【基于PLC的智能立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)10000字（論文）】

基于PLC的智能立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)立體停車(chē)場(chǎng)是指一種可以運(yùn)用立體空間設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)科學(xué)寄存的停車(chē)場(chǎng)。利用立體停車(chē)場(chǎng)就可以做到空間設(shè)計(jì)的最佳運(yùn)用可有效地利用地上資源停放最大限度地車(chē)輛，通過(guò)采取智能化管理方法做到停車(chē)位立體化，采用了PLC的智能立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)并可以進(jìn)行自動(dòng)存取車(chē)，就可以有效減少和處理停車(chē)過(guò)難問(wèn)題。本控制系統(tǒng)中，主要通過(guò)PLC方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，也可以實(shí)現(xiàn)立體停車(chē)場(chǎng)智能升降系統(tǒng)控制、橫移系統(tǒng)控制、安全系統(tǒng)控制等方面，本文還將根據(jù)MCGS組態(tài)開(kāi)展了立體停車(chē)場(chǎng)智慧系統(tǒng)監(jiān)控分析，可以對(duì)整個(gè)立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)的實(shí)際工作狀況進(jìn)行即時(shí)監(jiān)測(cè)。設(shè)計(jì)方式為可分組合式，模塊式布置，簡(jiǎn)便靈巧，同時(shí)具備操作使用方便，設(shè)計(jì)造價(jià)較低等優(yōu)勢(shì)關(guān)鍵詞：立體停車(chē)場(chǎng)；ＰＬＣ控制；存取策略；組態(tài)軟件。目錄23763摘要 I252101引言 19091.1課題來(lái)源及研究意義 1228301.2本文的主要研究?jī)?nèi)容 12352基于PLC的智能立體停車(chē)場(chǎng)總體方案 3220872.1立體停車(chē)場(chǎng)整體方案設(shè)計(jì)思路 3238502.1.1立體停車(chē)場(chǎng)的型號(hào)選擇 3116622.1.2立體停車(chē)場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案分析 3244212.1.3立體停車(chē)場(chǎng)各車(chē)位移動(dòng)方案 4108222.2立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng)控制方式 431072.3立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng)的總體控制結(jié)構(gòu) 5133083智能立體停車(chē)場(chǎng)的智能控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7218463.1立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng)的硬件型號(hào)的選擇 7253553.1.1PLC的選擇 7284983.1.2電動(dòng)機(jī)與變頻器的選擇 7189993.1.3傳感器的選擇 967943.1.4其他裝置 1097263.2控制系統(tǒng)I/O地址分配 10286843.3立體停車(chē)場(chǎng)硬件電路的確定 11265144智能立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 13284434.1編程軟件簡(jiǎn)介 131634.2軟件總體設(shè)計(jì) 13154444.3控制系統(tǒng)系統(tǒng)各部分程序編寫(xiě) 17159575智能立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 18182425.1硬件系統(tǒng)的調(diào)試 18135985.2軟件系統(tǒng)的調(diào)試 18290075.3運(yùn)行結(jié)果 183168總結(jié)與展望 2026990參考文獻(xiàn) 2112278附錄 221引言1.1課題來(lái)源及研究意義傳統(tǒng)停車(chē)位基于自身?xiàng)l件的局限，無(wú)法適應(yīng)日益擴(kuò)大的城市停車(chē)位需求量，很容易出現(xiàn)停車(chē)過(guò)難問(wèn)題。而立體停車(chē)位則能夠?qū)崿F(xiàn)空間的最優(yōu)化利用，并借助智能管理方法實(shí)現(xiàn)了停車(chē)位的立體化，從而有效地降低和解決了停車(chē)過(guò)難問(wèn)題。國(guó)內(nèi)目前在立體停車(chē)場(chǎng)智能化管理開(kāi)發(fā)方面還是存在缺陷，因?yàn)楹芏嗔Ⅲw停車(chē)場(chǎng)制造公司在智能化管理設(shè)施的制造技術(shù)和產(chǎn)品規(guī)格等方面都不能滿足市場(chǎng)相應(yīng)的需求，又缺少對(duì)立體停車(chē)場(chǎng)技術(shù)創(chuàng)新的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)當(dāng)前立體停車(chē)場(chǎng)智能化管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)形成了一定負(fù)面的影響。在對(duì)立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展方面，由于國(guó)家政策越來(lái)越關(guān)注于立體停車(chē)場(chǎng)的發(fā)展，政府還加大了在對(duì)立體停車(chē)場(chǎng)管理和立體停車(chē)位智能系統(tǒng)建設(shè)等方面的政策扶持，并帶動(dòng)了社會(huì)各界資本進(jìn)入到對(duì)立體停車(chē)場(chǎng)的投資、開(kāi)發(fā)、建設(shè)之中，從而有力促進(jìn)了立體停車(chē)位智能化管理系統(tǒng)的建設(shè)。所以，做好對(duì)立體停車(chē)場(chǎng)智能控制器的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)工作，并開(kāi)發(fā)出自動(dòng)化水平較高的立體停車(chē)場(chǎng)智能控制器，將對(duì)立體停車(chē)場(chǎng)的整體發(fā)展趨勢(shì)具有重要意義。所以，本文中著重進(jìn)行了關(guān)于立體停車(chē)場(chǎng)智能控制器的技術(shù)研究工作根據(jù)當(dāng)前成熟的PLC技術(shù)，以及根據(jù)目前發(fā)展?fàn)顩r，還存在著自動(dòng)化程度相對(duì)落后、穩(wěn)定性差等方面的問(wèn)題，專門(mén)開(kāi)展了立體、高效、安全的立體停車(chē)場(chǎng)智能控制器的研究設(shè)計(jì)，以此促進(jìn)立體停車(chē)場(chǎng)的智能發(fā)展。1.2本文的主要研究?jī)?nèi)容論文中將立體停車(chē)場(chǎng)智能控制器作為重點(diǎn)的研究對(duì)象，并根據(jù)當(dāng)前中國(guó)國(guó)內(nèi)在立體停車(chē)場(chǎng)智能控制器方面的建設(shè)狀況和有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)立體停車(chē)場(chǎng)的主體運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和控制器系統(tǒng)進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)。具體來(lái)說(shuō)，研究工作包括這樣的一些部分:(1)分析立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)的主體模塊構(gòu)成及其運(yùn)行過(guò)程。論文在介紹當(dāng)前立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用狀況的基礎(chǔ)上，選取了智能立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)為論文重點(diǎn)的研究對(duì)象。并通過(guò)介紹智能立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框架，介紹了立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)的主體功能過(guò)程。(2)設(shè)計(jì)立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)的基本方法。開(kāi)發(fā)了立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)之后，PLC信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)的信息系統(tǒng)管理將被在控制系統(tǒng)中主要應(yīng)用，將逐步制定建設(shè)立體停車(chē)場(chǎng)硬件控制系統(tǒng)的具體方法，以便于完成立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)的移動(dòng)整個(gè)控制系統(tǒng)、橫移整個(gè)系統(tǒng)管理、安全整個(gè)控制系統(tǒng)等主要技術(shù)方面的建設(shè)。(3)完成了立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)軟硬件方案設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)了整個(gè)智能管理系統(tǒng)的關(guān)鍵硬件的結(jié)構(gòu)，以及實(shí)現(xiàn)存取車(chē)功能的軟件設(shè)計(jì)。(4)立體停車(chē)場(chǎng)智能管理存取決策與監(jiān)控體系設(shè)計(jì)。我們還根據(jù)智能立體停車(chē)場(chǎng)對(duì)出入汽車(chē)的排隊(duì)模型開(kāi)展了深度分析，并通過(guò)對(duì)汽車(chē)存取控制策略開(kāi)展了調(diào)研與對(duì)比，選擇交叉組合的車(chē)輛存取控制方案為本立體停車(chē)場(chǎng)智慧管理系統(tǒng)的存車(chē)與取車(chē)管理策略，以此提升立體停車(chē)場(chǎng)的總體運(yùn)營(yíng)效果。同時(shí)我們還根據(jù)MCGS開(kāi)展了立體停車(chē)場(chǎng)智能控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，從窗口設(shè)計(jì)，到汽車(chē)存取頁(yè)面的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與組態(tài)，均可以對(duì)整套立體停車(chē)場(chǎng)智慧管理系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)工作狀況實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。2基于PLC的智能立體停車(chē)場(chǎng)總體方案2.1立體停車(chē)場(chǎng)整體方案設(shè)計(jì)思路立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)，是指一種集合了高智能技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)為一體的高智能、綜合的立體化貨物運(yùn)輸系統(tǒng)。停車(chē)庫(kù)是指利用，除了車(chē)輛之外其它設(shè)備，帶有動(dòng)能的搬運(yùn)，完成車(chē)輛停泊、儲(chǔ)存等工作的整個(gè)裝置。本文主要研究其控制系統(tǒng)。2.1.1立體停車(chē)場(chǎng)的型號(hào)選擇升降橫轉(zhuǎn)式的立體車(chē)房實(shí)行了模塊化建筑設(shè)計(jì)，每單位可工程設(shè)計(jì)為兩層.三層、四層、五層。停車(chē)場(chǎng)數(shù)量從若干至上百個(gè).此立體車(chē)庫(kù)適合于地面及地下的停車(chē)場(chǎng)，設(shè)置靈活，費(fèi)用較低廉.產(chǎn)品特性:1)節(jié)約用地，配套靈活，施工周期較短；2)產(chǎn)品價(jià)格較低，對(duì)消防管理、車(chē)外安裝、土建建筑地基工程等領(lǐng)域方面投入較低；3)可進(jìn)行控制，構(gòu)造簡(jiǎn)便，安全可靠；4)存取車(chē)迅速，等候時(shí)間短；5)運(yùn)行平穩(wěn)，工作嗓聲低；6)適合于商場(chǎng)、機(jī)構(gòu)、居住小區(qū)。和其它幾種型式一樣，也因?yàn)閷?duì)智能立體車(chē)庫(kù)適應(yīng)性較強(qiáng)而倍受青睞.該類(lèi)車(chē)位升降由一個(gè)電機(jī)拖動(dòng)，再利用鋼絲繩拉動(dòng)載車(chē)板垂直上升下降，左右移動(dòng)位置的時(shí)候利用導(dǎo)軌，它就是由一個(gè)電變可進(jìn)行車(chē)位移動(dòng)，它的主要好處就是對(duì)同一次的車(chē)位移動(dòng)自由，可自由動(dòng)作并且時(shí)間段，從而減少了存取車(chē)位的時(shí)間.經(jīng)過(guò)分析對(duì)比各種類(lèi)型的性能特點(diǎn)，并根據(jù)技術(shù)可行性和投資經(jīng)濟(jì)效益，將本課題的智能立體車(chē)庫(kù)型式設(shè)定為升降橫移式。圖2-1-1升降橫移式立體停車(chē)場(chǎng)樣圖2.1.2立體停車(chē)場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案分析1)立體停車(chē)場(chǎng)運(yùn)行原則:總的來(lái)說(shuō)，可以將智能立體停車(chē)場(chǎng)分為二個(gè)層次:一是在地面一層，只能夠進(jìn)行橫移運(yùn)動(dòng)；二是頂部，可以進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)。針對(duì)智能立體停車(chē)位來(lái)說(shuō)，主要采取的結(jié)構(gòu)類(lèi)型都是二維矩陣形式，包括M列、N層等，總的停車(chē)位規(guī)模約為(M-l)*N+1。在本立體停車(chē)位智能管理系統(tǒng)當(dāng)中，所采取的是2層3列的布置結(jié)構(gòu)，共停車(chē)位數(shù)量約為五個(gè)。2)立體停車(chē)場(chǎng)設(shè)計(jì)流程:先確定型號(hào)，分析流程，找到控制要求和方式，最后說(shuō)明電氣控制方法。有了大致方針以后，首先進(jìn)行操作系統(tǒng)的硬件部分，對(duì)控制器選型，并分配了plc的I/O位置，設(shè)計(jì)外部連接電路；然后軟件部分，內(nèi)容包括各種程序。本課題以二層三列六位五車(chē)為主要研制對(duì)象，選用了德國(guó)西門(mén)子S7-200為主要控制元件，進(jìn)行仿真，并根據(jù)所學(xué)知識(shí)，順利的設(shè)計(jì)出了二層三列六位五車(chē)PLC控制器。圖2-1-2五車(chē)位立體停車(chē)場(chǎng)示意圖2.1.3立體停車(chē)場(chǎng)各車(chē)位移動(dòng)方案圖2-1-3移動(dòng)方案模擬圖通過(guò)plc控制，本立體停車(chē)場(chǎng)車(chē)位移動(dòng)方案有三種，各將1、2、3號(hào)車(chē)位作為定位，則：(1)1號(hào)定位，2、3號(hào)車(chē)位均可直接存取汽車(chē)，4號(hào)車(chē)位則可進(jìn)行上升下降以存放汽車(chē)；五號(hào)汽車(chē)倉(cāng)庫(kù)需將二號(hào)汽車(chē)倉(cāng)庫(kù)往一號(hào)汽車(chē)倉(cāng)庫(kù)方向轉(zhuǎn)移，才能存??；而六號(hào)車(chē)庫(kù)存取則需由二號(hào)移上一號(hào)，3號(hào)移上二號(hào)。(2)2號(hào)位置，1、3號(hào)均可進(jìn)行存放車(chē)位，但存放于四號(hào)車(chē)位時(shí)，將由一號(hào)移至二號(hào)車(chē)位；存放五號(hào)車(chē)位時(shí)可垂直向上降下；存放于六號(hào)車(chē)庫(kù)時(shí)，從三號(hào)移至二號(hào)，6號(hào)可垂直向上降下。(3)3路定位，1、2號(hào)可直接存取，但四號(hào)車(chē)位存取時(shí)需將二號(hào)移上三號(hào)，1號(hào)移上2路；五號(hào)車(chē)位存取時(shí)需將二號(hào)移上三座，6號(hào)存取可直接上升下降。最終選擇將2號(hào)位作為定位，最方便快捷。2.2立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng)控制方式智能立體停車(chē)庫(kù)通常以?？可鐣?huì)車(chē)輛為主，也適用于地面和地下的停車(chē)場(chǎng)，設(shè)置方法也靈活多樣，但同時(shí)因?yàn)榱Ⅲw停車(chē)庫(kù)在運(yùn)用時(shí)關(guān)系到了人身安全和汽車(chē)的生命安全，所以對(duì)設(shè)施的安全系數(shù)和可靠程度都要求得很髙。PLC應(yīng)用了以計(jì)算機(jī)技術(shù)為內(nèi)核，并通過(guò)自動(dòng)控制裝置，以工業(yè)的自動(dòng)科學(xué)技術(shù)、微機(jī)通訊科學(xué)技術(shù)。信息通訊技術(shù)為一體，由于安全可靠強(qiáng)、性能價(jià)格比高、設(shè)計(jì)緊湊、可擴(kuò)展性好、操縱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，特別適合于高頻起動(dòng)和惡劣的自然環(huán)境，所以在立體停車(chē)庫(kù)系統(tǒng)中通常使用PLC，降低了用地面積，也提高髙了放置車(chē)輛的智能化程度。升降橫移式停車(chē)庫(kù)采取了在同一層面上使用搬遷臺(tái)或起重型機(jī)器平移車(chē)體，并將載車(chē)板以平面方式橫移來(lái)實(shí)現(xiàn)存放汽車(chē)，它是利用搬遷臺(tái)車(chē)與提升機(jī)結(jié)合實(shí)行多級(jí)平移動(dòng)，來(lái)存取并放置汽車(chē)的機(jī)械式停放裝置。從目前情況來(lái)看，中國(guó)國(guó)內(nèi)在立體停車(chē)場(chǎng)智能管理方面的控制器構(gòu)成方案主要有三種，依次為繼電器開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)、數(shù)字單片機(jī)調(diào)節(jié)和PLC控制器。經(jīng)過(guò)對(duì)繼電器開(kāi)關(guān)管理、單片機(jī)控制器和PL控制器的比較研究，根據(jù)日本立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)領(lǐng)域的特點(diǎn)，在體系中主要選擇了PLC控制器為系統(tǒng)控制中心PLC系統(tǒng)能夠進(jìn)行電子計(jì)算機(jī)、智能化管理技術(shù)的整合，是一門(mén)全新的企業(yè)管理方式。PLC控制器不但具備傳統(tǒng)繼電器所沒(méi)有的控制功能，而且具備比單片機(jī)更加方便的多功能編程，其安全性、抗干擾能力等方面的特點(diǎn)都很強(qiáng)，有著十分廣闊的使用范圍。圖2-2控制原理圖2.3立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng)的總體控制結(jié)構(gòu)輸入大致有：傳感器、行程開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、操作面板按鈕；輸出有：指示燈、數(shù)碼管、閘門(mén)、升降電動(dòng)機(jī)、橫移電動(dòng)機(jī)。

圖2-3框圖（1）傳感器主要安裝在載車(chē)板車(chē)位前后，用來(lái)檢測(cè)車(chē)位是否有車(chē)，是否停到位，每個(gè)車(chē)位都需要安裝。（2）限位開(kāi)關(guān)安裝在車(chē)位邊上，當(dāng)載車(chē)板上升下降或者左右橫移時(shí)，檢測(cè)運(yùn)動(dòng)極限，保護(hù)設(shè)備。每個(gè)車(chē)位都需要安裝。（3）安全裝置主要是阻止載車(chē)板上升下降時(shí)的意外墜落。只需要在升降載車(chē)板設(shè)備安裝。（4）指示燈指示立體停車(chē)場(chǎng)是否在進(jìn)行存取車(chē)工作。（5）閘門(mén)主要是防止無(wú)關(guān)人員在設(shè)備運(yùn)行時(shí)進(jìn)入。3智能立體停車(chē)場(chǎng)的智能控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng)的硬件型號(hào)的選擇3.1.1PLC的選擇PLC通常指可編程邏輯控制器，是一個(gè)專用面對(duì)工業(yè)環(huán)境的數(shù)值計(jì)算系統(tǒng)，可以利用存貯器的編制完成整個(gè)系統(tǒng)的邏輯計(jì)算和控制等動(dòng)作。目前，成熟的PLC生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)管理等應(yīng)用領(lǐng)域，具有了應(yīng)用的廣泛性。按照控制系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，以及各方面因素來(lái)考慮，選用了西門(mén)子S7—200系列PLC，作為控制系統(tǒng)主機(jī)。由于立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng)，需要輸入輸出端口，而且其控制方式相對(duì)復(fù)雜，所以主機(jī)控制系統(tǒng)采用CPU226，CPU二百二十六有二十四個(gè)輸入點(diǎn)和十六個(gè)輸出點(diǎn)共計(jì)40個(gè)I/O信號(hào)點(diǎn)，擴(kuò)充能力的極限是可以鏈接七個(gè)拓展單元，因此新增的I/O信號(hào)點(diǎn)數(shù)最多為一百六十八個(gè)。西門(mén)子公司還針對(duì)S7—200系列的PLC產(chǎn)品配置了數(shù)字分量輸入輸出模塊EM221，該功能模塊具有更多的分辨率和更高的輸入輸出驅(qū)動(dòng)能力，可以滿足系統(tǒng)的功能要求。(1)中央處理器模塊。在PLC中，中央處理器單位包括了控制器、運(yùn)算器、寄存器以及關(guān)鍵元器件，中央處理器能夠同寄存器、輸入輸出端口、輸出接口、外部設(shè)備端口、I/O及擴(kuò)展端口等設(shè)備實(shí)現(xiàn)相連。(2)存儲(chǔ)。對(duì)PLC系統(tǒng)的存儲(chǔ)大致包括二個(gè)類(lèi)型:一是系統(tǒng)存儲(chǔ)器，主要負(fù)責(zé)PLC系統(tǒng)過(guò)程的保存；二是應(yīng)用存儲(chǔ)設(shè)備，負(fù)責(zé)用戶程序的保存。(3)I/O模塊一般包括進(jìn)入端口和輸入輸出端口二組成部分，進(jìn)入端口一般負(fù)責(zé)向中央處理器中提供或輸出信息；而輸出接口則負(fù)責(zé)把中央處理器的信息變換成各種控制信息，并加以傳遞。(4)電源模組。供電模組最主要的功用就是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電，并給整個(gè)PLC供應(yīng)開(kāi)關(guān)控制電源。(5)編程器模塊。編程器模塊還能夠?qū)τ脩舫绦虼笮〉冗M(jìn)行調(diào)整，以及對(duì)內(nèi)存中的數(shù)值進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖3-1cpu226實(shí)物圖3.1.2電動(dòng)機(jī)與變頻器的選擇(1)在本立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)當(dāng)中，要達(dá)到自動(dòng)、智能管理，必須使用各種電機(jī)，進(jìn)行汽車(chē)存取、旋轉(zhuǎn)等作業(yè)。一般而言，PLC的硬件結(jié)構(gòu)構(gòu)成，電動(dòng)機(jī)有兩種，可以包括直流電動(dòng)機(jī)、交流發(fā)電機(jī)。其中，由于直流電動(dòng)機(jī)有著比較優(yōu)秀的調(diào)壓特性，而且可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的調(diào)控，因此可以在調(diào)速要求比較高的系統(tǒng)中加以使用。不過(guò)，由于直流電動(dòng)機(jī)必須借助方向機(jī)進(jìn)行連續(xù)的工作，在一定程度上提高了生產(chǎn)成本。而交流電機(jī)則主要通過(guò)相互交換供電系統(tǒng)的方式供給動(dòng)力，而不需實(shí)現(xiàn)對(duì)電流轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)。因此交流電機(jī)具有構(gòu)造簡(jiǎn)便，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)控制中也有著相當(dāng)普遍的使用。1）依據(jù)系統(tǒng)的負(fù)荷特點(diǎn)以及工藝對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)啟.剎車(chē).反轉(zhuǎn)、調(diào)壓的特點(diǎn)，選定系統(tǒng)型式；2）按照負(fù)載轉(zhuǎn)矩、頻率變動(dòng)范圍和起動(dòng)頻繁性范圍等條件，并充分考慮電機(jī)的溫升控制.依據(jù)超載工作能力和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選定電機(jī)輸出功率，并決定冷卻通風(fēng)方案.所選電機(jī)宜留有多余電量，負(fù)荷效率一般取0.8-0.9.較大的設(shè)備輸出功率因子也會(huì)使電機(jī)效能降低，至于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其輸出功率因子也將變壞，并使按電機(jī)最大扭矩校驗(yàn)強(qiáng)度的生產(chǎn)機(jī)械費(fèi)用增加；3）針對(duì)應(yīng)用場(chǎng)合的環(huán)境要求，如氣溫、潮濕.粉塵.雨水.瓦斯以及腐蝕性和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式，并選用電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式；4）根據(jù)具體的電網(wǎng)電壓要求以及對(duì)電動(dòng)機(jī)功率因子的需求，設(shè)定相應(yīng)的壓力級(jí)別和種類(lèi)；5）依據(jù)生產(chǎn)機(jī)器的最髙速度，及對(duì)機(jī)械減速器組織的復(fù)雜化情況，選定了計(jì)算機(jī)最高速度。除此以外，選用計(jì)算機(jī)時(shí)還需要滿足節(jié)能條件，考慮運(yùn)轉(zhuǎn)安全性，設(shè)備的供應(yīng)狀況、備品備件的通用性.安裝檢修設(shè)備的難度，以及價(jià)格.建造費(fèi)用、運(yùn)營(yíng)與維護(hù)費(fèi)用、制造過(guò)程中前后期的系統(tǒng)與輸出功率變化關(guān)系等各種因素升降縱向位移型立體停車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的控制內(nèi)核單位確定了與監(jiān)控任務(wù)直接相關(guān)，每二層五車(chē)位立體停車(chē)庫(kù)均有三個(gè)升降的大電動(dòng)機(jī)，以及三個(gè)水平橫移小電動(dòng)機(jī)，由主控單元的輸入及輸出點(diǎn)監(jiān)控，并需要進(jìn)行正倒轉(zhuǎn).由于立體停車(chē)庫(kù)的主控內(nèi)核單位均采用了可編程控制器，而可編程控制器的內(nèi)部控制都是弱電直流元件，所以小電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)外接的電源三百八十V工頻運(yùn)行交流電，對(duì)每一個(gè)電動(dòng)機(jī)，而可編程控制器的輸入輸出單元均有二個(gè)輸入及輸出點(diǎn)，可以單獨(dú)控制。載車(chē)板的下降運(yùn)動(dòng)主要是通過(guò)下降電器的帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)，而立體停車(chē)位智能管理系統(tǒng)對(duì)下降電源的需求就更髙一些，因此必須要保證在載車(chē)板的下降過(guò)程中的平穩(wěn)與安全。該系統(tǒng)中人每天只能完成一次汽車(chē)的裝存取車(chē)作業(yè)，所以只需要考慮一輛車(chē)的搬運(yùn)問(wèn)題即可。按照設(shè)計(jì)，載車(chē)板墻體的自重為五百kg，再加上車(chē)體材料、行李質(zhì)量等的總重量約為二千二百五十kg，但考慮到實(shí)際運(yùn)行中的余量問(wèn)題，擬以二千五百kg進(jìn)行設(shè)計(jì)；根據(jù)立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)應(yīng)用的特點(diǎn)，停車(chē)存取操作不可過(guò)緩，為滿足用戶隨時(shí)存取的需求，該管理系統(tǒng)選用了YLZC160M-4/11KW升降臺(tái)專用電機(jī)。載車(chē)板的橫移運(yùn)動(dòng)主要依靠橫移電機(jī)的驅(qū)動(dòng)完成，橫移電機(jī)通過(guò)控制連接軸的方式驅(qū)動(dòng)載車(chē)板進(jìn)行相應(yīng)的橫移操作。本系統(tǒng)中主要選擇蘇州東力立體停車(chē)場(chǎng)電機(jī)IPL22-0500-50S3B型號(hào)的500W橫移電機(jī)。圖3-2升降電機(jī)(2)變頻器的主要功能就是調(diào)節(jié)電機(jī)速度，它可以接收電腦發(fā)送出去的電信號(hào)并調(diào)節(jié)輸入輸出頻段，進(jìn)而改變電器的運(yùn)行速率，當(dāng)變頻器輸入輸出頻段越高，則電機(jī)速度就越快，當(dāng)變頻器發(fā)生相反的電流輸出改變時(shí)，則電器就會(huì)相反運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而引起載車(chē)板的相反橫動(dòng)。在變頻器處于加速狀態(tài)的時(shí)候發(fā)電機(jī)也就處于加速狀態(tài)，當(dāng)變頻器保證輸出頻率不變的時(shí)候，發(fā)電機(jī)勻速運(yùn)行。本系列中在智能變頻器領(lǐng)域方面最后選用了施耐德ATV71系列，這一款智能變頻器還自帶了起重和物件搬運(yùn)用的工作模板，可以適應(yīng)系統(tǒng)中的要求，在機(jī)械性能領(lǐng)域方面這款智能變頻器的表現(xiàn)也非常良好，獨(dú)特的冷卻水回路避免了機(jī)器工作過(guò)熱，而完善的電氣控制技術(shù)則更體現(xiàn)了操作者編寫(xiě)程序的運(yùn)行效率和精確度。主機(jī)內(nèi)具有處理高次諧波電壓擾動(dòng)以及超載情況的緊急處理元件，可以在故障時(shí)刻采用停機(jī)工作并鎖死的方法防止安全事故。圖3-3橫移電機(jī)3.1.3傳感器的選擇智能立體停車(chē)位管理系統(tǒng)還需要實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)庫(kù)場(chǎng)地狀況的監(jiān)測(cè)、汽車(chē)運(yùn)動(dòng)情況的監(jiān)測(cè)等。該任務(wù)要求大量的電子檢測(cè)設(shè)備與傳感裝置。當(dāng)選用檢測(cè)傳感設(shè)備時(shí)，該設(shè)備通常應(yīng)當(dāng)符合下列條件:1）在輸入與輸出信息之間，需要一定的函數(shù)關(guān)聯(lián)。通常需要單值和線性函數(shù)的關(guān)系。2）敏感度高，信噪比大。敏感度高，即感應(yīng)器在檢測(cè)值有細(xì)微改變時(shí)會(huì)輸出較大，并要求感應(yīng)器的自身信噪比較低，且不易引起外部的干擾噪聲；3）響應(yīng)速度快，不丟失。它還要求在輸出信號(hào)與輸入信號(hào)不同的時(shí)候響應(yīng)持續(xù)時(shí)間越短。4)寬線性區(qū)域。每個(gè)感應(yīng)器都具備一定的線形區(qū)域，并同時(shí)在線性區(qū)域內(nèi)產(chǎn)出與投入成正比。線形區(qū)域越大，感應(yīng)器的工作也就越大；5)可靠性較好，抗干擾能力較強(qiáng)。穩(wěn)定性是指環(huán)境傳感器的輸出特性，在長(zhǎng)時(shí)間使用后并沒(méi)有變化。溫度與環(huán)境傳感器的性能，而環(huán)境則包括潮濕、高溫、粉塵、震動(dòng)、電場(chǎng)、外磁場(chǎng)影響等的環(huán)境因子；6）精度高。傳感器的準(zhǔn)確度可以表示為傳感器輸出和被檢測(cè)的對(duì)應(yīng)程度，以及重復(fù)性的程度；7）輸出信號(hào)方便與電腦接口。對(duì)于控制器，要求傳感器的輸入輸出信息盡量符合計(jì)算機(jī)控制器輸入輸出通道的信息特點(diǎn)；8）結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，安裝更換方便，維護(hù)方便，性價(jià)比高。在選用傳感器監(jiān)測(cè)裝置時(shí)，應(yīng)當(dāng)以上述規(guī)定為基礎(chǔ)。本系統(tǒng)選用光電傳感器。紅外光電接近開(kāi)關(guān)是一個(gè)對(duì)射型光電感應(yīng)器，其物質(zhì)并不限于金屬材料。該傳感器具備檢測(cè)距離遠(yuǎn)、可調(diào)整測(cè)量范圍大的優(yōu)勢(shì)。3.1.4其他裝置（1）光電開(kāi)關(guān)在控制系統(tǒng)中，光電接近開(kāi)關(guān)必須放置于載車(chē)板的前后，以確定車(chē)是否停準(zhǔn)確，至于該紅外線開(kāi)關(guān)的檢測(cè)區(qū)域問(wèn)題，廠商所提供的區(qū)域均為零，但因本商品并不是精密感應(yīng)器，故測(cè)試區(qū)域有偏差。而在原本設(shè)計(jì)中，此型式的光電接近開(kāi)關(guān)也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)中使用的紅外線對(duì)射開(kāi)關(guān)型式為E18-M8NK。（2）行程開(kāi)關(guān)本體系中，立體停車(chē)場(chǎng)框架在載車(chē)板的主體停車(chē)地方加裝行程開(kāi)關(guān)裝置，選用了歐姆龍D4NE-4A31型的行程控制器，方便快捷。（3）制動(dòng)器為了保證停車(chē)后的平穩(wěn)與安全，還需要配備剎車(chē)，以應(yīng)付突發(fā)情況，本系統(tǒng)車(chē)選用了YWZ四系統(tǒng)的電力液壓制動(dòng)器，該剎車(chē)器符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)，傳動(dòng)效率較高。3.2控制系統(tǒng)I/O地址分配根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，其輸入接口大致有：傳感器、行程開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、操作面板按鈕；輸出有：指示燈、數(shù)碼管、閘門(mén)、升降電機(jī)、橫移電機(jī)。經(jīng)過(guò)計(jì)算，輸入點(diǎn)大致需要二十六個(gè)左右，輸出點(diǎn)需要二十四個(gè)左右。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和所選定的PLC型號(hào)，可以確定系統(tǒng)的I/O地址分配如下表所示：表格3.2I/O地址分配信號(hào)名稱輸入I/O地址信號(hào)名稱輸出I/O地址啟動(dòng)按鈕I0.0一號(hào)平臺(tái)上升Q0.0停止按鈕I0.1二號(hào)平臺(tái)上升Q0.1急停按鈕I0.2三號(hào)平臺(tái)上升Q0.2一號(hào)上限位開(kāi)關(guān)I0.3一號(hào)平臺(tái)下降Q0.3二號(hào)上限位開(kāi)關(guān)I0.4二號(hào)平臺(tái)下降Q0.4三號(hào)上限位開(kāi)關(guān)I0.5三號(hào)平臺(tái)下降Q0.5一號(hào)下限位開(kāi)關(guān)I0.6綠燈Q0.6二號(hào)下限位開(kāi)關(guān)I0.7紅燈Q0.7三號(hào)下限位開(kāi)關(guān)I1.0四號(hào)平臺(tái)左移Q1.0四號(hào)車(chē)位左限開(kāi)關(guān)I1.1六號(hào)平臺(tái)左移Q1.1六號(hào)車(chē)位左限開(kāi)關(guān)I1.2四號(hào)平臺(tái)右移Q1.2四號(hào)車(chē)位右限開(kāi)關(guān)I1.3六號(hào)平臺(tái)右移Q1.3六號(hào)車(chē)位右限開(kāi)關(guān)I1.4報(bào)警燈Q1.41號(hào)車(chē)位存取開(kāi)關(guān)I1.51號(hào)防墜電磁閥Q1.52號(hào)車(chē)位存取開(kāi)關(guān)I1.62號(hào)防墜電磁閥Q1.63號(hào)車(chē)位存取開(kāi)關(guān)I1.73號(hào)防墜電磁閥Q1.7檢測(cè)車(chē)是否在前部停好光電傳感器I2.0進(jìn)閘門(mén)上升Q2.0檢測(cè)車(chē)是否在后部停好光電傳感器I2.1進(jìn)閘門(mén)下降Q2.1檢測(cè)四號(hào)車(chē)位是否有車(chē)光電傳感器I2.2出閘門(mén)上升Q2.2檢測(cè)空車(chē)位是否有車(chē)光電傳感器I2.3出閘門(mén)下降Q2.3檢測(cè)六號(hào)車(chē)位是否有車(chē)光電傳感器I2.41、2、3載車(chē)板上升按鈕I2.5進(jìn)門(mén)光電傳感器I2.6出門(mén)光電傳感器I2.7進(jìn)閘門(mén)上限開(kāi)關(guān)I3.0進(jìn)閘門(mén)下限開(kāi)關(guān)I3.1出閘門(mén)上限開(kāi)關(guān)I3.2出閘門(mén)下限開(kāi)關(guān)I3.33.3立體停車(chē)場(chǎng)硬件電路的確定系統(tǒng)的接線電路如圖3-3所示圖表3-4外部接線圖4智能立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1編程軟件簡(jiǎn)介本系統(tǒng)所采用的是西門(mén)子S7-200PLC及其配套的編程軟件STEP7Microwin。上面說(shuō)明了總體構(gòu)成和硬件選擇，接著就要進(jìn)行設(shè)計(jì)程序部分，首先按照總體設(shè)計(jì)要求以及plc的控制器I/O分配表，最后完成設(shè)計(jì)軟件程序。4.2軟件總體設(shè)計(jì)根據(jù)本智能立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)的控制特點(diǎn)，本程序設(shè)計(jì)中包括了自動(dòng)控制模型和自動(dòng)化控制技術(shù)模式二類(lèi)，通過(guò)使用控制器信息對(duì)控制器模塊實(shí)現(xiàn)切換，在它們的自動(dòng)控制方式下，管理人才能夠?qū)崿F(xiàn)載車(chē)板的下降運(yùn)行或者橫向轉(zhuǎn)移運(yùn)行，主要是為特定狀況而設(shè)定的，在自動(dòng)化控制技術(shù)方式下立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)自動(dòng)完成了存取車(chē)輛操作復(fù)位動(dòng)作和故障告警等。（1）手動(dòng)控制流程停車(chē)場(chǎng)在手動(dòng)控制模式下，控制系統(tǒng)會(huì)向PLC發(fā)出進(jìn)行自動(dòng)控制的命令，而控制器也會(huì)轉(zhuǎn)換成自動(dòng)控制模塊，在自動(dòng)控制模式下通常是在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)試的狀況下，才會(huì)使用的。（2）自動(dòng)控制流程智能立體停車(chē)場(chǎng)在智能系統(tǒng)運(yùn)作之前，系統(tǒng)就會(huì)完成一些動(dòng)作，比如，初始化操縱和安全檢查，沒(méi)有發(fā)生故障，操作系統(tǒng)才會(huì)可以完成正常的存車(chē)和取車(chē)等動(dòng)作。圖4-1停車(chē)場(chǎng)軟件系統(tǒng)控制流程圖圖4-2存車(chē)流程圖圖4-3取車(chē)流程圖流程圖可以更簡(jiǎn)潔的描述控制過(guò)程。在立體停車(chē)場(chǎng)使用前，會(huì)有專門(mén)的工作人員來(lái)檢查啟動(dòng)控制系統(tǒng)，以手動(dòng)模式檢查停車(chē)場(chǎng)中電動(dòng)機(jī)、傳感器、開(kāi)關(guān)、載車(chē)板、閘門(mén)、指示燈、安全裝置的運(yùn)行狀況，確定安全運(yùn)行；而客戶也就是來(lái)停車(chē)的用戶只需要在操作面板上存取車(chē)，由系統(tǒng)判斷如何運(yùn)行，一切運(yùn)行都是自動(dòng)的。4.3控制系統(tǒng)系統(tǒng)各部分程序編寫(xiě)控制系統(tǒng)軟件功能，主要用于汽車(chē)進(jìn)行的自動(dòng)存、取車(chē)等控制功能以及汽車(chē)行駛時(shí)的故障排除控制功能，主要由系統(tǒng)軟件主程序、自動(dòng)系統(tǒng)子進(jìn)程、半自動(dòng)控制子進(jìn)程等構(gòu)成。這里的手動(dòng)功能子程序通常是在進(jìn)行系統(tǒng)大修保養(yǎng)或急停后才使用，在選擇上、下、左、右鍵將車(chē)位移至指定地點(diǎn)。（1）主程序在立體停車(chē)場(chǎng)的智能管理系統(tǒng)中，主程式一般包括了系統(tǒng)初始化程式、存取車(chē)內(nèi)條件來(lái)判斷的程式等。在實(shí)施存取車(chē)作業(yè)之前，主程序必須先對(duì)立體停車(chē)場(chǎng)的智能管理系統(tǒng)完成初始化工作，并對(duì)立體停車(chē)位是否滿足存取車(chē)輛要求做出評(píng)估。（2）存車(chē)取車(chē)控制模式切換子程序根據(jù)立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)在存取車(chē)輛操控方面的特點(diǎn)，存取車(chē)輛包括了自動(dòng)控制和零點(diǎn)五自動(dòng)控制二種模式。在實(shí)施存取車(chē)作業(yè)之前，事先必須選定存取模式，以確認(rèn)要實(shí)施存取車(chē)作業(yè)的停車(chē)位。（3）控制系統(tǒng)升降子程序升降子程序也能夠采用電子控制升降電機(jī)的方法驅(qū)動(dòng)載車(chē)板，實(shí)現(xiàn)下降。（4）故障報(bào)警子程序故障報(bào)告子程序在整個(gè)立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)中，具有十分關(guān)鍵的意義。一旦操作系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，故障告警處理程序會(huì)自動(dòng)運(yùn)行并產(chǎn)生告警，操作系統(tǒng)隨即暫停運(yùn)行，直至問(wèn)題消除。FigureFigureSEQFigure\*ARABIC1停車(chē)流程圖5智能立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1硬件系統(tǒng)的調(diào)試按照操作系統(tǒng)設(shè)置要求完成的硬件連接。在測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試總供電與各裝置的供電是否正常，接著測(cè)試裝置的電氣控制能否正常，是否能正常開(kāi)啟，各閘閥是否能正常啟閉，并測(cè)試儀表與控制器能否正常。當(dāng)系統(tǒng)完成必要的測(cè)試后，啟動(dòng)特定的調(diào)試。硬件功能調(diào)試，主要是檢測(cè)硬件部分功用是不是健康。這部分調(diào)試包含:(1)對(duì)電源線路的設(shè)置和檢測(cè)，重點(diǎn)是用萬(wàn)用表檢查該線的連接工作能否完成，并確保連線的正確性，以避免了220V、24V線路錯(cuò)位接地的情況出現(xiàn)；(2)將電動(dòng)機(jī)直接投入三相電源進(jìn)行調(diào)整，檢查電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況；(3)單獨(dú)調(diào)試變頻器，測(cè)試參數(shù)是否能正常設(shè)置；(4)逆變器和電機(jī)開(kāi)機(jī)，測(cè)試變頻調(diào)速是否能正常進(jìn)行。在外接控制模式下，控制端子是否能正常控制電機(jī)啟動(dòng)并調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速；(5)PLC單獨(dú)測(cè)試，檢查PLC模塊是否能正常運(yùn)行，指示燈工作是否正常，這些項(xiàng)目即使在計(jì)算機(jī)模擬測(cè)試前也可以進(jìn)行；(6)PLC加變頻器的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，檢測(cè)PLC與變頻器之間是否能夠進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)節(jié)；經(jīng)過(guò)測(cè)試，結(jié)果表明上述功能均正常，可以進(jìn)行整體調(diào)試。5.2軟件系統(tǒng)的調(diào)試在STEP7-Micro/WIN32編程中，可以根據(jù)編程，把已經(jīng)編寫(xiě)好的程式下發(fā)到PLC上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)，并檢測(cè)程式中是不是有出錯(cuò)，以及是不是能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)男阅苷{(diào)節(jié)等。在測(cè)試程序中，可按照工作單元的類(lèi)型先進(jìn)行單元測(cè)試，然后再進(jìn)行整機(jī)試驗(yàn)。在控制程序中，由于必須按照外界輸入的狀態(tài)信息來(lái)監(jiān)控著智能三維車(chē)位的啟停，所以也必須根據(jù)從傳感器的反饋對(duì)數(shù)據(jù)做出識(shí)別和處理，進(jìn)而輸出控制器。所以也必須根據(jù)從傳感器的反饋來(lái)的數(shù)據(jù)做出判斷處理，之后才能實(shí)現(xiàn)輸出控制器。5.3運(yùn)行結(jié)果經(jīng)過(guò)系統(tǒng)調(diào)試，完成了系統(tǒng)控制中PLC的手工與自動(dòng)雙模式控制。啟動(dòng)電源后，按下手動(dòng)及自動(dòng)模式的選擇鍵。在自動(dòng)模式下，可使用控制按鍵遙控三維停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)中各電機(jī)的工作，相關(guān)的指示燈亮。在手動(dòng)模式下，閉環(huán)控制在手動(dòng)模式下完成?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)到裝置的外界感應(yīng)器的狀況開(kāi)啟和停止裝置。在仿真軟件上運(yùn)行調(diào)試時(shí)，對(duì)各模塊程序也可以實(shí)行一定的功能控制。從而基本實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)。監(jiān)控界面對(duì)于升降橫穿立體停車(chē)場(chǎng)的智能管理系統(tǒng)，屬于比較封閉的空間。只有在立體停車(chē)位的外部區(qū)域，才不能直接用肉眼看到相關(guān)車(chē)庫(kù)的具體使用狀況，以最大程度地減少進(jìn)入。在出現(xiàn)汽車(chē)行駛錯(cuò)誤的狀況下，需要根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行策略，對(duì)升降橫穿立體停車(chē)位智能管理系統(tǒng)的信息監(jiān)控用戶界面加以產(chǎn)品設(shè)計(jì)與程序。結(jié)合光伏發(fā)電傳感器的設(shè)置以及汽車(chē)限位開(kāi)關(guān)的設(shè)置，可以確定目標(biāo)停車(chē)位的實(shí)際狀況。而立體停車(chē)位智能控制系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)能夠即時(shí)提示各車(chē)位的停放