立體停車庫簡介

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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(shí)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(jì)、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30~40年的歷史，無論在技術(shù)上還是在經(jīng)驗(yàn)上均已獲得了成功。我國也于90年代初開始研究開發(fā)機(jī)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(jī)械停車設(shè)備以其平均單車占地面積小的獨(dú)特特性，已被廣大用戶接受。 立體車庫主要有以下幾種形式：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(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)，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(yán)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(yàn)，參考國內(nèi)外各種形式的立體車庫，經(jīng)武漢工業(yè)大學(xué)等多位教授、導(dǎo)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“矩陣布置循環(huán)式”停車庫。本設(shè)計(jì)方案與其它所有立體車庫最大的不同在于車輛托盤運(yùn)行機(jī)構(gòu)由從動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，從根本上改變了立體車庫的運(yùn)行模式，使得本設(shè)計(jì)在機(jī)械車庫的歷史上具有了劃時(shí)代的意義。 矩陣布置循環(huán)式停車庫植入了人工智能車輛出入庫管理系統(tǒng)，結(jié)合車庫多車位提車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具備客戶停車學(xué)習(xí)能力，配合網(wǎng)絡(luò)預(yù)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(dòng)行機(jī)構(gòu)的主動(dòng)模式使得整個(gè)系統(tǒng)任一點(diǎn)出現(xiàn)故障，都不會影響其它車輛的出入庫運(yùn)行，將故障帶來的影響降到最低。并且矩陣布置循環(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(dāng)。其組成部分和功能說明如下： 1）矩陣布置循環(huán)式停車庫由鋼構(gòu)或預(yù)置框架結(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(jì)算最佳移動(dòng)軌跡，通過雙向無線通訊節(jié)點(diǎn)，向每個(gè)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）載車托盤通過接受的指令自行控制其運(yùn)動(dòng)，并將運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)返回給中央控制服務(wù)器，使中央控制服務(wù)器實(shí)時(shí)了解其運(yùn)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(dòng)路徑及到達(dá)的庫位。 4）矩陣布置循環(huán)式停車庫的工作過程是：載車托盤通過四個(gè)行走輪依軌道實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的同步正反向移動(dòng)，四個(gè)行走輪可以實(shí)現(xiàn)原地90度同步轉(zhuǎn)向。存車時(shí)，車輛駛上載車托盤，司乘人員離開，載車托盤通過置換位留下的空間進(jìn)行縱向和橫向移動(dòng)至電梯，由電梯將載車托盤升降至目的層，載車托盤通過置換位留下的空間進(jìn)行縱向和橫向移動(dòng)至目的庫位；取車時(shí)，載車托盤通過置換位留下的空間進(jìn)行縱向和橫向移動(dòng)至電梯，由電梯將載車托盤升降至地面層，再通過置換位留下的空間進(jìn)行縱向和橫向移動(dòng)至存取車口，司乘人員上車駛離。 主要特點(diǎn)：： 1）出現(xiàn)機(jī)械故障時(shí)，還能夠完成存取車操作。 載車托盤是一個(gè)獨(dú)立行走單元，可以移動(dòng)至車庫內(nèi)的任何一個(gè)庫位。當(dāng)A電梯出現(xiàn)故障時(shí)，載車托盤可以通過B電梯來完成存取車操作；當(dāng)一個(gè)載車托盤出現(xiàn)故障時(shí)，因?yàn)橛兄脫Q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)置了6-12個(gè)進(jìn)出車口，可同時(shí)進(jìn)行存取車操作，解決了現(xiàn)有機(jī)械式立體車庫不能對多臺車進(jìn)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(yù)約式存取車操作。 因載車托盤是一個(gè)獨(dú)立行走單元，電梯也是一個(gè)獨(dú)立單元，在司乘人員上下車；駐車及啟動(dòng)離開的這段時(shí)間，不會影響電梯對其它載車托盤的運(yùn)載操作。 3）可做成立體車庫式充電站，對電動(dòng)汽車進(jìn)行充電。 每個(gè)載車托盤設(shè)有獨(dú)立的供電裝置，通過鋪設(shè)于地面的安全滑線供電，可完成對行走及轉(zhuǎn)向裝置的供電，如加入對電動(dòng)汽車充電的設(shè)備及接口，可實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)汽車進(jìn)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(dòng)操作及顯示，可預(yù)約存取車及空車位導(dǎo)向，管理智能化：計(jì)費(fèi)、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(jì)，維護(hù)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(jìn)入，故可采用CO2全自動(dòng)滅火系統(tǒng)，一旦失火，可在極短時(shí)間內(nèi)使全庫區(qū)充滿CO2氣體，達(dá)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(jìn)行運(yùn)送，當(dāng)A庫電梯出現(xiàn)故障時(shí)，A庫的車輛可經(jīng)B庫電梯進(jìn)行運(yùn)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(gè)進(jìn)出車口，可同時(shí)進(jìn)行存取車操作，可實(shí)行真正意義上的預(yù)約存取車。 3：每庫每層設(shè)置至少一個(gè)置換位，置換位不設(shè)載車托盤，庫內(nèi)載車托盤通過置換位可進(jìn)行循環(huán)移動(dòng)，使1；3；7；9位置上的載車托盤可進(jìn)出電梯。 市場對產(chǎn)品是有要求的，通過國內(nèi)外機(jī)械停車設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)人們在利用機(jī)械停車設(shè)備存取車時(shí)，設(shè)備的可靠性、存取車速度、等待時(shí)間以及方便程度將是用戶追求的目標(biāo)。 電動(dòng)汽車充電時(shí)間比較長，快充15-20分鐘，慢充長達(dá)數(shù)小時(shí)，這就造成現(xiàn)在的充電站要占用大量而寶貴的土地資源。如采用矩陣布置循環(huán)式停車庫做電動(dòng)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(jī)動(dòng)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(dǎo)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。基于停車難的現(xiàn)實(shí)問題，讓靜態(tài)交通在道路上停車，對于本來就擁擠的動(dòng)態(tài)交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(yán)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(dòng)用各級政府的力量，出臺各種鼓勵(lì)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(gè)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(jìn)行，以立體停車場為主要的停放地點(diǎn)，如果有需要可以短暫性的在路外以及公共區(qū)域停車。 More:http://www.03518858888.coｍ/ Edit：立體車庫ltckwk 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。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(jìn)行維護(hù)。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(jī)。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(jī)器經(jīng)常需要人員維護(hù)。 但是PLC自身的抗干擾、適用能力以及它的應(yīng)用范圍都是特別優(yōu)秀的，這樣，就會讓我們設(shè)計(jì)的此車庫的發(fā)展就有了更高的發(fā)展前景。PLC有在應(yīng)用靈活方面有著無與倫比的優(yōu)點(diǎn)，編程簡便、且容易修改，配置也是很靈活的，同時(shí)它的結(jié)構(gòu)模塊化、功能齊全也是PLC技術(shù)應(yīng)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(diǎn)使它贏得了諸多智能立體車庫的青睞，加之其價(jià)格逐年下降，所以實(shí)用性和現(xiàn)實(shí)性很強(qiáng)。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 機(jī)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(gè)機(jī)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(jìn)行一些立體車庫的研究，并且也都取得了不錯(cuò)的成果。尤其是亞洲的一些國家，因?yàn)樗麄兊耐恋刭Y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(jìn)行機(jī)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(jī)械停車位就有十幾萬了，并且是以升降橫移類作為主要目標(biāo)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(yán)重的。而我們國家是在上世紀(jì)80年代才開始的，那時(shí)候還是處于起步階段的，一直到90年代，我們的機(jī)械停車設(shè)備才開始了技術(shù)引進(jìn)，再加上我們的自主研發(fā)，很快就取得了相應(yīng)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(shí)，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(gè)省市自治區(qū)的94個(gè)城市，而擁有智能停車設(shè)備設(shè)施的有284個(gè)。由此可以看出，我們國家這個(gè)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(zhǔn)相接近了。 智能立體車庫的許多設(shè)備采用了現(xiàn)在機(jī)械、電子、光學(xué)、磁控、計(jì)算機(jī)等許多領(lǐng)域的先進(jìn)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(yùn)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(jī)構(gòu)都進(jìn)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(jìn)行了研究，取得了很大的成果。 雖然機(jī)械式智能立體停車設(shè)施在我國作為一個(gè)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(jìn)入一個(gè)快速的發(fā)展階段，主要是因?yàn)槲覈谥悄芰Ⅲw停車設(shè)備行業(yè)當(dāng)中的發(fā)展還存在著許多不足之處：首先，雖然這個(gè)行業(yè)的企業(yè)已經(jīng)具備一定的規(guī)模，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(jìn)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(jià)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(yán)重滯后；此外，平面停車場收費(fèi)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(jìn)行努力。 1.3 論文的主要內(nèi)容 這篇論文是有關(guān)設(shè)計(jì)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(jì)原理是利用載車板改變位置（其系統(tǒng)為PLC）產(chǎn)生一個(gè)沒有障礙的垂直通道，然后通過上層車位上下移動(dòng)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(jī)和升降大電機(jī)，以便它們在不同時(shí)間實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，再控制車庫內(nèi)的其他的輔助裝置。 本次設(shè)計(jì)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(jìn)行左右移動(dòng)。這次設(shè)計(jì)的新型智能立體車庫中總共有6個(gè)車位，其中下層有一個(gè)為空位作為交換車位，可為載車盤提供一個(gè)上下的無障礙通道，另外5個(gè)車位用于存放車輛。當(dāng)下層車位進(jìn)出車時(shí)，不需要移動(dòng)其他托盤就可直接進(jìn)行進(jìn)出車處理。當(dāng)上層車位進(jìn)出車時(shí)，首先要判斷其對應(yīng)的下方位置是否為空，不為空時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理，直到下方為空才可進(jìn)行下降動(dòng)作到達(dá)下層，進(jìn)行進(jìn)出車處理，進(jìn)出車完畢后上升回到原位置。 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(jìn)行總體設(shè)計(jì)； 2. 選擇控制系統(tǒng)中所需硬件并進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（CPU選型、輸入輸出接口配置、 各電器元件選型等）； 3. 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)（梯形圖、語句表程序等）； 4. 對控制系統(tǒng)的工作原理進(jìn)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(jì)，包含：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(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、半導(dǎo)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(jìn)。 近年來，PLC以高速狀態(tài)發(fā)展，下面就是PLC發(fā)展的四個(gè)主要階段： 1969年到1972年，PLC技術(shù)處于初始階段，只能進(jìn)行一些計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)、順序控制和簡單的邏輯運(yùn)算等功能。 1973年到1978年是PLC發(fā)展的成熟時(shí)期，這個(gè)階段的PLC控制系統(tǒng)功能更加全面。它通過與具有眾多優(yōu)點(diǎn)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(shí)用化的新篇章。 1978年到1984年，PLC處于快速發(fā)展階段，這時(shí)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(qiáng)完善，加快了處理速度。容錯(cuò)技術(shù)和自我診斷功能有所發(fā)展，也同時(shí)具備了通信功能和遠(yuǎn)程 I/O能力，同時(shí)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(shí)的PLC用戶存儲量增大，可以進(jìn)行在線仿真，人機(jī)對話、排錯(cuò)和糾錯(cuò)能力增強(qiáng)，加快了軟件開發(fā)的周期。 就我國目前經(jīng)濟(jì)的發(fā)展前景，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域還將日益擴(kuò)大，其功能也將日益強(qiáng)大，作為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(yīng)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I\O點(diǎn)數(shù)方向發(fā)展，表現(xiàn)如下： （1） 網(wǎng)絡(luò)通信功能加強(qiáng)； （2） 智能模塊得到發(fā)展； （3） 編程語言、編程工具走向標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)軟件、硬件標(biāo)準(zhǔn)化。 2. 小型化 占地面積小、功能全面、價(jià)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(biāo)就是占領(lǐng)中小型工業(yè)控制場合，使PLC不僅能取代繼電器，同時(shí)還能超過繼電器控制系統(tǒng)。 2.2 PLC的分類及功能特點(diǎn) 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(jī)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(diǎn)有以下幾點(diǎn)： 1. 可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)； 2. 靈活性好、通用性強(qiáng)、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(gè)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(gè)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(gè)耗電部分可以正常工作時(shí)所需的電源。PLC的電源主要特點(diǎn)是，占地空間小、重量輕、輸入電壓范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)、高效。 PLC需要由控制系統(tǒng)的管理，通過運(yùn)行一定的應(yīng)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(jìn)行用戶程序操作時(shí)系統(tǒng)的正常運(yùn)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(gè)必備環(huán)節(jié)。之后，PLC會對使用者程序執(zhí)行進(jìn)行一個(gè)掃描周期的掃描，掃描完成后，還要通過四個(gè)過程來達(dá)到數(shù)據(jù)處理的目的，這四個(gè)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(fù)掃描，一遍一遍的執(zhí)行以上過程，直到停機(jī)。 PLC的工作過程如圖2-1所示。 C P U自我診斷 通 信 信息處理 與外部設(shè)備交換信息 執(zhí)行用戶程序 輸入輸出信息處理 初始化 圖2-1 PLC的工作過程 3 新型智能立體車庫控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 3.1 控制系統(tǒng)的選擇 本設(shè)計(jì)其實(shí)是根據(jù)日趨成熟與自動(dòng)化程度逐漸提高的PLC技術(shù)，針對當(dāng)前車庫管理系統(tǒng)中個(gè)別系統(tǒng)管理不全面、安全得不到保證、集成自動(dòng)化程度不高和運(yùn)行速度提不起來等這些問題，經(jīng)過科技領(lǐng)域許多專家學(xué)者的不懈努力，設(shè)計(jì)出了這種新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(jìn)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(jìn)行維護(hù)， 除此之外更無法進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算。在繼電器控制系統(tǒng)之外，還有以單片機(jī)作為控制中心的控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的車庫通常以單片機(jī)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(jī)器經(jīng)常需要人員進(jìn)行維護(hù)。但是以單片機(jī)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置，主要由工業(yè)微型計(jì)算機(jī)、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(gè)可編程的PLC也是有些特點(diǎn)的，我們從三個(gè)方面來看。 在此裝置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。這就是第一個(gè)方面，可靠性高。 我們在制造過程中應(yīng)用了很多的集成電路以及微處理器，同時(shí)應(yīng)用軟件編程，大大 的減少了硬連線，安裝便捷。這是第二個(gè)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(yīng)能力都特別強(qiáng)。這就是第三個(gè)方面，通用性好。 基于PLC以上種種優(yōu)點(diǎn)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(jì)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(jì)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(jìn)行升降動(dòng)作，下層只能進(jìn)行平移動(dòng)作。立體車庫中總共有6個(gè)車位，其中一個(gè)為空位，可為載車盤提供上升和下降的通道，另外5個(gè)車位用于存放車輛。當(dāng)下層車位需要存取車輛時(shí)，不需要改變別的載車板的位置就可以直接完成車輛的存取過程。當(dāng)上層車位存取車時(shí)，第一步要做的是判斷其對應(yīng)的下方通道是不是暢通，如果不暢通，也就是其對應(yīng)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(gè)無障礙通道后才可以將上層的車位下降至底層，進(jìn)行存取過程，車輛存取過程完畢后，載車板復(fù)位。 本文設(shè)計(jì)的智能立體車庫只涉及到兩個(gè)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(yùn)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(shí)現(xiàn)的。也就是說，通過高層車位的升降實(shí)現(xiàn)的。載車板的運(yùn)行是通過PLC技術(shù)所控制的，在這個(gè)系統(tǒng)中，主要通過車庫導(dǎo)線小型電動(dòng)機(jī)與大型起重電動(dòng)機(jī)控制,產(chǎn)量在不同的時(shí)間相反旋轉(zhuǎn)效應(yīng)和在車庫里其他輔助設(shè)備,如燈光,等等。 此次所設(shè)計(jì)的智能車庫雖說只有上下兩層五個(gè)車位而已，我們的智能車庫的要求卻是非常嚴(yán)格的，在各個(gè)環(huán)節(jié)中均是非常嚴(yán)格的，也只有如此，我們的設(shè)計(jì)才會完美。當(dāng)然，這之中的重點(diǎn)，自然是存取車輛時(shí)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(jì)才會被采納。 針對如何可以讓載車板橫移、升降到完美的預(yù)判位置，并且是準(zhǔn)確無誤的，我們應(yīng)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)，讓它在不同位置都會有不同的的功能，再一步提高了它的實(shí)用性。我們?yōu)榱伺袛嘬囕v有沒有停放到指定位置，于是在載車板下面的兩側(cè)分別準(zhǔn)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)，我們安置了光電開關(guān)，這樣可以起檢測到外界是否有不符合規(guī)定的的動(dòng)作或者在車位橫移時(shí)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(dòng)作區(qū)域能有任何動(dòng)物的情況，在運(yùn)行途中有別的車輛想要進(jìn)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(shí)，PLC的輸入就會 發(fā)生變化，蜂鳴器就會報(bào)警，設(shè)備運(yùn)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 3.3.1 新型智能立體車庫工作流程 本課題要求設(shè)計(jì)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(yùn)行原理：通過載車板的移位產(chǎn)生一個(gè)豎直的無障礙通道，通過上層車位的上下實(shí)現(xiàn)車輛的存放，載車板移位是PLC進(jìn)行控制的，這個(gè)系統(tǒng)的主要控制單元控制對象是車庫通過一個(gè)小電機(jī)和起重電機(jī)的控制系統(tǒng)來控制他們在不同時(shí)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(jì)的智能立體車庫控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足“汽車入庫”與“汽車出庫”這兩種需求。 汽車入庫進(jìn)行以下步驟： 1. 需進(jìn)入底層的停車位直接駛?cè)搿? 2. 如果需要進(jìn)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置；最后讓其它載車板橫移至初始位置。 汽車出庫進(jìn)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(fù)位；最后把其他載車板橫移到初始位置。 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(gè)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(jì)的核心。 3.3.2 新型智能立體車庫工作流程圖 可以把智能立體車庫的工作過程使用流程圖表達(dá)，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(fù)位。 （2）若系統(tǒng)開始自檢，當(dāng)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(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)異常，那么進(jìn)行故障排除，一直到系統(tǒng)安全。 （3）選好要存取到哪個(gè)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(yīng)該將防墜鉤松開;當(dāng)確認(rèn)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(rèn)存取完畢之后，載車板就開始上升。 （7）確認(rèn)載車板已經(jīng)上升到最高點(diǎn),復(fù)位完成，車輛整個(gè)過程的存取結(jié)束。 通過這個(gè)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(shí)現(xiàn)汽車的存取過程，可以說這個(gè)新型智能立體車庫工作流程圖是本次設(shè)計(jì)的一個(gè)核心，所有的工作都是圍繞著這個(gè)流程圖，都是為了要實(shí)現(xiàn)這個(gè)流程圖所展示的一系列過程，本次設(shè)計(jì)內(nèi)容就是要實(shí)現(xiàn)這個(gè)流程圖的各個(gè)環(huán)節(jié)。 下圖為車庫上層車位存取車流程圖3-2。 發(fā)出存取車信號 是否存取完畢 初始化 開始 N 系統(tǒng)安全檢測 Y 報(bào)警 排除故障 是否發(fā)生故障 載車板上升 Y 是否到達(dá)最高點(diǎn) N 選取車位 N 下層是否有載車板 Y 載車板復(fù)位 Y 載車板是否復(fù)位 載車板左右移動(dòng) N N 下層通道是否通暢 N Y 存取車完成 Y 彈開防墜掛鉤 結(jié)束 掛鉤是否移開 N Y 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(dòng)機(jī)選型 電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的電力設(shè)備,新型智能立體車庫洗滌過程需要電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。根據(jù)不同的工作需要的電源不同,電機(jī)可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為:直流電機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。按用途劃分:驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制電機(jī)。根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu):籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。除以速度:高速電機(jī),低速電機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)速度。 多數(shù)的直流電機(jī)和單相交流電動(dòng)機(jī)使用最廣泛,根據(jù)啟動(dòng)和運(yùn)行可分為罩極式、分相起動(dòng)系統(tǒng)、電容起動(dòng)和電容器運(yùn)行類型等。 查閱相關(guān)資料后，升降用電機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)型號為Y132M2-6，其技術(shù)參數(shù)見表4-1 表4-1 Y132M2-6電動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù) 型號 額定功率 kW 同步轉(zhuǎn)速 r/min 滿載轉(zhuǎn)速 r/min Y132M2-6 5.5 1000 960 橫移電機(jī)選擇功率為0.18kW、減速比為80的G系列小型齒輪減速電機(jī)，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(jī)技術(shù)參數(shù) 機(jī)型號 額定功率 kW 減速比 輸出轉(zhuǎn)矩 輸出轉(zhuǎn)速 r/min 22 0.18 80 112 17.3 減速器選擇型號為NGW L52-8的二級NGW-L減速器。其主要性能參數(shù)見表4-3。 表4-3 NGW L52性能參數(shù) 機(jī)座號 型號 公稱傳動(dòng)比i 實(shí)際傳動(dòng)比 性能參數(shù) （mm） (mm) T 5 NGW L52 56 54.39 56/80 1.75/2.5 2780/3870 注： 、、、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(qiáng)度或檢測目標(biāo)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(gè)分開的結(jié)構(gòu)部分,他們是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。需要切換開關(guān)信號的變化才可以工作,當(dāng)我們擋住光線，這種開關(guān)信號可以產(chǎn)生變化。同時(shí),和它在相同平面的光電開關(guān)也可以分開,距離甚至高達(dá)50米。 主要特點(diǎn):它可以識別不透明反射對象;有效距離較大、光束在誘導(dǎo)時(shí)間的長度只有一次,不容易受到干擾，可以用于野外或塵土飛揚(yáng)的環(huán)境;兩個(gè)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),位置開關(guān)(又稱限位開關(guān))的一種，是一個(gè)常用的小電流主設(shè)備。通過生產(chǎn)機(jī)械零件的碰撞實(shí)現(xiàn)控制電路,達(dá)到控制的目的。限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程通常使用這個(gè)開關(guān),開關(guān)可以根據(jù)一定位置或行程自動(dòng)停止,反向運(yùn)動(dòng),變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)等機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 為了能使載車板能平移到預(yù)定的位置，所以選用滾輪式行程開關(guān)。 下圖為行程開關(guān)實(shí)物圖。 圖4-2 行程開關(guān)實(shí)物圖 4.4 PLC選型 關(guān)鍵問題是PLC控制系統(tǒng)硬件配置能不能選擇正確的機(jī)型?，F(xiàn)在,國內(nèi)外、西門子、松下、三菱和許多生產(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(jià)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(jī)型需要考慮制造商、每個(gè)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(jì)是選擇S7 - 200系列CPU226,可用輸入點(diǎn)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(jì) 5.1 I/O分配表 I / O端口模塊用于實(shí)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)作為PLC實(shí)現(xiàn)實(shí)際控制的一個(gè)依據(jù)。與此同時(shí)，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(jī)構(gòu)來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以實(shí)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(gè)點(diǎn)，一般不需要延伸;當(dāng)系統(tǒng)是大系統(tǒng)時(shí)，會延長。不同的產(chǎn)品，系統(tǒng)和擴(kuò)展模塊的總點(diǎn)數(shù)的數(shù)目都有限制，當(dāng)擴(kuò)展不能滿足要求，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就可以使用;與此同時(shí)，一些廠商的單個(gè)模塊不支持?jǐn)U展模塊，因此，在進(jìn)行軟件建立的時(shí)候要注意。 根據(jù)本次立體車庫的設(shè)計(jì)要求，輸入點(diǎn)，共有30個(gè)：六個(gè)停車位選擇開關(guān)，限位開關(guān)6個(gè)，光電檢測2個(gè)，樓層較低的載車板平移行程開關(guān)3個(gè)，3個(gè)鏈條檢測輸入，急停和復(fù)位按鈕均1，防墜落安全裝置的電磁鐵輸入3個(gè)，電機(jī)熱繼電器輸入5個(gè)。輸出點(diǎn)共有10個(gè)：電機(jī)接觸器輸出5個(gè)，電磁鐵輸出3個(gè)，蜂鳴器和燈光報(bào)警。 根據(jù)上述PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求及為了很好的完成本次設(shè)計(jì)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 輸 入 點(diǎn) 輸 出 點(diǎn) 符號 地址 注釋 符號 地址 注釋 TL1 I0.0 1號車位上升限位開關(guān) KM4 _Left Q0.0 4號電動(dòng)機(jī)接觸器（正轉(zhuǎn)） TL2 I0.1 2號車位上升限位開關(guān) KM4_Right Q0.1 4號電動(dòng)機(jī)接觸器（反轉(zhuǎn)） TL3 I0.2 3號車位上升限位開關(guān) KM5_Left Q0.2 5號電動(dòng)機(jī)接觸器（正轉(zhuǎn)） TTL1 I0.3 選擇1號車位 KM5_Right Q0.3 5號電動(dòng)機(jī)接觸器（反轉(zhuǎn)） TTL2 I0.4 選擇2號車位 KM1_Up Q0.4 1號電動(dòng)機(jī)接觸器（正轉(zhuǎn)） TTL3 I0.5 選擇3號車位 KM1_Down Q0.5 1號電動(dòng)機(jī)接觸器（反轉(zhuǎn)） BL1 I0.6 1號車位下降限位開關(guān) KM2_Up Q0.6 2號電動(dòng)機(jī)接觸器（正轉(zhuǎn)） BL2 I0.7 2號車位下降限位開關(guān) KM2_Down Q0.7 2號電動(dòng)機(jī)接觸器（反轉(zhuǎn)） BL3 I1.0 3號車位下降限位開關(guān) KM3_Up Q1.0 3號電動(dòng)機(jī)接觸器（正轉(zhuǎn)） BBL1 I1.1 選擇4號車位 KM3_Down Q1.1 3號電動(dòng)機(jī)接觸器（反轉(zhuǎn)） BBL2 I1.2 選擇5號車位 EMO1 Q2.0 1號電磁鐵 BBL3 I1.3 選擇6號車位 EMO2 Q2.1 2號電磁鐵 PHE1 I1.4 光電檢測1（安全線） EMO3 Q2.2 3號電磁鐵 PHE2 I1.5 光電檢測2（車輛超長） ALARM Q2.3 報(bào)警器 LL I2.0 4號車位限位開關(guān) LIGHT Q2.4 報(bào)警燈 CL I2.1 5號車位限位開關(guān) RL I2.2 6號車位限位開關(guān) CHAIN1 I4.1 鏈條松弛1（升降） CHAIN2 I4.2 鏈條松弛2（升降） CHAIN3 I4.3 鏈條松弛3（升降） ES I4.6 緊急停止 RESET I4.7 復(fù)位 EMI1 I5.0 1號電磁鐵防墜落掛鉤 EMI2 I5.1 2號電磁鐵防墜落掛鉤 EMI3 I5.2 3號電磁鐵防墜落掛鉤 FR1 I5.3 1號電動(dòng)機(jī)熱繼電器 FR2 I5.4 2號電動(dòng)機(jī)熱繼電器 FR3 I5.5 3號電動(dòng)機(jī)熱繼電器 FR4 I5.6 4號電動(dòng)機(jī)熱繼電器 FR5 I5.7 5號電動(dòng)機(jī)熱繼電器 注：載車板編號上層為1、2、3號，下層為4、5號 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(biāo)準(zhǔn)觸點(diǎn)指令、輸出指令、置位和復(fù)位指令； S7-200 PLC立即I/O指令主要有：立即觸點(diǎn)指令、立即輸出指令、立即置位和立即復(fù)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、邏輯彈出棧（LPP）指令； 此外還有S7-200 PLC取非指令和空操作指令、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器指令、正/負(fù)跳變觸點(diǎn)指令、順序控制繼電器指令、移位寄存器指令、比較觸點(diǎn)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(xué)運(yùn)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(yùn)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程序控制指令是：有條件指令結(jié)束，暫停、監(jiān)控定時(shí)器復(fù)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(diǎn)、線圈、方框構(gòu)成的 觸點(diǎn)：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(diǎn)。 線圈：當(dāng)能量留到時(shí)，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(shí)，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(jì)數(shù)器、定時(shí)器、數(shù)據(jù)運(yùn)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(gè)梯級，并且每個(gè)梯形圖通常是由一個(gè)或多個(gè)梯級所組成的。 2.梯形圖的特征 梯形圖（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(yùn)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(biāo)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(yīng)該開始從左母線為起點(diǎn)，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(diǎn)閉合能量流過，一直到下一個(gè)元件；那么觸點(diǎn)斷開就表示能量中斷。對于能量流，我們把它稱作“能流”。事實(shí)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(yùn)算結(jié)果把邏輯輸出的模擬過程決定了。 編程語言梯形圖，是把邏輯運(yùn)算和控制集合成一個(gè)整體，是一個(gè)面向?qū)ο蟮?，?shí)時(shí)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(gè)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(gè)階梯是一個(gè)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(diǎn)，直接連接起來即可。 （2）通常，在一個(gè)梯形圖中，只有一個(gè)編碼的繼電器不可以重復(fù)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)指令可以是兩個(gè)線圈輸出。 （3）在每個(gè)邏輯線路中，在上面放的支路是串聯(lián)觸點(diǎn)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(gè)觸點(diǎn)是不允許有雙向電流的。 (6) 如果多個(gè)邏輯行具有相同條件可以把它合并，。并且，相同條件復(fù)雜是，對于PLC來說，意義是非常大的，因?yàn)镻LC儲存空間很小。 (7) 梯形圖設(shè)計(jì)中，繼電器輸入觸點(diǎn)按照相應(yīng)輸入設(shè)備為常開，這樣的方式更好，對于錯(cuò)誤的預(yù)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(gè)別只能用閉合狀態(tài)的，那么就按照常開狀態(tài)的進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后把相應(yīng)的觸點(diǎn)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(yīng)用，本次設(shè)計(jì)，也是用梯形圖來完成編程。下為梯形圖分析。 當(dāng)PLC從STOP轉(zhuǎn)變成RUN狀態(tài)時(shí)，初始脈沖SM0.1對狀態(tài)進(jìn)行初始復(fù)位，并將狀態(tài)S0.0置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(biāo)志寄存器，特殊內(nèi)存字節(jié)SM0.0--SM0.7提供八個(gè)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 符號名 SM地址 用戶程序讀取SMB0狀態(tài)數(shù)據(jù) Always On SM0.0 該位總是打開。 First Scan On SM0.1 首次掃描周期時(shí)該位打開，一種用途是調(diào)用初始化子程序。 Retentive Lost SM0.2 如果保留性數(shù)據(jù)丟失，該位為一次掃描周期打開。該位可用作錯(cuò)誤內(nèi)存位或激活特殊啟動(dòng)順序的機(jī)制。 Run Power Up SM0.3 從電源開啟條件進(jìn)入RUN（運(yùn)行）模式時(shí)，該位為一次掃描周期打開。該位可用于在啟動(dòng)操作之前提供機(jī)器預(yù)熱時(shí)間。 Clock 60s SM0.4 該位提供時(shí)鐘脈沖，該脈沖在1分鐘的周期時(shí)間內(nèi)OFF(關(guān)閉)30秒，ON（打開）30秒。該位提供便于使用的延遲或1分鐘時(shí)鐘脈沖。 Clock 1s SM0.5 該位提供時(shí)鐘脈沖，該脈沖在1秒鐘的周期時(shí)間內(nèi)OFF（關(guān)閉）0.5秒，ON（打開）0.5秒。該位提供便于使用的延遲或1秒鐘時(shí)鐘脈沖。 Clock Scan SM0.6 該位是掃描周期時(shí)鐘，為一次掃描打開，然后為下一次掃描關(guān)閉。該位可用作掃描計(jì)數(shù)器輸入。 Mode Switch SM0.7 該位表示“模式”開關(guān)的當(dāng)前位置（關(guān)閉 =“終止”位置，打開 =“運(yùn)行”位置）。開關(guān)位于RUN（運(yùn)行）位置時(shí)，您可以使用該位啟用自由口模式，可使用轉(zhuǎn)換至“終止”位置的方法重新啟用帶PC編程設(shè)備的正常通訊。 本次設(shè)計(jì)程序中用的最多的指令為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(biāo)記一個(gè)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(dāng)這個(gè)順序控制段開始工作的時(shí)候，此時(shí)的n就為1。 SCRE的作用是用來標(biāo)記這個(gè)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(jìn)行SCR段的轉(zhuǎn)移，如果n = 1，一方面，可以使接下來一個(gè)SCR部分使能 S置位，使得下一個(gè)SCR段開始工作，這個(gè)時(shí)候恢復(fù)這個(gè)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(shí)現(xiàn)相關(guān)的轉(zhuǎn)移。 使用SCR時(shí)有許多的局限性，相同的S位只能在同一個(gè)程序中使用，如果在不同的程序中使用了同一個(gè)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(shí)對于用順序流程控制指令都能實(shí)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(gè)限位開關(guān)給出的信號來判段下面那層兩個(gè)車位該向什么方向移動(dòng)。下層3個(gè)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(gè)無障礙通道。 上段程序?yàn)榍闆r1,即下層4號、5號載車板分別停在1號、2號載車板下: 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(fù)位，Q0.3得電，這時(shí)控制5號載車板向右邊移動(dòng)的接觸器便會通電，5號車位就會向右邊移動(dòng)，什么時(shí)候碰到右限位開關(guān)，5號載車板什么時(shí)候便會停止向右移動(dòng)，此時(shí)I2.2接通。程序狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到S0.1，S2.3復(fù)位，再次判斷當(dāng)前下層載車板的位置。 上段程序?yàn)榍闆r2，即4號、5號載車板分別位于1號、3號載車板下方，這時(shí)跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)S2.1，同時(shí)S0.1復(fù)位。S2.1置位后，Q0.1得電，也就是控制4號載車板向右邊移動(dòng)的接觸器得電，這時(shí)4號載車板開始向右邊移動(dòng)，直到碰到了中間限位開關(guān)才停止，此時(shí)I2.1接通，狀態(tài)跳回到S0.1，S2.1復(fù)位。 上段程序?yàn)榍闆r3，即4號、5號載車板分別位于2號、3號載車板下方。這個(gè)時(shí)候1號車庫下面的停車位是空的，什么也沒有，程序跳轉(zhuǎn)到S1.0，S0.1復(fù)位。程序狀態(tài)S1.0置位后，Q2.0被置位也就是說1號電磁鐵由于得電后具有了磁性就會吸合，這個(gè)時(shí)候1號載車板的防止墜落的掛鉤就會送開，T37常開觸點(diǎn)接通，1號車庫的載車板開始往下走，T38計(jì)時(shí)開始，5s后T38常閉觸點(diǎn)就會接通，Q2.0被復(fù)位，電磁鐵沒電就會松開。1號載車板一直往下走直到碰到下限位開關(guān)停止，這個(gè)時(shí)候I0.6接通，M0.1～M0.6復(fù)位，并跳轉(zhuǎn)到S0.0狀態(tài)。此時(shí)1號載車板下降到達(dá)指定位置，可以進(jìn)行存取車操作。 我們在這部分中用到的定時(shí)器是PLC的常用元件之一。接通延時(shí)定時(shí)器（TON）、有記憶接通延時(shí)定時(shí)器(TONR)和斷開延時(shí)定時(shí)器(TOF)是由S7-200PLC為客戶提供的。對于定時(shí)器的分辨率定義為單位時(shí)間的時(shí)間增量。S7-200PLC所提供的定時(shí)器有3個(gè)分辨率等級：1ms、10ms、100ms。對于定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式是這樣的，T=PT*S。公式中字母的含義分別如下:T是實(shí)際定時(shí)時(shí)間，PT是設(shè)定值，S是分辨率了。對于三種等級的定時(shí)器介紹如下:1ms由系統(tǒng)每個(gè)1ms刷新一次，這個(gè)跟掃描周期以及程序處理是沒有關(guān)系的。10ms是由系統(tǒng)在每個(gè)周期開始掃描時(shí)自動(dòng)刷新，這樣，在每個(gè)周期內(nèi)僅僅就刷新一次，因此在同一個(gè)周期內(nèi)的定時(shí)器位與它的當(dāng)前值是不會發(fā)生變化的。100ms就是在執(zhí)行指令時(shí)刷新。那么，這樣看來，在100ms定時(shí)器激活后，如果在一個(gè)周期內(nèi)沒有進(jìn)行定時(shí)器指令，亦或者是在一個(gè)周期沒有多次進(jìn)行定時(shí)器指令，那么計(jì)時(shí)就會失去準(zhǔn)確性。故而，100ms定時(shí)器只是適用于在每個(gè)周期都要進(jìn)行定時(shí)器指令的程序。 在完成車輛的存取過程后，對TD200面板按鈕按下F5，M0.4連接，程序狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到S0.6，檢查一下停放車輛的長度是不是在車庫允許的范圍之內(nèi)。 如果長時(shí)間報(bào)警中間繼電器M3.0置位，設(shè)置的警示燈和蜂鳴器就會聲光報(bào)警，及時(shí)排除報(bào)警源，然后按操作面板上的RESET按鈕后，M3.0被復(fù)位，程序跳轉(zhuǎn)到S00.0的狀態(tài)。 如果車輛的長度在車庫范圍內(nèi)，則程序就會跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)S1.1，Q0.4便會通電，1號車位開始從往上走，一直上升，什么時(shí)候碰到上限位開關(guān)I0.0，什么時(shí)候停止，M0.1～M0.6復(fù)位，程序跳轉(zhuǎn)到S0.0狀態(tài)。 5.4 程序調(diào)試 PLC調(diào)試分為兩個(gè)過程,即模擬調(diào)試和現(xiàn)場調(diào)試。調(diào)試PLC外部接線檢查之前,確保接線是正確的。通過早期寫測試程序良好外部連接通過電子掃描識別連接錯(cuò)誤。出于安全考慮,現(xiàn)在主電路斷開,當(dāng)確認(rèn)正確的連接與主電路,仿真和調(diào)試程序下載到用戶內(nèi)存調(diào)試,程序,直到所有的功能都可以正常的完成整體控制和協(xié)調(diào) 5.4.1 程序的模擬調(diào)試 輸入設(shè)計(jì)方案到S7-200編程軟件，通過編譯找出語法錯(cuò)誤的程序，然后按照提示進(jìn)行修改。在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際輸入信號的開關(guān)和按鈕等用戶程序可以在模擬中使用，然后使用PLC上的相關(guān)LED指示每個(gè)輸出的狀態(tài)，不必使用PLC實(shí)際負(fù)載（例如，接觸器，電磁閥等等）。根據(jù)功能的流程圖，使用該開關(guān)或按鈕，以模擬實(shí)際的反饋信號，例如開啟和關(guān)閉限位開關(guān)觸點(diǎn)。調(diào)試應(yīng)充分考慮各種可能的情況，在系統(tǒng)工作時(shí)，自動(dòng)和手動(dòng)兩種途徑中，每一個(gè)分支，各種可能的途徑取得進(jìn)展，應(yīng)檢查，不能錯(cuò)過。后發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)修改梯形圖和PLC程序，直到在各種輸入和輸出之間可能的關(guān)系完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 5.4.2 程序的現(xiàn)場調(diào)試 完成上述步驟后，PLC在總在線調(diào)試的控制現(xiàn)場，展示了系統(tǒng)調(diào)試過程中的電機(jī)和傳感器有可能出現(xiàn)的問題，以及存在于PLC的I/ O接線圖和梯形圖編程的問題，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。之后所有的調(diào)試，完全符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，然后一段時(shí)間的測試后，系統(tǒng)可付諸實(shí)施。