【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(IPC ) 工業(yè)控制計算機(簡稱工控機)是一種應用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的專用計算機，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上，進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 計算機控制系統(tǒng)有多種分類方法，根據(jù)設計方法的不同，有以單片機為核心的控制系統(tǒng)、以IPC(工業(yè)PC機或稱工業(yè)控制計算機)為核心的計算機控制系統(tǒng)和以PLC(可編程控制器)為核心的計算機控制系統(tǒng)。 論文在查閱大量資料的基礎上，以立體車庫車位設備控制為研究對象，通過對可編程控制器PLC以及組態(tài)王組態(tài)軟件的學習和研究，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)濟的飛速發(fā)展為汽車工業(yè)注入了強勁的動力。(1)機械部分: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，我國目前的機械式立體停車庫價格應在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這一價格定位。 根據(jù)場地大小及客戶需要，該設備可實現(xiàn)26層的多車位設計。 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電一體化產(chǎn)品，與其它車庫相比:它屬于中低密度經(jīng)濟型停車庫，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)類停車設備、水平循環(huán)類停車設備、簡易升降類停車設備等。如圖12所示。升降橫移式立體車庫如圖11所示。嚴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)濟的飛速發(fā)展，轎車擁有量的迅速膨脹，機械式車庫的現(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計中選擇何種合理的設計方案進行必要的研究，以期采用合理的設計方案降低立體車庫的成本。 科學技術(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，工控機作為上位機通過網(wǎng)絡通信監(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，對其進行控制系統(tǒng)研究與設計。本文詳細介紹了車庫的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與鏈條直接驅(qū)動的方式，發(fā)展到今己經(jīng)用計算機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到一千個。國外對大型自動化立體車庫設計方案研究己經(jīng)日漸成熟，對各種門類的立體車庫已經(jīng)采用系統(tǒng)化、模塊化設計，充分利用CAD技術(shù)，使得設計時設計者可以給出經(jīng)濟合理的設計方案，這也有利于規(guī)模大型化、功能復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，計算機更加廣泛的進入工業(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、滑輪和鋼絲繩進行升降，在整個機構(gòu)中有交流減速橫移電機和升降電機、鋼絲繩、停車位框架、搬運器和橫移導軌等。 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，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，升降機構(gòu)可以上升和水平移動，在運行到停車位時，通過伸縮機構(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。對場地的適應性較強、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”著稱的升降橫移式立體車庫，已成為一個新的“熱點”。(2)電機驅(qū)動部分:由多個電機組組成，由它來帶動平移機構(gòu)和升降機構(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)濟和社會發(fā)展十五計劃綱要))，在((綱要))中提及到“鼓勵轎車進入家庭”。年銷售將有望在2010年達到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，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，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)單片機控制系統(tǒng) 以單片機為核心的計算機控制系統(tǒng)，突出優(yōu)點是結(jié)構(gòu)小型、價格低廉，廣泛應用于智能儀器、儀表、及小規(guī)模的控制系統(tǒng)上。工控機系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。假如要設計一座能提供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，中間層必須預留一個空車位，供進出車升降之用。 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“上級總線機或網(wǎng)絡(可選)+上位機+PLC+現(xiàn)場操作機構(gòu)”構(gòu)成，上級總線控制或網(wǎng)絡上位總控機打印機LED顯示操作器影響設備鍵盤、鼠標收款機PLC光、電傳感器、限位開關(guān)、控制按鈕、安全掛鉤等電機、繼電器、接觸器、指示燈、安全裝置等檢測控制以PLC機為核心，配備有打印機、音效設備、收款機、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及軟件的各種資源進行配置，達到使計算機或軟件按照預先設置，自動執(zhí)行特定任務，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用設計的工具。 設計者在數(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雜應用，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)絡的遠程報警管理。10. 廣泛的數(shù)據(jù)獲取和處理一般地，工業(yè)現(xiàn)場的設備構(gòu)成的控制網(wǎng)絡負責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)絡上的所有其他站點直接訪問，同時支持分布式網(wǎng)絡報警、分布式歷史數(shù)據(jù)庫等，功能強大，穩(wěn)定可靠。組態(tài)王是一個可以根據(jù)您的應用程序的需要，非常靈活地進行配置的產(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準草案第二稿修改的基礎上，于1987年2月進一步完善了PLC的定義，也就是目前被大家認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)境下的應用而設計，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，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。（1）PLC的組成可編程控制器PLC一般由主機、擴展單元及外設組成。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，負責系統(tǒng)程序的調(diào)度、管理、運行和PLC的自診斷。外設:最基本的外設是編程器，有的還配有可編程終端、條碼讀入器，打印機等。(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，所以應用并不普及。但是指令結(jié)構(gòu)與一般計算機不兼容、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，通常只應用在控制規(guī)模較大，較復雜的大中型控制系統(tǒng)中。為了保證托盤能橫移到預定位置、托盤能上升或下降到準確位置，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來進行控制，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的位置進行，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)進行新的存取車操作之前把上層托盤復位。應選用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、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，還應該考慮相應的開發(fā)環(huán)境和軟件是否適用和易用。(2)可靠性原則:確保計算機控制系統(tǒng)的可靠性。 (1) PLC機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點的選擇原則是應保有適當?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，因此在實際的應用過程中，一般是根據(jù)輸入、輸出信號的總點數(shù)，并考慮