PLC控制自动三层停车场毕业论文

1、目目 录录摘要及关键词.11.绪论 .11.1 自动三层停车场的研究背景.11.2 立体停车场的国内外发展现状.21.3 立体停车场的国内外发展趋势.31.4 立体停车场的优势.41.5 论文的研究内容.52.自动三层停车场的系统设计 .62.1 控制系统的总体设计.62.2 自动泊车系统.82.3 空闲车位显示系统.92.4 传动系统.102.5 监控中心管理及其计费系统.122.6 取车及收费系统.143 系统的程序设计.153.1 车库入口梯形图及指令表.153.2 车位显示系统梯形图及指令表.173.3 传动系统梯形图及指令表.183.4 车库出口梯形图及指令表.204 课题总结及展望

2、.214.1 课题总结.214.2 展望.22参考文献 .22谢 辞.24德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文1自动三层停车场系统设计自动三层停车场系统设计石自信（德州学院机电工程系，山东德州 253023）摘 要：本课题以 PLC 技术为基础，结合计算机技术、电力电子技术、变频调速技术等，实现了立体停车场的全自动控制，而且安全、快捷。本课题研究的停车场可以分为自动泊车系统、空闲车位显示系统、传动系统、监控中心管理及其计费系统、取车及收费系统组成。通过现场总线可以实现PLC 对各个子系统的控制。本课题研究的自动三层停车场可以单独使用建成小型停车场，也可以以此九位八车为单元进

3、行组合，组建大中型停车场，而且大多数资源共享，节省成本。与其他立体停车场相比具有明显优势。关键词：PLC 技术；立体停车场；控制1.绪论1.1 自动三层停车场的研究背景随着当今世界科学技术的迅猛发展, 社会文明不断进步, 汽车工业的发展在整个国民经济中显得越来越重要, 汽车工业的发展代表着一个国家经济发展的水平。根据我国汽车行业的报告, 1996 年我国汽车年产量达到 150 万辆, 据中国汽车工业协会今日发布的统计数据显示，2009 年 12 月我国汽车产销分别完成 152.47 万辆和 141.36 万辆，比上月分别增长 10%和 6%，比上年同期分别增长 145%和 92%，产销量再次创

4、历史新高1，这也说明我国汽车数量的激增，造成了停车难，停车场车位严重不足，下面以天津市为例简单介绍。随着滨海新区的开发开放，作为现代化国际港口大都市的天津，城市车辆保有量迅速增长。数据显示，天津市机动车 2002 年为 98.9 万辆，到 2008 年 8 月底已达到 134.9万辆，5 年增长了 36.4%。平均每天有 500 辆、每月约有 1.6 万辆新车上牌，年均增长 15%左右。天津停车难问题不仅与公共停车设施建设的严重滞后有关，也与停车管理的相对滞后有关。一方面，天津市占路停车比例居高不下，而另一方面，公共停车场却大量闲置。很多人反应，现在燃油税改革了，买车不难，养车也相对轻松一些，

5、最难的就是没地方停车。天津中心城区小客车 43.9 万辆，按照公认比例计算，中心城区需停车泊位约 56.4万个，而天津市目前仅有各类停车泊位 24.6 万个，缺口约 31.8 万个，每天 20 余万辆汽车随意停放在马路两侧或楼群里巷，导致交通拥堵，市容环境受到影响，还引发了许多挂擦碰撞等事故2。每年将有几百万辆的汽车进人全国各个城市, 但是迫于我国现实情况, 车多路窄、停车场少、人口多、城市拥挤、乱停车已经给交通、城管、市民生活带来诸多不便。在一些新建居民小区解决停车问题也是物业管理应该考虑的问题。这些问题如不及时解决, 将德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文2会使矛盾日益

6、突出。从宏观上讲, 将严重阻碍我国汽车工业的发展。为此, 年国务院就汽车及停车场发展问题, 下达了硬性规定, 城市要发展汽车就必须建立停车场, 没有停车场就不能发展汽车, 因此, 停车场将成为城市发展的必须。目前, 国内不少城市兴建了停车场, 大多数为平面式或楼层式大型停车场, 占地面积减少不多, 无中、小型停车场, 社会效益不明显。从宏观经济分析, 由于由于国际金融危机的影响，我国的出口贸易受到很大的影响, 为了保证国民经济的稳定发展, 国务院制定了扩大内需的方针政策。加大了对房地产在国内的基础建设和汽车工业等的投入。先看住房, 由于改善城市居民的居住条件, 新房一般都建在远离城市的郊区尤其

7、是大城市, 这样市民上下班就产生了困难, 因此有些住户需要购买汽车, 这也是社会发展的必然。车辆的增加给物业管理带来了新的课题。再看汽车, 国家发展汽车主要是刺激内需, 中国人口多而汽车少, 近几年, 汽车已然成为我国的主要交通工具, 因此, 从发展的观点来看, 汽车的需要量相当大，从而促进停车场的建设3。由于以上原因, 给城市带来的问题是停车难。各城市都在市区兴建停车场, 但远远满足不了发展的要求。在居民区, 现况是楼高, 而且楼间距小。如果车辆多的话, 停车就很困难。现在北京就要求建楼每十户有一个停车场地4, 这还远远满足不了居民的要求。向发达国家那样, 每户都有车的方向发展。未来停车问题

8、更加突出。停车已成为社会、单位、交通、城市、住宅区急待解决的问题, 因此, 停车场的发展前景乐观、市场潜力大、是一种市场急需的产品。立体停车场是一个非常好的具有超前意识和社会公益性的投资项目。1.2 立体停车场的国内外发展现状1.2.1 立体停车场的国际研发现状日本从 20 世纪 50 年代中期开始停车场问题研究，1960 年建成了一座四个车位的二段式立体停车场，60 年代末，仅东京市就引进西欧技术建成了各种形式的立体停车场 40座，1971 年开始发展装配自行式立体停车场。据日本建设厅调查统计，在日本从事立体停车库及其设备开发、制造的公司约有 200 多家。目前日本已经投入使用立体停车位超过

9、 300 万个，其中以升降横移式停车设备为主。对于日本，优势在多层升降横移类、垂直升降类、水平循环类、垂直循环类、简易升降类等产品上。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。由于得到政府的高度重视，各种立体停车设备得到普遍开发和利用，韩国近几年增长速度都在 30% 左右。德国和意大利等德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文3欧洲国家从事停车设备开发和生产比较早。较好的公司有意大利 Sotefin、Interpark、德国 Palis 等。由于欧洲国家土地资

10、源比较富余，停车问题表现不很突出，停车设备应用量不是很大。多数为巷道堆垛式产品5。由于计算机技术和电力电子技术的飞速发展，由全电脑自动控制，采用变频调速技术的新一代立体停车场首先在日本、德国及美国兴起。英国、法国、瑞士和韩国紧跟其后开始仿效。现在日本在停车场的技术研究与开发、制造、管理等方面的水平都处于国际领先地位，所建成的立体停车场的数量和容车量也居于世界前列。当前立体停车场中有以下几个关键技术：变频调速、PLC 程控器、光电开关（侦测电眼） 、断绳与松绳报警、上、下限程开关和超高、超低限位报警装置、警示装置（警示灯、蜂鸣器）等6,7。1.2.2 立体停车场的国内研发现状我国在 20 世纪

11、80 年代初开始研制和使用立体停车场。90 年代以来，随着汽车工业和建筑业的发展，尤其是轿车进入家庭后，立体停车场的应用逐步推广。2006 年我国汽车销量超过 720 万辆，同比增长超过 25%，第一次超越日本，成为仅次于美国的第二大汽车消费国8。到 2003 年底，我国已有 31 个省份的 56 个城市，兴建了 879 个立体停车库，车位 8 万多个，其中有一半是用于住宅小区配套设施。而且，这些停车库更多地集中在北京、上海、江苏、浙江和广东等地。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。产品经引进技术和自

12、我研制开发，生产技术水平有了很大的提高。如杭州西子石川岛停车设备有限公司的 PCS 曳引式车库属于垂直升降立体停车场，变压变频（VVVF）驱动和微机控制方式使整座车库实现低振动、低噪音、低成本和高效率的运行；采用标准设计，内置自动升降旋转装置，配以先进的导航指示，无需司机倒车，存取方便、简易，即使是新手驾驶也可放心使用。目前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9,10。尤其是近几年随着人口的增长，土地资源日益紧张，而且加上城市规划跟不上时代的发展，立体停车场得以更迅速的发展。1.3 立体停车场的国内外发展趋势停车问题是一种社会环境问题

13、，是城市发展过程中客观出现的社会现象。我国立体停车场的应用与研究正处于起步阶段，立体停车场行业在我国还是新兴行业，建设的数量远远不足，规模也不大，大型的主要靠进口，小型的应用还不广泛，综合国内外市场的需求，可以断定拥有高技术含量、高附加值、采用机电一体化技术的立体停车场具有德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文4广阔的市场前景。停车场不仅仅停放小型汽车，随着不断改进，立体停车场的载车型也向大型、重型车辆发展，在日本正在设计开发可以停放载重汽车、大客车的立体停车场，还有专门为家庭设计制造的家用型停车场，另外还有的停车场实现了无人化管理11。停车产业正向多元化方向发展，其停车场技

14、术不单单是纯粹的机械设备，它还包含了当今建筑、机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等领域的大量先进技术。多层垂直再提升装置日臻完善，如汽车出入声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车安全检测、自动消防灭火等12。立体停车场的控制正向智能化方向发展，一些新技术正在迅速进入该领域，如变频技术、全电脑（多微机）控制系统、传感技术、光纤通讯技术、垂直提升和水平平移机构、IC 卡的防伪技术、机电安全装置系统、防火防盗系统、停电与电源故障的排除及处理系统等。对于全电脑自动控制系统的开发，要设计专用硬件系统和开发专用的软

15、件技术，使之适用于存取车全过程的管理和控制，尤其是对于“模块”搁架式立体停车场的电梯调配，自动送车找位、自动平层，应快捷、准确、可靠。系统安全装置的设置要与动态过程安全检测形成闭环，确保存取车过程的安全运行13。立体停车场越来越向着智能化、无人化操作方向发展，而且结合当今先进的技术：自动控制技术、导航定位技术、图像识别技术、传感技术、报警装置、防盗防火装置等，立体停车场将成为一个独立的高技术设备。与各种先进技术的融合将促进停车场向高技术方向发展，形成停车场产业。我国停车场的需求量会不断增大，尽管我国立体停车设备工业起步较晚，但人们已经认识到立体停车场建设的必要性和紧迫性14。而我国也开始立体停

16、车场技术的研究开发，加之在控制、机械、电子等方面具有一定的基础，相信我国的立体停车场技术会得到迅速发展。1.4 立体停车场的优势立体停车场可以向空中发展，也可以向地下延伸，具有很大的优势。1.4.1 节省城市土地资源随着人口和车流量的日益增加，泊车需要的场地空间也随着不断扩大。在土地空间日益紧张的情况下，修建停车场需要需要占很大的土地面积，是一个十分难以解决的问题。修建自动化立体停车场，将可以充分利用立体空间，有效节省城市土地资源。事实表明，修建一个立体停车场是修建平面停车场面积的 1/21/25，本课题设计的 PLC 控制自动停车场的面积是平面停车场的 3/8，如修建停放 160 辆轿车的平

17、面停车场需占地 5600德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文5平方米，而现代化立体停车场只需占地 2100 平方米，可以节省 3500 平方米的土地15。1.4.2 投资效益高从工程造价方面比较，本课题设计的立体停车场可能不比平面停车场在前期建设投资上占很大的优势，但是同样的面积，PLC 控制自动停车场要比传统停车场多停两倍的汽车，而且雇员大大减少，无论是从开支，还是从收益方面来说，都具有传统停车场无法比拟的优势16,17。1.4.3 美化城市环境，展示社区文明风貌随着在马路边或社区繁华道路上停放车辆，不仅容易堵塞交通，也易引发事故，而且还有碍于城市容貌及社区文明建设。本课

18、题研究的立体停车场可以依附在建筑物之中也可以独立设计成型，占地面积少，容车辆大，不仅可缓解交通堵塞，也可美化城市环境，是存车的理想之举。另外，车辆进入车库后熄火，减少了尾气的排放，且噪音低，有利于净化空气及环境保护。1.4.4 安全可靠，存取车方便快捷车库内的整个操作过程可由 PLC 控制器控制完成，载车架可将车安全的将车送到指定位置，轿车就像进了保险箱，安全可靠。由于汽车不在坡道和库内行驶，车主无需寻找车位， 存取方便快捷。平时车库处于无人状态，有一个或多个车辆入口，且设有完善的监控系统和管理系统，防盗性好，还可避免风吹雨淋日晒引起的车辆免漆老化问题18,19。1.5 论文的研究内容本课题以

19、九位八车 PLC 控制自动停车场的设计为基础，该模块结构经过组装可以制造出小、中、大型立体停车场。是技术含量高、发展快、收益高并且可以根据场地的大小自行设计停车场大小的方便快捷的社会公益性新产品。既适合中小企业及个体私营企业投资，也适合于国有大型企业开发、研制、使用。本课题设计的 PLC 控制自动停车场系统分为地上、地表和地下三层设计，按照从上到下，从左至右的顺序依次编号为 1 至 9 车位，村车市也按照这个顺序设置存车优先级，但是 1、2、3、7、8、9 号车位只能上下移动，4、5、6 号车位只能左右移动，而且 5 号车位作为调度车位不允许停车。结构图如图 1 所示。德州学院 机电工程系 2

20、010 届 自动化专业 毕业论文6123456789地表地下地上图 1 车位位置图当 1 号车位停车时，4 号车位右移至 5 号车位，然后 1 号车位下移至 4 号车位存车，存车完毕后，1 号车位上移至 1 号车位，4 号车位左移至 4 号车位回复原状。3、7、9 号车位原理相同。2 号车位和 8 号车位只要使车位上升或者下降即可。本课题设计的九位八车停车场只是优化组合的基础，可以根据需要进行任意组合，可以以九位八车停车场为单元进行扩展，建设大型停车场，也可也去掉地下一层，变为地表和地上两层。2.自动三层停车场的系统设计2.1 控制系统的总体设计2.1.1 系统的总体设计PLC 控制自动三层停

21、车场具有占地少、容量大、利用效率高的优点，利用 PLC 的自动控制能够实现车主从泊车到取车全部由系统自动完成的功能，系统总体设计如图 2 所示。车辆出入口管理理车辆传感器摄像头道闸控制器读卡器123456789自动三层停车场车辆车位信息显示系统显示空闲车位及车辆信息停车场监控中心工作站德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文7图 2 三层停车场系统图(一) 感应卡功能能够长距离感应，进场发卡，记录车辆信息、入场时间，出场读卡收费，读写速度快，操作简便。(二) 自动道闸功能入场感受车辆在有空闲车位的情况下自动开启，出场收卡自动开启；能够接受手动输入信号，便于调试安装；具有延时、欠

22、压、过压自动保护；可缓冲接受两条抬闸指令，可连续过车，也可接受收费管理电脑的直接控制；使用光电开关进行行程控制，使用寿命要长；增设紧急手动装置，以防止意外事件的发生。(三)出入口管理功能感知车辆有无，无车不发卡或读卡；读卡判别，无效则灯光报警；系统随时识读进入票箱感应区内已经过合法授权的感应卡、一次性读取卡上的卡类、卡号、进出场标志、数据，送 CPU 处理后，根据卡的类别进入相应的处理程序，显示卡号及卡状态；停车记录建库存档，并可保存记录。(四) 停车场管理功能自动完成临时卡收费、放行功能；可调出车辆出入的时钟日期；可以生成各类统计报表，具有强大的数据检索查询功能；可通过远程实时监视与控制。2

23、.1.2 控制系统设计流程图PLC 控制三层停车场系统由 PLC、位置传感器、车辆传感器、行程开关、控制器、保护继电器等组成。PLC 是控制系统的核心，分为自动和手动两种运行状态。手动状态下，所有检测信号不参与控制。自动方式时，所有信号进入 PLC 控制系统，当有存取操作时，PLC 会接收和分析管理中心通过总线发出的指令，控制升降机将车运送到相应位置。通过各种光电开关、行程开关、位置传感器检测位置状态，通过接触器、继电器执行对拖动电机的启停控制。行程开关的设置保证了升降机能够上升、下降、左移、右移到准确位置，位置传感器保证了存取车的安全。为了保证人员安全，系统在明显位置设置了急停开关，当意外发

24、生时，按下急停开关，断开电机电源使升降机无法正常运行，从而保障了人员与车辆的安全。系统输出控制信号包括控制电机运行方向信号、控制电机运行信号、制动电磁铁得失电信号、控制灯光报警信号、控制车库照明信号等。通讯系统主要包括车位有无车状况、升降台工作状况等各种信号的采集、报警与车场监控系统通信。系统控制主流程图如图 3 所示。德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文8系统初始化操作方式选择自动方式监控中心指令手动方式按钮操作存车取车入场子程序出场子程序NNYY图 3 PLC 控制自动停车场主流程图2.2 自动泊车系统车场入口主要由道闸（包括道闸控制器、车辆感应器） 、车辆检测传感器、

25、入口摄像系统及远距离读卡器组成。车辆进入停车场时， 设在车道下的车辆检测传感器检测到车辆，同时出口摄像机摄录该车辆图像并将识别信息传输至监控中心，系统为该车分配车位，车牌号、入场时间和车位信息显示在车辆信息显示屏幕上，车主领取车辆记录卡，自动道闸升起放行车辆，车辆通过车辆检测传感器后自动放下栏杆。入口总线控制板把车辆信息，入口日期、时间、泊车车位通过现场总线上传给控制室电脑系统，开始计时。车辆入场子流程图如图4 所示。德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文9车位空位检测入口开启闸门记录车辆信息车辆检测有空车位有车领取车辆记录卡关闭道闸车辆进场YYNN图 4 车辆入场子流程图2

26、.3 空闲车位显示系统在车库的上方设置显示板，来显示车库内空闲的车位数目，显示板上可由 LED 灯组合而成显示空闲车位，显示内容包括空闲车位的数量、可停放的位置以及停放车辆的信息。显示系统通过现场总线与监控中心管理系统以及泊车系统等系统相互联系，能够及时的显示车辆车位的信息。三层立体停车场的显示板示意图如图 5 所示。德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文10123456789车辆信息显示车牌号码：泊车时间：所在车位：计 费：213图 5 三层立体停车场的显示板示意图注释：1：显示空缺车位位置，红色为车位已泊车，绿色为车位为空，5 号位为调度位不准停车。 2：用来显示空闲车位

27、的数量。 3：显示车辆信息，包括车牌号码、泊车时间、所在车位、应收费用等。2.4 传动系统系统的传动系统主要通过 PLC 程序控制器控制实现，如上图 5 所示，1、2、3、7、8、9 号车位只能上下移动，4、6 号车位只能左右移动，5 号位为调度空位始终保持空位。控制系统负责停车设备一切动作，自车辆进入动作区域泊车过程开始，输入载车板号码后，系统对入库车辆进行车高、车长、车重全面检测，确认符合容车尺寸，动作区域无异常，系统开始运行，载车板垂直升降和水平运输，取车时由停车系统把汽车从泊车位取出并运送到地面交付司机开走，整个操作过程的所有动作完全由 P L C 自动控制。可避免人员操作失误而发生意

28、外事故。PLC 控制的基础上还有几项关键技术如下。2.4.1 传动系统的几项关键技术(一)变频调速变频调速技术是一门综合性的技术，它建立在控制技术、电子电力技术、微电子技术和计算机技术的基础上。它与传统的交流拖动系统相比，利用变频器对交流电动机进行调速控制有许多优点，如节电、容易实现对现有电动机的调速控制、可以实现大范围内的高效连续调速控制、实现速度的精确控制等。容易实现电动机的正反转切换，可以进行高额度的起停运转，可以进行电气制动，可以对电动机进行高速驱动。PLC 控制器和变频调速技术共同控制电机正反转实现升降机使车位上升或下降或者左右移动。德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕

29、业论文11(二)光电开关（侦测电眼）光电开关装设于停车设备车辆入口处、左右两侧、前后方向、横移载车板上等处。入口处检测车辆是否停妥，车辆尺寸是否符合规定的容车尺寸，入口处有无人、物逗留；左右两侧的光电开关是检测升降载车板在升降过程中是否有人、物从设备两侧进入动作区域；设备中部设置的光电开关是检测车辆高度；通过它们严格监控动作区域，并将检测信息输入监控中心管理系统对车辆泊取作业进行严格管理14。在运行过程中如有意外进入动作区，设备即自动停止运行或者通过设置的急停按钮是设备停止运转，排除意外后重新启动才可再作运行，确保安全。(三)断绳、松绳报警立体停车设备的载车板垂直运输是靠提升机构实现的。液压传

30、动用钢丝绳提升，链传动用链条提升，无论钢丝绳还是链条，都是车库安全运行的关键环节之一。因此必须对它们进行跟踪检测。检测方法有两种：第一将位移传感器装设于链条或钢丝绳有自然挠度处，当载车板起吊时，链条或钢丝绳的自然挠度过大或过小传感器都会把结果反馈给控制台达到检测目的；第二起吊绳过松或过紧或有一股钢丝绳发生破断，可用霍尔元件进行检测，把检测到钢丝绳的断头信号输给监控中心管理系统存档，当钢丝绳断头数积累超过许可限度系统自动报警，需要及时更换新的钢丝绳，系统才可再做运行。(四)上、下限程开关和超高、超低限位报警装置载车板的垂直运输和水平横移在监控中心的监控下进行。当载车板上升或下降至设定高度时，上、

31、下行程开关动作，自动停止运行，以确保车辆及设备安全。如果上、下限位开关出现故障失去作用时，超高、超低限位开关动作并报替，采用上限和上极限双重设计，即使其中一个损坏失灵另一个仍起作用。(五)警示装置（警示灯、蜂鸣器）警示灯、蜂鸣器与光电开关、超关、传高超低行程开感器等装置连接正常使用时，运行警示灯保持闪动信号；当车辆驶入载车板而车身未完全进入载车板或有超长车辆驶入，导致红外光被遮断时，蜂鸣器发出连续长音，操作面板上“车长灯”亮，以利驾驶员及现场管理人员判别。此装置一旦启动将一直动作，直至状态解除为止。以上技术是保证系统安全运行的前提。2.4.2 托盘式车位为了实现车位的移动，可将车位设计为托盘式

32、车位。由于平薄板抗弯强度很低 ,将其折成一定形状 ,如图 2-5 所示 ,可以大大提高抗弯强度 ,在适当位置加上筋板能够进一步德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文12提高强度。选择折弯处分为两部分作为连接面 ,如图 6 所示 ,可以使得板材易于加工 、装拆 、运输方便。不同部位根据抗弯强度的要求 ,可以采用不同厚度的板材降低成本。托盘式移动车位形状如图 6 所示。图 6 托盘式移动车位形状2.5 监控中心管理及其计费系统2.5.1 监控中心管理系统监控中心管理系统是 PLC 控制自动三层停车场的重要组成部分，它由主控机和打印机等外围设备组成。它由主控主控机计算机、计费系统、

33、打印机等设备组成。通过CAN（Controller Area Network 属于现场总线范畴）总线与入口、出口及车场联接，交换数据，并作自动统计，档案保存。CAN 总线技术成熟，抗干扰性好，非常适合智能停车场通讯。管理中心对整个停车场的车位进行管理，统计已经分配的车位、空闲的车位、无法使用的车位等。并对每个车位进行编号，当有车辆入库时，将最近的空闲车位号分配给该车辆；当有车辆出库时，将其占用的车位归到空闲车位中，便于分配给其它车辆。监控中心管理系统同时把停车库空余车位、已占用车位、出入口状态等情况传送至显示系统在屏幕上显示出来便于停车场的管理与调度。系统图如图 7 所示。德州学院 机电工程系

34、 2010 届 自动化专业 毕业论文13停车场系统监控中心管理系统显示系统控制器控制器主控机传动控制系统现场总线现场总线车辆传感器车辆传感器摄像头摄像头读卡器道闸控制器图 7 监控中心管理系统系统图2.5.2 车辆计费系统车辆计费系统属于监控中心管理系统的一部分，通过 CAN 现场总线与停车场的其他各个部分相连。当入口处车辆检测器检测到有车辆进入停车场，计费系统接收来自监控中心管理系统的车辆信息，并对车辆进行计费；当出口处车辆检测器检测到车辆要开出停车场，计费系统接收来自监控中心管理系统车辆的信息，并从计费系统中调出关于该车辆的停车时长及应收费用，并传送至收费系统，完成收费。同时计费系统将车辆

35、信息传送至监控中心管理系统的数据库，存档保管。其系统流程图如图 8 和图 9 所示。德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文14 入口车辆检测有车N读取车辆信息监控中心管理系统Y计费系统开始计费出口车辆检测有车N读取车辆信息Y收费系统监控中心管理系统计费系统调出车辆信息信息相符监控中心管理系统完成收费YN图 8 泊车计费系统子流程图 图 9 取车收费系统子流程图2.6 取车及收费系统车场出口主要由道闸、车辆检测传感器、出口摄像系统、远距离读卡器、自动交费系统组成。车主取车时车辆检测器感应出库信号并通知主控计算机提示操作员准备操作，同时出口摄像机摄录该车辆图像并将识别信息与计算机

36、中对应信息卡卡号的所有相关信息进行比较，相符则自动计算出应交费，并通过收费显示牌显示，提示司机交费，交费后出德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文15口道闸开启，车辆离场；如果不相符则示警。取车及收费系统流程图如图 10 所示。出口车辆检测有车NY读取记录卡信息交费NY开启道闸车辆离场图 10 车辆出场子流程图3 系统的程序设计以上介绍了本课题的概况，以下是立体车库的 PLC 主要程序。3.1 车库入口梯形图及指令表图 11 是 PLC 控制自动立体车库的梯形图，如下所示：德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文16图 11 车辆入口处梯形图指令表如下：LD

37、X001OUT M0LD X000AND M0OUT M1LD M1SET Y000RST Y001LD X002MC N0 M2RST Y000SET Y001INC D0BCD D0 K2Y010MCR N0LD X003RST Y001END编程图上，支路 1 中 X001 表示车辆检测开关，当车辆驶到道闸前，车辆检测器发出信号使 X001 闭合；支路 2 中，X000 表示空位检测开关，当有空车位时 X000 闭合，辅助继电器 M1 处于准备通电状态；只要车辆检测开关检测到车辆，X001 闭合，支路 1 通电，驱动辅助继电器 M0，其接点 M0 闭合，M1 马上通德州学院 机电工程系

38、2010 届 自动化专业 毕业论文17电，M1 接点动作，使输出线圈 Y0 置位，其相应的输出端 Y0 发出信号控制道闸升降的电动机正转，同时复位 Y1 线圈，确保道闸没有反转信号，这时道闸就打开，车辆通过。车辆通过以后经过道闸后的车辆检测器，这时有几道控制目标，所以运用主控指令 MC 对所有工作一并控制。检测器发出信号使开关 X002 闭合，PLC 就执行 MC 和 MCR 之间的程序。首先把 Y000 输出线圈复位，即道闸电动机正传信号复位，同时置位 Y001 输出线圈使电动机反转道闸关闭。同时设定一个数据寄存器 D0，作为对车库车辆总数的记录，然后用 BCD 功能指令使 D0 中的二进制

39、转化成十进制输出到以 Y010 为首的八个输出端，驱动车库大门指示板上的显像管。最后，在道闸关闭的终点安装一个限位开关 X003，当道闸恢复原位是，X003 接点接通，使电动机反转信号复位。通过以上控制，系统便完成了车辆进入车库的自动控制。3.2 车位显示系统梯形图及指令表车位显示系统也可以由 PLC 控制实现，只要在车位上安装红外检测装置，就可以对车位有无车辆进行检测。当车位无车辆时，相应的输入继电器不通电，常闭触点合上，输入端所连接的指示灯亮，表示车位为空。所需的软元件有输入端元件 X010-X017，输出端元件 Y010-Y017。输入输出元件共计 8 对，其梯形图如图 12 所示。图

40、12 车位显示系统 PLC 控制梯形图德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文18指令表如下：LDI X010OUT Y010LDI X011OUT Y011LDI X012OUT Y012LDI X013OUT Y013LDI X014OUT Y014LDI X015OUT Y015LDI X016OUT Y016LDI X017OUT Y017END3.3 传动系统梯形图及指令表传动系统是整个 PLC 控制的核心，由于 1、3、7、9 号车位，2、8 号车位的控制方式相似，只是输入输出元件不同，下面以 1 号车位和 2 号车位为例，简单介绍一下。图 13 1 号车位传动系统

41、 PLC 控制梯形图德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文19指令表如下：LD M8002SET S3STL S3LD X030SET S30STL S30OUT Y030LD X031SET S31STL S31OUT Y031LD X032SET S32STL S32OUT Y032LD X033SET S33STL S33OUT Y033LD S34OUT S3RETEND上述程序中 M8002 为触发脉冲，X30 为启动开关，X31 为右限位开关，X32为下限位开关，X33 为左限位开关，X34 为上限位开关。2 号车位梯形图及指令表如图 14 所示。图 14 2 号

42、车位传动系统 PLC 控制梯形图德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文20指令表如下：LD M8002SET S30STL S30LD X330SET S330STL S330OUT Y330LD X331SET S331STL S331OUT Y331LD X332OUT S30RETEND其余车位的 PLC 控制与这两个车位的控制相似，不再赘述。3.4 车库出口梯形图及指令表车辆出库，要减少车辆数量记录，在车辆出口处的缴费系统、道闸开关系统的 PLC 控制如图 15 所示。图 15 车辆出口梯形图指令表如下：德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文21LD

43、 X040OUT M40LD X041AND M40OUT M41LD M41SET Y040RST Y041LD X042MC N0 M42RST Y041SET Y040DEC D0BCD D0 K2Y010MCR N0LD X043RST Y041END德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文22梯形图上，X040 表示车辆检测开关，支路 2 中，X41 表示车辆是否交费开关。只要车辆已完成缴费，则 X041 闭合辅助继电器进入准备通电状态，只要车辆检测开关检测到车辆，则 X040 闭合，支路 1 通电，驱动辅助继电器 M40，其接点 M40 闭合，M41 马上通电，M4

44、1 接点动作，使输出线圈 Y40 置位，其相应的输出端 Y40 发出信号控制道闸升降的电动机正转，同时复位 Y041 线圈，确保道闸没有反转信号，这时车辆通过。其原理与车辆入场相似，只是输入输出元件不同，出库入库必须区分开，在此不再赘述。不同的是，要是车辆数量减少，用 DEC 功能指令使记录车辆的数据寄存器 D0 减 1，最后刀闸关闭。4 课题总结及展望4.1 课题总结本文的主要研究内容是自动立体车库系统的研究，在前人研究的基础上作了进一步的开发，吸取了前人研究的精华，补充了前人研究的不足。本系统是基于 PLC 的自动控制系统，将各项技术巧妙地结合在一起，是系统更加稳定、安全。本课题研究过程中

45、主要做了以下工作：（1）详细分析了现如今国内外关于立体车库的先进技术，主要的技术包括：变频调速技术、监控及控制部分、传感器技术、警报装置等。针对这些技术，本课题进行了一一探讨，课题的最重要部分为 PLC 控制部分，通过 PLC 技术的研究实现对各个部分的控制，从而实现了系统的协调配合，使系统更加安全、可靠。通过各种光电检测开关、车辆传感器、灯光及声音报警、电子屏显示等使存取车安全快捷。（2）比较国际先进的立体停车场模式包括：循环停车场、连续倾斜性立体停车场、平坦型立体停车场、复合型立体停车场、自由停车行立体停车场、绿化性停车场等立体停车场的技术，本课题采用了九位八车的自动三层停车场。本课题研究

46、的停车场充分利用了地面、地下以及地上的资源，充分节省了土地资源，而且各个车位的移动范围较小，这就给传动系统减轻了负荷，节省了资源，也在一定程度上使系统更加安全。（3）本课题研究的立体停车场采用全自动化 PLC 控制，减少了人员的参与，节省了劳动力资源。在显示系统上显示空闲车位，节省了寻找车位的时间，使停车场系统更加人性化。德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文234.2 展望由于本课题研究的立体停车场系统要求的技术较高，而且研究时间仓促再加上本人能力的有限，使本课题在设计上存在很多不足之处：（1）在以此九位八车为单元，组合成大型停车场的技术上研究的不够充分，还需要进一步的研究

47、，实现大型停车场的要求。（2）由于本系统在实际中存在很多的不确定因素，这就无形中增加了系统程序编写的难度，也相应增加了成本。（3）系统的稳定性仍需要进一步的提高，自动化程度需要进一步加强，这样才能符合现代化社会的发展。（4）在资源利用方面仍需要进一步研究，寻找出最经济。最实用的车库利用方式，也可以利用太阳能技术。由于停车场一般都在比较宽阔的地方，可以在停车场顶棚上安装太阳能板，产生电能实现传动系统的运转，从而节省资源。由于时间仓促，本人能力有限，本课题研究的立体停车场系统存在不少的问题，希望有更多的人参与到立体停车场研究的行列，设计出更加安全、稳定、快捷的立体停车场，以更加节省土地资源的方式解

48、决停车难问题。尽管如今的立体停车场技术已经发展了很长时间，但是其关键技术仍需要继续研究，才能够设计出更加完美的立体停车场系统，满足人们对停车车位的需要。参考文献1郁汉琪，郭健.可编程序控制器原理及应用M.中国电力出版社.20062刘向阳，子荫.机械立体停车场-亟待开采的金矿J.静态交通.2004（2426）3刘守操等.可编程序控制器技术与应用M.北京：机械工业出版社，20064刘曙光.基于 PLC 的立方体仓库运行系统J.物流技术，2006， （3）:50-51-525马可，苗志全，张波.智能停车场管理系统的实现J.华北科技学院报，2006,3（3）：72-746袁任光.可编程序控制器选用手册

49、M.北京：机械工业出版社，20027日松下电工株式会社.FPI 硬件技术手册、FP-M/FPI 编程手册、control FPWIL GR 操作指南M8郑焕明，曹伟忠.加速自动化立体停车场建设解决北京停车难问题J.决策前沿.德州学院 机电工程系 2010 届 自动化专业 毕业论文242001（5）:20-219卢晓媚.加快广州立体停车场（库）的发展J.产业经济.2007，44-4810王丽文，孟建军.PLC 在地下双层结构平面停车场机械式升降台安全检测中的应用J.兰州交通大学报.2006：94-9611席建忠等.九位八车自动控制立体停车场J.产品与市场.2003（6）：41-4312王瑞刚，吴成东.立体停车场的发展现状与趋势J.静态交通.2005（2）：20-2413林嘉等.基于 PLC 的住宅小区停车场管理系统J.自动化技术与应用.2008（1）：101-10314伊大成（编译）.汽车停车场自动控制系统J.电子电路制作.2003（7）：18-2215索迹，祁春清.智能立体停车场控制探讨J.自动化技术与应用.200716朱忠裕.停车产业化发展必须处理好的九个关系J.综合运输.2004.3(2)：1-317李家宝.有关停车产业化发展的探讨J.中外房地产导报.2003.23(2)：1-218杨晓光.中国交通信息化与发展智能交通运输系统问题研究J.交通运输系统工程与信息.2