【正文】 其中:N為二維矩陣的行，即車庫的層數(shù) M為二維矩陣的列，即車庫的列數(shù) 由于受收鏈裝置及進(jìn)出車時間的限制，一般為24層(國家規(guī)定最高為4層)，以2, 3層者居多，可根據(jù)泊車的多少決定停車庫的規(guī)模。(二)工業(yè)控制計算機(jī)(IPC ) 工業(yè)控制計算機(jī)(簡稱工控機(jī))是一種應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的專用計算機(jī)，它能將生產(chǎn)的過程和管理調(diào)度相結(jié)合，從而使工業(yè)在就地控制加集中控制的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步向自動化方向發(fā)展。 第2章 車庫控制系統(tǒng)的分析與研究 計算機(jī)控制系統(tǒng)有多種分類方法，根據(jù)設(shè)計方法的不同，有以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)、以IPC(工業(yè)PC機(jī)或稱工業(yè)控制計算機(jī))為核心的計算機(jī)控制系統(tǒng)和以PLC(可編程控制器)為核心的計算機(jī)控制系統(tǒng)。 論文在查閱大量資料的基礎(chǔ)上，以立體車庫車位設(shè)備控制為研究對象，通過對可編程控制器PLC以及組態(tài)王組態(tài)軟件的學(xué)習(xí)和研究，實現(xiàn)了用可編程控制器PLC對3X3升降橫移式立體車庫模型控制系統(tǒng)的控制，對車庫的監(jiān)控采用組態(tài)軟件組態(tài)王，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的模擬仿真。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。從2005年到2010年，我國將總共增加停車位480萬個，平均每年要96萬個。我國在2001年為全球第7大汽車銷售市場，2003年全國汽車銷售達(dá)到439萬輛，全球排名上升到第5位，僅列美國、日本、德國、法國之后。特別是改革開放以來，國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展為汽車工業(yè)注入了強(qiáng)勁的動力。(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，它是車庫的主架。根據(jù)專家建議，我國目前的機(jī)械式立體停車庫價格應(yīng)在6萬/車位以下，最好在4萬/車位以下，而升降橫移式停車庫正好適應(yīng)這一價格定位。 根據(jù)場地大小及客戶需要，該設(shè)備可實現(xiàn)26層的多車位設(shè)計。 多層升降橫移式立體停車庫(如圖11所示)是中小型車庫的一種典型機(jī)電一體化產(chǎn)品，與其它車庫相比:它屬于中低密度經(jīng)濟(jì)型停車庫，規(guī)?？纱罂尚?從2層到6層)。 其它的立體車庫還有垂直循環(huán)類停車設(shè)備、水平循環(huán)類停車設(shè)備、簡易升降類停車設(shè)備等。如圖12所示。升降橫移式立體車庫如圖11所示。嚴(yán)格的車庫管理還保證了車庫運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控制系統(tǒng)來完成。根據(jù)立體車庫的修建位置及在空間伸縮方向的不同，立體停車庫的主要類型有:升降橫移式，垂直升降式、巷道堆垛式和地下停車場等。因此，對升降橫移式智能化停車庫的研究顯得尤為重要。隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，轎車擁有量的迅速膨脹，機(jī)械式車庫的現(xiàn)有功能已不能完全滿足于人們的要求。這就使得需要對在車庫設(shè)計中選擇何種合理的設(shè)計方案進(jìn)行必要的研究，以期采用合理的設(shè)計方案降低立體車庫的成本。 科學(xué)技術(shù)的不斷的發(fā)展，控制技術(shù)的不斷提高，立體車庫對智能化和規(guī)?；囊笠苍絹碓礁摺＼囕v的增加，交通擁擠所造成的商場、酒店車位限制，使得車主為停車而發(fā)愁，擴(kuò)展停車場引起人們的廣泛關(guān)注。 在系統(tǒng)中，PLC作為控制器直接控制車庫運行，工控機(jī)作為上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)視整個車庫的運行狀態(tài)，實現(xiàn)車庫的安全運行和管理。智能立化體車庫以其操作方便、安全可靠、高效低耗等優(yōu)點，正受到在國內(nèi)外的關(guān)注。本文主要以升降橫移式智能立體車庫為研究對象，對其進(jìn)行控制系統(tǒng)研究與設(shè)計。本文詳細(xì)介紹了車庫的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。普通露天停車場和建筑物下的停車庫雖然停放方便，但占地面積廣，且停車數(shù)量有限，尤其是土地價格突飛猛進(jìn)增長的今天，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，建造智能立體車庫已刻不容緩。最初的簡易二層立體車庫采用電機(jī)與鏈條直接驅(qū)動的方式，發(fā)展到今己經(jīng)用計算機(jī)全自動化控制的升降橫移、巷道堆跺、旋轉(zhuǎn)式等立體車庫，車庫的車位也隨著從幾個發(fā)展到今天的幾百個甚至達(dá)到一千個。國外對大型自動化立體車庫設(shè)計方案研究己經(jīng)日漸成熟，對各種門類的立體車庫已經(jīng)采用系統(tǒng)化、模塊化設(shè)計，充分利用CAD技術(shù)，使得設(shè)計時設(shè)計者可以給出經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計方案，這也有利于規(guī)模大型化、功能復(fù)雜化的智能立體車庫產(chǎn)品質(zhì)量的提高和成本的降低?，F(xiàn)有車庫技術(shù)的不足主要表現(xiàn)在:取車時間比較長，智能化程度比較低，安全程度不夠，設(shè)計型式比較陳舊。 隨著微電子技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機(jī)更加廣泛的進(jìn)入工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，并正發(fā)揮著越來越重要的作用。它們的類型眾多，設(shè)計各有不同，庫容量變化比較大，可滿足不同用戶要求。升降橫移式:多層升降橫移式立體停車庫采用卷筒、滑輪和鋼絲繩進(jìn)行升降，在整個機(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、搬運器和橫移導(dǎo)軌等。 圖11升降橫移式立體車庫圖 (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層面，中間部分是升降機(jī)，左右兩旁是車架。 (3)巷道堆跺式:它的工作原理和堆跺式自動化倉庫很相近，升降機(jī)構(gòu)可以上升和水平移動，在運行到停車位時，通過伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮，完成在車架上存取車工作。 垂直升降式特點:占地面積少，耗能低，但是智能化程度最高，對地基，消防要求很高，車位造價高。對場地的適應(yīng)性較強(qiáng)、可同時移動多個車板，提高了工作效率，減少了運行時間。由于占地面積小且動作靈活、易操作、造價低，因此是公司及單位在建造立體停車庫時的理想選擇。因此以“安全、快速、經(jīng)濟(jì)”著稱的升降橫移式立體車庫，已成為一個新的“熱點”。(2)電機(jī)驅(qū)動部分:由多個電機(jī)組組成，由它來帶動平移機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)的運行，完成搬運器的上下和左右移動，以完成存取車過程。 在2001年，我國通過了((國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展十五計劃綱要))，在((綱要))中提及到“鼓勵轎車進(jìn)入家庭”。年銷售將有望在2010年達(dá)到700萬輛，將成為全球第3大市場。表1一1幾個主要城市汽車保有量及停車位現(xiàn)狀(2005)城市汽車總量（萬輛）停車位數(shù)量（萬）所缺車位數(shù)量（）北京241廣州21．6天津104沈陽70565從以上數(shù)據(jù)可以看出，有一大半的機(jī)動車的停放處于無序狀態(tài)。為了緩解這種局面，城市停車場所的建設(shè)，尤其是多停車位、少占空間、使用操作簡單、安全可靠的“立體停車庫”的建設(shè)，對現(xiàn)在寸土寸金的大都市有著不可替代的價值。 主要研究的內(nèi)容包括: （1）升降橫移式立體車庫存取車策略的研究。(一)單片機(jī)控制系統(tǒng) 以單片機(jī)為核心的計算機(jī)控制系統(tǒng)，突出優(yōu)點是結(jié)構(gòu)小型、價格低廉，廣泛應(yīng)用于智能儀器、儀表、及小規(guī)模的控制系統(tǒng)上。工控機(jī)系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。假如要設(shè)計一座能提供50車位的4層升降橫移式立體車庫。車庫組合布置的不同形式可適應(yīng)不同場地條件的需要，配置非常靈活。除頂層和底層外，中間層必須預(yù)留一個空車位，供進(jìn)出車升降之用。 如圖23所示，第一層和第三層都有三個停車位，第二層有一個空位?？刂葡到y(tǒng)由“上級總線機(jī)或網(wǎng)絡(luò)(可選)+上位機(jī)+PLC+現(xiàn)場操作機(jī)構(gòu)”構(gòu)成，上級總線控制或網(wǎng)絡(luò)上位總控機(jī)打印機(jī)LED顯示操作器影響設(shè)備鍵盤、鼠標(biāo)收款機(jī)PLC光、電傳感器、限位開關(guān)、控制按鈕、安全掛鉤等電機(jī)、繼電器、接觸器、指示燈、安全裝置等檢測控制以PLC機(jī)為核心，配備有打印機(jī)、音效設(shè)備、收款機(jī)、顯示器等。 圖24控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 組態(tài)軟件的概念最早來自英文configuration，其含義是使用軟件工具對計算機(jī)及軟件的各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到使計算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置，自動執(zhí)行特定任務(wù)，以滿足使用的要求。FiX的OPC組件和驅(qū)動程序需要單獨購買，不具有兼容性。 本監(jiān)控系統(tǒng)采集控制軟件選用中國本土軟件廠商北京亞控科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的，國內(nèi)最早的商用組態(tài)軟件“組態(tài)王”。組態(tài)王正是提供了豐富的快速應(yīng)用設(shè)計的工具。 設(shè)計者在數(shù)據(jù)庫中定義過程參數(shù)和其他變量。通過檢測變量值的變化，組態(tài)王改變圖形對象的狀態(tài)并跟蹤報警的發(fā)生。對于可能有不同類型的用戶共同使用的大型復(fù)雜應(yīng)用，必須解決好授權(quán)與安全性的問題，系統(tǒng)必須能夠依據(jù)用戶的使用權(quán)限允許或禁止其對系統(tǒng)進(jìn)行操作。組態(tài)王的大部分驅(qū)動程序采用組件(COM)技術(shù)，使通訊程序和組態(tài)王構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。一些應(yīng)用軟件需要通過這種方式和組態(tài)王通訊。組態(tài)王的事件驅(qū)動的報警方式和緊湊高效的結(jié)構(gòu)使得報警信息可以被完整地記錄，即使突然發(fā)生大量的報警也不會遺漏。包括：基于事件的報警、報警分組管理、報警優(yōu)先級、報警過濾、新增死區(qū)和延時概念等功能，以及通過網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程報警管理。10. 廣泛的數(shù)據(jù)獲取和處理一般地，工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備構(gòu)成的控制網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)完成自動控制的功能，保證工廠的運行，但它難于讓工廠操作和管理人員看到生產(chǎn)過程的實際運行狀況。組態(tài)王每一臺數(shù)據(jù)采集站從工業(yè)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，可以被網(wǎng)絡(luò)上的所有其他站點直接訪問，同時支持分布式網(wǎng)絡(luò)報警、分布式歷史數(shù)據(jù)庫等，功能強(qiáng)大，穩(wěn)定可靠。組態(tài)王是一個可以根據(jù)您的應(yīng)用程序的需要，非常靈活地進(jìn)行配置的產(chǎn)品。國際電工委員會(International Electro Technical Commission)在1985年頒布的可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第二稿修改的基礎(chǔ)上，于1987年2月進(jìn)一步完善了PLC的定義，也就是目前被大家認(rèn)同并且所接受的定義:可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程的存儲器，用來執(zhí)行內(nèi)部的邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)或算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。（1）PLC的組成可編程控制器PLC一般由主機(jī)、擴(kuò)展單元及外設(shè)組成。由微處理器系統(tǒng)、系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器組成，負(fù)責(zé)系統(tǒng)程序的調(diào)度、管理、運行和PLC的自診斷。外設(shè):最基本的外設(shè)是編程器，有的還配有可編程終端、條碼讀入器，打印機(jī)等。(2) PLC的CPU則采取的是順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或者邏輯被接通或者斷開，該線圈上的所有觸點(包括常開和常閉點)不會立即動作，必須等待掃描到該觸點時才一會動作。IEC13113規(guī)定了兩大編程語言:文本編程語言和圖形化語言。IEC13113允許在同一個PLC中使用多種編程語言，這樣的話，就允許程序開發(fā)人員可以對每一個特定的任務(wù)選擇一個適合的語言來編程，還允許在同一個控制程序中不同的軟件模塊用不同的編程語言編制。IEC13113中編程語言部分規(guī)范了4種編程語言，并且定義了這些編程語言的語法和句法。因為它對編程人員的技術(shù)要求較高，普通的技術(shù)人員無法完成，同時也不直觀，所以應(yīng)用并不普及。但是指令結(jié)構(gòu)與一般計算機(jī)不兼容、指令結(jié)構(gòu)不靈活，浪費指令存儲空間、無法適于一般領(lǐng)域。在一個階梯中，輸出指令出現(xiàn)在階梯的最右邊，輸入指令出現(xiàn)在輸出指令的左邊，當(dāng)輸入指令所表示的階梯條件為真時，則執(zhí)行輸出指令，否則就不執(zhí)行輸出指令。但是因為每個功能模塊占用一定的空間，對每個功能模塊的執(zhí)行都占有較多的時間，通常只應(yīng)用在控制規(guī)模較大，較復(fù)雜的大中型控制系統(tǒng)中。為了保證托盤能橫移到預(yù)定位置、托盤能上升或下降到準(zhǔn)確位置，采用限位開關(guān)，為了判斷托盤上有無車輛，采用了光電開關(guān)，在不同的位置有不同的功能:將接收器和發(fā)射器分別安裝在托盤底層左右兩邊的光電開關(guān)，用以檢測托盤上汽車停放是否到位。 選用按鈕控制便于操作，但對于大型車庫來說要用上位機(jī)來進(jìn)行控制，同時在車庫中還運用了一些傳感器，如煙溫傳感器，以及安全預(yù)警裝置，其控制原理見圖32所示?？刂栖浖捎锰菪螆D語言編寫，二層停車位對車存取可直接在對應(yīng)的位置進(jìn)行，一、三層停車位對車的存取流程圖如圖33所示。子程序又分為三個模塊，各模塊的作用為:(1)進(jìn)行新的存取車操作之前把上層托盤復(fù)位。應(yīng)選用PLC是80點(I/0)左右的可編程控制器，用開關(guān)、燈以及按鈕來表示車庫控制系統(tǒng)中的電機(jī)、傳感器、光電開關(guān)及報警裝置等，具體如下:(1)各個車位存取車信號的輸入用按鈕來表示，存車按鈕輸入存車信號，取車按鈕輸入取車信號。車輛檢測開關(guān)常閉狀態(tài)表示車位上存有車，常開狀態(tài)表示車位上沒有車。另一部分是用來存放用戶程序及所需的數(shù)據(jù)。不同的PLC有不同的I/O容量，微型PLC的控制容量一般在20點以下，而大型的PLC的I/O容量可達(dá)lOK以上。通常，將輸入掃描和輸出掃描合稱為1/O掃描，處理器的掃描周期是I/O掃描和程序掃描周期兩者之和。因此在選用PLC的時候，不但要考慮PLC本身是否適用，還應(yīng)該考慮相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境和軟件是否適用和易用。(2)可靠性原則:確保計算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性。 (1) PLC機(jī)型的選擇面對眾多廠家提出的多種系列、功能各異的PLC產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)、性能、價格各不相同。對于O/1點的選擇原則是應(yīng)保有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，但是因為PLC的On點數(shù)與價格成正比，若留有太多的空余點，會使成本大大增加，因此在實際的應(yīng)用過程中，一般是根據(jù)輸入、輸出信號的總點數(shù)，并考慮