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。
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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
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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。
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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
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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。
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