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1、 . . . 第1章绪论21.1 本课题的研究意义、目的21.2 自动化立体车库目前发展状况21.3 本课题的主要问题4第2章车库自动控制系统总体方案设计52.1 车库方案确定52.2 车库整体结构设计82.3 托盘的初定位和形状设计102.4 托盘上的信号检测方案112.5 托盘升降方案确定12第3章车库控制系统硬件选择133.1 PLC模块选取133.2 开关的选择153.3 执行装置183.4 其他装置选择19第4章车库电气原理图的绘制204.1 PLC204.2 PLC的控制输出20第5章 PLC的通信与网络235.1 通信网络的简介235.2 工业局域网简介235.3 网络系统设计基
2、本原则255.4 OMRON PLC上位机网络设计25第6章人机界面分析和设计316.1 PLC 应用系统的人机界面简介316.2 人机界面设计时应考虑的几个问题316.3 自动化立体车库触摸屏的组态32第7章车库控制程序的编制34最终实现车库自动化的还是PLC中的控制程序。控制程序关系到车库运行的效率，运行时的安全性，控制的方式等等。因此。控制程序的好坏直接关系到整个车库的状态。347.1 软件设计简介347.2 车库托盘运动分析347.3 车库控制程序说明357.4 车库程序举例详细说明36结论43主要参考文献44附录1 PLC 信号输入图45附录2 PLC 信号输出图46附录3 控制电路
3、图47附录4电机控制图48第1章 绪论1.1 本课题的研究意义、目的随着社会发展和人民生活水平的提高，城市中的平面式停车场已经远不能满足越来越多的车辆需要，停车难造成的交通堵塞和废气污染问题日益严重。据有关资料介绍，目前我国停车库面积与道路面积之比不足1:100，而国外是1:10，停车库严重不足；由于城市地价日益昂贵，修建大型露天停车场将越来越困难。从中国重机协会停车设备管理委员会了解到，在日本等车位紧、地价昂贵的发达国家，立体停车产业已经发展成为年产值数十亿美元的大产业。据专家初步分析，国市场目前每年需求电梯式自动化立体停车库在80100 座左右，21 世纪初叶每年需求90110 座左右，市
4、场的前景相当好。解决城市停车难问题而采用立体化停车措施是世界各个国家的普遍做法，尤其是全自动化的机械式立体停车库得到了快速的发展。立体停车充分迎合了城市发展的需要，确保汽车安全停放，创造了取车时的方便快捷，符合环保需要，减少了大气污染城市立体车库的广泛使用是对现代静态交通的全新革命，并能显著改善恶化的城市动态交通状况。机械式立体停车库主要由机械式立体停车设备和其他相关的附属设施组成，其中机械式立体停车设备是集光、机、电和自动化技术于一体的成套设备，是车库的主体设施。1.2 自动化立体车库目前发展状况立体车库自动化控制系统主要包含以下五个子系统：自动收费管理系统，自动存取车系统，远程诊断系统，自
5、动道闸，监控安保系统。以上子系统均由中央控制室统一控制，可为客户规划停车库管理形式，发布车库库存容量，控制车流方案。（一）自动收费管理系统自动收费采用非接触式IC卡。IC 卡分长期卡与储值卡两种。对固定用户，发行长期卡，费用可在固定用户交纳管理费用时一并交纳；对临时用户，发行储值卡，即：用户交纳的费用存在卡，每次停车读卡自动从卡中扣除费用。（二）自动存取车系统自动存取车系统一般由小型可编程控制器PLC控制，包括卡号识别与移动载车盘两个过程。用户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动把数据传送到PLC控制系统，PLC系统通过判断卡号，自动把对应的载车盘移动到人车交接的位置，开启车库门，缩短存取车
6、的时间。存车时，司机按照指示灯信号指引入库，只有当车辆停放在安全位置后，停车正常指示灯才会亮启。存取车完成后，车库门自动关闭。移动载车盘时，系统严格按照各种检测信号的状态进行移动，检测信号包括超长检测、到位检测、极限位置检测、人员误入检测、急停信号检测等。若有载车盘运行不到位或车辆长度超出车库允许的长度，所有载车盘将不进行动作，若检测到急停信号，将停止一切动作，直至急停信号消失。以上信号均为硬件信号，除此之外，还可从控制软件中设置保护信号，比如时间保护，以保证因硬件损坏而导致信号失灵时保证主体设备与车辆的安全。（三）远程诊断系统现场控制器可以通过网卡、Hub等网络设备与控制中心的局域网相连接，
7、可以通过MODEN实现远程管理，监测现场运行情况，当现场出现故障时，在控制中心即可进行解决，方便管理人员、安保人员异地办公。（四）自动道闸在车库出入口处各设非接触式读卡器、感应线圈与道闸，用户在车库出入口处刷卡后，系统自动判别该卡是否有效，若有效，则道闸自动开启，通过感应线圈后，自动栅栏自动关闭；若无效，则道闸不开启，同时声光报警。（五）监控安保系统监控安保系统是指在中央控制室进行监视控制车库现场的运行状况。它具有运动检测、车牌识别、网络连接、各种类型的报警系统实现连动等功能，可以实现无人看守。系统简介：视频监控功能：在车库各出入口，值班室和车库主要区段安装定焦摄像机，在大围车位区安装球形云台
8、，以便实现对车库全方位的实时监控。如果在车库光照条件不好的情况下，可选用黑白摄像机。运动检测功能：可以在夜间设置车库的运动检测区域，当检测区有移动目标时，运动检测功能发出报警信号，提醒值班人员。车牌识别功能：它能够设置车库参照车辆的车牌、车型。当参照车辆进入车库监视区域，系统自动对比参照车辆图像，有异常情况，发出报警信号，并自动切换和记录相关图像。报警连动功能：可以连动各类报警主机，如启动继电器发出声光报警通知安保人员自动放下道闸拦截车辆出入。数字录像功能：可以连续记录一个同在车库所发生事件，可以同步回放多个图像，可选择任意图像进行整体放大和局部放大，记录、回放、备份可同步进行各种信息。1.3
9、 本课题的主要问题本课题的主要任务是：设计魔方式自动化立体停车库的自动控制系统；确定自动控制系统方案；设计系统的电气线路并选择所用的元器件，画出其电气原理图；对车库与车库监控系统进行数据交换的数据格式与车库的人机界面进行分析和设计，对触摸屏进行组态；编制立体车库控制软件。要求控制系统方案合理。各车位托盘运行安全、正确、平稳，触摸屏操作界面直观易懂，操作简便，单动操作设置权限和密码。确定车库设备与车库监控系统进行交换的容和格式。第2章 车库自动控制系统总体方案设计2.1 车库方案确定目前的自动化立体车库主要有：升降横移式、仓储式、垂直循环式、电梯式、简易式。图21（一）升降横移式对不同要求的客户
10、，其适应性很强，灵活性很大，根据地形，车的数量，可在室、室外设立二层至五层，可以建在地面、半地面或底下。特点：结构简单，安全可靠，运行平稳，噪声低，能耗小，寿命长。图22（二）仓储式车库是由输送小车将待停泊的轿车自动送至库位，取车也是由输送小车从库位取出，自动送到取车点，这一过程全部由电脑与测检系统自动完成，无需人员参与。是当今自动控制科技的结晶。特点：自动化程度高，运行速度快，存取方便运行平稳，存车量大，安全性好。图23（三）电梯式车库是利用电梯将车送往塔的周边车位上，它所占地面积小、土地利用率高、存车容量大，特别适合于城市商业繁荣，停车流量大的中心区，可以独立成塔，也可以与高层大厦溶成一体
11、，是地小车多的最佳选择。特点：外形美观，停车安全，运行迅速，振动小，噪声低。图24（四）简易式车库结构简单，一般为两层，上层用机械或液压传动提升，而下层为自走进入，取上层车时，下层必须先开走因此，较适合于单家别墅式住宅，在已有单个车位情况下需增加车位或汽车商临时存放车辆用。图25我设计的立体停车库采用升降横移式（又称魔方式），上层托盘只能升降，下层托盘只能横移。以PLC作为自动控制的控制系统，由触摸屏实现人机交互。PLC 通过传感器来监控车库中各种状况，收集各种信息。然后由PLC来处理这些信息，控制车库的运行。管理员可以通过触摸屏来了解车库状态，调整车库运行，对车库进行维护。图26 车库简图图
12、26为车库结构简图。其中4、5号托盘可直接使用。若要使用9、10号托盘，则只需要将4号、5号托盘向中间移动。若要使用1号托盘，需要先将4号托盘向中间移动，再降下1号托盘。而要使用6号托盘的话，需要将4号、9号托盘向中间移动后再降下6号托盘。3号、8号托盘使用方式与1号、6号相似。2号、7 号托盘降下后即可使用。2.2 车库整体结构设计整个立体停车库是由多个2 排2 层3 列的车库单元形成的。当用户来停车时，由管理员负责为其寻找车位，发放IC卡。当车辆进入时，出入检测光电开关会检测信息：包括车辆形状是否符合要求；车库目前的容量等。上位机能够对车库目前容量进行判断，在放满的时候能够进行报警。在用户
13、停好车后，在出口处使用IC卡，此时车库各托盘复位，下一位用户可以进行存取。在取车的时候，当车辆驶出车库时，通过PLC控制使车库自动复位，保证高效，安全。考虑到在停车的时候，各人所需时间不一，安全检测不易，如果也采用自动复位的话，易引起事故。故采用读卡机检测信号使其复位，而读卡机安放的位置选在出口处，因为只使用一台读卡机的话，出口处是最佳位置。安装在此处虽然可能使车库的运行效率降低，但是可以方便管理员进行管理防止客户忘记拉卡等事情发生。此外，在车库中还可以安装摄像头，对车库进行安全监测。在车库中采用非接触式读卡机，来实现车库的计时与收费。用户在存车、取车时，只需要在读卡机面前晃动一下IC卡，读卡
14、机就会将信息送到上位机，由上位机进行收费计算，保证准确，快捷。同时上位机也将信息送到PLC，控制车库的运行。图27 车库整体结构图图28 车库使用流程图2.3 托盘的初定位和形状设计托盘初定位就是车库在使用前，各托盘所处在的位置。当车库的电源一旦接通时，由PLC自动将各托盘置于初始位置。合理的初始位置的选择不仅可以提高车库的运行效率，在编制控制程序时也能使控制程序简化。本课题车库具体方案为2排2层3列式，因此有以下几种初始车位方案：图29 托盘初定位方案AA方案4号、5号托盘可直接使用。若要使用2号托盘，需要现将5号托盘移开，再将2号托盘降下。若要使用1号托盘，则需要将4号、5号托盘移开，再降
15、下1号托盘。由于A方案在使用中涉与到的托盘比较多，故不采用此方案。图210 托盘初定位方案BB方案4号、5号托盘也可直接使用。当要使用上层任一托盘时，下层只需要移动1个托盘即可，这样可以提高车库运行的效率。简化车库控制程序的编制，故本设计采用B方案的托盘初定位。自动化立体停车库中，对于托盘形状也有特殊要求。由于整个自动化过程由光电开光检测信号量，托盘必须便于光电开关的检测。另外，托盘也应该便于用户停放车辆。图211 托盘形状设计托盘形状设计如上图所示，在托盘上设计前后2个凸起的部位。一方面，司机停车的时候可以自觉的减速，保证安全。另一方面，可以保证司机顺利，准确的停好车。同时可以在停好车后，对车辆有一定的保护功能。此外，在托盘前方也有一处凸出部位，这是下层托盘左右移动时，让光电开关检测的部分。上层托盘不用此部分。2.4 托盘上的信号检测方案图212 托盘上的光电开关安装图上文已经提与，整个自动化过程由光电开关检测信号量。在一个车位上，应该具备的信息包括：托盘是否到位；托盘上车辆有无；车辆停放是否准确。另外还应该进行一些安全方面的措施。本设计中采用了如图212的信号检测方式。其
