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基于PLC立體車庫控制系統設計
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摘 要
自動化立體車庫是集自動化技術、機器人技術、計算機技術為一體的智能化、立體化的物流儲運系統，能夠自動而可靠的完成車輛的存儲以及相關信息的管理。對該系統的開發與研究，可以解決我國停車難的問題，具有非常大的理論意義和使用價值。
在程序設計之前，首先確定車庫的類型和平面結構。不同立體車庫機構的布置和同一立體車庫機構的選擇等都不相同，所以對應的控制系統部分也就相應地有差別。由于堆垛式立體車庫的運行效率高、可靠性好等，且能實現全自動化管理，具有廣泛的應用前景，因此利用PLC（可編程序控制器）設計一個地下堆垛式立體車庫的控制系統。而在設計的過程中，為了便于系統的檢查，理清系統思路，嘗試把進出車庫的控制系統和智能搬運系統、堆垛控制系統分開來設計。整個系統的設計充分體現了PLC在自動控制中的優勢。該設計的方法是：以平面停車場為核心，依靠油泵、電機等移動車位，利用PLC指令來控制車位位置變動進程。設計一種新型雙層機械式停車庫控制系統，文中提出了軟件設計的方法，并改進了速度。這種方法具有普遍意義，可用于任意車位的設計。
本文概述了我國停車場的現狀，提出了在市區建設立體車庫的必要性；并簡單概括了自動化立體車庫的類型、特點和選型標準等等；還介紹了PLC的系統結構、工作原理、工作方式和編程的規則等；最后詳細介紹了地下堆垛式立體車庫和控制系統結構、工作原理、軟件的實現，分析了系統的控制流程和PLC控制的梯形圖。該系統實現了立體車庫的有效控制與管理，充分發揮該車庫的特點。
關鍵詞：控制系統，PLC，傳感器，堆垛式立體車庫
Abstract
Automated multi-layer garage is a intellectualized and stereoscopic system of physical distribution 、storage and transportation, which bases on automated technique、robot technology and computer technology. It can complete the storage of vehicle and the management of related information automatically and reliably. The development and research of this system could solve the parking problem in our country, so it is possessed of significant theoretical meaning and use value.
The Before programming, the type of garage and its planer construction are made certain. The mechanisms’ placement of different Multi-layer Garages is dissimilar, so is the mechanisms’ selection of the same multi-layer garages. As a result, the corresponding part of control system makes a difference. Because multi-layer garage’s operating efficiency is high、 its reliability is good. It can implement full automation management, so it possesses the extensive application foreground. Programmable logic controller is use to design an automatic control system for stow-typed multi-layer garage under ground in this paper. In the course of design, In order to check the system and know the thought of it easily, so the control systems were tried to design respectively, containing the garage control system、the intelligent transit system and stow control system. The whole system shows PLC’s advantage fully in the automatic control.
The status quo of garage in our country is summarized in this paper, the necessity of building a stereo-garage in a downtown is advanced as well. We introduce the types、features and the standard of electrotype of the automated multi-layer garage, etc. And then the system organization、principle of operation、operate mode and programmatic rule of PLC are introduced; at last, its system configuration, operating principles, soft realization are detailed introduced. Flow control and ladder diagram of PLC are analyzed. This system makes automated multi-layer garage controlled and managed in effect, and gives full play to the garage’s characteristic.
key words：Control system; PLC; Sensor; Tow-typed multi-layer garage
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 緒 論 1
1.1 本文的目的和意義 1
1.2 國內外立體車庫的研究現狀 1
1.2.1 國外立體車庫的發展現狀 1
1.2.2 我國立體停車庫的發展現狀 1
1.3 研究的主要內容、目標和方法 2
第2章 自動化立體車庫的簡介 4
2.1 自動化立體車庫的類型 4
2.1.1 水平循環式立體停車庫 4
2.1.2 垂直循環式立體車庫 5
2.1.3 垂直升降式立體車庫 5
2.1.4 升降橫移式立體車庫 6
2.1.5 輸送帶式立體停車庫 7
2.2自動化立體車庫的特點 8
2.3 立體車庫的主要技術指標 9
2.3.1 適用車型 9
2.3.2 停車車位空間 9
2.3.3 庫容與庫容利用率 10
2.3.4 車輛存取時間 10
2.4 立體車庫設計選型的要點 11
2.4.1 立體車庫庫址選擇 11
2.4.2 適用車型的確定 11
2.4.3 立體車庫容量的確定 12
2.4.4 選型 12
第3章 可編程序控制器（PLC）的簡介 13
3.1 可編程序控制器的特點 13
3.2 PLC的硬件結構 14
3.2.1 中央處理單元（CPU） 15
3.2.2 開關量輸入/輸出單元 15
3.3 PLC的工作原理 18
3.3.1 輸入刷新階段 19
3.3.2 程序執行階段 19
3.3.3 輸出刷新階段 19
3.4 可編程序控制器的編程方式 21
3.4.1 梯形圖語言 22
3.4.2 指令助記符語言 23
3.5 PLC應用編程的原則和步驟 23
3.5.1 編程中遵循的基本原則 23
3.5.2 編程的進行步驟 24
第4章 堆垛式立體車庫的系統構成 25
4.1運行原理和特點 25
4.2 車庫系統的結構 25
4.3 信息管理系統 26
4.3.1 上位機 26
4.3.2 熱備機系統 27
4.4 出入口控制系統 27
4.4.1 服務器 27
4.4.2 激光檢測系統 27
4.4.3 主控PLC系統 27
4.5 智能機械系統 28
4.5.1 堆垛機系統 28
4.5.2 水平交接系統 28
第5章 立體車庫控制系統的設計 29
5.1 進出車控制系統的設計 29
5.1.1 系統設計 29
5.1.2 梯形邏輯圖 32
5.1.3 小結 34
5.2 地下停車庫控制系統設計 35
5.2.1 系統構成和工作原理 35
5.2.2 堆垛機到位原理 36
5.2.3 控制系統設計 36
5.2.4 邏輯梯形圖 41
5.3 控制系統的改進和運行速度的改善 42
結 論 44
參考文獻 45
致 謝 47
附錄1：指令語言 48
第1章 緒 論
1.1 本文的目的和意義
作為現代大都市的標志，立體建筑和立體交通都有了顯著發展，道路擁擠、車滿為患已成為當今快節奏社會中的最不和諧之音，發展立體停車已成為人們的共識。目前我國經濟正處在高速發展時期。隨著人們生活水平的不斷提高和加入世界貿易組織步伐的加快，汽車普遍進入家庭已為期不遠，停車市場前景廣闊。機械式立體停車庫既可以大面積使用，也可以見縫插針設置，還能與地面停車場、地下停車庫和停車樓組合實施。是解決城市停車難最有效的手段，是停車產業發展的必經之路。
1.2 國內外立體車庫的研究現狀
介紹國內與國外在立體車庫發展上存在的差距，并著重指出我國現在靜態交通相對于動態交通的滯后，并且影響了動態交通的正常運行。
1.2.1 國外立體車庫的發展現狀
在50多年前，立體停車就在國外有所發展，先后出現了針對家庭使用雙層停車設備，在一塊停車面積上停放兩輛汽車；利用住宅空地建起2-4層升降橫移停車設備，停車面積利用率提高2-4倍；建起適合城市中心商住區使用的停車樓和停車塔，使單位停車面積進一步減小；利用廣場、建筑物下面的空間建設地下停車庫，使地下停車幾乎不占地面空間。
自70年代末起，世界經濟高速發展，汽車逐漸普及，保有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國家、地區和一些發達國家積極開展了機械式停車技術的研究開發制造應用，以日本、美國、德國等為代表的發達國家在停車技術領域的研究處于世界領先水平，韓國和港、澳、臺地區的停車業也通過引進、移植、制造，得到了蓬勃發展，較好地解決了本地區的停車難，并開始向外輸出技術和出口產品。
1.2.2 我國立體停車庫的發展現狀
我國城市停車還處在初級階段，專用和公共停車位數量和合理的車位與車輛比率相差甚遠，停車難到處可見。目前我國的停車場仍以平面停車場、路上停車場、路外停車場、自行式停車場為主，立體停車庫和機械式停車場數量還很少。以我國停車產業發展較快的上海為例，路上、路外停車仍占有相當比例，已建設的車場大部分是地下自行式停車場和在自行式停車場的基礎上安裝簡易停車設備或增加存車數量。自行式停車場存在較多缺陷，近年來在發達國家已很少新建。大家感興趣的是具有現代水平的機械式立體停車庫。
我國對機械停車庫的開發與研究工作始于1984年。1988年由北京有色冶金設計研究總院率先研制完成了LS型(兩層升降橫移式)機械停車庫,從此結束了我國沒有機械停車庫的歷史。1989年該院又研制成功了S型(豎直循環式)機械停車庫，1991年在中國石化總公司北京設計院正式投入使用,該項目獲得了國家專利。它的建成標志著我國打破了傳統的停車方式,為城市規劃和城市建設提供了新的思路,為解決我國城市“停車難”問題闖出了一條新路。據不完全統計,自1991年以來在北京、天津、上海、深圳等大城市，陸續有30多臺機械停車庫投入使用,該院的技術占有率約為80%以上。繼LS型和S型機械停車庫投入使用后,該院又開發出LX系列(兩層循環式)、T系列(汽車升降機)和DS系列(三層升降橫移式)機械停車庫,分別安裝在天津及北京等地。
進入20世紀90年代后，隨著電腦智能化管理和自動化倉庫存儲技術的發展，出現了自動化倉庫存儲式機械停車裝置，極大的提高了土地利用率。
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