽車開出后，1號(hào)停車的載車板車返回其原始位置，完成取車。1號(hào)車位取車程序圖如圖2.9所示。下層的車輛如果要取走，可直接開出車庫。圖2.9取車程序圖2.4本章小結(jié)本章從整體上闡述了立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，確定了控制方案的可行性。并完成了軟件和硬件的設(shè)計(jì)。

三、系統(tǒng)仿真驗(yàn)證3.1驗(yàn)證內(nèi)容通過S7-200仿真器V2.0進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真，以進(jìn)行仿真調(diào)試。為了確保該設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，達(dá)到了該設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。故將本設(shè)計(jì)的梯形圖程序通過模擬驗(yàn)證的方法達(dá)到驗(yàn)證效果。梯形圖程序編輯完成后，進(jìn)行編譯，編譯無錯(cuò)誤后，將程序文件導(dǎo)出，后綴名為awl，再在仿真軟件中載入這個(gè)程序進(jìn)行仿真。本次仿真驗(yàn)證內(nèi)容主要包括：1.控制系統(tǒng)啟動(dòng)、停止；2.當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，系統(tǒng)按下急停按鈕使系統(tǒng)停止；3.自動(dòng)控制功能驗(yàn)證；4.手動(dòng)控制功能驗(yàn)證。3.2驗(yàn)證過程3.2.1啟動(dòng)、停止驗(yàn)證當(dāng)需要啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，按下仿真軟件中的啟動(dòng)I0.0，線圈M0.0通電，系統(tǒng)啟動(dòng)。仿真圖如圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)啟動(dòng)當(dāng)系統(tǒng)需要停止時(shí)，在仿真軟件中按I0.1，線圈M0.0斷電，系統(tǒng)停止。仿真圖如圖3.2所示。圖3.2系統(tǒng)停止3.2.2緊急情況驗(yàn)證當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生緊急情況時(shí)，在仿真軟件中模擬按下急停按鍵I0.2，2秒后線圈M0.0失電，系統(tǒng)停止。仿真圖如圖3.3所示。圖3.3系統(tǒng)急停圖3.4煙霧報(bào)警立體車庫發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙霧傳感器將信號(hào)傳給PLC，在仿真軟件中I2.6閉合，煙霧報(bào)警燈Q1.4工作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。仿真圖如圖3.4所示。3.2.3自動(dòng)控制功能驗(yàn)證通過1號(hào)車位的存車和取車驗(yàn)證自動(dòng)控制的功能。以1號(hào)停車位存車為例。當(dāng)需要存入汽車時(shí)，按下模擬按鈕I1.5，將運(yùn)行用于存入汽車的子程序，并且將執(zhí)行存入汽車的操作。1號(hào)車位防墜電磁閥開始工作，計(jì)時(shí)器T40工作；光電傳感器檢測到4號(hào)車位存有車輛，模擬按鍵I2.2點(diǎn)亮，4號(hào)車位載車板向左移動(dòng)；到達(dá)指定位置后，左限位開關(guān)I1.1點(diǎn)亮載車板停止移動(dòng)；1號(hào)車位載車板下降。到達(dá)指定位置后，1號(hào)車位下限位傳感器I0.3點(diǎn)亮，載車板停止移動(dòng)；當(dāng)車輛停好后，光電傳感器I2.2點(diǎn)亮，檢測到載車板上停有車輛，1號(hào)車位載車板開始上升；到達(dá)位置后，上限位傳感器I0.3得電，載車板停止移動(dòng)，4號(hào)車位載車板恢復(fù)原位，存車完成。1號(hào)車位存車開始階段仿真圖如圖3.5所示，完成階段仿真圖如圖3.6所示。圖3.5存車開始階段仿真圖圖3.6存車完成階段仿真圖以1號(hào)車位取車為例，當(dāng)需要取車時(shí)，模擬按鍵按下I1.5，取車子程序運(yùn)行，進(jìn)行取車操作。計(jì)時(shí)器T37開始工作，并檢測到4號(hào)停車位中沒有汽車，并且載車板直接下降。到達(dá)指定位置后，1號(hào)車位下限位傳感器工作，I0.6點(diǎn)亮，載車板停止移動(dòng)；光電傳感器檢測到車輛停好后，線圈Q0.0工作，載車板上升；到達(dá)指定位置后，上限位傳感器工作，I0.3點(diǎn)亮，載車板停止移動(dòng)，取車完成。取車開始階段仿真圖如圖3.7所示，取車結(jié)束階段仿真圖如圖3.8所示。圖3.7取車開始階段仿真圖圖3.8取車完成階段仿真圖3.2.4手動(dòng)功能驗(yàn)證當(dāng)系統(tǒng)需要切換到手動(dòng)控制時(shí)，自動(dòng)控制將不再起作用。手動(dòng)控制和自動(dòng)控制通過按鈕來切換，在仿真軟件中模擬按下I2.7，線圈Q0.6得電，切換到手動(dòng)控制。如圖3.9所示。圖3.9手動(dòng)切換仿真圖3.3驗(yàn)證結(jié)果從的仿真結(jié)果可以看出，按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開始工作；按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作。在緊急情況下，按緊急停止按鈕，系統(tǒng)將在2秒鐘后停止；當(dāng)發(fā)生火災(zāi)，煙霧報(bào)警燈開始工作。用戶需要存車輛時(shí)，Q1.0對應(yīng)的4號(hào)停車位位下行線圈指示燈點(diǎn)亮，說明4號(hào)停車位的載車板上存有車輛，4號(hào)停車位的載車板左移，4號(hào)停車位的載車板移動(dòng)到位后，Q0.3點(diǎn)亮，說明1號(hào)停車位的載車板開始下降，開始進(jìn)行取車操作；從的仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)存車完成時(shí)，對應(yīng)1號(hào)停車位上行的線圈指示燈點(diǎn)亮，車庫中1號(hào)停車位的載車板恢復(fù)到原來的位置，完成取車操作。用戶需要取出車輛時(shí)，Q0.3對應(yīng)的1號(hào)位下行線圈指示燈點(diǎn)亮，說明1號(hào)載車板下降，開始進(jìn)行取車操作；從的仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)取車完成時(shí)，對應(yīng)1號(hào)位上行的線圈指示燈點(diǎn)亮，車庫中的1號(hào)停車位的載車板被恢復(fù)到其原始位置，并且取車完成。綜上所述，驗(yàn)證結(jié)果表明本設(shè)計(jì)達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。3.4本章小結(jié)本章主要闡述了系統(tǒng)的軟件仿真，通過仿真調(diào)試，驗(yàn)證本次的設(shè)計(jì)已實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的基本要求和基本功能。

四、工作總結(jié)和展望4.1工作總結(jié)在分析了國內(nèi)背景和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，閱讀了許多與立體車庫控制系統(tǒng)有關(guān)的文章。確定了立體車庫控制系統(tǒng)的總體方案。根據(jù)設(shè)計(jì)方向，介紹并設(shè)計(jì)了立體車庫控制系統(tǒng)的控制方法，停車位的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，硬件的選擇和程序的設(shè)計(jì)。其中在控制方面，以PLC為核心，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手