《基于PLC的立體停車場智能控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)（附程序）》13000字（論文）

第18頁共1頁基于PLC的立體停車場智能控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)摘要：立體停車場是指一種可以運用立體空間設(shè)計實現(xiàn)汽車科學(xué)寄存的停車場。利用立體停車場就可以做到空間設(shè)計的最佳運用可有效地利用地上資源停放最大限度地車輛,通過采取智能化管理方法做到停車位立體化,采用了PLC的智能立體停車場控制系統(tǒng)設(shè)計并可以進行自動存取車,就可以有效減少和處理停車過難問題。本控制系統(tǒng)中,主要通過PLC方式實現(xiàn)系統(tǒng)控制,也可以實現(xiàn)立體停車場智能升降系統(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)開展了立體停車場智慧系統(tǒng)監(jiān)控分析,可以對整個立體停車場智能管理系統(tǒng)的實際工作狀況進行即時監(jiān)測。設(shè)計方式為可分組合式,模塊式布置,簡便靈巧,同時具備操作使用方便,設(shè)計造價較低等優(yōu)勢關(guān)鍵詞：立體停車場；ＰＬＣ控制；存取策略;組態(tài)軟件。目錄第一章引言 11.1課題來源及研究意義 11.2國內(nèi)外智能立體停車場研究與應(yīng)用概況 11.3本文的主要研究內(nèi)容 3第二章基于PLC的智能立體停車場總體方案 52.1立體停車場整體方案設(shè)計思路 52.1.1立體停車場的型號選擇 52.1.2立體停車場的設(shè)計方案分析 62.1.3立體停車場各車位移動方案 62.2立體停車場控制系統(tǒng)控制方式 72.3立體停車場控制系統(tǒng)的總體控制結(jié)構(gòu) 8第三章智能立體停車場的智能控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 93.1立體停車場控制系統(tǒng)的硬件型號的選擇 93.1.1PLC的選擇 93.1.2電動機的選擇 103.1.3傳感器的選擇 123.1.4其他裝置 133.2控制系統(tǒng)I/O地址分配 133.3立體停車場硬件電路的確定 15第四章智能立體停車場控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 164.1編程軟件簡介 164.2軟件總體控制流程設(shè)計 164.3控制系統(tǒng)系統(tǒng)各部分程序編寫 20第五章智能立體停車場控制系統(tǒng)的監(jiān)控及調(diào)試 215.1控制系統(tǒng)的監(jiān)控 215.2控制系統(tǒng)的硬件和軟件調(diào)試 215.3運行結(jié)果 22小結(jié) 24參考文獻 26附錄 271外部接線圖 272車庫總程序 27第一章引言1.1課題來源及研究意義立體停車場,是一種利用立體空間來完成車輛存放功能的停車場。經(jīng)過各種科技的應(yīng)用,立體停車場不僅能夠節(jié)省大量的空氣,而且可以進行更加快捷的自動汽車存取作業(yè)。在中國汽車行業(yè)持續(xù)增長的背景下,轎車的產(chǎn)銷規(guī)模與保有量均大幅提升。2022年,目前中國有約四億多輛機動車保有量,千人保有量已超過一百八十輛。盡管如此,和歐美等先進國家相比較而言,中國的車輛行業(yè)還是處在不斷發(fā)展壯大的初級階段。而隨著我國車輛擁有量的急劇上升,中國停車位過難的社會問題也將日益凸顯,特別是在停車位工程嚴重缺失的狀況下,停車位過難的社會問題還逐漸衍生出了其他的城市交通問題,對城市建設(shè)也產(chǎn)生了不良的影響。傳統(tǒng)停車位基于自身條件的局限,無法適應(yīng)日益擴大的城市停車位需求量,很容易出現(xiàn)停車過難問題。而立體停車位則能夠?qū)崿F(xiàn)空間的最優(yōu)化利用,并借助智能管理方法實現(xiàn)了停車位的立體化,從而有效地降低和解決了停車過難問題。國內(nèi)目前在立體停車場智能化管理開發(fā)方面還是存在缺陷,因為很多立體停車場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相應(yīng)的需求,又缺少對立體停車場技術(shù)創(chuàng)新的開發(fā)經(jīng)驗,對當(dāng)前立體停車場智能化管理系統(tǒng)的開發(fā)形成了一定負面的影響。在對立體停車場智能管理系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展方面,由于國家政策越來越關(guān)注于立體停車場的發(fā)展,政府還加大了在對立體停車場管理和立體停車位智能系統(tǒng)建設(shè)等方面的政策扶持,并帶動了社會各界資本進入到對立體停車場的投資、開發(fā)、建設(shè)之中,從而有力促進了立體停車位智能化管理系統(tǒng)的建設(shè)。所以,做好對立體停車場智能控制器的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)工作,并開發(fā)出自動化水平較高的立體停車場智能控制器,將對立體停車場的整體發(fā)展趨勢具有重要意義。以及根據(jù)目前發(fā)展?fàn)顩r,還存在著自動化程度相對落后、穩(wěn)定性差等方面的問題,專門開展了立體、高效、安全的立體停車場智能控制器的研究設(shè)計,以此促進立體停車場的智能發(fā)展。1.2國內(nèi)外智能立體停車場研究與應(yīng)用概況外國企業(yè)在立體停車位的研發(fā)立體停車位智能控制已經(jīng)相對完善。而中國企業(yè)最早從上世紀三十年代起,就開展了對立體停車位的研發(fā)探索工作,并建立了中國早期的立體車庫。但由于當(dāng)時技術(shù)水平、汽車智能技術(shù)發(fā)展的限制,目前立體停車位的自動化、智能化程度還存有一些不足,且仍要采用人力作業(yè)手段完成,對汽車存取效果較差。從上世紀六十年代起,美國在計算機領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了跨越式的進展,不斷開發(fā)出自動、智能控制器,而新能源汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展也促進了智能控制器在停車行業(yè)方面的實際運用與普及。在此基礎(chǔ)上,立體停車場的現(xiàn)代化建設(shè)也逐步走向成熟,開始了高速成長的過程。而后,意大利等歐盟發(fā)達國家也推動了立體停車場的現(xiàn)代化工程,PALIS、ottowohr、SOTEFIN等企業(yè)逐步引進了立體停車場智能管理系統(tǒng)_。日本政府也曾在上世紀七十年代完成了對立體停車場在智能停放設(shè)備和智能系統(tǒng)等方面的研究,根據(jù)當(dāng)時日本人地問題最明顯的特征,目前在日本立體停車位中普遍使用的都是垂直循環(huán)式的停車位,可以很大稈度的利用有限的空間達到停泊汽車數(shù)量的最高FM。Thomsen、Dahlhaus等人(2012)較為系統(tǒng)的剖析了意大利人當(dāng)前在傳統(tǒng)停車場發(fā)展規(guī)劃方面的實際狀況,并發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)停車位空間使用條件不足,無法適應(yīng)意大利當(dāng)前都市停車的現(xiàn)實需要。在此基礎(chǔ)上,他們?nèi)诤狭薖LC的核心技術(shù),開發(fā)了一個立體停車場的智能控制器,以PLC為一個立體停車場管理系統(tǒng)的內(nèi)核,實現(xiàn)了汽車存取與控制命令連接,再結(jié)合RFID射頻辨識技術(shù)進行汽車信號的即時收集,利用垂直升降機完成了汽車的存取作業(yè)。而Mathew等人(2014)則利用模糊辨識技術(shù)對立體停車場的車輛進行識別,分析研究了水平縱向移動式立體停車場的智能控制方法,并根據(jù)立體停車場智能管理方法,對智能立體停車場的升降控構(gòu)件做出了方案設(shè)計。并在西門子S7-300系列PLC的技術(shù)基礎(chǔ)上,根據(jù)立體停車場現(xiàn)實的建設(shè)需求專門研制了立體停車場智能化管理方法以及上位機監(jiān)測控制系統(tǒng)等,完成了水平移動式立體停車場智能管理系統(tǒng)的工程設(shè)計M。Azam和Khan(2010)對比和研究了立體停車場智慧管理系統(tǒng)的整體功能構(gòu)成和方案,并著重闡述了垂直升降式立體停車場的實際應(yīng)用情況。相對于歐美等先進國家來說,中國發(fā)展起步相對較晚。立體停車位的智能管理系統(tǒng)大多來源于上世紀八十年代以來,就目前中國立體停車位的發(fā)展?fàn)顩r分析,總體建設(shè)規(guī)模還是不夠大。從上世紀九十年代開始,中國就逐步推動了立體停車位的發(fā)展工程,目前己經(jīng)建立完成了九千余個立體停車位,主要集中在大城市,不過,由于受到施工成本和智能控制的影響,這些立體停車場大多是較小立體停車位(尤其是一百車位數(shù)量以下的立體停車場)。就立體停車場的種類來說,主要是升降橫移式立體停車位,所占比例超過了百分之八十以上,最主要的因素就是立體停車位的建造成本較低、裝置也相對簡單。從立體停車場智能管理系統(tǒng)的技術(shù)控制方面來看,當(dāng)前立體停車場的技術(shù)發(fā)展趨勢逐步走向了電力傳動管理,在運行方面也已經(jīng)基本達到了零點五自動化控制。不過,同歐美等發(fā)達國家相比較而言,由于立體停車場的智能控制技術(shù)還沒有十分成熟和完備,在實際運營過程中仍然面臨著低效率、故障率較高問題,具體的施工與應(yīng)用成本也較高,因此無法被社會公眾所認可。在汽車行業(yè)持續(xù)蓬勃發(fā)展的催動下,國內(nèi)停車位需求量的日益增大,社會各界更加關(guān)注立體停車位管理系統(tǒng)的開發(fā)。國家提高了對立體停車場智能管理系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量、性能、安全等方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求,在有效保證了立體停車場智能管理系統(tǒng)發(fā)展水平和建設(shè)產(chǎn)品質(zhì)量的同時,也有效提升了對立體停車場智能管理系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)品質(zhì)與能力另一方面,國內(nèi)外的許多企業(yè)高效、科研等單位,并主動投入設(shè)計與研究開發(fā)等工作當(dāng)中,從控制結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面,開展了比較系統(tǒng)的技術(shù)探索。國家發(fā)展改革委辦公廳在二零一六年專門出臺了《二零一六年智慧停車位建設(shè)工作要點的通告》,進一步強化了國家對立體停車位智慧管理系統(tǒng)建設(shè)方面的政策扶持力度。在立體停車位智慧管理系統(tǒng)中的主體建設(shè),涵蓋了立體停車設(shè)施、監(jiān)測體系等。而在立體停車位智慧管理系統(tǒng)的研究設(shè)計中,不但涉及到了機械信息、現(xiàn)代智能控制和電子產(chǎn)品信息,同時還要求不斷地豐富和完善立體停車位的智慧管理系統(tǒng)設(shè)計。為適應(yīng)中國當(dāng)前在立體停車方面的現(xiàn)實需要,并根據(jù)中國具體實際完成了立體停車場的智慧控制器產(chǎn)品設(shè)計,中國眾多專家、學(xué)者們在學(xué)習(xí)、引進了國外先進立體停車場智慧控制器技術(shù)的基礎(chǔ)上,還不斷加強了立體停車場智慧控制器的自主研究與自主技術(shù)創(chuàng)新,以進一步研究設(shè)計出適合于中國實際狀況的立體停車場智慧控制器產(chǎn)品。1.3本文的主要研究內(nèi)容論文中將控制系統(tǒng)作為重點的研究對象,根據(jù)當(dāng)前中國國內(nèi)在立體停車場智能控制器方面的建設(shè)狀況和有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),對立體停車場的主體運動結(jié)構(gòu)和控制器系統(tǒng)進行了方案設(shè)計。具體來說,研究工作包括這樣的一些部分:(1)分析立體停車場智能管理系統(tǒng)的主體模塊構(gòu)成及其運行過程。論文在介紹當(dāng)前立體停車場智能管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢與應(yīng)用狀況的基礎(chǔ)上,通過介紹智能立體停車場智能管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框架,介紹了立體停車場智能管理系統(tǒng)的主體功能過程。(2)設(shè)計立體停車場智能管理系統(tǒng)的基本方法。開發(fā)了立體停車場智能管理系統(tǒng)之后,PLC信息技術(shù)實現(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)立體停車場硬件控制系統(tǒng)的具體方法,以便于完成立體停車場智能管理系統(tǒng)的移動整個控制系統(tǒng)、橫移整個系統(tǒng)管理、安全整個控制系統(tǒng)等主要技術(shù)方面的建設(shè)。(3)完成了立體停車場智能管理系統(tǒng)軟硬件方案設(shè)計。在系統(tǒng)總體設(shè)計方案的基礎(chǔ)上,重新設(shè)計了整個智能管理系統(tǒng)的關(guān)鍵硬件的結(jié)構(gòu),以及實現(xiàn)存取車功能的軟件設(shè)計。(4)立體停車場智能管理存取決策與監(jiān)控體系設(shè)計。同時我們還根據(jù)MCGS開展了控制系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計,從窗口設(shè)計,到汽車存取頁面的產(chǎn)品設(shè)計與組態(tài),均可以對整套立體停車場智慧管理系統(tǒng)的現(xiàn)實工作狀況實施現(xiàn)場監(jiān)測。

第二章基于PLC的智能立體停車場總體方案2.1立體停車場整體方案設(shè)計思路立體車庫系統(tǒng),是指一種集合了高智能技術(shù)、機器人技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)為一體的高智能、綜合的立體化貨物運輸系統(tǒng)。停車庫是指利用，除了車輛之外其它設(shè)備，帶有動能的搬運，完成車輛停泊、儲存等工作的整個裝置。本文主要研究其控制系統(tǒng)。2.1.1立體停車場的型號選擇升降橫轉(zhuǎn)式的立體車房實行了模塊化建筑設(shè)計,每單位可工程設(shè)計為兩層.三層、四層、五層。停車場數(shù)量從若干到百個以上.設(shè)置靈活,費用較低，產(chǎn)品特性:1)可進行控制,構(gòu)造簡便,安全可靠;2)產(chǎn)品價格較低,對消防管理、車外安裝、土建建筑地基工程等領(lǐng)域方面投入較低;3)節(jié)約用地,配套靈活,施工周期較短;4)運行平穩(wěn)，工作嗓聲低；5)適合于商場、機構(gòu)、居住小區(qū)。和其它幾種型式一樣,也因為對智能立體車庫適應(yīng)性較強而倍受青睞.該類車位升降由一個電機拖動,再利用鋼絲繩拉動載車板垂直上升下降,左右移動位置的時候利用導(dǎo)軌,它就是由一個電變可進行車位移動,它的主要好處就是對同一次的車位移動自由,可自由動作并且時間段,從而減少了存取車位的時間.經(jīng)過分析對比各種類型的性能特點,并根據(jù)技術(shù)可行性和投資經(jīng)濟效益,將升降橫移式設(shè)定為本課題的智能立體車庫型.圖2-1升降橫移式立體停車場樣圖2.1.2立體停車場的設(shè)計方案分析1)立體停車場運行原則:一是在地面一層,只能夠進行橫移運動;二是頂部,可以進行升降運動。針對智能立體停車位來說,主要采取的結(jié)構(gòu)類型都是二維矩陣形式,包括M列、N層等,總的停車位規(guī)模約為(M-l)*N+1。在本立體停車位智能管理系統(tǒng)當(dāng)中,所采取的是2層3列的布置結(jié)構(gòu),共停車位數(shù)量約為五個。2)立體停車場設(shè)計流程:先確定型號,分析流程,找到控制要求和方式,最后說明電氣控制方法。有了大致方針以后,首先進行操作系統(tǒng)的硬件部分,對控制器選型,并分配了plc的I/O位置,設(shè)計外部連接電路;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為主要研制對象,選用了德國西門子S7-200為主要控制元件,進行仿真,并根據(jù)所學(xué)知識,順利的設(shè)計出了二層三列六位五車PLC控制器圖2-2五車位立體停車場示意圖2.1.3立體停車場各車位移動方案圖2-3移動方案模擬圖通過plc控制，本立體停車場車位移動方案有三種，分別將1、2、3號車位作為定位，則：(1)1號定位時,2號和3號車位均可直接存取汽車,4號車位則可進行上升下降以存放汽車;五號汽車倉庫需將二號汽車倉庫往一號汽車倉庫方向轉(zhuǎn)移,才能存取;而六號車庫存取則需由二號移上一號,3號移上二號。(2)2號位置,1、3號均可進行存放車位,但存放于四號車位時,將由一號移至二號車位;存放五號車位時可垂直向上降下;存放于六號車庫時,從三號移至二號,6號可垂直向上降下。(3)3號定位,1號、2號可直接存取,四號車位存取時需將二號移上三號,1號移上2路;五號車位存取時需將二號移上三座,6號存取可直接上升下降。最終選擇將2號位作為定位，最方便快捷。2.2立體停車場控制系統(tǒng)控制方式智能立體停車場通常以停靠社會車輛為主,也適用于地面和地下的停車場,設(shè)置方法也靈活多樣,但同時因為立體停車庫在運用時關(guān)系到了人身安全和汽車的生命安全,所以對設(shè)施的安全系數(shù)和可靠程度都要求得很髙。PLC應(yīng)用了以計算機技術(shù)為內(nèi)核,并通過自動控制裝置,以工業(yè)的自動科學(xué)技術(shù)、微機通訊科學(xué)技術(shù)。信息通訊技術(shù)為一體,由于安全可靠強、性能價格比高、設(shè)計緊湊、可擴展性好、操縱結(jié)構(gòu)簡單,特別適合于高頻起動和惡劣的自然環(huán)境,所以在立體停車庫系統(tǒng)中通常使用PLC,降低了用地面積,也提高髙了放置車輛的智能化程度。升降橫移式停車庫采取了在同一層面上使用搬遷臺或起重型機器平移車體,并將載車板以平面方式橫移來實現(xiàn)存放汽車,它是利用搬遷臺車與提升機結(jié)合實行多級平移動,來存取并放置汽車的機械式停放裝置。從目前情況來看,中國國內(nèi)在立體停車場智能管理方面的控制器構(gòu)成方案主要有三種,依次為繼電器開關(guān)調(diào)節(jié)、數(shù)字單片機調(diào)節(jié)和PLC控制器。體系中主要選擇了PLC控制器為系統(tǒng)控制中心PLC系統(tǒng)能夠進行電子計算機、智能化管理技術(shù)的整合,是一門全新的企業(yè)管理方式。PLC控制器不但具備傳統(tǒng)繼電器所沒有的控制功能,而且具備比單片機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都很強,有著十分廣闊的使用范圍。2.3立體停車場控制系統(tǒng)的總體控制結(jié)構(gòu)輸入有：光電傳感器、對射式光電傳感器、行程開關(guān)、光電開關(guān)。輸出有：指示燈、數(shù)碼管、閘門、升降電動機、橫移電動機。圖2-4系統(tǒng)總體框圖傳感器主要安裝在載車板車位對角線，用來檢測車位是否有車，是否停到位，每個車位都需要安裝。車庫出口也需要安裝。限位開關(guān)安裝在載車板邊上，當(dāng)載車板上升下降或者左右橫移時，檢測運動極限，保護設(shè)備。每個車位都需要安裝。安全裝置主要是阻止載車板上升下降時的意外墜落。只需要在升降載車板設(shè)備安裝，每個載車板兩個電磁鐵控制的吊鉤。指示燈指示立體停車場是否還有停車位，紅代表滿，綠代表剩余。閘門當(dāng)汽車來時，有車位就自動升起，也防止無關(guān)人員在設(shè)備運行時進入。第三章智能立體停車場的智能控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1立體停車場控制系統(tǒng)的硬件型號的選擇3.1.1PLC的選擇PLC通常指可編程邏輯控制器,是一個專用面對工業(yè)環(huán)境的數(shù)值計算系統(tǒng),可以利用存貯器的編制完成整個系統(tǒng)的邏輯計算和控制等動作。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。PLC的主體架構(gòu)是中央處理器、內(nèi)存、入口及出口單元組成、輸出單元的供電當(dāng)接上了PLC的供電以后,PLC會進行以下三個方面的操作過程:一是輸入采樣。PLC會對控制器內(nèi)的輸入輸出參數(shù)、工作信號等進行讀取,并在內(nèi)存中加以存放;二是檢查程序的實施情況。由PLC根據(jù)系統(tǒng)中所設(shè)置的程序執(zhí)行邏輯算法,對RAM中相應(yīng)部分的實施情況予以修改,并檢查操作命令的實施狀況;三是數(shù)據(jù)刷新。在完成工作后,由PLC根據(jù)內(nèi)存中的實時情況、信息執(zhí)行輸出,并控制相關(guān)的器件,進而實現(xiàn)邏輯控制。在升降或橫動式立體停車位智能控制器中,輸入端口主要接收的控制器信息包括按鍵和各種開關(guān)等,而輸出端口調(diào)用控制的元件則包括電動機、報警器等。因此PLC裝置的選型十分關(guān)鍵,直接關(guān)系到整個立體停車位智能控制器的整體運作。因此按照整個立體停車位智能控制器的設(shè)計特點,必須保證整個立體停車位智能控制器的安全性和可靠性,還必須進行對存取車輛的智能管理。另外,為提高整個立體停車位的存取車輛效能,PLC還必須提高速度計算能力,以確保整個立體停車位智能控制器都可以迅速完成對存取車路線的選擇與控制。綜上,選用了西門子s7—200系列的PLC。按照控制系統(tǒng)的功能特點,以及各方面因素來考慮,選用了西門子S7—200系列PLC,作為主機。由于立體停車場控制系統(tǒng),需要輸入輸出端口,而且其控制方式相對復(fù)雜,采用CPU226,220VAC供電。選擇輸入輸出點共40個，再加個EM223拓展模塊，一共48個點，夠本系統(tǒng)使用，選擇的這款plc是熱繼電器輸出，不需要加入中間繼電器。圖表3-1cpu226實物圖3.1.2電動機的選擇(1)在本立體停車場智能管理系統(tǒng)當(dāng)中,要達到自動、智能管理,必須使用各種電機,進行汽車存取、旋轉(zhuǎn)等作業(yè)。一般而言,PLC的硬件結(jié)構(gòu)構(gòu)成,電動機有兩種,可以包括直流電動機、交流發(fā)電機。其中,由于直流電動機有著比較優(yōu)秀的調(diào)壓特性,而且可以直接實現(xiàn)對電流的調(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,由于直流電動機必須借助方向機進行連續(xù)的工作,在一定程度上提高了生產(chǎn)成本。而交流電機則主要通過相互交換供電系統(tǒng)的方式供給動力,而不需實現(xiàn)對電流轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)。因此交流電機具有構(gòu)造簡便,安全可靠等優(yōu)點,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)的負荷特點以及工藝對系統(tǒng)的開啟.剎車.反轉(zhuǎn)、調(diào)壓的特點,選定系統(tǒng)型式;2）按照負載轉(zhuǎn)矩、頻率變動范圍和起動頻繁性范圍等條件,并充分考慮電機的溫升控制.依據(jù)超載工作能力和起動轉(zhuǎn)矩,選定電機輸出功率,并決定冷卻通風(fēng)方案.所選電機宜留有多余電量,負荷效率一般取0.8-0.9.較大的設(shè)備輸出功率因子也會使電機效能降低,至于感應(yīng)電動機,其輸出功率因子也將變壞,并使按電機最大扭矩校驗強度的生產(chǎn)機械費用增加;3）針對應(yīng)用場合的環(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方式,并選用電動機的基本結(jié)構(gòu)形式;4）根據(jù)具體的電網(wǎng)電壓要求以及對電動機功率因子的需求,設(shè)定相應(yīng)的壓力級別和種類;5）依據(jù)生產(chǎn)機器的最髙速度,及對機械減速器組織的復(fù)雜化情況,選定了計算機最高速度。除此以外,選用計算機時還需要滿足節(jié)能條件,考慮運轉(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,以及價格.建造費用、運營與維護費用、制造過程中前后期的系統(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庫系統(tǒng)的控制內(nèi)核單位確定了與監(jiān)控任務(wù)直接相關(guān),每二層五車位立體停車庫均有三個升降的大電動機,以及三個水平橫移小電動機,由主控單元的輸入及輸出點監(jiān)控,并需要進行正倒轉(zhuǎn).由于立體停車庫的主控內(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,所以小電動機對應(yīng)外接的電源三百八十V工頻運行交流電,對每一個電動機,而可編程控制器的輸入輸出單元均有二個輸入及輸出點,可以單獨控制。載車板的下降運動主要是通過下降電器的帶動實現(xiàn),而立體停車位智能管理系統(tǒng)對下降電源的需求就更髙一些,因此必須要保證在載車板的下降過程中的平穩(wěn)與安全。該系統(tǒng)中人每天只能完成一次汽車的裝存取車作業(yè),所以只需要考慮一輛車的搬運問題即可。按照設(shè)計,載車板墻體的自重為五百kg,再加上車體材料、行李質(zhì)量等的總重量約為二千二百五十kg,但考慮到實際運行中的余量問題,擬以二千五百kg進行設(shè)計;根據(jù)立體停車場智能管理系統(tǒng)應(yīng)用的特點,停車存取操作不可過緩,為滿足用戶隨時存取的需求,該管理系統(tǒng)選用了YLZC160M-4/11KW升降臺專用電機。圖3-2升降電機載車板的橫移運動主要依靠橫移電機的驅(qū)動完成，橫移電機通過控制連接軸的方式驅(qū)動載車板進行相應(yīng)的橫移操作。本系統(tǒng)中主要選擇蘇州東力立體停車場電機IPL22-0500-50S3B型號的500W橫移電機。圖3-3橫移電機3.1.3傳感器的選擇智能立體停車位管理系統(tǒng)還需要實現(xiàn)對車庫場地狀況的監(jiān)測、汽車運動情況的監(jiān)測等。該任務(wù)要求大量的電子檢測設(shè)備與傳感裝置。當(dāng)選用檢測傳感設(shè)備時,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)器在檢測值有細微改變時會輸出較大,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與輸入信號不同的時候響應(yīng)持續(xù)時間越短。4)寬線性區(qū)域。每個感應(yīng)器都具備一定的線形區(qū)域,并同時在線性區(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。穩(wěn)定性是指環(huán)境傳感器的輸出特性,在長時間使用后并沒有變化。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、電場、外磁場影響等的環(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的對應(yīng)程度,以及重復(fù)性的程度;7）輸出信號方便與電腦接口。對于控制器,要求傳感器的輸入輸出信息盡量符合計算機控制器輸入輸出通道的信息特點;8）結(jié)構(gòu)要簡單,安裝更換方便,維護方便,性價比高。圖3-4歐姆龍電感式接近開關(guān)在選用傳感器監(jiān)測裝置時,應(yīng)當(dāng)以上述規(guī)定為基礎(chǔ)。本系統(tǒng)選用歐姆龍電感式接近開關(guān)圖3-4歐姆龍電感式接近開關(guān)3.1.4其他裝置（1）光電開關(guān)在控制系統(tǒng)中,光電接近開關(guān)必須放置于載車板的對角線,以確定車輛是否在載車板上,至于該紅外線開關(guān)的檢測區(qū)域問題,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,故測試區(qū)域有偏差。而在原本設(shè)計中,此型式的光電接近開關(guān)也能達到設(shè)計要求。本設(shè)計中使用的紅外線對射開關(guān)型式為E18-M8NK。（2）行程開關(guān)本體系中,立體停車場框架在載車板的主體停車地方加裝行程開關(guān)裝置,確保載車板運動到預(yù)定位置。選用了歐姆龍D4NE-4A31型的行程控制器,方便快捷。（3）制動器為了保證停車后的平穩(wěn)與安全,還需要配備剎車,以應(yīng)付突發(fā)情況,本系統(tǒng)車選用了YWZ四系統(tǒng)的電力液壓制動器,該剎車器符合歐洲標(biāo)準(zhǔn),傳動效率較高。3.2控制系統(tǒng)I/O地址分配根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，其輸入接口大致有：傳感器、行程開關(guān)、光電開關(guān)、操作面板按鈕；輸出有：指示燈、數(shù)碼管、閘門、升降電機、橫移電機。經(jīng)過計算，輸入點大致需要二十八個左右，輸出點需要二十個左右，限位保護二十二個點。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的特點和所選定的PLC型號，可以確定系統(tǒng)的I/O地址分配如下表所示：表格3-5I/O地址分配信號名稱輸入I/O地址信號名稱輸出I/O地址啟動按鈕I0.0一號平臺上升Q0.0停止按鈕I0.1二號平臺上升Q0.1急停按鈕I0.2三號平臺上升Q0.2一號上限位開關(guān)I0.3一號平臺下降Q0.3二號上限位開關(guān)I0.4二號平臺下降Q0.4三號上限位開關(guān)I0.5三號平臺下降Q0.5一號下限位開關(guān)I0.6綠燈Q0.6二號下限位開關(guān)I0.7紅燈Q0.7三號下限位開關(guān)I1.0四號平臺左移Q1.0四號車位左限開關(guān)I1.1六號平臺左移Q1.1六號車位左限開關(guān)I1.2四號平臺右移Q1.2四號車位右限開關(guān)I1.3六號平臺右移Q1.3六號車位右限開關(guān)I1.4報警燈Q1.41號車位存取開關(guān)I1.51號防墜電磁閥Q1.52號車位存取開關(guān)I1.62號防墜電磁閥Q1.63號車位存取開關(guān)I1.73號防墜電磁閥Q1.7檢測車是否在前部停好光電傳感器I2.0進閘門上升Q2.0檢測車是否在后部停好光電傳感器I2.1進閘門下降Q2.1檢測四號車位是否有車光電傳感器I2.2出閘門上升Q2.2檢測空車位是否有車光電傳感器I2.3出閘門下降Q2.3檢測六號車位是否有車光電傳感器I2.41、2、3載車板上升按鈕I2.5進門光電傳感器I2.6出門光電傳感器I2.7進閘門上限開關(guān)I3.0進閘門下限開關(guān)I3.1出閘門上限開關(guān)I3.2出閘門下限開關(guān)I3.3停車場進出口各安裝一個傳感器I3.0、I3.1，有車進停車數(shù)輛加一，出車減一，車位未滿自動開閘門，滿了就拒絕開閘門。存車紅燈閃爍，取車綠燈閃爍，手動控制黃燈。3.3立體停車場硬件電路的確定系統(tǒng)的接線電路如圖3-3所示圖3-6外部接線圖圖3-7系統(tǒng)部分主電路圖第四章智能立體停車場控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1編程軟件簡介本系統(tǒng)所采用的是西門子S7-200PLC及其配套的編程軟件STEP7Microwin。上面說明了總體構(gòu)成和硬件選擇,接著就要進行設(shè)計程序部分,首先按照總體設(shè)計要求以及plc的控制器I/O分配表,最后完成設(shè)計軟件程序。4.2軟件總體控制流程設(shè)計根據(jù)本智能立體停車場智能管理系統(tǒng)的控制特點,本程序設(shè)計中包括了自動控制模型和自動化控制技術(shù)模式二類,通過使用控制器信息對控制器模塊實現(xiàn)切換,在它們的自動控制方式下,管理人才能夠?qū)崿F(xiàn)載車板的下降運行或者橫向轉(zhuǎn)移運行,主要是為特定狀況而設(shè)定的,在自動化控制技術(shù)方式下立體停車場智能管理系統(tǒng)自動完成了存取車輛操作復(fù)位動作和故障告警等。手動控制流程停車場在手動控制模式下,控制系統(tǒng)會向PLC發(fā)出進行自動控制的命令,而控制器也會轉(zhuǎn)換成自動控制模塊,在半動控制模式下通常是在對控制系統(tǒng)進行檢測和調(diào)試的狀況下,才會使用的。圖4-1總流程圖立體車庫存取車時間久了或多或少都會出現(xiàn)大大小小的問題，這時候系統(tǒng)就會自檢，如不能解決就會響起警報，進入緊急停車進入手動操作，當(dāng)然會有專業(yè)人員操作；如自建解決了問題，則繼續(xù)檢測下層是否空出位置讓載車板下降用戶取車，存車也是如此。車庫存車會優(yōu)先讓車存第二層，通過一層的二號定位，一三號載車板通過橫移讓出位置讓上層載車板降下存取車。自動控制流程智能立體停車場在智能系統(tǒng)運作之前,系統(tǒng)就會完成一些動作,比如,初始化操縱和安全檢查,沒有發(fā)生故障,操作系統(tǒng)才會繼續(xù)完成正常的存車和取車等動作圖4-SEQ圖\*ARABIC2存車流程圖當(dāng)用戶存車時，plc上電自檢后檢測載車板是否到位，如收到存車信號就向plc發(fā)出存車信號，調(diào)用存車程序，載車板運動到一層讓用戶停車，檢測車是否停好，沒停好信號燈提示，載車板也不會運動，如停好車，用戶離開停車場范圍并啟動停車，載車板按程序自動運動到上層空車位，安全防護閥開啟，檢測防墜掛鉤是否掛好，指示燈指示車停好，存車完成。圖4-SEQ圖\*ARABIC3上層取車流程圖當(dāng)用戶取車時，plc初始化，檢測用戶的取車車位并運行程序啟動相應(yīng)的傳動機構(gòu)，檢測到取車信號后發(fā)出取車信號，防墜掛鉤打開，調(diào)用程序檢測下方是否有車，一層載車板移到相應(yīng)位置，載車板下降，檢測是否下降到一層，如果是則打開閘門，用戶取車，用戶把車開走，檢測車位上是否有車，有車標(biāo)志燈熄滅，上層取車完成。流程圖可以更簡潔的描述控制過程。在立體停車場使用前，會有專門的工作人員來檢查啟動控制系統(tǒng)，以手動模式檢查停車場中電動機、傳感器、開關(guān)、載車板、閘門、指示燈、安全裝置的運行狀況，確定安全運行；而客戶也就是來停車的用戶只需要在操作面板上存取車，由系統(tǒng)判斷如何運行，一切運行都是自動的。4.3控制系統(tǒng)系統(tǒng)各部分程序編寫控制系統(tǒng)軟件功能,主要用于汽車進行的自動存、取車等控制功能以及汽車行駛時的故障排除控制功能,主要由系統(tǒng)軟件主程序、自動系統(tǒng)子進程、半自動控制子進程等構(gòu)成。這里的手動功能子程序通常是在進行系統(tǒng)大修保養(yǎng)或急停后才使用,在選擇上、下、左、右鍵將車位移至指定地點。（1）主程序在立體停車場的智能管理系統(tǒng)中,主程式一般包括了系統(tǒng)初始化程式、存取車內(nèi)條件來判斷的程式等。在實施存取車作業(yè)之前,主程序必須先對立體停車場的智能管理系統(tǒng)完成初始化工作,并對立體停車位是否滿足存取車輛要求做出評估。（2）存車取車控制模式切換子程序根據(jù)立體停車場智能管理系統(tǒng)在存取車輛操控方面的特點,存取車輛包括了自動控制和手自動控制二種模式。在實施存取車作業(yè)之前,事先必須選定存取模式,以確認要實施存取車作業(yè)的停車位。（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的方法驅(qū)動載車板,實現(xiàn)下降。（4）故障報警子程序具有十分關(guān)鍵的意義。一旦操作系統(tǒng)出現(xiàn)問題,故障告警處理程序會自動運行并產(chǎn)生告警,操作系統(tǒng)隨即暫停運行,直至問題消除。FigureSEQFigure\*ARABIC1停車流程圖主程序FigureSEQFigure\*ARABIC1停車流程圖第五章智能立體停車場控制系統(tǒng)的監(jiān)控及調(diào)試5.1控制系統(tǒng)的監(jiān)控本文通過MCGS組態(tài)通過可編程控制器對智能化立體停車庫周圍的信號進行采集,并且把信息顯示在組態(tài)的界面上以供操作人員管理查看，從而進行信號監(jiān)視、車位監(jiān)視。圖5-1MCGS組態(tài)畫面圖5-1MCGS組態(tài)畫面5.2控制系統(tǒng)的硬件和軟件調(diào)試按照操作系統(tǒng)設(shè)置要求完成的硬件連接。在測試過程中,測試總供電與各裝置的供電是否正常,接著測試裝置的電氣控制能否正常,是否能正常開啟,各閘閥是否能正常啟閉,并測試儀表與控制器能否正常。當(dāng)系統(tǒng)完成必要的測試后,啟動特定的調(diào)試。硬件功能調(diào)試,主要是檢測硬件部分功用是不是健康。這部分調(diào)試包含:(1)對電源線路的設(shè)置和檢測,重點是用萬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線路錯位接地的情況出現(xiàn);(2)將電動機直接投入三相電源進行調(diào)整,檢查電動機的運行情況;(3)單獨調(diào)試變頻器，測試參數(shù)是否能正常設(shè)置;(4)逆變器和電機開機，測試變頻調(diào)速是否能正常進行。在外接控制模式下，控制端子是否能正?？刂齐姍C啟動并調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速;(5)PLC單獨測試,檢查PLC模塊是否能正常運行,指示燈工作是否正常,這些項目即使在計算機模擬測試前也可以進行;(6)PLC加變頻器的現(xiàn)場調(diào)試,檢測PLC與變頻器之間是否能夠進行系統(tǒng)調(diào)節(jié);經(jīng)過測試，結(jié)果表明上述功能均正常，可以進行整體調(diào)試。在STEP7-Micro/WIN32編程中,可以根據(jù)編程,把已經(jīng)編寫好的程式下發(fā)到PLC上進行運動試驗,并檢測程式中是不是有出錯,以及是不是能夠進行適當(dāng)?shù)男阅苷{(diào)節(jié)等。在測試程序中,可按照工作單元的類型先進行單元測試,然后再進行整機試驗。在控制程序中,由于必須按照外界輸入的狀態(tài)信息來監(jiān)控著智能三維車位的啟停,所以也必須根據(jù)從傳感器的反饋對數(shù)據(jù)做出識別和處理,進而輸出控制器。所以也必須根據(jù)從傳感器的反饋來的數(shù)據(jù)做出判斷處理,之后才能實現(xiàn)輸出控制器。5.3運行結(jié)果經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試,完成了系統(tǒng)控制中PLC的手工與自動雙模式控制。啟動電源后,按下手動及自動模式的選擇鍵。在自動模式下,可使用控制按鍵遙控三維停車場管理系統(tǒng)中各電機的工作,相關(guān)的指示燈亮。在手動模式下,閉環(huán)控制在手動模式下完成。控制系統(tǒng)通過監(jiān)測到裝置的外界感應(yīng)器的狀況開啟和停止裝置。在仿真軟件上運行調(diào)試時,對各模塊程序也可以實行一定的功能控制。從而基本實現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)。監(jiān)控界面對于升降橫穿立體停車場的智能管理系統(tǒng),屬于比較封閉的空間。只有在立體停車位的外部區(qū)域,才不能直接用肉眼看到相關(guān)車庫的具體使用狀況,以最大程度地減少進入。在出現(xiàn)汽車行駛錯誤的狀況下,需要根據(jù)系統(tǒng)的運行策略,對升降橫穿立體停車位智能管理系統(tǒng)的信息監(jiān)控用戶界面加以產(chǎn)品設(shè)計與程序。結(jié)合光伏發(fā)電傳感器的設(shè)置以及汽車限位開關(guān)的設(shè)置,可以確定目標(biāo)停車位的實際狀況。而立體停車位智能控制系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)能夠即時提示各車位的停放信息,便于使用者的入車操作以及體制內(nèi)工作人員對系統(tǒng)實施行管理。小結(jié)立體停車位能夠節(jié)約大量空間,智能管理系統(tǒng)還能夠進行更快捷的汽車自主進出操作。目前在中國立體停車場智能控制器的技術(shù)發(fā)展水平還比較不足。因此本文就對立體停車場智能控制器展開了設(shè)計和研究,并基于目前比較成熟的PLC技術(shù)設(shè)計出了立體停車場智能控制器。仿真結(jié)果表明,針對三種不同的車輛存取控制策略,系統(tǒng)的車輛存取平均時間具有一定的差別。現(xiàn)場待機策略也有著相當(dāng)?shù)膬?yōu)越性,車輛接入效率高。因此,本文中選取的中間車位為立體停車場智能管理系統(tǒng)的定位策略。本文中還結(jié)合MCGS,設(shè)計了立體停車場智能管理系統(tǒng)的控制體系。從通信接口、