自动立体车库的PLC控制系统设计毕业设计.docx

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自动立体车库的PLC控制系统设计毕业设计

第二部分、设计说明…………………………………………………8

第三部分、设计成果………………………………………………12

第四部分、结束语…………………………………………………21

第五部分、致谢………………………………………………………22

第六部分、参考文献………………………………………………23

第一部分设计任务与调研

1、毕业设计的主要任务

随着国民经济的快速发展，汽车拥有量的不断提升，停车难的问题成了我国城市交通的另一个大问题，2000年以来我国车市机动车增长速度平均在10%—15%，而城市道路平均增长速度只有2%—3%，特别是大城市的机动车拥有量和交通的增长远远超过交通基础设施的增长速度。

如长沙市，2005年，长沙的机动车保有量是43万辆，2011年突破百万辆，到今年10月突破200万辆，机动车呈现爆炸式增长，速度远远超过预期，小汽车的出行比重已由2007年的9.7%上升至2011年的14.2%。

而长沙的道路网增长却不到5%，交通供需不平衡必然造成拥堵。

在国际上一般认为城市道路面积率（城市道路面积与城市总面积之比）应当在25%为宜。

美国华盛顿市为43%，纽约、曼哈顿市为35%，英国伦敦市为23%，日本东京为13%，长沙市仅为12%。

随着机动车数量的日益剧增，很多大中城市不仅出现了道路上动态交通的严重堵塞，而且占用道路停车和占用居住区绿地停车的现象越来越严重，从而进一步加剧了交通个拥挤，破坏了城市的居住环境。

城市的停车难、乱停车的状况日益严重，已经影响到投资环境和城市形象。

我国虽然地大，但是人口密集，故仍然属于土地资源紧缺型的国家，城市停车难的问题随着车辆的不断增长更加的突出，在这种大势所趋的情况下，自动立体车库应运而生。

立体停车设备行业的市场潜力巨大，当中小城市经济起来之后，这些潜在的市场将会在未来再一次助推停车设备在整个行业高速发展。

本次设计的主要任务是设计自动立体车库的PLC程序编写。

2、设计的思路、方法

随着城市汽车保有量、汽车已成为一个世界性的问题。

现在流行的机械立体车库空间可以充分利用土地资源,发挥各自优势利用空间,最大限度地停放车辆,成为解决问题的重要途径城市静态交通。

现在与我们相对典型的电梯横移式立体停车场为研究对象,考虑到三维停车场双重因素制造成本和运行效率。

在对升降横移式立体停车场控制系统的设计中，采用了先进的PLC控制，运用编程软件编制了升降横移式立体车库控制系统的程序，并经调试、运行，证明采用可编程序控制器（PLC）作为控制系统简单易行。

其稳定、可靠、快速、性价比高的特点使得控制系统非常完美。

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、升降横移式立体停车场的实际，在升降横移式立体停车场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。

3、与本课题相关的资料（影片、图片等）。

自动立体停车装备系统在世界各地的发展是极不均衡的，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。

日本由于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之后，到1983年，就已经在本土上共建造了25454座多种形式的机械式车库，平均每座容车量达到十辆左右，最多的能达到百辆以上。

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的年递增率4%-6%，从技术特征上看，日本更重视竖式自动立体车库的发展，即密集型自动立体停车库的发展。

进入20世纪以来，在国内举办了多个与停车设备相关的展览会，全自动立体停车设备的容车能力及其技术完备，先进程度已被世界广泛承认和接受。

国外停车设备在国内市场上也开始推广使用。

国外高容量的自动立体车库

两层自动立体车库

存车时，搬运器已停在出入库等待位置，搬运器上有可停放车辆的载车板，驾驶员只需将车辆停在载车板上，离开车库。

车库自动门关闭。

利用提升机构将载车板升降到指定层，搬运器将车辆和载车板送入存车位。

取车时，回转钩拉装置将车板和车辆取出，停放在搬运器上，提升机构将搬运器下降到出入库等待位置，载车板旋转调头，定位后，自动门打开，驾驶员将车辆开走。

1）入库：

引导汽车前进至载车板的指定位置，定位后，引导灯显示OK,司机下车并离开车库。

2）触摸屏操作：

利用触摸屏选择车位。

3）升降装置：

将载车板送至指定层。

4）存取车：

横送升降钩拉装置将载车板送入停车位存好。

取出时按相反步骤动作。

5）升降装置：

将载车板降下至指定位置。

6）出库：

驾驶员将车辆开走。

4、调研的目的和总结。

4.1自动立体车库相对与普通车库的优点分析：

1）升降横移式立体停车库的经济性和防盗安全性远好于土建式立体停车库。

2）在现有地下室平面自然车位的基础上少量增加车位，两层升降横移类机械式立体车位是不错的选择。

3）全自动机械式立体停车库的造价低廉，最大限度地利用了土地，符合国家倡导的节约土地、实现可持续发展的要求，在需要大量增加地下车位时，此类车库是最佳选择。

4）全自动立体停车库存取车不需进入地下室，使用最为方便，停车更为安全，对人体的健康更有利。

5）升降横移式符合国家环保政策，当车库达到使用寿命报废后，其报废车库的材料大部分可回收实现循环使用。

在现代化大都市中，升降横移式立体车库已经渗入到人们的各个生活领域，在机关、宾馆酒店、医院和居民区等许多地方，升降横移式立体停车库几乎处处可见。

4.2经过大量资料的仔细分析和市场调查发现自动立体车库有着巨大的发展前景，设计好用的立体车库是当前的主要目的：

1）PLC自动立体车库的总体设计方案。

2）自动立体车库的电气系统的总体设计

3）自动立体车库的PLC控制系统的设计，其中包括硬件设计和软件设计。

第二部分设计说明

1、理论分析

车主停车：

车主驾车进入车库，通过触摸屏选择合适的车位，车库自动运行，按程序要求将载车板移动到指定停车位置，驾驶员将车开到载车板上，再次通过操纵触摸屏确认，载车板将车停到指定位置。

车主取车：

车主进入车库，通过触摸屏选择自己停车的车位，车库自动运行，按程序要求将载车板移动到指定取车位置，车主将车开走，同时按确认按钮，出库自动将载车板送回原来位置，方便下次停车使用。

报警装置：

该车库停满全部可停车位，车库闪灯报警，提醒前来停车的车主将车开往别的车库。

2、自动立体车库工作流程图

按照停车过程的要求，得到以下装置停车的工作流程图。

3、停车库利用PLC的优势

随着时代的发展，人们生活水平的提高，汽车的数量也越来越多，城市停车位置越来金贵的情况下，什么样的车库土地利用率越高，停车的数量越多，在城市这个土地资源宝贵的情况下，自动立体车库无疑从普通老式停车库总脱颖而出，更优越的停车布局方式，更高科技的停车设施，更安全的车库，更智能的设计，在城市环境中无疑有着巨大的竞争优势，同时它可以节约更多土地资源，符合城市的迫切要。

4、PLC的选择

1）PLC可编程控制器是专为在工业环境中数字运算操作的电子系统。

为了使存储在其内部的逻辑运算，顺序控制，定时，计数和指示的操作的指令的算术运算，它使用一个可编程存储器，通过数字式和模拟式的输入和输出实现上述要求。

2）德国西门子PLC的概述

德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。

西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。

西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性高。

S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

小型机:

西门子小型机有S7-200：

小型机的控制点一般在256点之内,适合于单机控制或小型系统的控制。

西门子PLCs7-200

中型机:

西门子中型机有S7-300：

西门子s7-200PLC硬件特点

5、PLC工作的原理

PLC采用循环扫描的工作方式。

PLC的工作方式采用不断循环的顺序扫描工作方式。

每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。

CPU从第一条指令执行开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。

这种工作方式是在系统程序的控制下顺序扫描各输入点的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向各输出点发出相应的控制信号。

整个工作过程可分为输入处理、程序处理、输出处理三个阶段。

5.1输入处理

PLC在执行程序前，将PLC的整个输入端子的ON／OFF状态写入到输入数据存储器中。

在执行程序的过程中，即使输入变化，输入数据存储器的内容也不变，而在下一个周期的输入处理时，写入这种变化。

输入滤波会造成输入响应滞后（约10ms），如采用数字滤波的输入端子，可以通过程序修改滤波时间。

5.2程序处理

PLC根据程序存储器的指令内容，从输入数据存储器与其他软器件的数据存储器中读出各软器件的ON／OFF状态，从0步开始进行顺序运算，每次将结果写入数据存储器。

因此，各软器件的数据存储器随着程序的执行逐步改变内容。

而且，输出继电器的内部触点可利用输出数据存储器的内容执行。

5.3输出处理

所有命令执行结束时，向输出数据存储器传送输出Y的数据存储器的ON／OFF状态，这成为PLC的实际输出。

6、作品特点

1）操作简单安全合理。

2）合理利用有限的土地资源。

3）符合大多数停车场的需要。

第三部分设计成果

依据自动化车库的控制要求，得出以下程序数据

1、程序流程图

2、I/O分配表

3、硬件接线图

4、程序梯形图

第四部分结束语

我觉得毕业设计是对我们大学三年的一次综合的检验，它要求我们要把三年所学的知识综合的运用，像我这个毕业设计课题，就几乎包括了我们现在学的所有课程的内容，无论从设计的思路，程序的编写，硬件的选择，都在体现我们对基础知识的积累水平。

惭愧的是这次毕业设计中出现了许多问题，如由于有些基础知识遗忘或没有完全掌握，导致程序不完整程序运行错误等等现象，虽然这些问题都一一解决了，但这仍值得我们思考，这时的我们应该知道学习基础知识的重要性，在此同时我们应还要具有发散思维，多多联系生活实际，设计出来的东西才能符合现在的要求。

在设计中多翻阅借鉴文献是一个很好的办法，多查阅资料，扩大自己的知识面，能很大程度提高自己的设计水平.

第五部分致谢

本设计是在导师的细心指导下完成的。

导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。

本设计从选题到顺利完成，离不开导师的指导，倾注了导师大量的心血。

在此谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢!

本设计的顺利完成，也离不开各位同学和朋友的关心和帮助。

虽然这次课程要求独立制作，但是仍脱离不了集体的力量，同学间的共同讨论，讨论的不仅是一些思想的问题，还深入的讨论一些技术上的问题，这样使本人的处理问题快了许多，少走了许多弯路。

毕业设计顺利完成在我感到深深的喜悦的同时，还让我认识到了自己的不足，在今后的学习生活中我会努力弥补自己的不足，使自己更上一层楼，这次毕业设计一定会化作一道美丽的风景，永运停留在我心中。

第六部分参考文献

【1】工业与民用配电设计手册.中国航空工业规划设计研究院.北京:

中国电力出版社.2005年10月.P55-58

【2】电气控制及可编程控制（第二版）.张凤珊.北京：

中国轻工业出版社.2009年8月.P58-100

【3】现代电气控制及PLC应用技术.王永华.北京：

北京航空航天大学出版社.2009年.P80-105

【4】PLC实验实训指导书.陆剑主编.河南工业职业技术学院.2006年8月.P12-60

【5】城市住宅小区停车问题初探[ J ].全保军.山西建筑.2008年5月.P101-109

【6】电气控制与可编程控制器应用[M]．吴晓君.北京:

中国建材工业出版社.2004年4月.P20-55

【7】电气控制与PLC原理及应用[M]．李道霖．北京:

电子工业出版社.2004年5月.P30-90

【8】小型可编程控制器实用技术[M]．王兆义．北京:

机械工业出版社.2002年6月.P12-19

【9】S7-200CN可编程序控制器手册[M]．西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.2005年7月．P12-90

【10】SIEMENSWinCC手册[M]．西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.2004年8月.P16-56

【11】电气工程专业毕业设计指南-继电保护分册[M].韩笑.北京：

中国水利水电出版社.2006年.P18-56

【12】继电保护原理[M].刘学军.北京：

中国电力出版社.2007年6月.P12-90