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1、1引言1.1本课题研究的背景及意义近些年来，伴随着我国人民物质生活水平的不断改善，我国机动车保有量越来越 多，由于不合理的城市规划，停车设施的短缺、管理不善及其他一些原因，导致道路 资源一天比一天紧张，交通供需矛盾日益显现出来。尤其是在静态交通中，传统停车 场已经不能满足越来越多的停车需要。基于停车难的现实问题，让静态交通在道路上 停车，对于本来就拥挤的动态交通和一寸土一寸金的城市空地上，无礙会让已经拥挤 的道路问题越来越严重。因此必须高度重视城市面临的停车难问题，并积极寻找解决 办法。现在城市交通拥堵和停车难已经成为主要的社会问题，造成这些问题的主要原因是 城市化的发展和人们生活水平的日益提
2、高。我们可以通过动用各级政府的力量，出台 各种鼓励修建停车场的相关政策以及使用立体式停车库位的措施解决这些问题。面对 停车难问题，我们要从源头上想办法来解决这个难题。这就要求我们要从停车位建设 和对车辆停放的管理两方面进行，以立体停车场为主要的停放地点，如果有需要可以 短暂性的在路外以及公共区域停车。之前停车位的控制系统大多数采用继电器，但是继电器控制系统有许多的不足之 处。首先，它的体积很大，比较笨重。其次，它的控制很不稳定，需要许多人进行维 护。除了继电器控制系统之外，还有的一些控制系统用的是单片机。但是这些控制系 统在输入、输出部分上会有很大的消耗，并且它们系统的稳定性不好和抗干扰性差等
3、 因素也会让机器经常需要人员维护。但是PLC自身的抗干扰、适用能力以及它的应用范围都是特别优秀的，这样，就 会让我们设讣的此车库的发展就有了更高的发展前景。PLC有在应用灵活方面有着无 与伦比的优点，编程简便、且容易修改，配置也是很灵活的，同时它的结构模块化、 功能齐全也是PLC技术应用的有力条件；安装简单、调试方便；体积小、能耗低，PLC 的这一系列优点使它赢得了诸多智能立体车库的青睐，加之其价格逐年下降，所以实 用性和现实性很强。1.2国内外的发展及研究现状机械式智能立体车库的出现，很好地解决了世界各国停车难的问题，欧美国家是 最早开始使用立体车库的国家。世界上第一个机械升降车库是1920
4、年在美国修建成功 的。并且，随着科技的发展，在随后的二三十年间，汽车日渐趋于大众化，其他的国 家都开始进行一些立体车库的研究，并且也都取得了不错的成果。尤其是亚洲的一些 国家，因为他们的土地资源稀缺，故而对于立体车库的使用就相对的比较广泛。在亚 洲，最先使用立体车库的是日本，从日本开始进行机械停车设备的研究开始，已经有 50年的历史了，他们每年间所生产的机械停车位就有十儿万了，并且是以升降横移类 作为主要目标的。虽然我国总的土地面积挺大，但是由于我国人口基数大，以至于我们人均占有的 土地面积就会非常少，土地资源匮乏还是很严重的。而我们国家是在上世纪80年代才 开始的，那时候还是处于起步阶段的，
5、一直到90年代，我们的机械停车设备才开始了 技术引进，再加上我们的自主研发，很快就取得了相应的发展，目前都已经成为新兴 的停车设备行业了。到了 2006年底时，对于智能停车设备的研究企业已经翻了十儿倍, 包括全国的27个省市自治区的94个城市，而拥有智能停车设备设施的有284个。由 此可以看出，我们国家这个的行业的发展是非常迅速的。并且，我国的智能停车设备 方面的生产力、质量等等一些方面，都已经跟国际的高端水准相接近了。智能立体车库的许多设备釆用了现在机械、电子、光学、磁控、计算机等许多领 域的先进技术，例如激光测距、交流变频调速技术、PLC、IC卡、总线控制技术、触 摸屏等等，极大地提高了产
6、品在技术含量、智能化程度、运行安全可靠性等方面的性 能。近年来，越来越重视智能立体停车设备的研发工作，国内多家研究机构都进行了 技术力量的投入，对智能立体停车设备的许多方面进行了研究，取得了很大的成果。虽然机械式智能立体停车设施在我国作为一个新兴的产业，具有不可佔量的发展 前景，但是现在还没有进入一个快速的发展阶段，主要是因为我国在智能立体停车设 备行业当中的发展还存在着许多不足之处：首先，虽然这个行业的企业已经具备一定 的规模，但是他们的发展不平衡，大中型企业较少，仅20家左右，剩下的则是一些中 小企业，中小企业技术力量相对比较薄弱，缺乏企业的自主开发能力；其次，智能立 体车库对于安全方面的
7、要求很高，然而有的企业自主研发的设施没有进行更加深入的 研究，不能保障产品的安全性、可靠性和耐久性；第三，市场竞争杂乱，口前国内总 体生产能力过剩，价格比较低，政府在对待智能立体停车产业发展方面的政策严重滞 后；此外，平面停车场收费便宜，加上人们的意识还没有完全转变，都将成为智能立 体停车设施难以普及的拦路虎。山此看来，想要加快我国智能停车设备产业的发展， 我们需要在政策、市场、管理和技术等多方面进行努力。1.3论文的主要内容这篇论文是有关设计一种可靠性高、便于操作的智能立体车库控制方法，它的基 本设计原理是利用载车板改变位置（其系统为PLC）产生一个没有障碍的垂直通道， 然后通过上层车位上下
8、移动来存取车辆，PLC中主要的控制对象是车库内的横移小电 机和升降大电机，以便它们在不同时间实现正反转，再控制车库内的其他的辅助装置。本次设计的智能立体车库分为上、下两层。上层车库不可以平移仅仅用来上升与 下降，下层车库也只是能进行左右移动。这次设计的新型智能立体车库中总共有6个 车位，其中下层有一个为空位作为交换车位，可为载车盘提供一个上下的无障碍通道， 另外5个车位用于存放车辆。当下层车位进出车时，不需要移动其他托盘就可直接进 行进出车处理。当上层车位进出车时，首先要判断其对应的下方位置是否为空，不为 空时要进行相应的平移处理，直到下方为空才可进行下降动作到达下层，进行进出车 处理，进出车
9、完毕后上升回到原位置。研究的具体内容包括：1. 对新型智能立体车库PLC控制方案进行总体设计；2. 选择控制系统中所需硬件并进行控制系统设计（CPU选型、输入输出接口配置、 各电器元件选型等）；3. 控制系统程序设讣（梯形图、语句表程序等）；4. 对控制系统的工作原理进行分析和说明；5. 介绍PLC基础知识，包含PLC的由来发展、功能、工作原理、S7-200 PLC指 令以及编程软件等内容介绍；6. 智能立体车库控制特性、PLC系统控制要求：7. 控制设计，包含：制定程序流程图、分配PLC I/O接口、绘制控制电路外部接 线图、编制程序；&实现程序的调试2可编程控制器的概述2.1 PLC的发展
10、PLC的发展与计算机技术、数字技术、通信网络技术、半导体技术、控制技术等 的发展密切联系相辅相成，PLC的发展需要这些高新技术的辅助，而PLC对他们的需 求也恰恰是这些高新技术发展的理山，双方都是互相利用共同促进。近年来，PLC以高速状态发展，下面就是PLC发展的四个主要阶段：1969年到1972年，PLC技术处于初始阶段，只能进行一些计数计时、顺序控制 和简单的逻辑运算等功能。1973年到1978年是PLC发展的成熟时期，这个阶段的PLC控制系统功能更加全 面。它通过与具有众多优点的继电器控制系统结合起来，使它逐渐完美的面向工业控 制。PLC从此开始了实用化的新篇章。1978年到1984年，
11、PLC处于快速发展阶段，这时的PLC直处于快速发展，它 的CPU釆用8位和16位的微处理器，功能相对增强完善，加快了处理速度。容错技 术和自我诊断功能有所发展，也同时具备了通信功能和远程I/O能力，同时也添加了 很多特殊功能。自此，开始形分布式通信网络体系。1984年至今，PLC处于继续发展阶段，这时的PLC用户存储量增大，可以进行 在线仿真，人机对话、排错和纠错能力增强，加快了软件开发的周期。就我国LI前经济的发展前景，PLC的应用领域还将日益扩大，其功能也将日益强 大，作为增长速度最快的工业控制器它将会继续发展下去。其主要的发展方向，一是 朝着大型化的方向发展，二是向着小型化的方向发展，从
12、而完成不同要求的控制和适 应不同的场合。1. 大型化PLC控制技术为了满足不同种控制系统的不同需求，不断地向大存储量、高性能、 快速、增加IO点数方向发展，表现如下：（1）网络通信功能加强；（2）智能模块得到发展；（3）编程语言、编程工具走向标准化、高级化；（4）发展外部故障诊断功能；（5）编程组态软件得到迅速发展；（6）实现软件、硬件标准化。2. 小型化占地面积小、功能全面、价格容易接受、简单容易操作是小型PLC发展的未来趋 势PLC发展的目标就是占领中小型工业控制场合，使PLC不仅能取代继电器，同时 还能超过继电器控制系统。2.2 PLC的分类及功能特点PLC般可按功能、控制规模、结构形式
13、分类。（1）按PLC的功能分类，有低、中和高档三类；（2）按PLC的控制规模分类，可以分为小、中、大型机三类；（3）按PLC的整体结构形式，有叠装式和模块式PLC面向工业控制的鲜明特点有以下儿点：1. 可靠性好、抗干扰能力强；2. 灵活性好、通用性强、功能齐全；3. 编程简单、使用方便；4. 模块化结构；5. 安装简便、调试方便。2.3 PLC的基本结构及工作原理中央处理器（CPU）、电源、存储器、输入/输出（I/O）接口、编程器等是PLC 的基本组成单元。1. 中央处理单元中央处理单元由小型处理器与控制接口电路两部分组成，是PLC最主要的一个组 成部分。2. 存储器PLC系统中的存储器主要是
14、用来对使用者程序的保存和对系统本身程序的保存。3. 输入、输出单元PLC的CPU与立体车库设备的连接是通过输入、输出单元完成的。4. 编程器编程器有简单的和智能的两类。它是PLC外部一个比较重要的设备，主要是帮助 使用者更好的使用系统程序。5. 电源单元电源单元是用来给PLC供电的，一般采用开关电源，它的首要作用是把用户提供 的电源转换成PLC系统内各个耗电部分可以正常工作时所需的电源。PLC的电源主要 特点是，占地空间小、重量轻、输入电压范围宽、抗干扰能力强、高效。PLC需要山控制系统的管理，通过运行一定的应用程序来完成用户的需求，否则 就无法正常完成用户的任务。PLC为了确保每次在进行用户
15、程序操作时系统的正常运 行，就一定要完成通信信息处理、内部处理、CPU自我诊断检查三个必备环节。之后, PLC会对使用者程疗;执行进行一个扫描周期的扫描，扫描完成后，还要通过四个过程 来达到数据处理的LI的，这四个过程分别是：“系统自监测”、“与数字处理器交换 信息”、“与编程器交换信息”、“网络通讯”。PLC将一遍乂一遍的重复扫描，一 遍一遍的执行以上过程，直到停机。PLC的工作过程如图2-1所示。图2-1 PLC的工作过程3新型智能立体车库控制系统的总体设计3.1控制系统的选择本设计其实是根据日趋成熟与自动化程度逐渐提高的PLC技术，针对当前车库管 理系统中个别系统管理不全面、安全得不到保
16、证、集成自动化程度不高和运行速度提 不起来等这些问题，经过科技领域许多专家学者的不懈努力，设计出了这种新型智能 立体车库控制系统。传统的设备通常采用继电器控制系统进行，但继电器控制系统体 积比较很大，并且控制稳定性乂比较差，需要大量人员进行维护，除此之外更无法进 行数学计算。在继电器控制系统之外，还有以单片机作为控制中心的控制系统，传统 的车库通常以单片机作为控制核心，但这样做在输入输出的接口上会有很大的消耗， 并且它的不稳定性和抗干扰性比较差等因素同样会让机器经常需要人员进行维护。但 是以单片机为核心的PLC技术就能避免这些很多的干扰因素，作为可编程的PLC是 一种微型的控制装置，主要由工业微型计算机、输入输出设备、也有抗干扰的电路组 成。并且它的工作是有顺序的有周期性的。那
