基于PLC的立体停车库毕业论文

华北科技学院毕业设计（论文）

目 录

摘 要??????????????????????????????..Ⅰ 1 绪 论?????????????????????????????? 1 1.1 立体停车库发展概况

1.2研究立体停车库的意义 1.3本论文要完成的主要任务 2 可编程控制技术的研究

2.1 可编程控制器的发展历程 2.2 可编程控制器的特点 2.3 可编程控制器的基本结构 2.4 可编程控制器的应用领域 2.5可编程控制器的工作原理 2.6 可编程控制器的编程语言 2.7 PLC控制系统设计的基本基本原则 3 立体停车库硬件设计 3.1 硬件器件简介 3.1.1 行程开关 3.1.2 光电开关 3.1.3 升降电机 3.1.4 横移电机 3.1.5 按钮 3.2 硬件设计

3.2.1 升降横移式立体车库简介 3.2.2 车库外观图设计 3.2.3 立体停车库的结构组成 3.2.4 立体停车库的控制形式

第 1 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

4 PLC控制系统软件设计 4.1 PLC型号的选择 4.1.1 I/O点数的确定 4.1.2 选定PLC

4.1.3 控制系统I/O地址分配 4.2 PLC控制程序设计 4.2.1控制流程图

4.2.2 1号车位程序运行过程及说明 附录 结束语 参考文献 致谢

2

华北科技学院毕业设计（论文）

立体停车场PLC控制系统设计研究

摘 要

随着汽车的急增致使城市停车难问题不断恶化,而作为解决城市静态交通的有效措施——向空间、向高层发展的自动化立体停车设备,以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点,越来越受到人们的青睐。目前市面上常见的立体停车库有：升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等8种,其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点,在国内车库市场占有绝对优势的市场份额。升降横移式立体停车库作为一种新兴的停车设备，以其独特的特点应用在酒店、宾馆、机关单位以及居民小区等各种场所。

S7-200 PLC是西门子公司生产的一种小型PLC，其许多功能达到大、中型PLC的水平，而价格却和小型PLC一样。因此，一经推出就受到广泛的关注。特别是S7-200 CPU22*系列的PLC产品，由于它具有多种功能模块和人机界面可供选择，所以系统的集成非常方便，并且很容易组成PLC网络。同时，它具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，使得在完成控制系统的设计时更加简单，几乎可以完成所有功能的控制任务。S7-200 CPU226 具有24个输入点数，16个输出点数，同时它还可以进行扩展，扩展后扩展模块的可用点数达到248个。

在立体车库控制系统中除了主控制器PLC以外，还需要一些其他的主令电器才能构成一个完整的系统，其中最主要的有光电开关、行程开关、接近开关、电动机、接触器以及热继电器。光电开关是光电传感器在系统中是用来检测车辆是否超长及链条是否出现故障；行程开关应用于限制载车板是否平移到预定位置；电动机通过正反转实现载车板的升降及左右移动；接触器有很多触点，可以通过接触器来控制触点的闭合与断开；热继电器是为保护电动机而设置的，防止电动机出现过热而烧毁。立体停车库系统的基本原理：从结构上来说，通常立体停车库除顶层外的其他层都必须留出一个空位，用来向载车盘提供上升和下降的通道。当车辆位于底层时，无需移动其他托盘就可以直接取出车；若准备将车存于底层，同样不需要移动其他层的载车盘，直接将车驶入即可。但若车辆存于中间层或顶层，在存取车时，则需要判断预存取车位处所在的下方是否为空，不为空则要通过横移将车位以下的托盘调整为空，进行平移操作后，在进行下降至一层，

第 1 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

进行存取车。整体操作时，遵循底层托盘只进行平移操作，顶层托盘只能进行升降操作，中间层既可平移又可升降操作的原则。升降横移式立体停车库根据其工作原理以及实际的运动规律，运用模块化的设计方法来编制停车库的控制程序，这样更有利于程序的调试，节约内部资源。

升降横移式立体停车库具有非常广阔的发展空间和发展前景，其未来的发展方向就是要使停车库实现真正的智能化，以互联网为依托，实现网络化。操作人可通过灵活多样，比较友好的人机界面，控制灵活，系统的安全性和可靠性高。

关键词: 立体停车库，控制系统，可编程控制器

2

华北科技学院毕业设计（论文）

Introduction

As the car surge caused the problem of parking in the city continued to deteriorate, and as the solution of static traffic in city -- the effective measures to the space, develop to the high level of automated parking equipment, with its small area, parking rate is high, flexibility, high efficiency and low consumption, cost-effective, safe and reliable, more and more people in favor of. Currently on the market common stereo parking garage: the type of lifting, vertical circulation class, multilayer circulation, circulation, plane migration class, Lane stacking, vertical lifting and simple fluctuation class8, wherein the lifting and transferring to its simple structure, convenient operation, safety and reliability, low cost, in the domestic garage market dominant market share. Lifting transverse-moving parking as a new kind of parking equipment, with its unique characteristics used in hotels, guesthouses, offices and residential areas and other places.

S7-200PLC is a Siemens company production of a small PLC, many of its functions to achieve the big, medium-sized PLC level, while prices and small PLC. Therefore, once introduced by the widespread concern. Especially the S7-200CPU22* series PLC products, because it has a variety of function module and a man-machine interface options available, so the system is very convenient, and is easy to form PLC network. At the same time, it has fully functional programming and industrial control configuration software, the control system for the completion of the design is more simple, almost complete control of all the functions task. S7-200CPU226 has24 input points,16output points, at the same time it also can be extended, expanded expansion module available points to 248.

In stereo garage control system in addition to the main controller PLC outside, still need some other main electrical appliances can constitute a complete system, of which the most important are photoelectric switch, trip switch, close to switch, motor, contactor, thermal relay. Photoelectric switch photoelectric sensor in the system is used to detect whether the vehicle length and whether the chain failure; the stroke switch is applied to limit the car carrying board whether the translation to a predetermined position; the motor through the

第 3 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

positive and negative rotation to achieve the car carrying board lifting and moving around; the contactor has many contacts, through the contactor to control the contact closure and disconnection; heat relay for motor protection is provided to prevent the motor overheating and burning. Parking system basic principle: from structure, usually parking except the top of other layers are required to set aside a space, to the vehicle carrying tray with the rise and fall of the channel. When the vehicle is located in the bottom layer, without the need to move to other tray can be directly out of the car to car; if stored in the bottom, also do not need to move to other layers of the vehicle loading plate, directly to the car into a can. But if the vehicle is stored in the middle or top layer, in access to the car, then need to judge the access parking places. If it is empty, is not empty it through shifting will be parking spaces below the pallet adjusting is empty, translation operation, on down to the floor, for access to the car. The whole operation, follow the underlying tray is only the translation operation, only the top tray lifting operation, the intermediate layer can be translated and lifting operation principle. Lifting transferring space parking system according to its working principle and practical moving law, by using modular design method to prepare a parking control program, which is more beneficial for program debugging, saving internal resources.

Lifting transverse-moving stereo parking garage has a very broad space for development and prospects for development, its development direction in the future is to make the garage to achieve real intelligence, based on the Internet, network. The operator can through flexible and diverse, friendly man-machine interface, flexible control, the system security and reliability.

Key words: stereo parking garage, control system, programmable controller

4

华北科技学院毕业设计（论文）

1 绪 论

1.1立体停车库简介

立体停车库设备的应用已有30多年的历史了发展较早、较好的有日本、韩国、台湾省、德国等众所周知，我国经济在经历了近30年的高速增长之后，大众对生活质量的要求日益提高，“衣食住行”中的“行”提高到一个新的高度。随之而来的交通方面的情况也日加紧张，而这包含了动态与静态两个方面。如同城市中由平房改建成高楼大厦一样，停车也从平面转向立体化停放，立体停车在静态交通中已经占有越来越重要的地位。立体停车库与传统的地下车库相比，在许多方面都显示出优越性首先是节地优势，以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层立体停车库，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，可以节省土地资源和减少土建开发成本。例如北京印度尼西亚驻华大使馆未建多层立体停车库前平面只能放五辆车，现建成三层立体升降横移类停车库后，能停放13辆车，基本能满足驻华大使馆要求。人们普遍认为停车设备行业发展前景良好，并已被誉为21世纪最热门的行业之一。

1.2课题背景及研究意义

随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，世界各大中城市轿车拥有量的迅速膨胀，车辆的增加、交通拥挤所造成的商场、酒店车位限制，使得车主为停车发愁。因此，扩展停车场引起人们的广泛关注。普通露天停车场和建筑物下的停车场虽然停车方便，但占地面积广，且停车数量有限，加上当今土地价格突飞猛进增长。因此，减少土地占用成本，充分利用立体空间，缓解城市中道路空间小的矛盾，减少污染，规范和科学管理汽车的停放，建立立体停车场已经刻不容缓。升降横移式立体停车库是一种比较典型的机电一体化产品形式，它主要涉及机械、电子、建工等多个领域，它需要各方面的专业技术人员协同工作。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成了一道必不可少的基础设施。但是我国的机械式停车库技术发展比较晚，大部分还沿用着日本80年代的技术。经济的飞速发展，机械式车库的现有功能已落后于人们的要求。现有车库技术的不足主要表现在取车得时间比较长，智能化程度比较低，安全程度不够，设计型式比较陈旧。上海和北京等地现有的许多高质量的立体停车库，都是运用大量的

第 5 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

外汇从国外进口的，并且售后服务也得不到令人满意的保障。为了打破这种依赖进口的格局，打出具有自身特色的车库产品，就得要在原有技术上有重大突破，从而带动国内车库行业的发展。因此，对立体停车库的系统研究显得尤为重要。

1.3课题研究范围

本课题研究的是基于PLC的立体停车场，通过对升降横移式智能立体车库的研究，采用综合比较的方法进行系统选型与控制系统方案的确定，探讨可编程控制器（PLC）作为控制核心在智能化立体车库系统中的应用，来实现对系统的智能化设计。 第一章主要讲本课题的介绍、研究意义和研究范围。第二章是系统整体设计，包括方案论证和具体的设计说明。第三章讲可编程逻辑控制器(PLC)概述，包括PLC简介，基本结构，应用领域，编程语言和设计的基本原则。前三章为硬件的设计做了铺垫。第四章讲系统的硬件设计，介绍了设计中用到的主要硬件器件及车库控制系统的硬件配置。第五章是软件设计部分，包括I/O分析及分配，软件的流程和典型程序的说明。

2 立体停车库整体设计

2.1立体停车库方案论证

随着汽车的急增致使城市停车难问题不断恶化,而作为解决城市静态交通的有效措施——向空间、向高层发展的自动化立体停车设备,以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点,越来越受到人们的青睐。

目前市面上常见的立体停车库有：升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等8种,其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点,在国内车库市场占有绝对优势的市场份额。升降横移式立体停车库作为一种新兴的停车设备，以其独特的特点应用在酒店、宾馆、机关单位以及居民小区等各种场所。

本文主要以升降横移式立体停车库为研究对象，对其进行控制系统研究与设计。升降横移式立体车库利用托盘左右移位产生垂直通道，实现车位升降存取车辆。在系统中，PLC作为控制器直接控制车库运行，工控机作为上位机通过网络通信监视整个车库的运行状态，实现车库的安全运行和管理。停车库控制系统的硬件和软件相互依托，相互补充，才能有效地以最低的成本完成对车库系统的控制。升降横移式立体停车库具有非常广阔的发展空间和发展前景，其未来的发展方向就是要使停车库实现真正的智能化，以互联网为依托，实现网络化。操作人可通过灵活多样，比较友好的人机界面，控制灵活，

6

华北科技学院毕业设计（论文）

系统的安全性和可靠性高。

在工业自动化控制中，最常用的三种控制方式有单片机控制、可编程控制器控制和继电器控制，这三种控制方式各有优缺点。

在20世纪80年代以来单片微机依它的控制功能强、体积小、成本低、功耗小、成本低和使用方便等优势得到飞速发展。理论上也可用于立体停车库系统，但实际上在立体停车库的控制系统中，单片微机控制却没有得到广泛的推广应用，其原因主要有以下几点:

单片机只是一个芯片，用单片机直接开发控制系统，还必须进行系统硬软件设计和抗干扰设计才能付诸应用，这里包含大量个性化及针对性的设计，对开发者要就相当高，工作量大、成本高、编程比较复杂、开发周期长，有很强的针对性；

控制系统开发周期比较长，系统调试耗时比较多； 抗干扰能力比较弱，所以对现场工作环境要求很苛刻；

单片机自身就是弱电驱动，若用于控制必须添加多个驱动装置，而随着驱动环节的增加，系统的可靠性不仅下降，而且大大提高系统的复杂程度，编程复杂，容易出错；

单片机应用范围主要是大批量重复生产的民用消费品以及小批量产品，特别是仪器仪表，家电以及小型控制系统。

PLC和继电器相比具有明显的优势： A. 控制方式

继电器控制是采用硬件接线（硬接线）实现过程控制，即利用导线把继电器、接触器的线圈以及它们的开关的触点按逻辑关系顺次连接起来完成既定的逻辑控制。一量系统设计完成后，若想改变或增加功能将十分困难；由于继电器的触点有限，其灵活性和扩展性也受到制约。

PLC通过编制程序实现各种逻辑控制，控制要求改变，只需改变用户程序即可，故称“软连接”。它的接线少，体积和功耗小。

B. 控制速度

继电器控制是靠继电器的触点的通断实现控制的，其动作频率受制于机械结构，动作速度慢；机械触点的现抖动现象会引起系统的误操作。

PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度极快并且PLC内部有严格的同步，不会出现抖动问题。

C. 延时控制

第 7 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

继电器控制系统的延时控制是靠时间继电器的滞后动实现，精度不高且易受环境温度和湿度的影响，调整时间困难。

PLC用半导体集成电路作定时器，精度高。定时器数量多，用户可随意更改设定值。 D. 控制数据类型

继电器控制系统一般只能进行开关量的逻辑控制。

PLC除了能进行开关量的逻辑控制外，还具有模拟量控制、数据处理、能通讯联网、生产监控等功能，可实现多种复杂控制。

E. 可靠性和可维护性

继电器控制系统使用大量的机械触点，连线多而复杂而且寿命短，系统的可靠性和维护性都较差。

PLC采用微电子技术，开关动作由无触点的半导体电路完成，因此寿命长，可靠性高。PLC本身的监测和自诊断功能，方便现场调试和维护。

此外，PLC具有如下特点： a. 可靠性高，抗干扰能力强。

PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。

b. 配套齐全，功能完善，适用性强。

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。

c. 易学易用，深受工程技术人员欢迎。

d. 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。 e. 体积小，重量轻，能耗低。

综合以上原因，选择PLC来进行立体车库控制是最为合适的。

2.2 整体方案设计

升降横移立体车库车位结构为N*M二维矩阵形式，可设计为多层、多列。由于受收链装置及进出车时间的限制，通常设计为2到4层(国家规定最高为4层)，其中以2、3层者居多，实际上可以根据泊车的多少决定立体车库的规模。车库提供的总车位容量

8

华北科技学院毕业设计（论文）

为：P=N*M-(N-1)，其中N为二维矩阵的行，即车库的层数；M为二维矩阵的列，即车库的列数。

从结构上来说，通常立体停车库除顶层外的其他层都必须留出一个空位，用来向载车盘提供上升和下降的通道。当车辆位于底层时，无需移动其他托盘就可以直接取出车；若准备将车存于底层，同样不需要移动其他层的载车盘，直接将车驶入即可。但若车辆存于中间层或顶层，在存取车时，则需要判断预存取车位处所在的下方是否为空，不为空则要通过横移将车位以下的托盘调整为空，进行平移操作后，在进行下降至一层，进行存取车。整体操作时，遵循底层托盘只进行平移操作，顶层托盘只能进行升降操作，中间层既可平移又可升降操作的原则。

本次设计一个双层5车位的升降横移式立体车库，两层平面为：上平面U和下层平面M。上平面U只能进行升降动作，下层平面M只能进行平移动作。立体车库中总共有6个车位，其中一个为空位向载车盘提供上升和下降的通道，另外5个车位用于存放车辆。当下层平面M车位进出车时，不需要移动其他托盘就可直接进行进出车处理。当上平面U车位进出车时，首先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的平移处理，直到下方为空才可进行下降动作到达下层平面M，进行进出车处理，进出车完毕后上升回到原位置。根据运动的规律存取车的过程主要包括3个步骤:

1.为了让出空位，载车板需要横移; 2.为了存取车，需要载车板的升降;

3.载车板左右横移一个准确的停车位行程和升降到准确的位置。 下图是一个两层平面立体车库的结构示意图

1号车 2号车 3号车 4号车 5号车空位 空位

图 2-1 立体停车库示意图

第 9 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

3 可编程逻辑控制器(PLC)概述

3.1 PLC 简介

在工业生产过程中，具有大量的开关量顺序控制，要求按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集等。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司公开招标，提出研制能够取代继电器的控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，简称Programmable Controller（PC）。

个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。

PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30-40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，而且在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

现今，PLC已经具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。在可预见的将来，PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的主导地位，是其他控制技术无法取代的。

3.2 PLC基本结构

PLC采用典型的计算机结构，其实质就是一种工业控制计算机。PLC主要由中央处理单元、存储器、输入/输出接口、编程器、电源以及其他电路组成。如图3-1所示。

10

华北科技学院毕业设计（论文）

图3-1 PLC基本结构

1、中央处理单元CPU

CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成。CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令，但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

2、I/O模块

输入模块和输出模块简称I/O模块，是联系外部现场设备和CPU 模块的桥梁。PLC通过I/O接口可以检测被控对象或被控生产过程的各种参数。以这些现场数据作为PLC对被控对象进行控制的信息依据。同时PLC又通过I/O接口将处理结果送给被控设备或工业生产过程，以实现控制。

3、内存

内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。不同机型的PLC期内存大小也不尽相同，除主机单元的已有的内存区外，大部分机型还可根据用户具体需要加以扩展。

4、编程器

编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编写程序、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。某些PLC也配有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。

第 11 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

5、电源模块

PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提

供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。

6、PLC系统的其它设备

为了扩展PLC的功能，除了I/O接口外，PLC还配置了其他一些接口，主要有： I/O扩展接口 智能I/O接口 通信接口

3.3 工作原理

最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不相同的：

继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。

PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。

为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式---扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。

1、扫描技术

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

A. 输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。

12

华北科技学院毕业设计（论文）

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

B.用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

C.输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

2、PLC的I/O响应时间

为了增强PLC的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术和为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。以上两个主要原因，使得PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统满的多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。

所谓I/O响应时间指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。其最短的I/O响应时间如图3-2与最长的I/O响应时间如图3-3所示：

第 13 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

图3-1 最短I/O响应时间

图3-2 最长I/O响应时间

以上是一般的PLC的工作原理，但在现代出现的比较先进的PLC中，输入映像刷新循环、程序执行循环和输出映像刷新循环已经各自独立的工作，提高了PLC的执行效率。在实际的工控应用之中，编程人员应当知道以上的工作原理，才能编写出质量好、效率高的工艺程序。

3.4 应用领域

PLC已经广泛的应用在很多工业部门，随着其性能价格比的不断提高，PLC的应用范围不断扩大，主要有以下几个方面：

A. 逻辑控制功能。用PLC的与、或、非指令取代继电器触电串联、并联和其他逻辑连接，进行控制。

B. 定时/计数控制功能。用PLC提供的定时器，计数器指令实现对某种操作的定时和计数控制。

C. 顺序控制功能。用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能进行下一道工序操作的控制。

D.数据处理功能。PLC能进行数据传输、比较、移位、数制转换、算数运算与逻辑运算以及编码和译码操作。

14

华北科技学院毕业设计（论文）

E.运动控制功能。 F.通信联网功能。 G.监控功能。

3.5 编程语言

PLC是专为工业控制而开发的装置，主要使用对象是广大工程技术人员及操作维修人员。为了满足他们的传统习惯和掌握能力，通常PLC不采用微机的编程语言，而常常采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程。主要有梯形图（LAD/LD），顺序功能图（SFC/流程图），功能块图

（FBD），指令表（STL/助记符）。本设计用梯形图（LAD/LD）。梯形图的特点：

梯形图中的继电器不是物理继电器(硬件继电器)，每个继电器实际上是映像寄存器中的一位，因此称为“软继电器”。相应位的状态为“l”时，表示该继电器线圈通电，其常开触点闭合，常闭触点断开；相应位的状态为“0”时，表示该继电器线圈失电，其常开触点断开，常闭触点闭合。梯形图是由这些“软继电器”组成的控制线路，但它们并不是真正的物理连接，而是逻辑关系上的连接，称为“软接线”。

每个继电器对应映像寄存器中的一位，其状态可以反复读取，因此可以认为继电器有无限多个常开触点和常闭触点，在程序中可以被反复使用，没有数量限制。假想电流”(虚电流、概念电流、能流)。假想电流只能单方向流动：从左向右流动，层次改变只能先上后下。输入继电器供PLC接收外部输入信号，而不是由内部其它继电器的触点驱动，因此，梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现输入继电器的线圈。

输出继电器供PLC作输出控制用。梯形图中可出现输出继电器的触点和线圈。当梯形图中输出继电器线圈满足接通条件时，就表示在对应的输出点有输出信号。当PLC处于运行状态时，PLC就开始按照梯形图符号排列的先后顺序(从上到下、从左到右)逐一处理，也就是说，PLC对梯形图是按扫描方式顺序执行程序。

3.6 设计的基本原则

任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：

A. 最大限度地满足被控对象的控制要求 B. 保证PLC控制系统安全可靠 C. 力求简单、经济、使用及维修方便 D. 适应发展的需要

第 15 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

4 立体停车库硬件设计

4.1系统硬件组成

立体停车库主要是由框架结构部分、传动部分、载车板部分、控制部分、安全防护措施五大部分配置而成的。 4.1.1 框架结构部分

停车设备框架主要为钢结构，钢结构框架主要由横梁、纵梁、导轨、托盘等部件组成。框架结构是整个车库的支撑部分，主框架体系由水平方向的梁和垂直方向的梁通过刚性节点连接而成。钢结构框架采用热轧H型钢、槽钢、角钢、钢板焊接成型、钢带，用高强度螺栓联接成框架结构，具有较好的强度和刚度，根据不同的结构要求，有单柱形式、跨梁形式、后悬臂形式等。跨梁形式中应用比较典型的是二柱结构型式，这种型式的停车设备的最大优点视野宽阔，存取车方便。不利的方面主要表现在对设备运行的稳定性和结构框架的强度、刚度、设计要求高。它主要用于二层升降横移类立体停车库。 4.1.2传动部分

传动部分是升降横移式立体车库的主要组成部分。在整个车库中传有两大部分:一是横移传动部分;二是升降传动部分。

A.横移传动部分

横移转动系统负责停车托盘在横梁上的横移运动。横移转动机构一般由电机、变频器、驱动轮和从动轮、导轨组成。底层横移转动系统与载车板做成一体，其它层的横移转动系统均置于车位架上，转动轴工作性能好坏将直接影响到整个车库的工作状况，由升降横移式立体停车库的工作原理可知，除了顶层的载车板不需要横移外，其他层载车板均需要通过每层的横移导轨左右移动，为上层的载车板升降提供空位。

B.升降传动部分

升降转动是车库转动系统的主要部分，负责托盘与车辆的升降运动。它利用电动机、链条等装置将车板从底层车位提升到上层车位，或将车板从上层车位下降至底层车位，实现升降存取车，升降转部分由电动机、变频器、链轮、链条等组成，运行时，电动机带动链轮转动，链轮带动链条，通过电动机的正反转控制托盘的上下升降运动。在存取车操作时，升降系统将所要存取的车辆通过停车托盘提升到指定位置，或将载有车辆的托盘从指定位置落下。

16

华北科技学院毕业设计（论文）

4.1.3 载车板部分

载车板用来承载车辆的装置，按结构形式有框架式和拼板式两种。框架是载车板用型钢和钢板焊接承载框架，并多数采用中间突起结构，在两侧停车通道和中间凸起的顶面铺设不同厚度的钢板。这种载车板的优点是可按需要设置行车通道宽度，并具有较好的导入功能，适合车型变化较多的小批量生产。拼板式载车板用镀锌钢板一次冲压或滚压成组装件，采用咬合拼装成载车板，用螺栓紧固连接，拼装前可以先对组件进行各种表面处理，如电镀、烤漆等，使载车板轻巧、美观。 4.1.4控制系统部分

升降横移式立体停车库的控制系统主要由主回路和控制回路组成。主回路主要控制载车板的升降和横移，其设备主要是横移小电机(专用减速机)和升降大电机(专用减速机，带刹车)。控制回路主要是针对人、车的安全而设计的各种控制回路。

控制系统的控制形式有可编程控制器PLC(Programmable Logic Controller)控制、微电脑控制和总线控制等，这些硬件通过软件来控制各类继电器、接触器的动作，来完成设备的升降、横移动作。 4.1.5 安全防护装置与可靠性

为了保证载车板运行过程的安全性，必须采取传动系统自锁保险设计和安全挂钩保险设计。如链条传动采用制动电机，无论发生什么情况，都处于自我保护状态。控制安全挂钩运动的电磁铁上，必须有一反馈信号，以指示挂钩是否已把托盘挂好。

A. 安全防护

系统由安全挂钩、光电传感器、反馈元件、上下限位开关、横移限位开关等组成。由反馈元件输出监测信号至PLC，安全钩的收放动作由PLC控制继电器予以执行。该部分充分利用各种限位开关、接近开关、行程开关、光电开关检测托盘、车体的位置与运行状态，采用接触器、继电器执行对电动机的启停控制，系统要求开关逻辑严格互锁，保障存取车的安全可靠。

B.可靠性措施

系统通过精确定位来提高人员在存取车过程中的安全可靠性，如行程开关的设置保证托板能平移到预定位置以及托盘能上升或下降到准确位置，行程开关逻辑要严格互锁，系统连锁控制。

4.2主要元器件

第 17 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

在本文设计的升降横移式立体停车库系统中主要用来实现系统功能的硬件有行程开关、光电开关、控制按钮、接触器、中间继电器及热继电器。下面作简单的介绍。 4.2.1 行程开关

行程开关又称限位开关，当其与生产机械的运动部件产生碰撞，行程开关便发

出控制信号，将机械位移转变为电信号，以实现对机械运动的电气控制。

图4-1 行程开关外形图

行程开关的种类很多，它有动合触点和动断触点，由装在运动部件上的挡块来撞动。当运动部件到达一定行程位置时，其上的挡块撞动行程开关，使动合触点闭合，动断触点断开。

行程开关的结构可以分为操作头、触头系统和外壳3部分。它的工作原理是:当操作头感受到运动部件的碰撞后，将力传递到触头系统，使触头的开闭状态发生变换，触头已接在控制电路中，从而使相应的电器动作，达到控制的目的。为了保证存取车可靠安全,系统要精确定位，行程开关的设置保证了载车板能平移到预定位置，但行程开关逻辑要严格互锁。 4.2.2光电开关

光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测是否存在物体。物体不仅限于金属，所有能够反射光线的物体均可被检测到。立体停车库中，光电开关主要用来检测车库有无车的检测装置以及检测车库是否停靠到位。光电开关由投光器、受光器和电源组成，投光器常用发光二级管，受光器常用光敏元件。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号后射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。

18

华北科技学院毕业设计（论文）

加调制信号的发射管

调制器 整流稳压 接电源

3-1发射器 整流稳压 接电源 放大器 解调器 时钟逻辑 负载 图4-2 接收器

光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端（图3-1）和接收端（图3-2）之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所以它可以在许多场合得到应用。 4.2.3 控制按钮

控制按钮是一种接通或分断小电流电路的主令电器，其结构简单，应用广泛。触头允许通过的电流电流较小，一般不超过5 A，主要用在低压控制中，手动发出控制信号。

控制按钮由按钮帽、复位弹簧、桥式动静触头和外壳等组成。一般为复合式，即同时具有常开、常闭触头。按下时常闭触头先断，然后常开触头闭合。去掉外力后在复位弹簧的作用下，常开触头断开，常闭触头复位。

图4-3按钮的结构图

常开触头 常闭触头

第 19 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

4.2.4接触器

接触器是一种用于频繁的接通或断开的交直流电路、大容量控制电路等大电流电路的切换电器。在功能上接触器除了能自动切换外，还有手动开关所缺乏的远距离操作动能和施压保护功能，但没有自动开关所具有的过载和短路保护功能。

它的工作原理是：当接触器线圈通电后，线圈电流会产生磁场，产生的磁场使静铁心产生电磁吸力吸引动铁心，并带动交流接触器点动作：常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈工作原理断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原：常开触点断开，常闭触点闭合。

接触器按流过接触器触头的电流性质可分为交流接触器和直流接触器。

交流接触器适用于控制电压至380V、电流至600A的50Hz的交流电路。铁芯由双E型硅钢片叠成，在静铁芯端面上嵌入短路环。

直流接触器主要用于电压440V、电流600A以下的直流电路中，其结构与工作原理基本上与交流接触器相同，所不同的是除了触头电流和线圈电压为直流外，其触头大多采用滚动接触的指型触头，辅助触头则采用点接触的桥型触头。 4.2.5 中间继电器

中间继电器的结构和原理和交流接触器基本相同，和接触器的主要区别在于：接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。所以，它只能用于控制电路中。 它一般是没有主触点的，因为过载能力比较小。所以它用的全部都是辅助触头，数量比较多。

中间继电器是将一个输入信号变成一个或多个输出信号的继电器。它的输入信号为线圈的通电或断电。它的输出是触头的动作（所带常开点闭合，常闭点打开），它的触点接在其它控制回路中，通过触点的变化导致控制回路发生变化（例如导通或截止）。当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是和动铁芯联动的,因此动铁芯带动动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失, 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。 4.2.6 热继电器

热继电器是用于电动机或其它电气设备、电气线路的过载保护的保护电器。

电动机在实际运行中，如拖动生产机械进行工作过程中，若机械出现不正常的情况或电路异常使电动机遇到过载，则电动机转速下降、绕组中的电流将增大，使电动机的绕组温度升高。若过载电流不大且过载的时间较短，电动机绕组不超过允许温升，这种

20

华北科技学院毕业设计（论文）

过载是允许的。但若过载时间长，过载电流大，电动机绕组的温升就会超过允许值，使电动机绕组老化，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会使电动机绕组烧毁。所以，这种过载是电动机不能承受的。热继电器就是利用电流的热效应原理，在出现电动机不能承受的过载时切断电动机电路，为电动机提供过载保护的保护电器。

4.3 I/O 地址分配

输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。 PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。在本次立体停车场的设计中是选用S7—200系列中的CPU226 DC/DC/DC，它的可用输入点数为24，可用输出点数为16。系统CPU采用的是24输入／16输出的西门子S7-200系列PLC中的226DC／DC／DC，用到其中的16个输入和14个的输出，I／O点分配是输入从IO．O至I1.7，输出从QO.0到Q0.7。

根据设计要求,其输入点共30个：车位选择开关6个,车位限位开关6个，光电检测2个，下层载车板平移行程开关3个，链条检测输入3个，紧急停止按钮和复位按钮各1个，防坠落安全装置的电磁铁输入3个，电动机热继电器输入5个。输出点共10个：电动机接触器输出5个，电磁铁输出3个，蜂鸣器和警灯。

根据控制系统设计的要求及选定的PLC型号,确定系统I/O地址分配如下表所示：

第 21 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究 表4-1 I/O地址分配表

输 入 点 输 出 点 符号 地址 注释 符号 地址 注释 TL1 TL2 I0.0 I0.1 选择1号车位 选择2号车位 KM4_Left KM4_Right Q0.0 Q0.1 4号电动机接触器（正转） 4号电动机接触器（反转） TL3 I0.2 选择3号车位 KM5_Left Q0.2 5号电动机接触器（正转） TTL1 I0.3 1号车位上升限位开关 KM5_Right Q0.3 5号电动机接触器（反转） TTL2 I0.4 2号车位上升限位开关 KM1_Up Q0.4 1号电动机接触器（正转） TTL3 I0.5 3号车位上升限位开关 KM1_Down Q0.5 1号电动机接触器（反转） BL1 I0.6 选择4号车位 KM2_Up Q0.6 2号电动机接触器（正转） BL2 I0.7 选择5号车位 KM2_Down Q0.7 2号电动机接触器（反转） BL3 I1.0 选择6号车位 KM3_Up Q1.0 3号电动机接触器（正转） BBL1 I1.1 1号车位下降限位开关 KM3_Down Q1.1 3号电动机接触器（反转） BBL2 I1.2 2号车位下降限位开关 EMO1 Q2.0 1号电磁铁 BBL3 I1.3 3号车位下降限位开关 EMO2 Q2.1 2号电磁铁 PHE1 I1.4 光电检测1（安全线） EMO3 Q2.2 3号电磁铁 PHE2 I1.5 光电检测2（车辆超长） ALARM Q2.3 报警器

22

华北科技学院毕业设计（论文）

续表4-1

输 入 点 符号 LL CL RL CHAIN1 CHAIN2 CHAIN3 ES RESET EMI1 EMI2 EMI3 FR1 FR2 FR3 FR4 FR5 地址 I2.0 I2.1 I2.2 I4.1 I4.2 I4.3 I4.6 I4.7 I5.0 I5.1 I5.2 I5.3 I5.4 I5.5 I5.6 I5.7 注释 4号车位限位开关 5号车位限位开关 6号车位限位开关 链条松弛1（升降） 链条松弛2（升降） 链条松弛3（升降） 紧急停止 复位 1号电磁铁防坠落挂钩 2号电磁铁防坠落挂钩 3号电磁铁防坠落挂钩 1号电动机热继电器 2号电动机热继电器 3号电动机热继电器 4号电动机热继电器 5号电动机热继电器 输 出 点 符号 LIGHT 地址 注释 Q2.4 报警灯 注：载车板编号上层为1、2、3号，下层为4、5号 根据I/O分配表，可以画出PLC主机的硬件接线图见附录A。

第 23 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

5 软件设计

5.1控制流程图

本文设计的升降横移式立体停车库系统其存取车控制只针对上层(2层)车位,而对

于下层（1位）车位存取车直接开进开出即可。

软件在设计不同层进出车程序时运用了“并行分支与汇合”的技巧,所谓并行分支指的是各分支流程可同时执行,待各流程动作全部结束后,根据相应执行条件,汇合状态动作。即如果选择第二层托盘进出车,可以使一层平移(左移或右移),这样控制系统能自动处理设备动作顺序之间联锁和双重输出,而且控制系统的试运行及故障检查非常方便,可节约大量时间,提高工作效率。

流程图说明:

(1) PLC由STOP转为RUN状态时，初始脉冲SM0.1对状态进行初始复位。 (2)复位后对系统进行安全检测，如果系统没有出现故障，则选取上层将要存取车的载车板号位。如果系统出现故障则对系统进行故障处理，直到系统安全。

(3)选取车位号后判断该车位对应的下层是否有托盘，如果有托盘则对托盘进行左右平移直到建立了下降通道为止。

(4) 建立下降通道后，把所选载车板上的防坠落挂钩弹开，弹开后载车板开始下降 (5)下降到底层后进行存取车

(6)存取车完毕后，托盘上升直到顶层 程序流程见下图:

24

华北科技学院毕业设计（论文）

开始发出存取车信号初始化报警N存取车完毕否?系统安全检测故障处理Y托盘上升Y发生故障否?N选取车位号N托盘到达最高点?Y下层车位有托盘否？N托盘复位Y托盘左右移动N托盘复位?YN下降通道建立否?上层存取车完成Y弹开防坠挂钩结束N挂钩移开否?Y托盘下降N托盘到底层否?Y上层立体车库存取车流程图第 25 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

5.4 主程序梯形图

PLC作为控制器，需要相应的程序来实现系统的运行，在PLC所有编写的程序中，梯形图是用的最广泛的一种，在此次设计中程序也是用梯形图来编的，对程序的分析如下。

PLC由STOP转为RUN状态时，初始脉冲SM0.1对状态进行初始复位，并将状态

S0.0置1。

此段程序用到特殊状态寄存器SM0.1。

SM系统状态位赋值如下：

SM是特殊标志寄存器，特殊内存字节SM0.0 - SM0.7提供八个位，在每次扫描周期结尾处由S7-200 CPU更新。程序可以读取这些位的状态，然后根据位值作出决定。

符号名 SM 地址 用户程序读取SMB0状态数据 Always_On SM0.0 该位总是打开。

First_Scan_On SM0.1 首次扫描周期时该位打开，一种用途是调用初始化子程 序。

Retentive_Lost SM0.2 如果保留性数据丢失，该位为一次扫描周期打开。该位 可用作错误内存位或激活特殊启动顺序的机制。

RUN_Power_Up SM0.3 从电源开启条件进入RUN（运行）模式时，该位为一次扫描周期打开。该位可用于在启动操作之前提供机器预热时间。

26

华北科技学院毕业设计（论文）

Clock_60s SM0.4 该位提供时钟脉冲，该脉冲在1分钟的周期时间内OFF（关闭）30秒，ON（打开）30秒。该位提供便于使用的延迟或1分钟时钟脉冲。

Clock_1s SM0.5 该位提供时钟脉冲，该脉冲在1秒钟的周期时间内OFF（关闭）0.5秒，ON（打开）0.5秒。该位提供便于使用的延迟或1秒钟时钟脉冲。

Clock_Scan SM0.6 该位是扫描周期时钟，为一次扫描打开，然后为下一次扫描关闭。该位可用作扫描计数器输入。

Mode_Switch SM0.7 该位表示“模式”开关的当前位置（关闭 =“终止”位置，打开 =“运行”位置）。开关位于RUN（运行）位置时，您可以使用该位启用自由口模式，可使用转换至“终止”位置的方法重新启用带PC／编程设备的正常通讯。

若此时有存取车的需要，将1号载车板下降到地面为例，此时可按下TD200面板上的F1按钮，程序跳转到S0.1状态，S0.0复位。

本次设计程序中用的最多的指令为顺序控制继电器指令。西门子S7-200系列PLC提供了顺序流程的相关指令，即顺序控制继电器指令LSCR、SCRT、SCRE。

LSCR n是标记一个顺序控制器段(SCR)的开始，n为顺序控制器S的地址，当n为1时，该顺序控制段开始工作。

SCRE是标记该顺序控制段的结束。每一控制段必须以它为结束。

SCRT n是执行SCR段的转移，当n=1时，一方面使下一个SCR段的使能位S置位，以便下一个SCR段开始工作，同时对本SCR段复位，使得本SCR段停止工作。所以控制SCRT的转换条件就可以实现相关的转移。

使用SCR时有以下限制:不能在不同的程序中使用相同的S位，如PLC控制的流程有两部分，则这两部分之间不能用相同的S位，否则两部分的流程会混串。不能在SCR

第 27 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

指令中使用JMP和LBL指令，使用JMP和LBL指令，即不允许用跳入或跳出的方法跳入或跳出SCR段，其实对于用顺序流程控制指令都能实现跳转，完全可不用JMP。不能在SCR段中使用FOR、NEXT、END语句。

程序根据下层3个限位开关的信号判定下层两个车位的移动方向。下层3个限位开关有以下三种情况。

(1) 下层4号、5号载车板分别停在1号、2号载车板下 (2) 下层4号、5号载车板分别位于1号、3号载车板下方

(3) 下层4号、5号载车板分别位于2号、3号载车板下方，1号载车板下方位置为空

28

华北科技学院毕业设计（论文）

上段程序为情况1,即下层4号、5号载车板分别停在1号、2号载车板下:

如果下层4号、5号载车板分别停在1号、2号载车板下，则跳转到S2.3状态，S0.1复位，Q0.3得电即5号载车板右移接触器得电，5号车位开始右移，直至碰到右限位开关，I2.2接通，5号载车板那右移停止。状态跳转回到S0.1，S2.3复位，再此判断当前下层载车板的位置。

上段程序为情况2,即4号、5号载车板分别位于1号、3号载车板下方，此时程序跳

转到状态S2.1，同时S0.1复位。S2.1置位后，Q0.1得电即4号载车板右移接触器得电，4号载车板开始右移，直至碰到中间限位开关，I2.1接通，4号载车板右移停止。

第 29 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

状态跳回到S0.1，S2.1复位。

30

华北科技学院毕业设计（论文）

上段程序为情况3,即4号、5号载车板分别位于2号、3号载车板下方。此时1号载车板下方位置为空，程序跳转到S1.0，S0.1复位。状态S1.0置位后，Q2.0被置位即1号电磁铁得电吸合，1号载车板防坠挂钩脱开，T37常开触点接通1号载车板开始下降，T38开始计时，5s后T38常闭触点接通，Q2.0被复位，电磁铁释放。1号载车板下降到位，碰到下限位开关，I0.6接通，下降停止，M0.1～M0.6复位，并跳转到时S0.0状态。此时1号载车板下降到位，可以进行存取车操作。 此部分程序中主要用到的定时器是PLC中最常用的元器件之一。S7-200PLC为

第 31 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

用户提供了3种类型的定时器：接通延时定时器（TON）、有记忆接通延时定时器(TONR)和断开延时定时器(TOF)。单位时间的时间增量称为定时器的分辨率。S7-200PLC定时器有3个分辨率等级：1ms、10ms、100ms。定时器定时时间T的计算公式为T=PT*S。其中T为实际定时时间，PT为设定值，S为分辨率。1ms定时器由系统每隔1ms刷新一次，与扫描周期及及程序处理无关。它采用的是中断刷新方式。10ms定时器由系统在每个扫描周期开始时自动刷新，由于是每个扫描周期只刷新一次，故在一个扫描周期内定时器位和定时器的当前值保持不变。100ms定时器在定时器指令执行时被刷新，因此，在100ms定时器被激活后，如果不是每个扫描周期都执行定时器指令或在一个扫描周期内多次执行定时器指令，都会造成计时失准。100ms定时器仅用在定时器指令在每个扫描周期执行一次的程序中。

存取车完毕后，按下TD200面板上F5（Shift+F1）按钮，M0.4接通，状态跳转到

S0.6，检测载车板上所停车辆是否超长。

32

华北科技学院毕业设计（论文）

若超长报警中间继电器M3.0被置位，警灯及蜂鸣器进行声光报警，再排除此报警源后，按下操作面板的RESET按钮，将M3.0复位，并跳转到S0.0状态。

第 33 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

若车辆没有超长，则跳转到状态S1.1，Q0.4得电，1号车位开始上升，直至碰到上限位开关I0.0，上升停止，M0.1～M0.6复位，程序跳转到S0.0状态。

34

华北科技学院毕业设计（论文）

结束语

经过几个月的学习、研究以及经过陈老师的指导，终于按时完成了毕业设计。在本次毕业设计中，我学到了很多东西，不仅仅是完成了一篇论文，更重要的是这个做毕业设计的过程，这个忙碌而又充实的过程让我受益非浅。

经过近3个月的研究工作，通过查阅大量相关资料，我了解了立体车库的产生和发展历程，并且熟悉了立体车位的运行过程，加深了对可编程程序控制器的了解，并能够将其运用到立体车库控制系统中。在所学知识的基础上，根据自己对立体车库的认识，设计出了双层5车位立体车库，并且为其编写了PLC程序，实现了车库的自动化控制。同时，用Visio绘制出了PLC的I/O控制原理图，进一步熟悉了Visio软件的应用。

毕业设计意味着四年大学生活的结束，在这宝贵的四年里，我学了好多书本知识，但是从来没有仔细思考过我所学到的知识能够给自己，给社会带来什么，而毕业设计这次非常难得的理论与实际相结合的机会，给我开启了这扇窗户，我明白了知识的价值，也明白了知识可以转化为经济利益从而造福自己，造福社会。

本篇论文已经完成，还有许多的地方需要更全面的改进，但总的来说，在撰写的过程中，我真实地学到了许多东西，也积累了不少经验，更进一步丰富了自己的知识。但由于个人能力不足，加之时间和精力有限，在许多内容表述、论证上存在着不当之处，与老师的期望还有差距，许多问题还有待进行一步思考和探究，借此答辩机会，希望各位老师能够提出宝贵的意见，指出我的错误和不足之处，我将虚心接受，从而进一步深入学习，使该论文得到完善和提高。

由于我水平有限，论文中的疏漏和不足之处再所难免，恳请批评指正。

第 35 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

参考文献

[1] 电气控制与可编程序控制器 靳文涛 煤炭工业出版社

[2]变频器、可编程控制器及触摸屏综合应用技术 岳庆来 机械工业出版社 [3] PLC操作实训（西门子），施利春，机械工业出版社 [4]西门子S7-200产品手册 西门子工业集团

[5]李浩.立体车库升降机构控制系统的设计及排队模型优化分析 [D].武汉理工大学. 2006年

[6] 贺文华.升降横移式立体车库的控制研究与仿真实现 [D].长安大学. 2006年 [7] 汪晓光等.可编程控制器原理及应用.上海交通大学出版社，1991. [8] 李正吾等.机电一体化技术及其应用.机械工业出版社，1990.11. [9] S7-200Programmable Controller System Manual.2007.9.

[10] 张迎新.单片微型计算机原理、应用及接口技术.国防工业出版社，1993. [11] 任伯淼. 机械式立体停车库[M].北京:海洋出版社,2001.

[12] 皮壮行,宫振鸣,李雪华,等. 可编程序控制器的系统设计与应用实例[M] . 北京机械工业出版社,2000.

[13] 万舟,刘龙. 实现立体车库智能化的构想[J].昆明理工大学学报,1998 ,23(5).1～5.

[14] 朱善君,翁 樟,邓丽曼等. 可编程序控制器的系统原理·应用·维护[M].北京清华大学出版社, 1993.

[15] 蒋圣平等.PLC在立体停车库系统控制中的应用.华北工学院测试技术学报，2000，bl.14(2).

36

华北科技学院毕业设计（论文）

致 谢

经过几个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

在这里首先要感谢我的导师--陈文卓老师。她在学术上有着严谨的科研作风，实事求是的治学态度，并时刻能够把握最新科技的前沿，了解当今世界顶级研究动态，让我受益匪浅；在生活上平易近人，和蔼可亲，令我钦佩不已，是我学习和生活中的榜样；她渊博的知识、严谨的作风、高度的责任感以及忘我的工作热情，将永远激励我在以后的学习科研中开拓进取、奋发向上。在毕业设计研究之中，从我查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中老师都给予了我悉心的指导，这使得我最终克服各种困难，顺利地完成了论文。在此，谨向我的导师表示最崇高的敬意和最衷心的感谢。

其次要感谢和我一起做毕业设计的同学张晓静，她在本次设计中，帮我克服了许多困难来完成此次毕业设计。如果没有她的热情帮助，此次设计的完成将变得非常困难。

然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下自动化专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。

最后,真诚的感谢在百忙之中抽出时间帮我审阅论文的老师,希望能听到你们宝贵的建议和意见,谢谢!

第 37 页 共 64 页

立体停车场PLC控制系统设计研究

附录A I/O控制原理图

选择1号车选择2号车选择3号车 1号车位上升限位开关2号车位上升限位开关3号车位上升限位开 选择4号车 选择5号车 选择6号车1号车位下降限位开关2号车位下降限位开关3号车位下降限位开关光电检测1（安全线）光电检测2（车辆超长） 4号车位限位开关5号车位限位开关6号车位限位开关 链条松弛1（升降） 链条松弛2(升降） 链条松弛3（升降）紧急停止 ES复位 Reset1号电磁铁防坠落挂钩 2号电磁铁防坠落挂钩 3号电磁铁防坠落挂钩 1号电动机热继电器FR1 2号电动机热继电器FR2 3号电动机热继电器FR34号电动机热继电器 FR45号电动机热继电器FR524v+_ ACI0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.11L Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q2.0PLC-CPU-226 Q2.1Q2.2报警器 Q2.3Q2.4 4号电动机接触器（正转） 4号电动机接触器（反转） 5号电动机接触器（正转） 5号电动机接触器（反转） 1号电动机接触器（正转） 1号电动机接触器（反转）2号电动机接触器（正转）2号电动机接触器（反转）3号电动机接触器（正转）3号电动机接触器（反转）1号电磁铁2号电磁铁3号电磁铁I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I2.0 I2.1 I2.2 I4.1报警灯I4.2I4.3I4.6I4.7I5.0I5.1I5.2I5.3I5.4I5.5I5.6I5.71M EM223 立体车库控制原理图 论文题目 立体停车场PLC控制系统设计研究 指导老师 陈文卓 图纸 A0 系部 电信系 班级 ZB101 姓名 韩彦肖 学号 201003012129

38

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/z4u7.html