基于PLC的立体车库控制新版专业系统设计模板.doc

西安交通大学网络教育学院

毕 业 论 文 (设计)

论文题目 基于PLC立体车库控制系统设计

班 级 电力系统及其自动化
学 号 3066
姓 名 薛志松 　　
联络方法
指导老师 赵艳妮 　　　
提交日期 .8.15 　　

网络教育学院
毕 业 设 计 (论 文) 任 务 书

专业班级电力系统及其自动化1309层次专升本姓名 薛志松 学号 3066
一、毕业设计（论文）题目 基于PLC立体车库控制系统设计
二、毕业设计（论文）工作自06月26日起至09月24日止
三、毕业设计（论文）基础要求：论文总体结构应分为以下几部分：题目、摘要、目录、序言、正文、结论、参考文件和附录等几部分组成。论文应努力争取有作者自己创见和见解，中心突出，层次分明，叙述清楚，结构严谨，文字流畅，论证有理有据，含有说服能力。

指导老师： 赵艳妮

网络教育学院
毕业设计(论文)考评评议书
指导老师评语：
该生毕业设计过程中态度较认真，论文叙述清楚，论文对材料进行了一定程度加工整理，论文内容尚能联络实际，有一定分析问题、处理问题能力。
提议成绩： 及格 指导老师署名： 赵艳妮 9月13日
答辩小组意见：

责任人署名 年 月 日
答辩小组组员

毕业设计（论文）答辩委员会意见：

责任人署名： 年 月 日

基于PLC立体车库控制系统设计
摘要
此次毕业设计课题为基于PLC立体车库控制系统设计。机械式车库种类较多，关键有以下形式：升降横移类、垂直循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类、简易升降类等。经过对这些车库类型特点比较和分析，选择了三层三列升降横移车库结构为研究模型和设计内容。本设计叙述了立体车库发展和当今现实状况，叙述分析了三层三列升降横移式立体车库运行原理和结构特点，设计了立体车库控制系统，并依据其运行原理设计了PLC程序。
关键词：立体车库，升降横移式，控制系统，PLC

目 录
1 绪论 1
1.1 课题意义 1
1.2 中国外相关课题研究动态 1
2 升降横移式立体车库机械设计部分 3
2.1 立体车库分类及其特点 3
2.2 升降横移式立体车库工作原理 5
2.3 升降横移式立体车库结构 6
2.3.1 升降横移式立体车库关键组成 6
2.3.2 升降横移式立体车库结构示意 9
2.4 升降横移式立体车库中安全防护装置 10
3 立体车库电气控制系统设计 12
3.1 电气控制系统整体设计 12
3.2 电气系统关键部分设计 15
3.2.1 PLC接线设计 15
3.2.2 其它资源配置 16
3.3 PLC控制程序设计 17
3.3.1 PLC选型 19
3.3.2 PLCI∕O资源配置 20
3.4 电气安全装置 21
4 升降横移式立体车库监控系统设计 22
4.1 立体车库自动化控制系统 22
4.2 基于Wincc监控系统设计和实现 25
4.1.1 Wincc概述 25
4.1.2 监控系统功效 25
4.1.3 Wincc组态 26
5 结论 29
参考文件 30
致谢 31
附录 32

1 绪论
1.1 课题意义
伴随车辆增加，停车难成了头等问题，而停车难问题出现，也给立体机械停车设备行业带来了巨大商机和宽广市场。在这商机和竞争并存时候，中国机械停车设备行业也将从快速发展阶段进入稳定发展阶段。
立体车库高倍率技术经济指标，立体停车设备停车容量大。城市空间是有限，立体车库相比较地下车库，占地面积小，也可停放多种类型车辆，尤其是轿车。和相同容量地下车库投资相比，投资少，施工短，耗电省。自动立体车库含有完整安全系统，如障碍物确定装置、紧急制动装置、预防忽然落下装置、过载保护装置、漏电保护装置、车辆超长及超高检测装置等等。存取过程可由人工完成，也能够配置计算机设备全自动完成，这也给以后开发设计留有大空间。.外观同建筑协调，管理方便立体停车设备最适适用于商场、宾馆、办公楼前、旅游区。很多装置基础无须专门操作人员，一个司机就可单独完成。
城市空间是有限，但人类社会发展是无限，而人类智慧也是无穷，立体停车设备将会利用有限空间去完成更困难问题，立体车库会让大家发觉停车原来如此轻松，简单。
停车设备有效地处理停车难问题，这个应该是值得肯定，而对于立体车库以后发展来说，它也会有着更多优势，会逐步替换那些平面自然停车场。 
立体车库，未来市场是巨大，但对产品需求，将会向两个极端发展：一个极端就是价格极端，以价格优势占领市场；另一个极端就是技术和性能极端，要求停车设备含有优越使用性能、方便操作方法、快捷存取速度。伴随中国经济连续快速发展，城市计划完善，立体机械停车设备行业将成为一个充满生机朝阳行业，立体机械停车设备技术也将得到长足发展
1.2中国外相关课题研究动态
自动立体停车装备系统在世界各地发展是极不均衡，德国开发最早，技术居于领先地位，在二层及多层平面式立体停车库系列中，它已发展了Ｈ型、Ｕ型和Ｖ型。日本因为国土面积小而应用最广，自从1959年引进了建造机械式立体停车库技术以后，到1983年，就已经在本土上共建造了25454座多个形式机械式车库，平均每座容车量达成十辆左右，最多能达成百辆以上。从上世纪七十年代末期起，车库容量年递增率为5%-7%，已经赶上了同期汽车拥有量年递增率4%-6%，从技术特征上看，日本更重视竖式自动立体车库发展，即密集型自动立体停车库发展。1993年，在日本东京举行世界立体自动停车设备展览会盛况空前。
进入20世纪以来，在中国举行了多个和停车设备相关展览会，十月在上海举行“上海国际停车设备和智能系统展览会”一样热闹非凡，它吸引了来自德、日、美等世界上著名停车设备制造商，全自动立体停车设备容车能力及其技术完备，优异程度已被世界广泛认可和接收。中国正处于经济和建设发展阶段，现在已经有国外多个停车设备出现在中国市场上。
停车装置种类繁多，必需经过详尽技术分析及经济分析才能够有明智决断，有效利用一切有利原因，建造出经济技术全部合理停车装置。总而言之，在我们面临着建设现代化大城市重担和土地资源寸土万金情况下，设计、生产和使用这一现代化设备是可行、明智选择。它前景将是无限美好。
停车装置这一潜在市场也逐步明朗起来了，这给中国企业经营者们增加了压力和动力，应联合科研、生产和使用者，共同推进这一高新技术产业发展。去抢占这一新兴市场。能够断言，未来这一市场竞争一定是猛烈。
中国机械式车库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、深圳等地全部有使用。参考日本等国家标准准制订中国行业标准也于近几年出台，现在停车设备生产厂已发展到几百家，生产多种类型停车设备，有些停车设备已开始出口[10]。机械式立体车库是一个含有综合性能建筑，不仅包含了机械停车设备，其计划建设包含到区域整体景观、交通疏导、建筑结构、供电照明、通讯监视、通风排水、环境保护、安全消防、收费管理等各学科领域，就停车设备本身而言，其机械结构发展已形成了停车设备独有技术特征，需要多学科、多专业复合型人才主动参与，把国外停车技术和各领域成熟技术移植到中国停车产业，开发出安全、经济、高效、节能、省地产品，满足中国外市场需求。

2 升降横移式立体车库机械设计部分
2.1 立体车库分类及其特点
机械式车库种类较多，关键有以下形式：升降横移类、垂直循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类、简易升降类等。下面介绍其中多个类型及其特点。
（1）升降横移式
停车位为两层或多层，有若干层同层置车板可左右横向移位，经过升降机构改变置车板高度。可为地上式或带地坑式。特点：
①有效利用空间，提升空间利用率达数倍。
②存取车快捷便利，独特跨梁设计，车辆出入无障碍。
③采取PLC控制，自动化程度高。
④环境保护节能，低噪音。
⑤人机界面好，多个操作方法可选配，操作简便。
（2）垂直循环式
经过传动机械，驱使以垂直方法排列各置车板作连续环形运动。车辆出入口在设备最下面称为下出入口式，在中间部分称为中出入口式，在最上面称为上出入口式。可为封闭式高塔或敞开式低塔。特点：
①使用PLC自动调车，一次按键即可完成存取车。
②可设置在地面上或半地上半地下，可独立或附设在建筑物内，还可多台组合。
③可省去购置土地大量费用，有利于合理计划和优化设计。
（3）巷道堆垛式
采取巷道堆垛机和搬运器，将进到搬运器上车辆一起作平面移动且垂直升降到停车位旁，再用存取机构将车辆送入停车位。特点：
①全封闭管理，安全、防盗、为车辆提供最好防护。
②可设置于地上或地下，充足利用有效空间。
③载车板升降和行走同时运行，存取车方便快捷。全封闭式管理，安全可靠，保障人、车安全。
④经过升降机、行走台车及横移装置输送载车板实现存取车操作，整个过程全自动完成。
⑤固定式升降机＋各层行走台车配置形式，可实现多个人同时存取车。
（4）垂直升降（塔库）式
停放车辆停车位和车辆升降机以立体方法组成高层停车设备。经过搬运机械将车辆或载有车辆置车板横向或纵向地从车辆升降机搬运至停车位。停车位分横置式、纵置式和圆周式三种。特点：
①占地少，容车量大，高层设计最高能够达成平均一辆车仅占一平方米空间。
②可同时提供多车位进出口，等候时间短。
③智能化程度高，可预约存取车及空车位导向。
④利用车库外形空隙空间能够进行绿化，使车库变成一个立体绿化体，有利于美化城市和环境。
（5）平面移动式
在同一层面上，用搬运台车平面移动车辆，或使置车板平面横移。可为单层平面横移、单层（多层）平面往返和门式起重机多层平移。特点：
①每层车台和升降机分别动作，提升出入库速度，可利用地下空间，停车规模可达成数千台。
②部分区域发生故障时，不影响其它区域正常运行。
③经过计算机和触屏界面进行综合管理，可全方面监视设备运行情况，而且操作简单。
（6）简易升降式
停车位为两层或三层，经过升降机构或俯仰机构改变置车板高度或倾斜角度，供车辆出入。可为地上式或带地坑式。特点：
①结构简单实用，无需特殊地面基础要求。适合装置于工厂、别墅、住宅停车场。
②可任意迁移，搬迁安装轻易或依据地面情况，独立及多台设备。
③备有专用锁匙开关，预防外人开动设备。
④车板防下滑保险装置。
（7）其它
水平循环类：各置车板以两列或多列方法水平排列，并循环移动。置车板以圆弧运动方法循环者称为圆形循环式；以直线运动方法循环者称为箱形循环式。
多层循环式：各置车板以两层或多层方法排列，在相邻两层间两端设有车辆升降机，同层置车板可在该层内作水平循环移动。置车板在设备两端以圆弧运动方法升降者称为圆形循环式；以垂直运动方法升降者称为箱形循环式。车辆入库方法和水平循环相同。
经过对各类立体车库分析并结合此次设计车库容量，能够得出选择升降横移式立体车库为最好选择方案。
2.2 升降横移式立体车库工作原理
升降横移式立体车库每个车位全部有载车板，车辆就停在载车板上，最下层载车板只做左右横移，不能升降，中间层车位能够左右横移和升降，上层车位只能升降，不能横移，若中间层车位需要存取车，则需下层车位移出空位，才能降至底层，上层车位需要存取车，则需要中间层车位和下层车位移出空位方能下降至底层，存车时，当载车板到位后，驾驶员将车开上载车板后下车离开，中间层和上层载车板自动升至所在层位，取车时，下层车位直接开出，上层和中间层则是载车板降至底层后，等驾驶员进入车库开走汽车后，载车板自动回至所在层位。
图2-1为一个地上7车位升降横移式停车设备，其工作原理是：三层三个车位能够升降，二层两个车位能够升降和平移，一层两个车位只能横向横移，空车位供三层和二层车位下降时借用。1、2号车位能够直接存放车辆；7号车位需下降后再存放车辆；3号车位则需先将1号和2号载车板右移，再将3号载车板下降；4号车位则需先将2号载车板右移，再将4号存车板下降；5号车位需要先将1、2、3、4号四个载车板右移，再将5号载车板下降；6号车位则需要先将2、4号载车板右移，再将6号载车板降下。

图2-1 七车位升降横移式立体车库工作原理图
2.3 升降横移式立体车库结构
2.3.1 升降横移式立体车库关键组成
以三层三列式立体车库为模型建立研究对象。升降横移式立体车库关键由钢结构、传动机构、载车板、电气控制系统、安全装置五大部分组成。
（1）钢结构

图2-2 钢结构简单示意图
含有以下特点：
①可靠性高
钢材在生产时，整个过程可严格控制，质量比较稳定，性能可靠。钢材组织均匀，靠近于各向同性匀质体。钢材物理力学特征和工程力学对材料性能所作基础假定符合很好。钢结构实际工作性能比较符合现在采取理论计算结果，计算结果可靠，所以说钢结构可靠性高
②材料强度高，钢结构自重小
和混凝土等材料相比，即使钢材重力密度大，但它强度和弹性模量较高，而且强度和重力密度之比也高得多。钢结构自重小，从而便于运输和安装，可减轻基础负荷，降低地基和基础部分造价。
③材料塑性和韧性好
钢材塑性好，钢结构在通常条件不会因超载等而忽然断裂。破坏前通常全部会产生显著变形，易于被发觉，可立即采取补救方法，避免重大事故发生。钢材韧性好，钢结构对动力荷载适应性强，含有良好吸能能力，抗震性能优越。
④钢结构制造简便，施工工期短
钢结构通常在专业工厂制造，易实现机械化，生产效率和产品精度高，质量易于确保，是工程结构中工业化程度最高一个结构。构件制造完成后，运至施工现场拼装成结构。拼装可采取安装方便螺栓连接，有时还可在地面拼装成较大单元，再进行吊装。施工工期短，可立即发挥投资经济效益。因为钢结构含有连接特征，故易于加固、改建和拆迁。
⑤钢结构密闭性好
钢结构采取焊接连接可制成水密性和气密性很好常压和高压结构、管道等。
⑥钢材耐锈蚀性差
在没有腐蚀介质通常环境中，一般钢材制成钢结构经除锈后再涂上合格防锈涂料，锈蚀问题并不严重。立体车库多在没有腐蚀介质环境中，所以对钢结构本身维护费用低。
结构主体采取热制H型钢、槽钢、角钢和钢板等型材制造，含有很好强度和刚度，轻巧、美观，并可二次拆卸安装，运输方便。
（2）传动机构
每块上载车板全部配有一套独立电机减速机和链传动组合传动系统。其工作原理图2-3，电机顺时针旋转时，载车板上升，电机逆时针旋转时，载车板下降。依据载车板及车重确定链条所需传动力。依据传动力及载车板移动速度确定电机功率。依据车身高度确定上下载车板间距离，依据这个距离确定链条长度，最终依据传动力确定链轮大小，链节形状及大小。

图2-3 链传动简单示意图
（3）载车板
因为下载车板不需悬挂链条，所以为了节省材料，下载车板比上载车板要短。每块下载车板后部全部配有一套独立电机减速机传动系统，藏于载车板内。在下载车板底部装有四只钢轮，能够在导轨上行走，其中两只为主动轮，装于长传动轴两端，另两只为独立安装从动轮。电机减速机驱动长传动轴运转，长传动轴上主动钢轮在导轨上滚动行走从而使下载车板作横向平移运动。依据载车板及车辆重量、行走速度、滚轮和导轨间摩擦系数确定横移电机驱动功率。

图2-4 平板式载车板及拼合示意图
（4）安全装置
在立体车库上层停车位和下层停车位纵梁处装有上下行程极限开关，在中间层和底层车库横梁两端装有左右行程极限开关。上载车板上装有防坠落安全装置,防坠落安全装置安装在纵梁和上载车板停泊位置之间，在纵梁两边各安装两只电磁铁控制挂钩，上载车板两侧对应位置出个装两只勾环，当上载车板上升到位后，纵梁上安装四只挂钩便会自动勾住四只勾环，以预防当升降电机制动器失灵后，上载车板汽车和上载车板坠落，从而压毁下层汽车。行程极限开关作用是当载车板抵达位置是自动停止。

图2-5 安全装置简单示意图
（5）控制系统
升降横移式立体车库控制系统采取PLC控制，关键有自动，急停，手动三种控制方法，立体车库通常采取自动控制方法工作，当出现紧急异常情况时候使用急停控制，当故障排除或急停取消后，能够用手动按钮使车库复位。
2.3.2 升降横移式立体车库结构示意
本论文具体选择三层七位升降横移式自动化立体车库进行研究和设计，其设备结构示意图2-6：

图2-6 升降横移式立体车库设备结构示意图
（1）立体车库模型
本立体车库建筑模型为一个三层七车位立体车库，车库平面设计示意图图2-7所表示，车库立体模型示意图图2-8所表示。
（2）立体车库设计指标
本车库以中型轿车尺寸长（4800mm）×宽（1800mm）×高（1800mm）为标准进行设计，据此每个停车位尺寸应为长（5000-6000mm）×宽(2500-3000mm)×高（-2500mm），经考虑停车安全预留空间，本车库几何空间尺寸设计为：
①长度=25000mm，宽度=18000mm，高度=6600mm；
②车库前留有>6000mm宽车道；
③一层净高：2200mm；
④二层净高：2200mm；
⑤三层净高：2200mm；
⑥最大存车长度：5500mm；
⑦最大存车宽度：mm；
⑧最大存车高度：1800mm。

图2-7 立体车库平面示意图

图2-8 立体车库立体模型示意图
2.4 升降横移式立体车库中安全防护装置
车库是用来存放汽车，汽车价格是很昂贵，所以车库一旦发生事故，所造成损失会很大，为此，我们要将事故防范于未然。为此车库安全防护方法应该做到以下几点，并安装对应防护设备。
（1）急停方法：在控制盒上安装红色紧急停止开关，当发生异常情况时，按下急停开关能使立体车库立即停止运转。
（2）阻车装置：为了预防汽车在载车板上发生滑动，应该在载车板后端和前端安装一高25mm以上阻车挡块，司机在停车时应将汽车停在载车板适宜位置上，并拉好手刹。
（3）限位保护：立体车库载车板在升降和横移过程中是靠定位开关来定位，为了预防定位开关出现故障而造成事故，所以在上升定位上方，下降定位下方，左移定位左边，右移定位右边分别装有限位开关。当定位开关出现故障时，一旦限位开关触碰到载车板时，限位开关立即使车库停止工作。
（4）门前光电检测装置：在车库运行过程中，不能有些人或物进入车库工作区，所以要在车库入口处安装一个红外装置，一旦在车库工作时有些人或物进入车库，系统将立即停止工作。
（5）载车板固定装置：当载车板抵达指定位置后，为预防载车板下滑或因故坠落，损害其下方车或人，所以安装电磁铁控制挂钩形式防坠装置。
当载车板停靠到位时，电磁铁由通电状态转为失电状态，驱动挂钩勾住铁环。当载车板要下脱离铁环。电磁铁由失电状态转为通电状态，报警灯闪烁，按下急停按钮使车库立即停止。

3 立体车库电气控制系统设计
3.1 电气控制系统整体设计
在工业自动化控制中，最常见三种控制方法有继电器控制、单片机控制和可编程控制器控制，这三种控制方法各有优缺点。
（1）继电器控制系统
控制功效是用硬件继电器实现。继电器串接在控制电路中依据主电路中电压、电流、转速、时间及温度等参量改变而动作，以实现电力拖动装置自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，假如某个继电器损坏，全部会影响整个系统正常运行，查找和排除故障往往很困难，即使继电器本身价格不太贵，不过控制柜安装接线工作量大，所以整个控制柜价格很高，灵活性差，响应速度慢。继电器控制系统延时控制是靠时间继电器滞后动实现，精度不高且易受环境温度和湿度影响，调整时间困难。因为继电器触点有限，其灵活性和扩展性也受到制约。
（2）单片机控制
单片机作为一个超大规模集成电路，机构上包含CPU、存放器、定时器和多个输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强控制功效，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛计算机之一。单片机应用范围关键是大批量反复生产民用消费品和小批量产品，尤其是仪器仪表，家电和小型控制系统。不过，单片机是一片集成电路，不能直接将它和外部I/O信号相连。要将它用于工业控制还要附加部分配套集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计工作量相当大。
（3）可编程序控制器控制
可编程序控制器配置多种硬件装置供用户选择，用户不用自己设计和制作硬件装置，只须确定可编程序控制器硬茧配制和设计外部接线图，同时采取梯形图语言编程，用软件替换继电器电器系统中触点和接线，经过修改程序适应工艺条件改变。
另外，PLC还有以下优点：
（1）可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备关键性能。PLC因为采取现代大规模集成电路技术，采取严格生产工艺制造，内部电路采取了优异抗干扰技术，含有很高可靠性。比如三菱企业生产F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。部分使用冗余CPUPLC平均无故障工作时间则更长。从PLC机外电路来说，使用PLC组成控制系统，和相同规模继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已降低到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。另外，PLC带有硬件故障自我检测功效，出现故障时可立即发出警报信息。在应用软件中，应用者还能够编入外围器件故障自诊疗程序，使系统中除PLC以外电路及设备也取得故障自诊疗保护。这么，整个系统含有极高可靠性也就不奇怪了。
（2）配套齐全，功效完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小多种规模系列化产品。能够用于多种规模工业控制场所。除了逻辑处理功效以外，现代PLC大多含有完善数据运算能力，可用于多种数字控制领域。多年来PLC功效单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等多种工业控制中。加上PLC通信能力增强及人机界面技术发展，使用PLC组成多种控制系统变得很轻易。
（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业工控设备。它接口轻易，编程语言易于为工程技术人员接收。梯形图语言图形符号和表示方法和继电器电路图相当靠近，只用PLC少许开关量逻辑控制指令就能够方便地实现继电器电路功效。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
（4）系统设计、建造工作量小，维护方便，轻易改造
PLC用存放逻辑替换接线逻辑，大大降低了控制设备外部接线，使控制系统设计及建造周期大为缩短，同时维护也变得轻易起来。更关键是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量生产场所。
（5）体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。因为体积小很轻易装入机械内部，是实现机电一体化理想控制设备。
依据对多个常见控制方法进行对比，再结合本设计能够得出使用PLC来控制立体车库时最适宜。
整个车库由一台PLC对其进行管理和监控，由PLC来控制载车板升降横移传动装置，完成车辆存取操作，各车位车辆存取由PLC依据目前各车位停放情况，按摄影应策略来调动载车板，以存取车辆。
立体车库自动控制系统包含弱电和强电两套系统，弱电系统关键是多种信号采集和控制输出，比如：经过PLC输出信号给接触器线圈，以此来控制接触器通断，从而来控制强电系统。强电系统关键包含载车板电机控制线路，控制电机正反转接触器等。车库采取面板按钮呼叫车位存取车，用升降横移装置将汽车输送到位。控制系统在面板上设有急停按钮，当发生意外时，按下急停按 钮将使车库立即停止运行。
系统输出控制信号包含控制电机运行和方向信号，控制电磁铁得、失电信号。
升降横移式立体车库是一个比较经典跨学科机电一体化产品，集机械、电子、信息技术于一体。其中，电子技术、信息技术和传感技术合理利用和组合组成了车库控制系统。升降横移式立体车库控制系统是整个车库系统关键组成部分，也是车库系统关键。实施机构是“四肢”，框架是“躯体”，那么控制系统就是“大脑”。它指挥着车库每个运作过程，并对整个系统状态过程进行监控。
升降横移式立体车库系统控制原理：操作者经过控制面板把操作信息传送给控制系统，经过系统处理后经过辅助设备驱动实施结构，来完成车库运作。立体车库系统控制原理框图图3-1所表示。
图3-1 立体车库系统控制原理框图
3.2 电气系统关键部分设计
3.2.1 PLC接线设计
在升降横移式立体停车库中，控制系统中主控单元关键控制对象首先是车库内横移电机和升降电机，控制系统就是使它们在不一样时间内实现正反转，其次是车库内多种辅助装置，如指示灯及其多种安全设施等，这些辅助装置帮助我们愈加好控制立体车库。为了确保载车板能横移到预定位置和载车板能上升或下降到指定位置，采取了行程开关。为了判定载车板上有没有车辆，采取了光电开关。同时在车库中还采取了部分传感器如烟温传感器和安全预警装置。在此图中只是简单画出了三层七位升降横移式立体车库部分其简单功效。依据这些功效我们能够很直观观察出三层七位升降横移式立体车库工作。接线图见图3-2。

图3-2 简化PLC接线图
电机控制及接线设计：在存取车时车位升降不能同时进行，车位升降和横移也不能同时进行，这两个动作必需是互锁，即当上层车位在升降时，地面层车位不能移动，反之亦然，而且上层车位每次只能有一个车位进行上下升降运动。这些在程序中可采取联锁和互锁方法来处理。图3-3所表示。

图3-3 电机控制原理图
3.2.2 其它资源配置
（1）检测点分布
①载车板上汽车停放到位否检测
采取光电开关在底层进行扫描检测。光电开关接收器和发射器分别安装在底层左右两边，在载车板前后位置均进行检测，当有车辆停放不到位时，车就把光电关光源挡住，此时系统不能动作，只有车辆停放到位后，系统才能正常工作。
②载车板上有没有车检测在每个载车板上一条对角线上安放一套光电开关， 用于检测载车板上有没有车。
③载车板平移运动是否到位检测
只有下层载车板有平移运动， 在每个车位上分别安装一只限位开关，用于检测载车板平移运动是否到位。
④载车板升降是否到位检测
只有上层载车板有升降运动，在每个载车板垂直运动轨道上，在低层和上层分别安装一只限位开关，用于检测载车板下降和上升是否到位。
⑤上层载车板吊钩是否挂好检测
控制吊钩动作电磁铁上有一反馈信号，可用于指示吊钩是否已把载车板挂好。
（2）控制点分布
①一层载车板左右平移控制
一层载车板只有两个，每个载车板只有左右移动两个动作，采取带自动抱闸三相交流电机控制。
②二层载车板升降横移运动控制
二层载车板有两个，每个载车板有横移、升降四个动作，采自动抱闸三相交流电机控制。
③三层载车板升降运动控制
三层载车板有三个，每个载车板只有升降两个动作，采取带自动抱闸三相交流电机控制。
④吊钩动作控制
只有二、三层载车板使用吊钩，每个载车板用2套吊钩，吊钩用电磁铁控制。
（3）电机选择
Y系列三相异步电机含有效率高，噪声低，振动小，且体积小重量轻，运行可靠安装维护方便，升温低等特点。
所以选择Y801-4三相异步电机。额定功率：P=0.55KW；额定转矩：Y=2.2N.m；额定转速n=1390r/min；质量17Kg。
依据所设计车库容量选择五个升降电机，四个横移电机。
3.3 PLC控制程序设计
本文所设计PLC存取车控制系统只针对上2层和3层车位，而对于1层车位，存取车直接开进开出即可。控制软件采取梯形图语言编写。程序步骤见图3-4。需要说明是，载车板用链条依靠载车板上吊点悬吊在托架上，在静止状态时，防坠（安全）挂钩挂住载车板。在设计不一样层进出车程序时利用了“并行分支和汇合”技巧，所谓并行分支指是各分支步骤可同时实施待各步骤动作全部结束后，依据对应实施条件，汇合状态动作。即假如选择第3层载车板进出车，能够使一层二层同时平移左移或右移，这么，控制系统能自动处理设备动作次序之间联锁或双重输出，而且控制系统试运行及故障检验很方便，可节省大量时间，提升工作效率。

图3-4 存取车程序步骤图
程序设计方案以下：
（1）初始化程序提出系统控制信息，扫描各到位开关信号。
（2）主控制程序根据进车优先标准，将最多车位保持在进车位置。每个载车板运动之前，需要先判定目标地是否有空位，有空位才能够动作，前后动作互锁。判定是否有空位是依据横移电机所对应到位行程开关动作信息来确定。液压升降系统启、停动作也是依据对应到位行程开关来确定。
（3）故障报警程序故障报警程序能够实时地采集设备异常信息，立即发出声光报警信号，提醒司机和管理人员进行处理。若在程序实施过程中，有些人、物侵入车库空间或车辆超长，PLC将根据闭锁关系停止设备运行，同时发出故障报警。该程序完整而高效完成了二层升降平移式车库全部动作，含有安全可靠性。完全达成了作为民用机电一体化设备所应含有条件，充足发挥了它作用，让我们愈加好操作。
3.3.1 PLC选型
现在市面上关键PLC有西门子、三菱、欧姆龙、施耐德等。其中西门子功效强大，系统稳定，性能质量好，市场拥有率最高。基于西门子结构化编程方法，开放性好，支持多个通信协议。另外西门子适用多个人机界面和监控组态软件利于多厂家设备通讯和集成，西门子做了很多功效块，降低了设计人员负担。所以，本设计选择了西门子企业PLC。西门子S7-200系列强大功效使其不管在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功效。所以S7-200系列含有极高性能价格比。S7-200有5种CPU模块，分别是CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 224XP、CPU 226；CPU 221集成了6输入，4输出共10个数字量I∕O点，无I∕O扩展能力。CPU 222集成了8输入，6输出共14个数字量I∕O点，可连接两个扩展模块；CPU 224集成了14输入，10输出共24个数字量I∕O点，可连接7个扩展模块，最人扩展至168路数字量I∕O点或35路模拟量I∕O点； CPU 224XP集成了14输入，10输出共24个数字量I∕O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I∕O点或38路模拟量I∕O点；CPU 226集成了24输入，16输出共40个数字量I∕O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I∕O点或35路模拟量I∕O点。依据本设计车库输入和输出，采取CPU226模块为PLC控制系统关键控制器是最适宜。
3.3.2 PLCI∕O资源配置
依据立体车库控制系统要求功效和选定PLC，对PLC进行I∕O分配，具体分配以下。
表3-1 I/O分配输入表
输入地址
功效
输入地址
功效
I0.0
开启
I2.2
门前光电开关
I0.1
3号载车板呼叫
I2.3
1号载车板横移到位
I0.2
4号载车板呼叫
I2.4
2号载车板横移到位
I0.3
5号载车板呼叫
I2.5
3号载车板横移到位
I0.4
6号载车板呼叫
I2.6
4号载车板横移到位
I0.5
7号载车板呼叫
I2.7
手动/自动
I0.6
3号载车板平层
I3.0
上升按钮
I0.7
4号载车板平层
I3.1
下降按钮
I1.0
5号载车板平层
I3.2
左移按钮
I1.1
6号载车板平层
I3.3
右移按钮
I1.2
7号载车板平层
I3.4
1号载车板呼叫
I1.3
车库平层减速
I3.5
2号载车板呼叫
I1.4
3号载车板光电开关
I3.6
载车板挂钩到位
I1.5
4号载车板光电开关
I3.7
3号车位载车板检测
I1.6
5号载车板光电开关
I4.0
4号车位载车板检测
I1.7
6号载车板光电开关
I4.1
5号车位载车板检测
I1.7
7号载车板光电开关
I4.2
6号车位载车板检测
I2.0
载车板横移限位开关
I4.3
7号车位载车板检测
I2.1
载车板升降限位开关

表3-2 I/O分配输出表
输出地址
功效
输出地址
功效
Q0.0
3号载车板升降
Q1.6
3号载车板防坠电磁铁
Q0.1
4号载车板升降
Q1.7
4号载车板防坠电磁铁
Q0.2
5号载车板升降
Q2.0
5号载车板防坠电磁铁
Q0.3
6号载车板升降
Q2.1
6号载车板防坠电磁铁
Q0.4
7号载车板升降
Q2.2
7号载车板防坠电磁铁
Q0.5
1号载车板左移
Q2.3
3号载车板有车
Q0.6
1号载车板右移
Q2.4
4号载车板有车
Q0.7
2号载车板左移
Q2.5
5号载车板有车
Q1.0
2号载车板右移
Q2.6
6号载车板有车
Q1.1
3号载车板左移
Q2.7
7号载车板有车
Q1.2
3号载车板右移
Q3.0
正转
Q1.3
4号载车板左移
Q3.1
反转
Q1.4
4号载车板右移

Q1.5
报警灯

梯形图附于附录。
3.4 电气安全装置
在立体车库中安全是很关键，所以做好安全防护十分有必需。以下是电气安全中部分关键装置。
（1）设有断电、缺相、断相和相序保护：在主电源发生缺相，设备发生断相、反相时，保护器动作切断设备主电源。
（2）延时保护：当车停不进设备时，设备将自动停止任何操作。试进入（设定）三次自动停止，处于保护状态，停止任何操作。
（3）防人、异物误闯进红外线检测装置：设置自动锁闭系统，当设备运转时，如有些人或异物进入设备中，设备将会自动急停。待人员或异物离开设备后，按动“复位”按钮，设备将恢复运行。确保设备安全运转，以防误伤人员。用光电开关检测。
（4）车辆定位：载车板末端装有前、后、左、右限位装置。
（5）预防载车板坠落装置：设置防坠落装置，载载车板运行到停车位后，为预防载车板因故忽然落下，设预防坠落装置，确保入库车辆安全。
（6）汽车长度限制装置：设置超长光电检测装置。当进入设备车辆超出适停车辆尺寸时，设备自动锁闭并报警提醒。
（7）紧急停止装置：设置紧急制动开关，当出现异常情况时，能使停车设备立即停止运转。
（8）预防超限运行装置：设置限位开关，包含，上限位开关，下限位开关，左限位开关，右限位开关，极