【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）(2011屆)題 目： 升降橫移式立體車庫(kù)車輛入庫(kù)管理PLC控制 摘要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、汽車擁有率的迅速上升，城市停車難問(wèn)題不斷惡化，而作為解決城市停車難的有效措施—立體車庫(kù)，以其占地面積少、停車率高、布置靈活等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的青睞。智能立化體車庫(kù)以其操作方便、安全可靠、高效低耗等優(yōu)點(diǎn)，正受到在國(guó)內(nèi)外的關(guān)注。本文主要以升降橫移式智能立體車庫(kù)為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)。升降橫移式智能立體車庫(kù)利用托盤左右移位產(chǎn)生垂直通道，實(shí)現(xiàn)車位升降存取車輛。本系統(tǒng)中充分利用PLC可靠性強(qiáng)、性價(jià)比高、擴(kuò)展性好、操作方便，適于頻繁啟動(dòng)和惡劣環(huán)境的特點(diǎn)，本文中分別采用三菱公司FX2N型PLC和西門子S7200型PLC作為控制系統(tǒng)的核心，采用組態(tài)王工控組態(tài)軟件對(duì)PLC進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)車輛的存取。 在系統(tǒng)中，PLC作為控制器直接控制車庫(kù)運(yùn)行，工控機(jī)作為上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)視整個(gè)車庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)車庫(kù)的安全運(yùn)行和管理。本文詳細(xì)介紹了車庫(kù)的PLC控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，給出了控制系統(tǒng)組成和存取車流程圖，系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互界面，控制靈活，系統(tǒng)的安全性和可靠性高。 關(guān)鍵詞:立體車庫(kù) 控制系統(tǒng) PLC 人機(jī)界面目 錄第一章 緒 論 1 1 2 2 3 3 4第2章 車庫(kù)控制系統(tǒng)的分析與研究 5 5 6 立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的組成 7 7 8 10第三章 PLC的研究及在車庫(kù)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 10 10 10 11 PLC的編程語(yǔ)言 12 13 PLC的主要性能指標(biāo)和選型 16 PLC的應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程 17 PLC在控制模型中的I/O分配及流程、編程思路 19 I/O的分配 19 PLC流程、編程思路 20第四章 基于組態(tài)王對(duì)車庫(kù)控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究 23 基于組態(tài)王仿真實(shí)現(xiàn)的意義 23 組態(tài)王軟件研究分析及工程畫面的實(shí)現(xiàn) 23 組態(tài)王實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的研究 25 25 26 工程畫面的連接及圖畫仿真研究 27 控制系統(tǒng)控制流程的研究 29 命令語(yǔ)言簡(jiǎn)介 29 命令語(yǔ)言和內(nèi)部函數(shù) 29 命令語(yǔ)言的編輯 29 組態(tài)中車庫(kù)控制流程、編程及調(diào)試 30第五章 總結(jié)及展望 32 設(shè)計(jì)總結(jié) 32 課題展望 33致謝 34參考文獻(xiàn) 35附件 37第一章 緒 論隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，世界各大中城市汽車的擁有量急劇增加，中國(guó)汽車市場(chǎng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告中顯示，從世界汽車市場(chǎng)排名前7位的國(guó)家來(lái)看，唯獨(dú)中國(guó)市場(chǎng)需求量逐年增長(zhǎng)，以每年5%的速率增長(zhǎng)，曲線斜率很高。其他6個(gè)國(guó)家的需求量都是平行的，基本不增長(zhǎng)。車輛的增加，交通擁擠所造成的商場(chǎng)、酒店車位限制，使得車主為停車而發(fā)愁，擴(kuò)展停車場(chǎng)引起人們的廣泛關(guān)注。普通露天停車場(chǎng)和建筑物下的停車庫(kù)雖然停放方便，但占地面積廣，且停車數(shù)量有限，尤其是土地價(jià)格突飛猛進(jìn)增長(zhǎng)的今天，投資商不得不考慮土地占用的成本，為了充分利用立體空間，規(guī)范和科學(xué)管理汽車的停放，建造智能立體車庫(kù)已刻不容緩。目前，在國(guó)內(nèi)一些經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)、人口密度較大的城市中，己經(jīng)著手開發(fā)推廣立體停車庫(kù)。立體車庫(kù)占用土地少、充分利用空間，緩解了城市中道路空間小的矛盾，又適應(yīng)了城市高節(jié)奏快速發(fā)展的需要，更重要的是順應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，減少了污染，為城市向更大規(guī)模發(fā)展提供有利的條件。 科學(xué)技術(shù)的不斷的發(fā)展，控制技術(shù)的不斷提高，立體車庫(kù)對(duì)智能化和規(guī)模化的要求也越來(lái)越高。最初的簡(jiǎn)易二層立體車庫(kù)采用電機(jī)與鏈條直接驅(qū)動(dòng)的方式，發(fā)展到今己經(jīng)用計(jì)算機(jī)全自動(dòng)化控制的升降橫移、巷道堆跺、旋轉(zhuǎn)式等立體車庫(kù)，車庫(kù)的車位也隨著從幾個(gè)發(fā)展到今天的幾百個(gè)甚至達(dá)到一千個(gè)。同時(shí)提高立體車庫(kù)的可靠性和經(jīng)濟(jì)效益，在設(shè)計(jì)與制造立體車庫(kù)時(shí)，要考慮的影響因素越來(lái)越多，越來(lái)越復(fù)雜。比如大型的智能化升降橫移式立體車庫(kù)在設(shè)計(jì)與建造過(guò)程中考慮要受到車庫(kù)容量、現(xiàn)場(chǎng)土地面積與空間、車輛存放效率、土地價(jià)格、立體車庫(kù)總造價(jià)、周圍的車流量等眾多因素的影響。這就使得需要對(duì)在車庫(kù)設(shè)計(jì)中選擇何種合理的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行必要的研究，以期采用合理的設(shè)計(jì)方案降低立體車庫(kù)的成本。國(guó)外對(duì)大型自動(dòng)化立體車庫(kù)設(shè)計(jì)方案研究己經(jīng)日漸成熟，對(duì)各種門類的立體車庫(kù)已經(jīng)采用系統(tǒng)化、模塊化設(shè)計(jì)，充分利用CAD技術(shù)，使得設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)者可以給出經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案，這也有利于規(guī)模大型化、功能復(fù)雜化的智能立體車庫(kù)產(chǎn)品質(zhì)量的提高和成本的降低。 在我國(guó)對(duì)立體車庫(kù)設(shè)計(jì)方案的合理性研究還處于起始階段，特別是由于智能化立體車庫(kù)的發(fā)展在我國(guó)還是剛剛起步，對(duì)該類型的立體車庫(kù)設(shè)計(jì)方案的研究雖有一些成果，但還有許多不足。我國(guó)的機(jī)械式停車庫(kù)技術(shù)發(fā)展比較晚，大部分還沿用著日本80年代的技術(shù)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，轎車擁有量的迅速膨脹，機(jī)械式車庫(kù)的現(xiàn)有功能已不能完全滿足于人們的要求?，F(xiàn)有車庫(kù)技術(shù)的不足主要表現(xiàn)在:取車時(shí)間比較長(zhǎng)，智能化程度比較低，安全程度不夠，設(shè)計(jì)型式比較陳舊。上海和北京等地現(xiàn)有的許多高質(zhì)量的立體停車庫(kù)，都是運(yùn)用大量的外匯從國(guó)外進(jìn)口的，并且售后服務(wù)也得不到令人滿意的保障。為了打破這種依賴進(jìn)口的格局，打出具有自身特色的車庫(kù)產(chǎn)品，就得要在原有技術(shù)上有重大突破，從而帶動(dòng)國(guó)內(nèi)車庫(kù)行業(yè)的發(fā)展。因此，對(duì)升降橫移式智能化停車庫(kù)的研究顯得尤為重要。 隨著微電子技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)更加廣泛的進(jìn)入工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，并正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。計(jì)算機(jī)技術(shù)在車庫(kù)系統(tǒng)中的應(yīng)用，可使設(shè)施集自動(dòng)化、系統(tǒng)化、綜合化為一體，提高立體車庫(kù)的中存取車輛的速度，提高立體車庫(kù)工作的可靠性。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和管理車庫(kù)運(yùn)行成為發(fā)展趨勢(shì)，降低車庫(kù)的投資成本，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化管理，增強(qiáng)車庫(kù)的智能化程度，將會(huì)對(duì)我國(guó)立體車庫(kù)的發(fā)展起到很好的推動(dòng)作用。根據(jù)立體車庫(kù)的修建位置及在空間伸縮方向的不同，立體停車庫(kù)的主要類型有:升降橫移式，垂直升降式、巷道堆垛式和地下停車場(chǎng)等。它們的類型眾多，設(shè)計(jì)各有不同，庫(kù)容量變化比較大，可滿足不同用戶要求。但它們都具有建筑面積小，停車層數(shù)多，地上和地下空間利用率高的優(yōu)點(diǎn)。停相同數(shù)量車的情況下，在車輛流量大的繁華地段建一座立體停車庫(kù)比建一地面停車場(chǎng)節(jié)省將近50%一70%的投資。嚴(yán)格的車庫(kù)管理還保證了車庫(kù)運(yùn)行的安全性和可靠性，為存車人提供了最大的方便，存車人只需把車開到指定位置，下面的事都可由車庫(kù)控制系統(tǒng)來(lái)完成。升降橫移式:多層升降橫移式立體停車庫(kù)采用卷筒、滑輪和鋼絲繩進(jìn)行升降，在整個(gè)機(jī)構(gòu)中有交流減速橫移電機(jī)和升降電機(jī)、鋼絲繩、停車位框架、搬運(yùn)器和橫移導(dǎo)軌等。它的運(yùn)行原理是取上層車時(shí)，將下層車板移開留出空位。該設(shè)備下層為左右橫移，上層為上下升降。升降橫移式立體車庫(kù)如圖11所示。 圖11升降橫移式立體車庫(kù)圖 (2)垂直升降式:也就是電梯式結(jié)構(gòu)，一般以兩輛車為一個(gè)層面，中間部分是升降機(jī)，左右兩旁是車架。工作原理是:用升降機(jī)將車輛或載車板升降到指定層，然后用安裝在提升機(jī)械上的橫移機(jī)械將車輛或載車板送入存車位?；蚴窍喾?，通過(guò)橫移機(jī)械將指定存車位上的車輛或載車板送入升降機(jī)，升降機(jī)降到車輛出入口處，打開庫(kù)門，駕駛員將車輛開走。如圖12所示。 (3)巷道堆跺式:它的工作原理和堆跺式自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)很相近，升降機(jī)構(gòu)可以上升和水平移動(dòng)，在運(yùn)行到停車位時(shí)，通過(guò)伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮，完成在車架上存取車工作。 圖12垂直升降式立體車庫(kù)(4)地下停車場(chǎng):它是為賓館，商廈等原有的停車場(chǎng)專門設(shè)計(jì)的，原有的停車場(chǎng)一般只能存放一層車輛，經(jīng)過(guò)改建加上專用設(shè)備后，可放置上下兩層車。有些地下停車場(chǎng)本身是專門設(shè)計(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)的立體自動(dòng)化車庫(kù)。 其它的立體車庫(kù)還有垂直循環(huán)類停車設(shè)備、水平循環(huán)類停車設(shè)備、簡(jiǎn)易升降類停車設(shè)備等。 垂直升降式特點(diǎn):占地面積少，耗能低，但是智能化程度最高，對(duì)地基，消防要求很高，車位造價(jià)高。 巷道堆跺式特點(diǎn):低噪聲、低耗能、智能化程度高，等待時(shí)間長(zhǎng)，進(jìn)出口少。 水平循環(huán)式特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是占地面積大，目前應(yīng)用較少。 多層升降橫移式立體停車庫(kù)(如圖11所示)是中小型車庫(kù)的一種典型機(jī)電一體化產(chǎn)品，與其它車庫(kù)相比:它屬于中低密度經(jīng)濟(jì)型停車庫(kù)，規(guī)模可大可小(從2層到6層)。對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性較強(qiáng)、可同時(shí)移動(dòng)多個(gè)車板，提高了工作效率，減少了運(yùn)行時(shí)間?？刂葡到y(tǒng)采用可編程控制器(PLC)，操作管理簡(jiǎn)便明了，易于操作維護(hù)?？傊Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，柔性好，啟動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，且安全可靠、同一層的車位移動(dòng)獨(dú)立，可以自由動(dòng)作，并且動(dòng)作時(shí)間短，是升降橫移式立體車庫(kù)最大的優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)場(chǎng)地大小及客戶需要，該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)26層的多車位設(shè)計(jì)。由于占地面積小且動(dòng)作靈活、易操作、造價(jià)低，因此是公司及單位在建造立體停車庫(kù)時(shí)的理想選擇。以三層三排存車為例，可存車7輛，且占地面積僅有20 m，左右。另外，而我國(guó)的車庫(kù)行業(yè)剛剛起步，汽車，尤其是轎車正逐步走入家庭，購(gòu)車與停車的矛盾己逐漸變大，立體車庫(kù)正是為克服這一矛盾走向市場(chǎng)的。根據(jù)專家建議，我國(guó)目前的機(jī)械式立體停車庫(kù)價(jià)格應(yīng)在6萬(wàn)/車位以下，最好在4萬(wàn)/車位以下，而升降橫移式停車庫(kù)正好適應(yīng)這一價(jià)格定位。因此以“安全、快速、經(jīng)濟(jì)”著稱的升降橫移式立體車庫(kù)，已成為一個(gè)新的“熱點(diǎn)”。目前采用這類設(shè)備的停車庫(kù)被普遍看好，具有良好的市場(chǎng)前景。 升降橫移式立體車庫(kù)主要由三部分組成:機(jī)械部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分和控制管理部分。(1)機(jī)械部分:由車架、起升結(jié)構(gòu)和雙向平移結(jié)構(gòu)組成，它是車庫(kù)的主架。(2)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分:由多個(gè)電機(jī)組組成，由它來(lái)帶動(dòng)平移機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，完成搬運(yùn)器的上下和左右移動(dòng)，以完成存取車過(guò)程。(3)控制管理部分:立體車庫(kù)控制系統(tǒng)隨著它所采用的控制器智能化程度的不同而不同，參見下節(jié)內(nèi)容。 隨著社會(huì)的發(fā)展，城市人口的日益增多，樓房和車輛也越來(lái)越多。特別是改革開放以來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展為汽車工業(yè)注入了強(qiáng)勁的動(dòng)力。 在2001年，我國(guó)通過(guò)了((國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十五計(jì)劃綱要))，在((綱要))中提及到“鼓勵(lì)轎車進(jìn)入家庭”。這是建國(guó)五十余年來(lái)官方文件中第一次明確“轎車進(jìn)入家庭”這樣的提法，我國(guó)進(jìn)入了汽車擁有率迅速上升時(shí)期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，，1997年全國(guó)汽車保有量1100萬(wàn)輛。我國(guó)在2001年為全球第7大汽車銷售市場(chǎng)，2003年全國(guó)汽車銷售達(dá)到439萬(wàn)輛，全球排名上升到第5位，僅列美國(guó)、日本、德國(guó)、法國(guó)之后。年銷售將有望在2010年達(dá)到700萬(wàn)輛，將成為全球第3大市場(chǎng)。 在2005年我國(guó)轎車保有量達(dá)1000萬(wàn)輛，到2010年將達(dá)2000萬(wàn)輛。根據(jù)交通規(guī)劃專家的總體測(cè)算:一個(gè)城市停車位數(shù)量與機(jī)動(dòng)車數(shù)量之比至少為1. 2:11才能基本滿足城市的停車需要，也就是說(shuō)一輛車除去應(yīng)該擁有一個(gè)固定停車位之外，包括工作、娛樂(lè)、。從2005年到2010年，我國(guó)將總共增加停車位480萬(wàn)個(gè)，平均每年要96萬(wàn)個(gè)。表1一1幾個(gè)主要城市汽車保有量及停車位現(xiàn)狀(2005)城市汽車總量（萬(wàn)輛）停車位數(shù)量（萬(wàn)）所缺車位數(shù)量（）北京241廣州21．6天津104沈陽(yáng)70565從以上數(shù)據(jù)可以看出，有一大半的機(jī)動(dòng)車的停放處于無(wú)序狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計(jì):2001年的上海，每天停在馬路上的汽車就多達(dá)35萬(wàn)輛，廣州每天也有35萬(wàn)輛機(jī)動(dòng)車“露宿”街頭，北京更有90萬(wàn)輛之多，這些車大都停在馬路上、綠化隔離帶、胡同、非機(jī)動(dòng)車道、消防通道等非停車地帶。151致使本來(lái)就緊張的交通更擁擠不堪，嚴(yán)重滯后了城市交通的發(fā)展。行車難、停車難、亂停車，加劇交通擁堵、降低生活質(zhì)量、惡化投資環(huán)境，成為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的障礙，大大降低了城市的文明程度。為了緩解這種局面，城市停車場(chǎng)所的建設(shè)，尤其是多停車位、少占空間、使用操作簡(jiǎn)單、安全可靠的“立體停車庫(kù)”的建設(shè)，對(duì)現(xiàn)在寸土寸金的大都市有著不可替代的價(jià)值。自動(dòng)立體車庫(kù)已成為城市交通一個(gè)研究熱點(diǎn)，并且國(guó)家將其列入了重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目之一。 立體車庫(kù)是一種多平面的空間立體停車車庫(kù)，它以單層平面停車場(chǎng)為核心，通過(guò)可編程控制器(Programming Logic Controller，簡(jiǎn)稱PLC)控制車位的空間位置變動(dòng)，使車位能夠?qū)崿F(xiàn)空間到平面的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)多重單層平面停車的功能。 論文在查閱大量資料的基礎(chǔ)上，以立體車庫(kù)車位設(shè)備控制為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)可編程控制器PLC以及組態(tài)王組態(tài)軟件的學(xué)習(xí)和研究，實(shí)現(xiàn)了用可編程控制器PLC對(duì)3X3升降橫移式立體車庫(kù)模型控制系統(tǒng)的控制，對(duì)車庫(kù)的監(jiān)控采用組態(tài)軟件組態(tài)王，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的模擬仿真。 主要研究的內(nèi)容包括: （1）升降橫移式立體車庫(kù)存取車策略的研究。 （2）可編程控制器PLC在升降橫移式立體車庫(kù)模型中的研究與實(shí)現(xiàn)。（3）應(yīng)用組態(tài)軟件組態(tài)王實(shí)現(xiàn)升降橫移式立體車庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)的模擬仿真。 第2章 車庫(kù)控制系統(tǒng)的分析與研究 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有多種分類方法，根