基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計[共63頁]

西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢 業(yè) 論 文 (設(shè)計)論文題目 基于 PLC 的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計 班 級 電力系統(tǒng)及其自動化 學(xué) 號 313091283143066 姓 名 薛志松 聯(lián)系方式 13474222447 指導(dǎo)教師 趙艷妮 提交日期 2015.8.15 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) 計計 (論論 文文) 任任 務(wù)務(wù) 書書專業(yè)班級 電力系統(tǒng)及其自動化1309 層次 專升本姓名 薛志松 學(xué)號 313091283143066 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 基于 PLC 立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計 二、畢業(yè)設(shè)計（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（論文）基本要求：論文的總體結(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，中心突出，層次分明，論述清楚，結(jié)構(gòu)嚴謹，文字流暢，論證有理有據(jù)，具有說服能力。 指導(dǎo)教師： 趙艷妮 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)計計 (論論文文)考考核核評評議議書書指導(dǎo)教師評語：該生畢業(yè)設(shè)計過程中態(tài)度較認真，論文闡述清楚，論文對材料進行了一定程度的加工整理，論文內(nèi)容尚能聯(lián)系實際，有一定的分析問題、解決問題的能力。建議成績： 及格 指導(dǎo)教師簽名： 趙艷妮 2015 年 9 月 13日答辯小組意見：負責(zé)人簽名 年 月 日答辯小組成員 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會意見： 負責(zé)人簽名： 年 月 日基于基于 PLCPLC 的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計摘要摘要 本次畢業(yè)設(shè)計課題為基于 PLC 的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計。機械式車庫種類較多，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)計內(nèi)容。本設(shè)計論述了立體車庫的發(fā)展與當今現(xiàn)狀，論述分析了三層三列升降橫移式立體車庫的運行原理和結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計了立體車庫的控制系統(tǒng)，并依據(jù)其運行原理設(shè)計了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)，PLCI目目 錄錄1 緒論.11.1 課題的意義.11.2 國內(nèi)外有關(guān)課題的研究動態(tài).12 升降橫移式立體車庫的機械設(shè)計部分.32.1 立體車庫的分類及其特點.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裝置.103 立體車庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計.123.1 電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計.123.2 電氣系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計.153.2.1 PLC 接線設(shè)計 .153.2.2 其他資源配置.163.3 PLC 控制程序設(shè)計.173.3.1 PLC 的選型 .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.224.1 立體車庫自動化控制系統(tǒng).224.2 基于 WINCC的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(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.30致謝.31II附錄.32西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）11 緒論緒論1.1 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)，也給立體機械停車設(shè)備行業(yè)帶來了巨大的商機和廣闊的市場。在這商機與競爭并存的時候，我國的機械停車設(shè)備行業(yè)也將從快速發(fā)展階段進入穩(wěn)定發(fā)展階段。 立體車庫高倍率的技術(shù)經(jīng)濟指標，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。自動立體車庫具有完整的安全系統(tǒng)，如障礙物確認裝置、緊急制動裝置、防止突然落下裝置、過載保護裝置、漏電保護裝置、車輛超長及超高檢測裝置等等。存取過程可由人工完成，也可以配備計算機設(shè)備全自動完成，這也給今后的開發(fā)設(shè)計留有大的空間。.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，一個司機就可單獨完成。城市的空間是有限的，但人類的社會的發(fā)展是無限的，而人類智慧也是無窮的，立體停車設(shè)備將會利用有限的空間去完成更困難的問題，立體車庫會讓人們發(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，它也會有著更多的優(yōu)勢，會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，將會向兩個極端發(fā)展：一個極端就是價格的極端，以價格優(yōu)勢占領(lǐng)市場；另一個極端就是技術(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)濟持續(xù)快速的發(fā)展，城市規(guī)劃的完善，立體機械停車設(shè)備行業(yè)將成為一個充滿生機的朝陽行業(yè)，立體機械停車設(shè)備的技術(shù)也將得到長足的發(fā)展1.2 國內(nèi)外有關(guān)課題的研究動態(tài)國內(nèi)外有關(guān)課題的研究動態(tài)自動立體停車裝備系統(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，在二層及多層平面式立體停車庫系列中，它已發(fā)展了型、西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）2型和型。日本由于國土面積小而應(yīng)用最廣，自從 1959 年引進了建造機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 座多種形式的機械式車庫，平均每座容車量達到十輛左右，最多的能達到百輛以上。從上世紀七十年代末期起，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立體車庫的發(fā)展，即密集型自動立體停車庫的發(fā)展。1993 年，在日本東京舉行的世界立體自動停車設(shè)備展覽會盛況空前。進入 20 世紀以來，在國內(nèi)舉辦了多個與停車設(shè)備相關(guān)的展覽會，2006 年十月在上海舉辦的“2006 上海國際停車設(shè)備和智能系統(tǒng)展覽會”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，全自動立體停車設(shè)備的容車能力及其技術(shù)完備，先進程度已被世界廣泛承認和接受。國內(nèi)正處于經(jīng)濟與建設(shè)發(fā)展階段，目前已有國外多種停車設(shè)備出現(xiàn)在國內(nèi)市場上。停車裝置種類繁多，必須通過詳盡的技術(shù)分析及經(jīng)濟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)濟技術(shù)都合理的停車裝置?？傊?，在我們面臨著建設(shè)現(xiàn)代化大都市的重任和土地資源寸土萬金的情況下，設(shè)計、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，這給國內(nèi)的企業(yè)經(jīng)營者們增加了壓力和動力，應(yīng)聯(lián)合科研、生產(chǎn)與使用者，共同推進這一高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。去搶占這一新興的市場?？梢詳嘌裕瑢磉@一市場的競爭一定是激烈的。我國機械式車庫的早期研究開發(fā)工作是從 80 年代中期開始，90 年代開始引進和生產(chǎn)停車設(shè)備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用。參照日本等國標準制定的我國行業(yè)標準也于近幾年出臺，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。機械式立體車庫是一種具有綜合性能的建筑，不僅包含了機械停車設(shè)備，其規(guī)劃建設(shè)涉及到區(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、安全消防、收費管理等各學(xué)科領(lǐng)域，就停車設(shè)備本身而言，其機械結(jié)構(gòu)的發(fā)展已形成了停車設(shè)備獨有的技術(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)出西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）3安全、經(jīng)濟、高效、節(jié)能、省地的產(chǎn)品，滿足國內(nèi)外市場的需求。2 升降橫移式立體車庫的機械設(shè)計部分升降橫移式立體車庫的機械設(shè)計部分2.1 立體車庫的分類及其特點立體車庫的分類及其特點機械式車庫種類較多，主要有以下形式：升降橫移類、垂直循環(huán)類、水平循環(huán)類、平面移動類、巷道堆垛類、垂直升降類、簡易升降類等。下面介紹其中幾種類型及其特點。（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，通過升降機構(gòu)改變置車板的高度?？蔀榈厣鲜交驇У乜邮?。特點：有效利用空間，提高空間利用率達數(shù)倍。 存取車快捷便利，獨特跨梁設(shè)計，車輛出入無障礙。 采用 PLC 控制，自動化程度高。 環(huán)保節(jié)能，低噪音。 人機界面好，多種操作方式可選配，操作簡便。（2）垂直循環(huán)式通過傳動機械，驅(qū)使以垂直方式排列的各置車板作連續(xù)環(huán)形運動。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?？蔀榉忾]式高塔或敞開式低塔。特點：使用 PLC 自動調(diào)車，一次按鍵即可完成存取車?？稍O(shè)置在地面上或半地上半地下，可獨立或附設(shè)在建筑物內(nèi)，還可多臺組合?？墒∪ベ徶猛恋氐拇罅抠M用，有利于合理規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計。（3）巷道堆垛式采用巷道堆垛機和搬運器，將進到搬運器上的車輛一起作平面移動且垂直升降到停車位旁，再用存取機構(gòu)將車輛送入停車位。特點：西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）4全封閉管理，安全、防盜、為車輛提供最佳防護?？稍O(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運行，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、行走臺車及橫移裝置輸送載車板實現(xiàn)存取車操作，整個過程全自動完成。固定式升降機各層行走臺車的配置形式，可實現(xiàn)多個人同時存取車。（4）垂直升降（塔庫）式停放車輛的停車位和車輛升降機以立體方式組成的高層停車設(shè)備。通過搬運機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搬運至停車位。停車位分橫置式、縱置式和圓周式三種。特點：占地少，容車量大，高層設(shè)計最高能夠達到平均一輛車僅占一平方米的空間?？赏瑫r提供多車位進出口，等待時間短。智能化程度高，可預(yù)約存取車及空車位導(dǎo)向。利用車庫外形的空隙空間可以進行綠化，使車庫變成一個立體的綠化體，有利于美化城市和環(huán)境。（5）平面移動式 在同一層面上，用搬運臺車平面移動車輛，或使置車板平面橫移?？蔀閱螌悠矫鏅M移、單層（多層）平面往返以及門式起重機多層平移。特點：每層車臺和升降機分別動作，提高出入庫速度，可利用地下空間，停車規(guī)?？蛇_到數(shù)千臺。 部分區(qū)域發(fā)生故障時，不影響其他區(qū)域的正常運行。 通過計算機和觸屏界面進行綜合管理，可全面監(jiān)視設(shè)備的運行狀況，并且操作簡單。（6）簡易升降式停車位為兩層或三層，通過升降機構(gòu)或俯仰機構(gòu)改變置車板的高度或傾斜角度，供車輛出入?？蔀榈厣鲜交驇У乜邮?。特點：構(gòu)造簡單實用，無需特殊地面基礎(chǔ)要求。適合裝置于工廠、別墅、住宅西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）5停車場?？扇我膺w移，搬遷安裝容易或根據(jù)地面情況，獨立及多臺設(shè)備。備有專用鎖匙開關(guān)，防止外人開動設(shè)備。車板防下滑保險裝置。（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。置車板以圓弧運動方式循環(huán)者稱為圓形循環(huán)式；以直線運動方式循環(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，同層置車板可在該層內(nèi)作水平循環(huán)移動。置車板在設(shè)備兩端以圓弧運動方式升降者稱為圓形循環(huán)式；以垂直運動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)相同。通過對各類立體車庫的分析并結(jié)合本次設(shè)計的車庫容量，可以得出選用升降橫移式立體車庫為最佳選擇方案。2.2 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，當載車板到位后，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升至所在層位，取車時，下層車位直接開出，上層和中間層則是載車板降至底層后，等駕駛員進入車庫開走汽車后，載車板自動回至所在層位。圖 2-1 為一個地上 7 車位的升降橫移式停車設(shè)備，其工作原理是：三層三個車位可以升降，二層兩個車位可以升降和平移，一層的兩個車位只能橫向橫移，空車位供三層和二層的車位下降時借用。1、2 號車位可以直接存放車輛；7 號車位需下降后再存放車輛；3 號車位則需先將 1 號和 2 號載車板右移，再將3 號載車板下降；4 號車位則需先將 2 號載車板右移，再將 4 號存車板下降；5號車位需要先將 1、2、3、4 號四個載車板右移，再將 5 號載車板下降；6 號車西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）6位則需要先將 2、4 號載車板右移，再將 6 號載車板降下。圖 2-1 七車位升降橫移式立體車庫工作原理圖2.3 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)、傳動機構(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：可靠性高鋼材在生產(chǎn)時，整個過程可嚴格控制，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)的實際工作性能比較符合目前采用的理論計算結(jié)果，計算結(jié)果可靠，所以說鋼結(jié)構(gòu)的可靠性高材料的強度高，鋼結(jié)構(gòu)自重小西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）7與混凝土等材料相比，雖然鋼材的重力密度大，但它的強度和彈性模量較高，而且強度與重力密度之比也高得多。鋼結(jié)構(gòu)自重小，從而便于運輸與安裝，可減輕基礎(chǔ)的負荷，降低地基和基礎(chǔ)部分的造價。材料的塑性和韌性好鋼材的塑性好，鋼結(jié)構(gòu)在一般條件不會因超載等而突然斷裂。破壞前一般都會產(chǎn)生顯著的變形，易于被發(fā)現(xiàn)，可及時采取補救措施，避免重大事故發(fā)生。鋼材的韌性好，鋼結(jié)構(gòu)對動力荷載的適應(yīng)性強，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，易實現(xiàn)機械化，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，有時還可在地面拼裝成較大的單元，再進行吊裝。施工工期短，可盡快發(fā)揮投資的經(jīng)濟效益。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，銹蝕問題并不嚴重。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)本身的維護費用低。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，具有較好的強度和剛度，輕巧、美觀，并可二次拆卸安裝，運輸方便。（2）傳動機構(gòu)每塊上載車板都配有一套獨立的電機減速機與鏈傳動組合的傳動系統(tǒng)。其工作原理如圖2-3，電機順時針旋轉(zhuǎn)時，載車板上升，電機逆時針旋轉(zhuǎn)時，載車板下降。根據(jù)載車板及車重確定鏈條所需的傳動力。根據(jù)傳動力及載車板的移動速度確定電機功率。根據(jù)車身高度確定上下載車板間的距離，根據(jù)這個距離確定鏈條的長度，最后根據(jù)傳動力確定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀及大小。西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）8圖2-3 鏈傳動簡單示意圖（3）載車板由于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立的電機減速機傳動系統(tǒng)，藏于載車板內(nèi)。在下載車板底部裝有四只鋼輪，可以在導(dǎo)軌上行走，其中兩只為主動輪，裝于長傳動軸兩端，另兩只為獨立安裝的從動輪。電機減速機驅(qū)動長傳動軸運轉(zhuǎn)，長傳動軸上的主動鋼輪在導(dǎo)軌上滾動行走從而使下載車板作橫向平移運動。根據(jù)載車板及車輛的重量、行走速度、滾輪與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)確定橫移電機的驅(qū)動功率。圖 2-4 平板式載車板及拼合示意圖（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,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)位置出個裝兩只勾環(huán)，當上載車板上升到位后，縱梁上安裝的四只掛鉤便會自動勾住四只勾環(huán)，以防止當升降電機制動器失靈后，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)的作用是當載車板到達位置是自動停止。西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）9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，急停，手動三種控制方式，立體車庫一般采用自動控制方式工作，當出現(xiàn)緊急異常的情況時候使用急?？刂?，當故障排除或急停取消后，可以用手動按鈕使車庫復(fù)位。2.3.2 升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu)示意本論文具體選用三層七位升降橫移式自動化立體車庫進行研究和設(shè)計，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）立體車庫模型西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）10本立體車庫的建筑模型為一個三層七車位立體車庫，車庫平面設(shè)計示意圖如圖 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)計指標本車庫以中型轎車尺寸長（4800mm）寬（1800mm）高（1800mm）為標準進行設(shè)計，據(jù)此每個停車位的尺寸應(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)計為：長度=25000mm，寬度=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西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）11圖 2-8 立體車庫立體模型示意圖2.4 升降橫移式立體車庫中的安全防護裝置升降橫移式立體車庫中的安全防護裝置車庫是用來存放汽車的，汽車的價格是很昂貴的，所以車庫一旦發(fā)生事故，所造成的損失會很大，為此，我們要將事故防范于未然。為此車庫的安全防護措施應(yīng)該做到以下幾點，并安裝相應(yīng)的防護設(shè)備。（1）急停措施：在控制盒上安裝紅色的緊急停止開關(guān)，當發(fā)生異常情況時，按下急停開關(guān)能使立體車庫立即停止運轉(zhuǎn)。（2）阻車裝置：為了防止汽車在載車板上發(fā)生滑動，應(yīng)該在載車板后端和前端安裝一高 25mm 以上的阻車擋塊，司機在停車時應(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：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)。當定位開關(guān)出現(xiàn)故障時，一旦限位開關(guān)觸碰到載車板時，限位開關(guān)立即使車庫停止工作。（4）門前光電檢測裝置：在車庫運行過程中，不能有人或物進入車庫的工作區(qū)，所以要在車庫入口處安裝一個紅外裝置，一旦在車庫工作時有人或物進入車庫，系統(tǒng)將立即停止工作。（5）載車板固定裝置：當載車板到達指定位置后，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。當載車板停靠到位時，電磁鐵由通電狀態(tài)轉(zhuǎn)為失電狀態(tài)，驅(qū)動掛鉤勾住鐵環(huán)。當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)，報警燈閃爍，按下急停按鈕使車庫立即停止。西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）123 立體車庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計立體車庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計3.1 電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計整體設(shè)計在工業(yè)自動化控制中，最常用的三種控制方式有繼電器控制、單片機控制和可編程控制器控制，這三種控制方式各有優(yōu)缺點。（1）繼電器控制系統(tǒng)控制功能是用硬件繼電器實現(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、時間及溫度等參量變化而動作，以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動控制及保護。系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統(tǒng)的正常運行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。繼電器控制系統(tǒng)的延時控制是靠時間繼電器的滯后動實現(xiàn)，精度不高且易受環(huán)境溫度和濕度的影響，調(diào)整時間困難。由于繼電器的觸點有限，其靈活性和擴展性也受到制約。（2）單片機控制單片機作為一個超大規(guī)模的集成電路，機構(gòu)上包括 CPU、存儲器、定時器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為功控領(lǐng)西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）13域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計算機之一。單片機應(yīng)用范圍主要是大批量重復(fù)生產(chǎn)的民用消費品以及小批量產(chǎn)品，特別是儀器儀表，家電以及小型控制系統(tǒng)。但是，單片機是一片集成電路，不能直接將它與外部 I/O 信號相連。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、制作和程序設(shè)計的工作量相當大。 （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)計外部接線圖，同時采用梯形圖語言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點和接線，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：（1）可靠性高，抗干擾能力強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)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時間高達 30 萬小時。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。從 PLC 的機外電路來說，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，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(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)故障時可及時發(fā)出警報信息。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 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(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?？梢杂糜诟鞣N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 通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）14（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，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與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。（4）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。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）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械內(nèi)部，是實現(xiàn)機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行對比，再結(jié)合本設(shè)計可以得出使用 PLC 來控制立體車庫時最合適的。整個車庫由一臺 PLC 對其進行管理和監(jiān)控，由 PLC 來控制載車板升降橫移傳動裝置，完成車輛的存取操作，各車位車輛的存取由 PLC 根據(jù)當前各車位的停放情況，按照相應(yīng)的策略來調(diào)動載車板，以存取車輛。立體車庫的自動控制系統(tǒng)包括弱電和強電兩套系統(tǒng)，弱電系統(tǒng)主要是各種信號的采集和控制輸出，例如：通過 PLC 輸出信號給接觸器線圈，以此來控制接觸器的通斷，從而來控制強電系統(tǒng)。強電系統(tǒng)主要包括載車板電機控制線路，控制電機正反轉(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?？刂葡到y(tǒng)在面板上設(shè)有急停按鈕，當發(fā)生意外時，按下急停按 鈕將使車庫立即停止運行。系統(tǒng)輸出控制信號包括控制電機運行和方向的信號，控制電磁鐵得、失電信號。升降橫移式立體車庫是一種比較典型的跨學(xué)科機電一體化產(chǎn)品，集機械、西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）15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)的合理運用與組合構(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)行機構(gòu)是“四肢” ，框架是“軀體” ，那么控制系統(tǒng)就是“大腦” 。它指揮著車庫的每個運作過程，并對整個系統(tǒng)的狀態(tài)過程進行監(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)動執(zhí)行結(jié)構(gòu)，來完成車庫的運作。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3.2 電氣系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計電氣系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計3.2.1 PLC 接線設(shè)計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內(nèi)的橫移電機和升降電機，控制系統(tǒng)就是使它們在不同的時間內(nèi)實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，其次是車庫內(nèi)的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設(shè)施等，這些輔助裝置幫助我們更好的控制立體車庫。為了保證載車板能橫移到預(yù)定位置以及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)。同時在車庫中還采用了一些傳感器如煙溫傳感器以及安全預(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。西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）16圖 3-2 簡化 PLC 接線圖電機控制及接線設(shè)計：在存取車時車位的升降不能同時進行，車位的升降和橫移也不能同時進行，這兩個動作必須是互鎖的，即當上層車位在升降時，地面層車位不能移動，反之亦然，并且上層車位每次只能有一個車位進行上下升降運動。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。 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）17圖 3-3 電機控制原理圖3.2.2 其他資源配置（1）檢測點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行檢測，當有車輛停放不到位時，車就把光電關(guān)光源擋住，此時系統(tǒng)不能動作，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。載車板平移運動是否到位檢測只有下層載車板有平移運動， 在每個車位上分別安裝一只限位開關(guān)，用于檢測載車板平移運動是否到位。載車板升降是否到位檢測只有上層載車板有升降運動，在每個載車板垂直運動的軌道上，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作的電磁鐵上有一反饋信號，可用于指示吊鉤是否已把載車板掛好。（2）控制點分布一層載車板左右平移控制一層載車板只有兩個，每個載車板只有左右移動兩個動作，采用帶自動抱閘的三相交流電機控制。二層載車板升降橫移運動控制二層載車板有兩個，每個載車板有橫移、升降四個動作，采自動抱閘的三相交流電機控制。三層載車板升降運動控制三層載車板有三個，每個載車板只有升降兩個動作，采用帶自動抱閘的三相交流電機控制。西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）18吊鉤動作控制只有二、三層的載車板使用吊鉤，每個載車板用 2 套吊鉤，吊鉤用電磁鐵控制。（3）電機的選擇Y系列的三相異步電機具有效率高，噪聲低，振動小，且體積小重量輕，運行可靠安裝維護方便，升溫低等特點。所以選用Y801-4三相異步電機。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)計車庫容量選擇五個升降電機，四個橫移電機。3.3 PLC 控制程序控制程序設(shè)計設(shè)計本文所設(shè)計的 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，存取車直接開進開出即可?？刂栖浖捎锰菪螆D語言編寫。程序流程見圖 3-4。需要說明的是，載車板用鏈條依靠載車板上的吊點懸吊在托架上，在靜止狀態(tài)時，防墜（安全）掛鉤掛住載車板。在設(shè)計不同層進出車程序時運用了“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執(zhí)行待各流程動作全部結(jié)束后，根據(jù)相應(yīng)執(zhí)行條件，匯合狀態(tài)動作。即如果選擇第 3層載車板進出車，可以使一層二層同時平移左移或右移，這樣，控制系統(tǒng)能自動處理設(shè)備動作順序之間的聯(lián)鎖或雙重輸出，而且控制系統(tǒng)的試運行及故障檢查非常方便，可節(jié)約大量時間，提高工作效率。西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）19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)出出存存取取車車信信號號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達最最高高點點?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號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動YNYNNYNYNYNYNYYN報報警警故故障障處處理理開開始始圖 3-4 存取車程序流程圖西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）20程序設(shè)計方案如下：（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。（2）主控制程序按照進車優(yōu)先的原則，將最多的車位保持在進車位置。每個載車板運動之前，需要先判斷目的地是否有空位，有空位才可以動作，前后動作互鎖。判斷是否有空位是根據(jù)橫移電機所對應(yīng)的到位行程開關(guān)動作信息來確定的。液壓升降系統(tǒng)啟、停動作也是根據(jù)相應(yīng)的到位行程開關(guān)來確定。（3）故障報警程序故障報警程序能夠?qū)崟r地采集設(shè)備異常信息，及時發(fā)出聲光報警信號，提醒司機和管理人員進行處理。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)備運行，同時發(fā)出故障報警。該程序完整而高效的完成了二層升降平移式車庫全部動作，具有安全可靠性。完全達到了作為民用機電一體化設(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、施耐德等。其中西門子的功能強大，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)計人員的負擔(dān)。因此，本設(shè)計選用了西門子公司的 PLC。西門子 S7-200 系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200 系列具有極高的性能價格比。S7-200 有 5 種 CPU 模塊，分別是 CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 224XP、CPU 226；CPU 221 集成了 6 輸入，4輸出共 10 個數(shù)字量 IO 點，無 IO 擴展能力。CPU 222 集成了 8 輸入，6 輸出共 14 個數(shù)字量 IO 點，可連接兩個擴展模塊；CPU 224 集成了 14 輸入，10輸出共 24 個數(shù)字量 IO 點，可連接 7 個擴展模塊，最人擴展至 168 路數(shù)字量IO 點或 35 路模擬量 IO 點； CPU 224XP 集成了 14 輸入，10 輸出共 24 個數(shù)字量 IO 點，可連接 7 個擴展模塊，最大擴展至 168 路數(shù)字量 IO 點或 38路模擬量 IO 點；CPU 226 集成了 24 輸入，16 輸出共 40 個數(shù)字量 IO 點，可連接 7 個擴展模塊，最大擴展至 248 路數(shù)字量 IO 點或 35 路模擬量 IO 點。根據(jù)本設(shè)計車庫的輸入和輸出，采用 CPU226 模塊為 PLC 控制系統(tǒng)的核心控制西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）21器是最合適的。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I2.2門前光電開關(guān)I0.13 號載車板呼叫I2.31 號載車板橫移到位I0.24 號載車板呼叫I2.42 號載車板橫移到位I0.35 號載車板呼叫I2.53 號載車板橫移到位I0.46 號載車板呼叫I2.64 號載車板橫移到位I0.57 號載車板呼叫I2.7手動/自動I0.63 號載車板平層I3.0上升按鈕I0.74 號載車板平層I3.1下降按鈕I1.05 號載車板平層I3.2左移按鈕I1.16 號載車板平層I3.3右移按鈕I1.27 號載車板平層I3.41 號載車板呼叫I1.3車庫平層減速I3.52 號載車板呼叫I1.43 號載車板光電開關(guān)I3.6載車板掛鉤到位I1.54 號載車板光電開關(guān)I3.73 號車位載車板檢測I1.65 號載車板光電開關(guān)I4.04 號車位載車板檢測I1.76 號載車板光電開關(guān)I4.15 號車位載車板檢測I1.77 號載車板光電開關(guān)I4.26 號車位載車板檢測I2.0載車板橫移限位開關(guān)I4.37 號車位載車板檢測I2.1載車板升降限位開關(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 號載車板升降Q1.63 號載車板防墜電磁鐵Q0.14 號載車板升降Q1.74 號載車板防墜電磁鐵Q0.25 號載車板升降Q2.05 號載車板防墜電磁鐵Q0.36 號載車板升降Q2.16 號載車板防墜電磁鐵Q0.47 號載車板升降Q2.27 號載車板防墜電磁鐵Q0.51 號載車板左移Q2.33 號載車板有車Q0.61 號載車板右移Q2.44 號載車板有車Q0.72 號載車板左移Q2.55 號載車板有車Q1.02 號載車板右移Q2.66 號載車板有車Q1.13 號載車板左移Q2.77 號載車板有車Q1.23 號載車板右移Q3.0正轉(zhuǎn)Q1.34 號載車板左移Q3.1反轉(zhuǎn)西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）22Q1.44 號載車板右移Q1.5報警燈梯形圖附于附錄。3.4 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：在主電源發(fā)生缺相，設(shè)備發(fā)生斷相、反相時，保護器動作切斷設(shè)備主電源。（2）延時保護：當車停不進設(shè)備時，設(shè)備將自動停止任何操作。試進入（設(shè)定）三次自動停止，處于保護狀態(tài)，停止任何操作。（3）防人、異物誤闖入紅外線檢測裝置：設(shè)置自動鎖閉系統(tǒng)，當設(shè)備運轉(zhuǎn)時，如有人或異物進入設(shè)備中，設(shè)備將會自動急停。待人員或異物離開設(shè)備后，按動“復(fù)位”按鈕，設(shè)備將恢復(fù)運行。保證設(shè)備安全運轉(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。當進入設(shè)備的車輛超過適停車輛尺寸時，設(shè)備自動鎖閉并報警提示。（7）緊急停止裝置：設(shè)置緊急制動開關(guān)，當出現(xiàn)異常情況時，能使停車設(shè)備立即停止運轉(zhuǎn)。（8）防止超限運行裝置：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?shù)轿婚_關(guān)出現(xiàn)故障時，超限位開關(guān)能使設(shè)備停止工作。（9）警示燈及警示蜂鳴器：設(shè)置設(shè)備運轉(zhuǎn)信號顯示。提示設(shè)備處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)及對異常情況報警。（10）電機自帶剎車裝置：防止載車板自動滑。西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）234 升降橫移式立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計升降橫移式立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計4.1 立體車庫自動化控制系統(tǒng)立體車庫自動化控制系統(tǒng)現(xiàn)代大型建筑的主流是智能化大廈和小區(qū)，因此自動化立體停車設(shè)備或車庫的自動控制系統(tǒng)將成為智能化大廈和小區(qū)的一個重要組成部分。操作簡單、迅速，使用方便，安全可靠，維護量小，為用戶提供一個安全、簡易的使用環(huán)境，這是自動化立體停車設(shè)備的基本特點。停車設(shè)備的一切運行狀況，車輛停放的時間，車輛存放交費情況，車庫庫容量，車輛存放高、低峰情況，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算處理，與廣播系統(tǒng)和各分部管理辦公室相連，達到提前發(fā)布相關(guān)控制、管理信息，從而全部實現(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)布出去或收集進來，擴大車庫的社會利用率和經(jīng)濟效益。這將是自動化車庫的發(fā)展方向。圖4-1為立體車庫監(jiān)控的一個簡易示意圖。西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）24圖4-1 立體車庫監(jiān)控示意圖立體車庫自動化控制系統(tǒng)主要包含以下五個子系統(tǒng)：自動收費管理系統(tǒng)，自動存取車系統(tǒng)，遠程診斷系統(tǒng)，自動道閘，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，控制車流方案。（1）自動收費管理系統(tǒng)自動收費采用非接觸式IC卡。IC卡分長期卡與儲值卡兩種。對固定用戶，發(fā)行長期卡，費用可在固定用戶交納管理費用時一并交納；對臨時用戶，發(fā)行儲值卡，即：用戶交納的費用存在卡內(nèi)，每次停車讀卡自動從卡中扣除費用。（2）自動存取車系統(tǒng)自動存取車系統(tǒng)一般由小型可編程控制器PLC控制，包括卡號識別與移動載車盤兩個過程。用戶進入車庫時，在門口刷卡進入，讀卡機自動把數(shù)據(jù)傳送到PLC控制系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)通過判斷卡號，自動把對應(yīng)的載車盤移動到人車交接的位置，開啟車庫門，縮短存取車的時間。存車時，司機按照指示燈信號指引入庫，只有當車輛停放在安全位置后，停車正常指示燈才會亮啟。存取車完成后，車庫門自動關(guān)閉。移動載車盤時，系統(tǒng)嚴格按照各種檢測信號的狀態(tài)進行移動，檢測信號包括超長檢測、到位檢測、極限位置檢測、人員誤入檢測、急停信號檢測等。若有載車盤運行不到位或車輛長度超出車庫允許的長度，所有載車盤將不進行動作，若檢測到急停信號，將停止一切動作，直至急停信號消失。以上信號均為硬件信號，除此之外，還可從控制軟件中設(shè)置保護信號，比如時間保護，以保證因硬件損壞而導(dǎo)致信號失靈時保證主體設(shè)備及車輛的安全。（3）遠程診斷系統(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實現(xiàn)遠程管理，監(jiān)測現(xiàn)場運行情況，當現(xiàn)場出現(xiàn)故障時，在控制中心即可進行解決，方便管理人員、安保人員異地辦公。（4）自動道閘在車庫出入口處各設(shè)非接觸式讀卡器、感應(yīng)線圈及道閘，用戶在車庫出入口處刷卡后，系統(tǒng)自動判別該卡是否有效，若有效，則道閘自動開啟，通過感西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）25應(yīng)線圈后，自動?xùn)艡谧詣雨P(guān)閉；若無效，則道閘不開啟，同時聲光報警。（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行監(jiān)視控制車庫現(xiàn)場的運行狀況。它具有運動檢測、車牌識別、網(wǎng)絡(luò)連接、各種類型的報警系統(tǒng)實現(xiàn)連動等功能，可以實現(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，值班室和車庫內(nèi)主要區(qū)段安裝定焦攝像機，在大范圍車位區(qū)安裝球形云臺，以便實現(xiàn)對車庫全方位的實時監(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。運動檢測功能：可以在夜間設(shè)置車庫的運動檢測區(qū)域，當檢測區(qū)有移動目標時，運動檢測功能發(fā)出報警信號，提醒值班人員。車牌識別功能：它能夠設(shè)置車庫參照車輛的車牌、車型。當參照車輛進入車庫監(jiān)視區(qū)域，系統(tǒng)自動對比參照車輛圖像，有異常情況，發(fā)出報警信號，并自動切換和記錄相關(guān)圖像。報警連動功能：可以連動各類報警主機，如啟動繼電器發(fā)出聲光報警通知安保人員自動放下道閘攔截車輛出入。數(shù)字錄像功能：可以連續(xù)記錄一個同在車庫所發(fā)生事件，可以同步回放多個圖像，可選擇任意圖像進行整體放大和局部放大，記錄、回放、備份可同步進行各種信息。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行安排。西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）26圖4-2 立體車庫監(jiān)控設(shè)備4.2 基于基于 Wincc 的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(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)，是世界上第一個集成的人機界面(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)和過程自動化WinCC代表Windows Control 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以及基于NT核心的Windows2000/xp/2003操作系統(tǒng)下運行。WinCC是在生產(chǎn)過程自動化中解決可視化和控制任務(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、歸檔以及報表的功能模板。高性能的過程藕合、快速的畫面更新、以及可靠的數(shù)據(jù)傳送使其具有高度的實用性。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、廣泛的自動控制解決方案成為可能。突出的優(yōu)點：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化解決方案內(nèi)；內(nèi)置所有操作和管理功能，可簡單、有效地進行組態(tài)；可基于Web持續(xù)延展，采用開放性標準，集成簡便；集成的Historian系統(tǒng)作為IT 和商務(wù)集成的平臺；可用選件和附加件進行擴展；“全集成自動化”的組成部分，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)自動化和過程自動化于西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）27一體，實現(xiàn)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)、運輸行業(yè)、水處理和污水凈化。WinCC是SIMATIC PCS 7過程控制系統(tǒng)及其它西門子控制系統(tǒng)中的人機界面組件。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，對它有一定的認識和了解，所以我選擇它做為我設(shè)計的監(jiān)控畫面。4.1.2 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。在自動化工程設(shè)計工程師應(yīng)用組態(tài)軟件進行工程設(shè)計時，經(jīng)常會遇到下面一些煩惱：經(jīng)常要進行組態(tài)數(shù)據(jù)的備份；經(jīng)常需要引用以往成功應(yīng)用項目中的部分組態(tài)成果（如畫面） ；經(jīng)常需要迅速了解計算機中保存了哪些應(yīng)用項目。雖然這些要求可以用手工方式實現(xiàn)，但效率低下、極易出錯。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)程序是自動化工程設(shè)計工程師為實施其控制方案，在圖形編輯工具的支持下進行圖形系統(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應(yīng)用系統(tǒng)，供圖形運行環(huán)境運行時使用。（3）圖形界面運行程序在系統(tǒng)運行環(huán)境下，圖形目標應(yīng)用系統(tǒng)被圖形界面運行程序裝入計算機內(nèi)存并投入實時運行。實時監(jiān)視整個立體車庫中各系統(tǒng)的運行情況。動態(tài)顯示和出入庫傳輸設(shè)備以及各車輛的運行位置。顯示所有作業(yè)指令的當前運行狀態(tài)。出錯報警，并能夠在緊急情況下，控制各設(shè)備的運行，系統(tǒng)必須在明顯處設(shè)有急停開關(guān)，當發(fā)生意外時，按下急停開關(guān)，斷所有電機的電源，使載 車盤無法繼續(xù)運行，以保護人員及設(shè)備的安全。（4）實時數(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時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。目前比較先進的組態(tài)軟件都有獨立的實時數(shù)據(jù)庫組件，以提高系統(tǒng)的實時性，增強處理能力。實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序是建立實時數(shù)據(jù)庫的組態(tài)工具，可以定義實時數(shù)據(jù)庫的結(jié)西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）28構(gòu)、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)類型及相關(guān)的各種參數(shù)。（5）實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序在系統(tǒng)運行環(huán)境下，目標實時數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)被實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序裝入計算機內(nèi)存并執(zhí)行預(yù)定的各種數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)處理任務(wù)。歷史數(shù)據(jù)的查詢、檢索、報警的管理都是在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序中完成的。4.1.3 Wincc 的組態(tài)此車庫為三層三列升降橫移式立體車庫。車庫共有七個車位，只存放小轎車，每層車庫內(nèi)都有牽引車和載車板運行的導(dǎo)軌。每個車位均有載車板，車輛通過載車板的升降，橫移運動來完成存取過程。呼車：是否有空位，有了空位就可以發(fā)出信號，呼叫轎車的進出。急停：系統(tǒng)必須在明顯處設(shè)有急停開關(guān)，當發(fā)生意外時，按下急停開關(guān)，斷所有電機的電源，使載車板無法繼續(xù)運行，以保護人員及設(shè)備的安全。啟動：整個系統(tǒng)處于運行狀態(tài)，保證整個系統(tǒng)能正常運行?？刂泼姘澹耗苷_輸入每一輛小轎車停放的編號，升降機在存取車時，能轉(zhuǎn)移車輛的位置移動，保證轎車正確的停取。安全掛鉤：保證載車板運行流程的安全性，如鏈傳動采用制動電機，無論發(fā)生什么情況，都處于自我保衛(wèi)狀態(tài)，控制安全掛鉤的電磁鐵上必須有一反饋信號，以指示掛鉤能不能把載車板掛好等。升降電機：載車板能把一層的轎車升降到二、三層。橫移電機：能實現(xiàn)車位的左右移動。Wincc的組態(tài)的步驟：（1）為 PC Access 創(chuàng)建變量打開 PC Access 程序，對創(chuàng)建的 PLC 的屬性進行定義名稱以及地址。（2）將變量導(dǎo)入 WinCC首先在 WinCC 中添加 OPC 驅(qū)動，選擇“添加新的驅(qū)動程序”。在驅(qū)動程序選中對話框中選擇 OPC.chn，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，在 OPC 條目管理的中，選擇“S7-200.OPCServer”,建立一個連接，輸入新的連接名稱，此時可以在 OPC驅(qū)動器的目錄下看到導(dǎo)入的條目。（3）創(chuàng)建監(jiān)控畫面西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）29在 WinCC 項目管理器的圖形編輯器中創(chuàng)建一個新畫面。（4）編輯主監(jiān)控畫面運行系統(tǒng)位于“文件”菜單下，在圖形編輯器中激活運行系統(tǒng)時，在運行系統(tǒng)中也將使圖形編輯器的當前畫面打開；在此畫面中利用所提供的工具、控件等畫要求的工藝流程圖。在圖形編輯器中，畫面由32個可放置對象的圖層組成，對象總是添加到激活的圖層中，但是可以快速移動到其他圖層上；對象的圖層分配可以使用“對象屬性”窗口中的“圖層”屬性來改變。WinCC 的對象包括標準對象、智能對象和 Windows 對象，它們位于對象選項板上；通過這些對象來組織所需要的器件，至此，整個工藝流程圖建立完成。（5）圖形對象的動作連接通過圖形編輯器，可鏈接屬于圖形對象的帶有屬性的動作。使用的函數(shù)帶有返回值，控制與其鏈接的對象屬性。圖 4-3 為按鍵顯示板外形圖。1-1 到 3-3 指示燈亮表示相同位置的車盤內(nèi)停放有車輛；報警燈亮表示車庫有車輛進出。按下手動按鈕，車庫通過旁邊的按鍵可以控制車盤左右移動和上下升降，按按鍵奇數(shù)次為起動，偶數(shù)次為停止。按下自動按鈕，表示當前狀態(tài)由 PLC 控制，用戶可以通過自編程序控制車盤左右移動和上下升降。按下急停按鈕，車庫就會立刻停下來。西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）30圖 4-3 按鍵顯示板示意圖5 結(jié)論結(jié)論隨著中國經(jīng)濟的騰飛，城市化進程加快，汽車越來越快的走進工薪階層家庭，而土地越來越緊缺的情況下，為解決城市停車難的問題，立體車庫是必然出路。我國立體車庫發(fā)展雖經(jīng)歷了十來年的發(fā)展，但仍處于初級的停車功能，是最原始的使用階段，它的設(shè)計水平、經(jīng)濟價值還有待于完善和開發(fā)。為此對立體車庫設(shè)計方案優(yōu)化具有重大的現(xiàn)實意義和潛在的市場經(jīng)濟效益。經(jīng)過本次設(shè)計我們得出了以下結(jié)論：（1）通過大量的調(diào)研工作，對自動化立體車庫的發(fā)展特點和發(fā)展方向進