垂直升降式立体停车库讲解

洛阳理工学院课程设计 I 垂直升降式立体停车库 摘要 立体车库是专门实现各种车辆的自动存取的车库设施。随着社会发展， 汽车不断增加，与日俱增的车与有限的停车空间两者的矛盾越来越深化。针 对这一问题，我认为立体车库的研究是必要的。立体车库能够很好的利用地 面以上的空间，成为解决城市静态交通问题的有效的途径。本文是以四层十 六车位的立体停车库为研究模型，简述其工作原理即实现功能，然后着重分 析库层感应电路、车位指定电路、升降机的选向电路以及横向左右移动控制 电路。为了使停车设备满足使用要求，根据国家关于机械式停车设备通用安 全要求的标准，在垂直提升式立体停车库中使用了一些必要的安全技术，这 样保证了车辆的绝对安全，使得整个车库可以安全平稳的运行。 关键字：立体停车库；垂直升降；PLC自动控制系统洛阳理工学院课程设计 2 目录 摘要 . I 第一章绪论 . 1 1.1选题的背景与意义 . 1 1.2立体车库在国内外的发展现状 . 1 1.3立体车库的特点 . 2 1.4立体车库的主要类型 . 3 第二章升降式立体车库的系统总体设计 . 4 2.1设计方案的分析及比较 . 4 2.1.1方案一：出入口独立的垂直升降式立体车库 . 4 2.1.2方案二：出入口混合无换向的垂直升降式立体车库 . 5 2.1.3方案三：出入口混合带换向的垂直升降式立体车库 . 5 2.2立体车库总体方案系统分析 . 6 第三章立体车库系统硬件设计 . 8 3.1检测传感器的选择 . 8 3.1.1 中间继电器 . 8 3.1.2接触器 . 8 3.1.3按钮开关 . 9 3.1.4 行程开关 . 9 3.2电动机的选择 . 9 3.2.1升降电动机的类型选取 . 10 3.2.1升降电动机的型号选取 . 10 3.3 PLC的选型 . 11 3.4汽车自动识别系统的选取 . 13 第四章 立体车库系统的软件设计 . 14 4.1立体车库控制系统的组成 . 14 4.2立体车库控制系统的工作原理 . 14 4.3立体车库主要线路的PLC程序设计 . 16 4.3.1立体车库主要控制线路的PLC程序设计 . 16 4.3.2立体车库主要控制线路的I/O外部接线图 . 18 4.4立体车库主要线路的模块分析 . 20 4.4.1 车位指定线路 . 20 4.4.2升降台选向电路 . 21 4.4.3库层感应控制电路 . 22 4.4.4横向移动取车控制电路 . 23 洛阳理工学院课程设计 3 第五章仿真调试 . 24 5.1硬件调试 . 245.2软件调试 . 24 5.3系统联调 . 24 结论 . 25 参考文献 . 26洛阳理工学院课程设计 1 第一章绪论 1.1 选题的背景与意义 近几年来，随着我国国民经济和汽车制造业的迅速发展，汽车保有量快 速增长。北京、上海等大城市以每年 15万辆的速度增加，而停车位的发展 速度却远远滞后于汽车发展速度，停车难已成为大中城市发展的社会问题。 而立体停车库以其突出的特点赢得了人们越来越多的青睐，如：以狭小的空 间，争取最多的停车空间，运转平稳、无噪音，运行速度快，存取时间短， 符合城市环保要求；光电检测库内的存车状态，智能化的按键操作，使操作 者全过程掌握车辆存取的每一个动作； 多路安全保护，设有防坠落、防碰撞、 防过载等一系列安全保护装置。 诸多因素表明，我国立体车库停车产业与其配套产业目前正在成为潜力 巨大的前途性产业。停车设备制造业面临千载难逢的发展良机，具有高科技、 高安全性、高可靠性、高效率的垂直提升式立体停车库将具有巨大的发展前 景。 1.2 立体车库在国内外的发展现状 国外立体车库发展状况：早在20世纪50年代中期，立体停车就在国外有所 发展，先后出现了针对家庭使用的双层停车设备； 利用住宅空地建起2-4层升降 横移停车设备；适合城市中心商住区使用的停车楼和停车塔； 利用广场、建筑物 下面的空间建设地下车库。自70年代末起，世界经济高速发展，汽车逐渐普及， 保有量不断增加，迫使地少人多、车多的国家、地区和一些发达国家积极开展了 机械式停车技术的研究开发和制造应用。 以日本、美国、德国等为代表的发达国 家在停车技术领域的研究处于世界领先水平， 韩国立体停车设备技术是日本技术 的派生。产业从20世纪70年代中期开始起步，80年代开始引进日本技术，经 过消化生产和本土化，90年代开始为推广使用阶段。 洛阳理工学院课程设计 2 国内立体车库发展状况：我国机械式车库的早期研究开发工作是从 80年代 中期开始，90年代开始引进和生产停车设备，在北京、上海、广州、深圳等地 都有使用。产品经引进技术和自我研制开发，生产技术水平有了很大的提高。目 前我国已经形成了新兴的停车行业，步入了引进、开发、制造、使用相结合的初 步发展阶段。现在从事立体停车设备制造企业已有 30余家。立体停车场国产化 率达到50%以上,一些科研机构和大专院校也开始研究和开发符合国情的立体 停车场。在我国的停车产业发展中还存在一些问题， 如没有统一的技术标准；多 数产品是仿效或引进国外技术制造， 技术水平低；缺少具有一定规模的企业，生 产能力不足；市场竞争无序，个别企业为抢占市场，采取低价竞争；缺少科研设 计单位的参与，技术创新能力严重不足；政策不配套，对停车产业发展和管理严 重滞后等。解决上述问题，需要我们在政策市场、管理和技术多方面做出努力。 政策方面应参照发达国家的有关政策法规， 规划确定出专用和公共停车位的合理 数量，实现投资主体多元化，确定车库的管理属性和停车收费标准， 给予投资和 经营者相应的优惠政策，使其有利可图。市场方面应建立车库市场运行机制， 利 用价格杠杆调高占路停车收费标准，逐步消除“路满库空”现象。鼓励按市场规 则经营车库，并实施政府监督和政策调控，使停车产业良性发展。 1.3 立体车库的特点 立体停车库属于仓储设施，专门为各类车辆自动停放，是一种技术密集型机 电一体化产品，发展潜力较大，具有很多优点： 占地面积小。可向地下和高空发展，以最小的占地面积达到最优的存储。 建筑成本低。经济效益高，使用地皮面积的缩减极大的减少了资金投入， 比 相同规模的平面停车场要节省的多。 配置灵活，适应性强。机械式立体停车库具有多种类型， 设计上具有较大的 灵活性，可适应各种形式的地形或建筑物。 自动化操控，使用方便。机械式立体停车库自动化程度高，用户通过简单操 作，就能实现车辆的自动存取；配备自动检测系统以及安全保护措施， 安全性能洛阳理工学院课程设计 3 1.4 立体车库的主要类型 机械式车库种类较多，主要有以下形式：升降横移类、垂直循环类、巷道堆 垛类、垂直升降类、水平循环类、平面移动类、简易升降类等。下面介绍其中几 种类型及其特点如表1-1。 表 1-1 立体车库的几种主要类型及其特点 序号 类型 特点及使用 1 升降横移式 结构简单、操作简便、能耗造价低、设置灵活、自动化程 度较低、因受力链绳及存取时间的限制，可建停车规模有限， 一般层高不超过 5 层，占地面积大。 2 垂直循环式 占地面积小，存取自动化，存取车速度慢，产生噪音，震 动大，能耗高，工作机动性较差，结构易变形，存取室狭小， 存取车不方便，目前较少使用。 3 巷道堆垛式 低噪声，低能耗，自动化技术高，等待时间长，进出口少。 4 垂直升降式 占地面积最小的一类，耗能低，存取高速智能化，环境影 响小，对地基消防要求咼，平均车位成本较咼。 比较各种车库的优缺点，垂直升降类车库具有占地面积小、空间利用率高、 技术性能好、节能、噪声低，速度高，出入车快，进出入车方式自由、安全装置 齐全可靠、操作简单易维护等独特优点。 垂直升降式立体车库时一种综合性能比 较优良的车库， 自动化程度价高，具有广阔的发展前景。本文选定立体车库类型 为垂直升降式立体车库。洛阳理工学院课程设计 4 第二章 升降式立体车库的系统总体设计 2.1 设计方案的分析及比较 2.1.1方案一：出入口独立的垂直升降式立体车库 出入口独立垂直升降式立体车库，就是车库的出入口独立设置，存车时车辆 由入口驶入车库，取车时车辆由出口驶出车库，车库的每个车架里面只能容纳一 辆车。 (1) 系统构成：整体框架、升降机构、自动控制系统。 (2) 功能分析 可对车辆起到支撑、保护、传输、自动存取的作用。此种车库不设换向机构， 不具有换向功能。 优点 该种设计方案，将车库的出入口独立设置，可以保证车辆的驶入方向和驶出 方向一致，避免了车辆的调头工作，减少了存取车的等待时间。 缺点 该种设计方案，由于每个车位内只能容纳一辆车，整个车库的容量不会很大。 如果想增加容量，则必须将车库加高，但是势必会对周围的建筑物产生影响。 车 库出入口独立，不配备换向设备，则必须在车库出口前面留有足够的空间给车辆 行驶，这样就增加了车库的附属建筑面积。 车库具有两个口，增加了车库控制系 统的设计与编制难度，增加了控制设备。对于内部建筑面积紧张的小区来说， 这 种设计方案并不是一个最优秀的方案。 2.1.2方案二：出入口混合无换向的垂直升降式立体车库 洛阳理工学院课程设计 5 出入口混合无换向垂直升降式立体车库，就是车库只有一个口，既作为入口， 也作为出口。车库没有换向机构，车辆自己进行调头，车库的每个载车板面只能 容纳一辆车。 (1) 系统构成：整体框架、升降机构、自动控制系统。 (2) 功能分析 可对车辆起到支撑、保护、传输、自动存取的作用。此种车库不设换向机构， 不具有换向功能。 (3) 优点 该种设计方案，不配备换向机构，减少了车库的设计难度，建造费用和复杂 程度。由于只有一个车库口，该车库适合于建设在小的边缘处， 不会对小区内的 住宅楼产生过多的遮挡或者噪声等影响， 只具有一个车库口，同时也减少了车库 控制系统的设计与编制难度，减少了控制设备。 (4) 缺点 该种设计方案，由于只有一个车库口，在存取车辆高峰时会增加车辆的等待 时间和存取时间。由于不配备换向设备，则必须在车库口前面留有足够的空间给 车辆进行调头，这样就增加了车库的附属建筑面积。 该种方案比较适合内部建筑 面积宽松的小区。 2.1.3方案三：出入口混合带换向的垂直升降式立体车库 出入口混合带换向垂直升降式立体车库，就是车库只有一个口，既作为入口， 也作为出口。车库具有换向机构，车辆驶出车库时在换向机构上换向驶离车库。 车库的每个车架里面只能容纳一辆车。 (1) 系统构成：整体框架、升降机构、换向机构、自动控制系统 (2) 功能分析 可对车辆起到支撑、保护、传输、自动存取的作用。此种车库设有换向机构， 具有换向功能。 优点 车库具有换向机构，则车库口不用预留出车辆调头的空间， 可以相应的减少 车库的附属建筑面积。由于只有一个车库口，该车库适合于建设在小区的边缘处， 不会对小区内的洛阳理工学院课程设计 6 住宅楼产生过多的噪声等影响， 同时也减少了车库控制系统的设 计与编制难度，减少了控制设备。故该种方案非常适合建筑在内部建筑面积比较 紧张的小区内。 缺点 该种设计方案，虽然功能较多，但由于只有一个出入口，在存取车辆高峰时 车辆的等待时间和存取时间会有所增加， 并且会造成秩序混乱。由于设计了换向 机构，在一定程度上增加了车库的设计难度与建筑成本。 2.2 立体车库总体方案系统分析 通过综合分析上述三种方案，从占地面积以及建筑成本考虑，出入口混合无 换向垂直升降式的立体车库最适合大部分城市住宅小区，因此确定为本设计的总 体方案。 本文所设计的垂直升降式立体车库适用的车型为中小型轿车。占用空间小， 操作方便，安全性能好，可广泛用于住宅小区及停车场。其设计参数如下 ：所停 放车辆总长5.2m，总宽2.0m，总高1.9m。对总体功能进行分析，可知升降功 能、支承功能可由机械系统来实现，如升降机构实现升降功能，而控制功能要由 自动控制系统来实现。采用交流双速电动机作为主拖动系统和可编程控制器 PLC 实现控制系统。系统功能结构图如图 2-1所示。洛阳理工学院课程设计 7 动力 提供 存放中小型 轿车 支承 储存 保护 图 2-1 功能结构框图 洛阳理工学院课程设计 8 第三章立体车库系统硬件设计 3.1 检测传感器的选择 3.1.1 中间继电器 它是由固定铁芯、动铁芯、弹簧、动触点、静触点、线圈、接线端子和外壳 组成。线圈通电，动铁芯在电磁力作用下动作吸合，带动动触点动作，使常闭触 点分开，常开触点闭合；线圈断电，动铁芯在弹簧的作用下带动动触点复位接点 装置电气参数及控制形式： 触头功率30VA （阻性负载） 最高工作电压220VA.C 最大工作电流10A 控制形式：上下限、双上限、双下限 其内部结构图如图3-1所示。 3.1.2接触器 交流接触器利用主接点来开闭电路，用辅助接点来导通控制回路。主接点一 般是常开接点，而辅助接点常有两对常开接点和常闭接点， 小型的接触器也经常 作为中间继电器配合主电路使用。 交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良 洛阳理工学院课程设计 9 好的导电性和耐高温烧蚀性。交流接触器动作的动力源于交流通过带铁芯线圈产 生的磁场，电磁铁芯由两个山字形的幼硅钢片叠成，其中一个固定铁芯，套 有线圈，工作电压可多种选择。为了使磁力稳定，铁芯的吸合面加上短路环。交 流接触器在失电后，依靠弹簧复位。另一半是活动铁芯，构造和固定铁芯一样， 用以带动主接点和辅助接点的闭合断开。20A以上的接触器加有灭弧罩，利用电 路断开时产生的电磁力，快速拉断电弧，保护接点。接触器具可高频率操作，做 为电源开启与切断控制时，最高操作频率可达每小时 1200次。接触器的使用寿 命很高，机械寿命通常为数百万次至一千万次， 电寿命一般则为数十万次至数百 万次。 根据本设计的需要以及接触器的特点，我选择400V63A线圈220V三相接触 器BLB87额定工作电压：250VAC额定工作电流：10A。 3.1.3按钮开关 按钮开关是一种结构简单，应用十分广泛的主令电器。在电气自动控 制电路中，用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器、电磁起动器等。 选择型号为LA19 11A/D的额定工作电压：380VAC额定工作电流：5A,的 按钮开关。 3.1.4行程开关 滚轮式行程开关。其结构原理，当被控机械上的撞块撞击带有滚轮的撞杆时 撞杆转向右边，带动凸轮转动，顶下推杆,使微动开关中的触点迅速动作。当运动 机械返回时，在复位弹簧的作用下，各部分动作部件复位。选择型号为 JLXK1 311制动防护式的行程开关。 额定工作电压：500VAQ额定工作电流：5A, 个常开一个常闭触头。 3.2 电动机的选择 本设计的立体停车库是四层16车位，每层4库位。其控制结构主要由一台交 流双速电动作为主拖动升降电动机，4台的交流电动机作为四角平层的补偿电动 机，1台开门电动机，1台纵向移动电动机，2台横向移动电动机组成。 洛阳理工学院课程设计 10 3.2.1升降电动机的类型选取 在车库运行过程中，升降电动机需频繁的启动、制动、正转、反转，而且负 荷变化大，经常工作在重点短时状态、电动状态、制动状态下，对电机要求较高。 根据工作性质，也因电动机应该有以下特点： （1） 能频繁的制动启动。 （2） 启动电流较小。 （3） 要有发电制动的特性，能由电动机本身的性质来控制曳引系统在满载下行 和空载上行时的速度。 （4） 要有较硬的机械特性，不会因升降架载重的变化而引起提升速度的过大变 化。 （5） 电动机运转平稳，工作可靠，运行噪声低。 普通交流感应电动机的转子电阻低，机械特性好，转差率S小，运行效率高。 可是这类交流感应电动机的启动电流大，一般为额定电流的 47倍，同时启动 转矩也较大，一般为额定转矩的 35倍。如果选用为曳引系统的电动机，会因 为也因系统的频繁启动，它的启动电流会造成电网电压的大幅度波动， 还会增加 电动机的发热量，使得温度超过允许的限度，所以普通交流电机不适合用做车库 升降电动机。在此，车库的升降电动机选用交流双速电动机， 其性能满足上述拖 动系统的各项要求。 3.2.1升降电动机的型号选取 功率：由式 P -K Q V “102 i 式中：K为车库的平衡系数，一般为0.4-0.5 C为额定载重量（kg） V为车库的运行速度 为车库的效率 i为钢丝绳索绳倍率 根据前面设计，取Q=1600kg v=2m/s，考虑导向轮、导轨与导靴的摩擦阻力 以及钢丝绳的僵性阻力，取n =0.85，计算得，P=20.2kW选取电机功率P=22kW 选用YTD225M4/16的主交流双速电动机。其参数如下：功率：22KV，电压：380V, 电流：23A。具有噪声低，振动小，洛阳理工学院课程设计 11 运行平稳的特点。 同理选择YDF-2111的7.5kw的交流电动机作为四角平层的补偿电动机。其参 数如下：功率：7.5KW，电流：5A 升降主电机的主电路图如图3-2所示。 3.3 PLC 的选型 本设计采用西门子S7-200系列的的CPU226空制，有24输入点和16个输出 点。另外选用五个扩展模块，其中 2个数字量输入模块EM221其类型为16点 24VDC输入；3个数字量输入/输出模块EM223其类型为16点24VDC输入/16 点 24VDC俞出。PLC CPU22参数：洛阳理工学院课程设计 12 晶体管输出 输入电压：20.4-28.8V DC ; 输出电流：0.5A; 功耗：11W 数据存储器：24KB I/O特性：24输入/16输出； 模块扩展：最多扩展7个； 定时器总数：256个； 接口：两个RS-485接口； PLC系统的结构框图如图3-2所示。PLC与计算机的通信图如3-3所示 EPROMA I/O 单 无 洛阳理工学院课程设计 13 3.4 汽车自动识别系统的选取 自动存取车系统是立体车库控制的核心，由 BCD控制，而其中汽车的自动 识别更是重中之重。汽车的自动识别主要是通过非接触式 IC卡来实现的。非接 触卡内含有唯一的独立的卡号，使用时，技术人员需在读卡器有效读区内（一般 5-10CM将卡片轻轻一晃，便将卡内信息输入读读卡器内，实现考勤、收费管理。 本设计选用的非接触式芯片是 FM11RF08芯片，采用0.6卩mCMOEEPRO工 艺，容量为1K 8Bit/s ,EEPROM是具有逻辑处理功能的多用途非接触射频卡芯 片，内含加密控制和通讯逻辑电路，具有极高的保密性能。系统结构框图如图 3-2所示. 因此，汽车的自动识别原理如下： 在车库入口 （也是出口） 处设一个非接触式IC卡读卡器， 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 BCD BCD系统自动判断该卡是否有 效，若有效，则库门打开，系统把轿厢移到人车交接位置，至此，完成汽车的自 动识别。 第四章 立体车库系统的软件设计 4.1 立体车库控制系统的组成 立体车库控制系统组成有自动收费管理系统、 自动存取车系统、安监保护系 數字部分 电踣 控制与算 术单元 应用选择 1认证存取 控制电路 加密单元 天线 射频接口 图 3-5 非接触式 IC 卡系统结构框图 洛阳理工学院课程设计 14 统。 自动收费管理系统是在车库管理设立收费机， 无需操作员即可完成其收费管 理工作，用户直接在收费读卡机上刷缴费卡即可。 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、视频监控、出入口控制、防盗识别报警等功能，可以实现无人看守。 自动存取车系统由出入口管理站、计算机监控中心等部分构成。它具有车位 管理功能、运行监控功能、自动门及远程诊断功能等。出入口管理站设有光电开 关、限位开关、库门、存车卡阅读器、显示器、指示灯等。计算机监控中心设有 车位管理系统，可以查询当前车库的存取车情况和车位状态等，并可查询车库存 取车的详细记录档案。若车库内没有存车位，出入口管理站的显示器上会显示车 库已满，并且指示灯同时会亮起，此时拒绝任何车辆入内。若车库并未存满，则 依据当前的车位状况，系统还可以提供最佳的存取车路线， 节省时间，提高存取 车效率。 本设计着重分析自动存车系统。 4.2 立体车库控制系统的工作原理 当有车辆要进入车库存车时，自动存取车系统的车位管理子系统确认是否有 车位，若无则需等待；若有，则读缴费卡，记录时间，同时监控安保系统自动捕 捉车辆图像，确定信息并与缴费卡信息相对应，以备车辆出库时核对，保证车辆 安全，同时检测器检测信号告知PLC要增加一辆汽车的数量，并在车库门前指示 板上的数码管显示，最后控制门关闭。车辆出库时，如果车辆自然信息与缴费卡 信息不符，则控制系统不允许车辆出库：如相符，则自动收费系统按停车时间在 卡中扣除费用，门开启，车辆出库，同时要使车辆数量减少，用 DEC功能指令使洛阳理工学院课程设计 图 4-2 存、取车流程示意图 15 记录车辆数的数据寄存器D（减1,在显示器上显示出来，最后库门关闭 车库自动存取控制系统采用取车优先的原则， 并且存取车的时间不超过 140s，车库系统运行状态用红、绿、黄三种指示灯表示，红灯表示有人正在进行 存取车操作，请稍候；绿灯表示目前无人操作，可进行操作；黄灯表示系统有故 障不能工作。 存、取车流程图如图4-1所示 *完毕等待呼叫 4.3 立体车库主要线路的 PLC 程序设计 4.3.1立体车库主要控制线路的PLC程序设计 洛阳理工学院课程设计 16 （1） 定义元器件名和分配I/O号PLC控制的立体车库I/O对应关系如下表。 （2） 平层控制线路，采用四角平层方式，由四台平层补偿电动机各自控制, 占四个输入点。 （3） 减速感应器，位于每层主行程开关（除顶层、底层外，上下各一个） 400口处。 （4） 横向、纵向控制线路，升降台在上升的过程中，同时向后移动。 PLC 控制的立体车库I/O分配表如表4-1所示。 表 4-1 I/O 资源分配表 （输入）元件器名 符号 对应 PLC 的 I/O 号 启动按钮 SB0 I0.0 存车按钮 SB1 I0.1 取车按钮 SB2 I0.2 紧急制动按钮 SB3 I0.3 一至四层 A 区呼叫按钮 SBA1 SBA2 SBA3 SBA4 I0.4-I0.7 一至四层 B 区呼叫按钮 SBB1 SBB2 SBB3 SBB4 I1.0-I1.3 一至四层 C 区呼叫按钮 SBC1 SBC2 SBC3 SBC4 I1.4-I1.7 一至四层区呼叫按钮 SBD1 SBD2 SBD3 SBD4 I2.0-I2.3 1-4 层 4 个 1 角平层行程开关 ST11、ST21、ST31、ST41 I2.4-I2.7 1-4 层 4 个 2 角平层行程开关 ST12、ST22、ST32、ST42 I3.0-I3.3 1-4 层 4 个 3 角平层行程开关 ST13、ST23、ST33、ST43 I3.4-I3.7 1-4 层 4 个 4 角平层行程开关 ST14、ST24、ST34、ST44 I4.0-I4.3 1-4 层 4 个减速行程开关 ST10、ST20、ST30、ST40 I4.4-I4.7 下限位开关 SQ1 I5.0 （输出）元件器名 符号 对应 PLC 的 I/O 号 上行接触器 KM1 Q0.0 下行接触器 KM2 Q0.1 低速接触器 KM3 Q0.2 高速接触器 KM4 Q0.3 洛阳理工学院课程设计 17 短路切除低速电抗接触器 KM31 Q0.4 短路切除高速电抗接触器 KM41 Q0.5 横向左移电动机正转、反转 KMF1 KMF2 Q0.6 Q0.7 横向右移电动机正转、反转 KMF3 KMF4 Q1.0 Q1.1 纵向电动机正转、反转 KZ1、KZ2 Q1.2 Q1.3 每层 1-4 角正向平层接触器 KM11-KM14 Q1.4-Q1.7 每层 1-4 角反向平层接触器 KM21-KM24 Q2.0-Q2.3 一至四层 A 区车位状态指示 HL1-HL4 Q2.4-Q2.7 一至四层区车位状态指示 HL5-HL8 Q3.0-Q3.3 一至四层 C 区车位状态指示 HL9-HL12 Q3.4-Q3.7 一至四层区车位状态指示 HL13-HL16 Q4.0-Q4.3 上行中间继电器 KA1 Q4.4 下行中间继电器 KA2 Q4.5 四角均平层正向中间继电器 KA3 Q4.6 四角均平层反向中间继电器 KA4 Q4.7 1-4 层库层感应中间继电器 KA11-KA14 Q5.0-Q5.3 1-4 层指层中间继电器 KA21-KA24 Q5.4-Q5.7 1-4 层 A 区呼叫中间继电器 KAA1-KAA4 Q6.0-Q6.3 1-4 层 B 区呼叫中间继电器 KAB1-KAB4 Q6.4-Q6.7 1-4 层 C 区呼叫中间继电器 KAC1-KAC4 Q7.0-Q7.3 1-4 层区呼叫中间继电器 KAD1-KAD4 Q7.4-Q7.7 由上表可知PLC有40个输入点64个输出点，因此选用PLC时可选用西 门子S7-200CPU226 个，输入点24，输出点数16 ; 一个扩展模块EM22332 数字量输入，32数字量输出，二个扩展模块 EM222为16数字量输出。洛阳理工学院课程设计 18 432立体车库主要控制线路的I/O外部接线图 由I/O资源的分配表可以绘出立体车库控制系统的外部接线图。 PLCI/O接线 图如图4-3所示。 11 PE | 均茫 SB1比 SB2儒 L ； QO.O DO 0 m.i 心 10 2 QD rq Hui pKM2 厂| KM3 SB4 咗 x 5 SEJuL- _ 壶 SBB1 _ SEB2 山 SBB4 SBCl - SBC2 山 1 SEC3 山 扌匕1 UP 且tJUUUg 口訂 3 76 5 4 32 iqTe 5 転転 3 -200CPU226 2 S r 8 goop co 卜) 1 = 一 b 5 4 3 ii KNI4 |i BM31 11 mi Wl 厂| KNF2 II KWF3 厂| SBDi % SBE3 STL1 Itetr VT的赵 ST31 & SHI JL G U fc. 12.1 Z I 2 S Qi 5 12 3 12 4 QI 6 12 5 Qi 7 .12. 6 - ( (I KM11 11 KM12 11 KM13 pi KM14 洛阳理工学院课程设计 19 Q2Q2Q2Q2 9595050505059595 5 5 T T 7 7 5 5 5 55.5. Q Q Q 3 3 4 45 5 6 6T TO O1 12 23 34 45 56 6T TO O1 12 23 3 4 4 5 5 s s T T Q2.Q2.似亚能Q2Q2Q3Q3Q3Q3Q3Q39 9Q3Q3Q3Q3Q3Q3Q3Q3Q4Q4图 4-3 PLC I/O 接线图 洛阳理工学院课程设计 20 4.4 立体车库主要线路的模块分析 4.4.1车位指定线路 在立体车库的门厅呼叫电路中，门厅的控制只有一个，置于车库库门入口处 因为车辆的入库操作都在库门入口处进行， 其他库层无操作按钮。但车架移到指 定层并平层后，自动起动横向左或右移动电动机，将载车板推入指定位置（ A区 或C区）并锁住。在此仅列出指定A区一至四层车位时的控制梯形图。 其梯形图 如图4-4所示。 图 4-4 车位指定控制梯形图洛阳理工学院课程设计 21 442升降台选向电路 升降台运行过程，存在上行和下行状态，当升降台完全处于整个运行周 期时，即一个运动周期起始于初始位置、终止于初始位置，平时处于静止状态， 此时载重箱的选向电路无关紧要。但当在运动中需要选向时，如：将车存在 3 层A区，同时想取4层C区车时，升降台不需返回，完成存车操作后，直接到 4层C区取车，此时，选向电路起作用，该电路类似电梯的选向电路。控制梯形 图如下图4-5所示，本设计给出了 A区的呼叫选向。对于C区呼叫，只需将C 区呼叫中间继电器触电并联在同层 A区呼叫触点上即可。 图 4-5 升降台选向电路的控制梯形图洛阳理工学院课程设计 22 443库层感应控制电路 库层感应由每层4角主平层行程开关的闭合与断开完成，感应出库层信号， 用于指层、选层、选向、门厅呼叫的信号等。感应信号信号只有在升降台移动至 上层或下层时才消失。升降台的上下感应信号都来自每层 4角主平层行程开关的 触点。当升降台在1层时，1层4角主平层行程开关闭合，则1层库层感应中间 继电器接通并保持，同时接通指质层中间继电器。可见，升降台上升至某一层时， 相应的库层感应中间继电器接通指层中间继电器。当升降台下降时，原理同上， 该电路梯形图如图4-6所示。 Q44| 兽_ Q4* 5 图 4-6 库层感应控制梯形图洛阳理工学院课程设计 23 444横向移动取车控制电路 当某区呼叫时，升降台首先响应库层信号，接通库层感应中间继电器并保 持，当升降台到达该层时，断开库层感应信号，然后判断哪一区呼叫，待四角均 平层（每角行程开关到位）以后，起动横向左右移动电动机，将载车板送入相应 车位，现以A、C两区的去车控制为例进行设计分析，横向移动电动机控制梯形 图4-7所示。 I笛严.” 严.0|严” | 12.51 I I3.ll 113,511 114. 11 |Q6.11 | 图 4-7 横向左右移动取车控制梯形图QCL 6 Q47 Q4 QL 0 13.7 |I4. 严牛 Q4Q4I24| II M4 IM Cd |Q7 0| I 12.” 严严 3| 严 3| | _ 洛阳理工学院课程设计 24 第五章仿真调试 5.1 硬件调试 硬件实施方面主要是进行控制柜等硬件设计及现场施工。主要内容： 1. 设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。 2. 设计系统各部分之间的电气互联图。 3. 根据施工图纸进行现场接线，并进行具体检查。 由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此 PLC控制系统的设计周期可大大缩 短。 5.2 软件调试 将设计好的程序写入PLC后，首先逐条仔细检查，并改正写入时出现的错 误。用户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用钮子开关和按钮 来模拟，各输出量的通/断状态用PLC上有关的发光二极管来显示，一般不用接 PLC实际的负载（如接触器、电磁阀等）。在调试时应充分考虑各种可能的情况， 对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、 各种可能 的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。发现问题后应及时修改梯形图和 PLC 中的程序，直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。 5.3 系统联调 联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循 序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行 调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。全 部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，假如工作正常、程序不需要修 改，应将程序固化到EPRO中，洛阳理工学院课程设计 25 以防程序丢失。 结论 在参阅了国内外有关立体停车库的大量资料的前提下，对垂直提升式立体停车库的控 制系统进行了细致研究，得出了以下重要结论： 通过大量的调研工作，对自动化立体车库的发展特点和发展方向进行了总 结，通过对市场需求的分析和对比国内外车库的发展状况， 分析了智能立体车库 的广阔市场前景。 针对智能立体车库的功能要求，提出了控制系统的详细方案。为达到车库中 的检测要求，确定了经济而适用的电气安全装置。 本文设计的是一个四层 20车位的垂直升降式立体停车库。本设计采用 S7-200系列的PLC编程，来实现存车和取车的控制。在设计的过程中遇到了许 多许多的问题最后通过在网上查阅资料， 和同学和老师讨论得到解决。由于自己 知识面的不够，还不能够设计出一个全自动化的立体停车系统。 全自动化智能停 车系统是未来停车系统的一个发展方向，在此领域我还要不断的学习。 中国的立体车库现在还处于一个初级阶段，大部分都需要操作人员的参与。 随着技术的发展，对智能模块和检测系统的不断更新，控制系统将向全自动智能 化方向发展。随着汽车数量的增加，泊车位的问题不断加剧，将进一步促进车库 技术的革新。 由于知识宽度和深度的限制，我对立体车库的设计中还存在着诸多问题，我 深刻的认识到，我的能力还需要很大的提高。在今后的道路上，我一定会再接再 厉，不断努力攀登。洛阳理工学院课程设计 26 参考文献 1 张培志电气控制与可编程序控制器 M.北京：化学工业出版社， 2007 2 王永华现代电气及可编程控制技术 M.北京：北京航空航天大学出版社， 2002 3 吕景泉.可编程控制器技术教程 M.北京：高等教育出版社， 2001 4 廖常初 PLC 应用技术问答M.北京：机械工业出版社，2006:123-125. 王得胜，韩红彪电气控制系统设计北京：电子工业出版社,2011:127-129. 张万忠，刘明芹电器与 PLC 控制技术M.北京：化学工业出版社，2008:94-96. 7 张培仁传感器原理、检测及应用M.北京：清华大学出版社，2012:134-135. 8 殷洪义可编程序控制器选择、设计与维护 M.北京:机械工业出版社，2003 9 周万珍，高鸿斌 PLC 分析与设计应用M.北京：电子工业出版社，2004 10 王庭有可编程控制器原理及应用 国防工业出版社 11 谢克明夏路易可编程控制器原理与程序设计 电子工业出版社 12 张寿明等立体车库 PL(控制系统 昆明理工大学学报 1998.5 13 汪晓光等可编程序控制器原理及应用 北京：机械工业出版社 1998 14 蒋圣平，颜景龙，裴焕斗 PL C 在立体车库系统中的应用J .华北工学院测试技术 学报，2000 , (2). 15 常斗南.PLC 运动控制实例及解析M.北京：机械工业出版社， 2010