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基于PLC立体车库控制系统设计
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摘 要
自动化立体车库是集自动化技术、机器人技术、计算机技术为一体的智能化、立体化的物流储运系统，能够自动而可靠的完成车辆的存储以及相关信息的管理。对该系统的开发与研究，可以解决我国停车难的问题，具有非常大的理论意义和使用价值。
在程序设计之前，首先确定车库的类型和平面结构。不同立体车库机构的布置和同一立体车库机构的选择等都不相同，所以对应的控制系统部分也就相应地有差别。由于堆垛式立体车库的运行效率高、可靠性好等，且能实现全自动化管理，具有广泛的应用前景，因此利用PLC（可编程序控制器）设计一个地下堆垛式立体车库的控制系统。而在设计的过程中，为了便于系统的检查，理清系统思路，尝试把进出车库的控制系统和智能搬运系统、堆垛控制系统分开来设计。整个系统的设计充分体现了PLC在自动控制中的优势。该设计的方法是：以平面停车场为核心，依靠油泵、电机等移动车位，利用PLC指令来控制车位位置变动进程。设计一种新型双层机械式停车库控制系统，文中提出了软件设计的方法，并改进了速度。这种方法具有普遍意义，可用于任意车位的设计。
本文概述了我国停车场的现状，提出了在市区建设立体车库的必要性；并简单概括了自动化立体车库的类型、特点和选型标准等等；还介绍了PLC的系统结构、工作原理、工作方式和编程的规则等；最后详细介绍了地下堆垛式立体车库和控制系统结构、工作原理、软件的实现，分析了系统的控制流程和PLC控制的梯形图。该系统实现了立体车库的有效控制与管理，充分发挥该车库的特点。
关键词：控制系统，PLC，传感器，堆垛式立体车库
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 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪 论 1
1.1 本文的目的和意义 1
1.2 国内外立体车库的研究现状 1
1.2.1 国外立体车库的发展现状 1
1.2.2 我国立体停车库的发展现状 1
1.3 研究的主要内容、目标和方法 2
第2章 自动化立体车库的简介 4
2.1 自动化立体车库的类型 4
2.1.1 水平循环式立体停车库 4
2.1.2 垂直循环式立体车库 5
2.1.3 垂直升降式立体车库 5
2.1.4 升降横移式立体车库 6
2.1.5 输送带式立体停车库 7
2.2自动化立体车库的特点 8
2.3 立体车库的主要技术指标 9
2.3.1 适用车型 9
2.3.2 停车车位空间 9
2.3.3 库容与库容利用率 10
2.3.4 车辆存取时间 10
2.4 立体车库设计选型的要点 11
2.4.1 立体车库库址选择 11
2.4.2 适用车型的确定 11
2.4.3 立体车库容量的确定 12
2.4.4 选型 12
第3章 可编程序控制器（PLC）的简介 13
3.1 可编程序控制器的特点 13
3.2 PLC的硬件结构 14
3.2.1 中央处理单元（CPU） 15
3.2.2 开关量输入/输出单元 15
3.3 PLC的工作原理 18
3.3.1 输入刷新阶段 19
3.3.2 程序执行阶段 19
3.3.3 输出刷新阶段 19
3.4 可编程序控制器的编程方式 21
3.4.1 梯形图语言 22
3.4.2 指令助记符语言 23
3.5 PLC应用编程的原则和步骤 23
3.5.1 编程中遵循的基本原则 23
3.5.2 编程的进行步骤 24
第4章 堆垛式立体车库的系统构成 25
4.1运行原理和特点 25
4.2 车库系统的结构 25
4.3 信息管理系统 26
4.3.1 上位机 26
4.3.2 热备机系统 27
4.4 出入口控制系统 27
4.4.1 服务器 27
4.4.2 激光检测系统 27
4.4.3 主控PLC系统 27
4.5 智能机械系统 28
4.5.1 堆垛机系统 28
4.5.2 水平交接系统 28
第5章 立体车库控制系统的设计 29
5.1 进出车控制系统的设计 29
5.1.1 系统设计 29
5.1.2 梯形逻辑图 32
5.1.3 小结 34
5.2 地下停车库控制系统设计 35
5.2.1 系统构成和工作原理 35
5.2.2 堆垛机到位原理 36
5.2.3 控制系统设计 36
5.2.4 逻辑梯形图 41
5.3 控制系统的改进和运行速度的改善 42
结 论 44
参考文献 45
致 谢 47
附录1：指令语言 48
第1章 绪 论
1.1 本文的目的和意义
作为现代大都市的标志，立体建筑和立体交通都有了显著发展，道路拥挤、车满为患已成为当今快节奏社会中的最不和谐之音，发展立体停车已成为人们的共识。目前我国经济正处在高速发展时期。随着人们生活水平的不断提高和加入世界贸易组织步伐的加快，汽车普遍进入家庭已为期不远，停车市场前景广阔。机械式立体停车库既可以大面积使用，也可以见缝插针设置，还能与地面停车场、地下停车库和停车楼组合实施。是解决城市停车难最有效的手段，是停车产业发展的必经之路。
1.2 国内外立体车库的研究现状
介绍国内与国外在立体车库发展上存在的差距，并着重指出我国现在静态交通相对于动态交通的滞后，并且影响了动态交通的正常运行。
1.2.1 国外立体车库的发展现状
在50多年前，立体停车就在国外有所发展，先后出现了针对家庭使用双层停车设备，在一块停车面积上停放两辆汽车；利用住宅空地建起2-4层升降横移停车设备，停车面积利用率提高2-4倍；建起适合城市中心商住区使用的停车楼和停车塔，使单位停车面积进一步减小；利用广场、建筑物下面的空间建设地下停车库，使地下停车几乎不占地面空间。
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，韩国和港、澳、台地区的停车业也通过引进、移植、制造，得到了蓬勃发展，较好地解决了本地区的停车难，并开始向外输出技术和出口产品。
1.2.2 我国立体停车库的发展现状
我国城市停车还处在初级阶段，专用和公共停车位数量和合理的车位与车辆比率相差甚远，停车难到处可见。目前我国的停车场仍以平面停车场、路上停车场、路外停车场、自行式停车场为主，立体停车库和机械式停车场数量还很少。以我国停车产业发展较快的上海为例，路上、路外停车仍占有相当比例，已建设的车场大部分是地下自行式停车场和在自行式停车场的基础上安装简易停车设备或增加存车数量。自行式停车场存在较多缺陷，近年来在发达国家已很少新建。大家感兴趣的是具有现代水平的机械式立体停车库。
我国对机械停车库的开发与研究工作始于1984年。1988年由北京有色冶金设计研究总院率先研制完成了LS型(两层升降横移式)机械停车库,从此结束了我国没有机械停车库的历史。1989年该院又研制成功了S型(竖直循环式)机械停车库，1991年在中国石化总公司北京设计院正式投入使用,该项目获得了国家专利。它的建成标志着我国打破了传统的停车方式,为城市规划和城市建设提供了新的思路,为解决我国城市“停车难”问题闯出了一条新路。据不完全统计,自1991年以来在北京、天津、上海、深圳等大城市，陆续有30多台机械停车库投入使用,该院的技术占有率约为80%以上。继LS型和S型机械停车库投入使用后,该院又开发出LX系列(两层循环式)、T系列(汽车升降机)和DS系列(三层升降横移式)机械停车库,分别安装在天津及北京等地。
进入20世纪90年代后，随着电脑智能化管理和自动化仓库存储技术的发展，出现了自动化仓库存储式机械停车装置，极大的提高了土地利用率。
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