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立体车库监控系统毕业论文doc

立体车库监控系统毕业论文

摘要

随着社会的飞速发展，城市汽车保有量的剧增，导致城市静态交通问题日趋尖锐。

如何解决城市停车难问题，世界各国都在寻求解决方案，从城市规划，到交通管理，从汽车保有量控制，到各类停车设施的建设，既有成功的经验，也有失败的教训。

但采用占地面积小、停车密度高的机械式立体停车库己是趋于共识的选择。

本论文简述了多层升降横移立体停车库基本组成和监控方案，介绍了监控系统的基本功能以及PLC监控系统。

通过上位机和PLC构建的网络系统，实现了立体车库计算机实时监控，并以组态王为工作平台，开发了车库监控系统的主要监控界面。

关键词：

立体车库；可编程控制器；组态王；监控

Abstract

Alongwithspeedilydevelopingofcommunity,theautomobileinthecity-retainedamounthavingsharpincreasecausesthecitystaticcommunicationproblemtendtowardsacuitygradually.Howtoresolvethehardproblemofthecitygarage,thatmanycountryintheworldisseekingthesettlementscheme,whichfromthecityplanningtothetrafficmanagement,fromautomobileretainedamountcontroltothedifferenttypeofgaragefacilitiesbuilding.Thereistheexperiencesuccessfully,butalsothedefeatlesson.Yettheselectionadoptedtocoveranareaofthethree-dimensionalgarageofmechanicaltypethattheareaislittleandgaragethicknessistalltobetohurryalongtothecommonunderstanding.

Thebasiccompositionsandsupervisoryschemeofthemulti-storeyup-downandtranslationstereogaragearebrieflydescribedinthisarticle.Meanwhile，theessentialfunctionsofthesupervisorysystemandPLCsupervisorysystemarealsointroduced.ThroughthenetworksystemcomposedbyuppercomputerandPLC,thereal-timecomputermonitoringofthestereogarageisrealized,andthemainsupervisorycontrolinterfacesofthegaragesupervisorysystemaredevelopedusingtheKingviewastheworkingplatform.

Keywords：

Three-dimensionalGarage;PLC;Kingview;SupervisoryContro1;

前言

由于我国汽车工业发展很快，停车难已经成为大中城市遇到的困难问题。

政府和社会各界对汽车停放问题给予了极大的关注。

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。

自动化停车系统作为一个系统工程产品，本身就是一个集中了自动控制、计算机、网络、智能卡、机械拖动等多学科技术的高科技产品，另外还需配套消防、通风、照明、供电、监控、车位引导、收费管理等子系统，所以整个系统属于一个技术含量较高的复杂的系统工程。

下面我将在下文利用组态王对立体车库的监控系统的主要功能界面进行设计。

第一章将对立体车库和监控系统进行简单的介绍；

第二章对立体车库的类型进行了说明，并以升降横移式对其结构进行简单；

第三章对立体车库监控系统的硬件和软件进行了简单的叙述；

第四章对立体车库的执行级PLC程序框架的进行了构建，但并未编写程序。

第五章对本课题的主要部分——立体车库监控系统的软件设计进行了详细的说明。

由本人知识有限，有论文中还存在一些不足，还请老师指正，在些表示衷心的感谢！

作者

第一章绪论

1.1立体车库概述

1.1.1概述

车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30~40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。

我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。

机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。

首先，机械车库具有突出的节地优势。

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，而如果采用双层机械车库，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，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。

机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。

应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。

在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。

机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。

这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。

这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件【10】。

1.1.2立体停车库的优点

机械式立体车库是停车设备的一种,属特种设备产品之一,有以下优点:

1.存取方便，免除初学车手停车之忧。

上下车位宽度均为2.3米，无二层升降横移机械车库人为的“窄门”，下位停车与自然车位无区别，上位停车为旋转90度后落在路面的活动式车板，车辆存取均为无拐弯的直行方式，不倒车，所以该型车库的上车位尤其适合技术不太熟练的新手停取车。

2.安全性、可靠性高。

一个车位一个系统，故障率不到二层升降横移式停车库的1/5；结构简单，安全性、可靠性高，故障率极低；即使发生故障，在未修复前，上层车可通过手动取车，整个车库不会出现取不下车的现象，管理处无需担心客户取不了车。

3.运行经济。

每存取一辆车耗电约0.07kwh，无需管理员到车位操作，与固定式停车场相比，无需增加管理人员。

4.维修简单，维护成本低。

5.占地面积少，建设费用低，无堵车现象【16】。

1.1.3立体车库国内外现状和趋势

1.国内立体停车的现状和趋势

我国机械式停车库的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、深圳等地都有使用。

参照日本等国标准制定的我国行业标准也于近几年出台，目前停车设备生产厂已发展到几百家，生产各种类型的停车设备，有些停车设备已开始出口。

机械式立体停车库是一种具有综合性能的建筑，不仅包含了机械停车设备，其规划建设涉及到区域整体景观、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，其机械结构的发展已形成了停车设备独有的技术特征，需要多学科、多专业的复合型人才积极参与，把国外停车技术和各领域的成熟技术移植到我国停车产业，开发出安全、经济、高效、节能、省地的产品，满足国内外市场的需求。

在我国的停车产业发展中还存在一些问题，如没有统一的技术标准；多数产品是仿效或引进国外技术制造，技术水平低；缺少具有一定规模的企业，生产能力不足；市场竞争无序，个别企业为抢占市场，采取低价竞争；缺少科研设计单位的参与，技术创新能力严重不足；政策不配套，对停车产业发展和管理严重滞后等。

解决上述问题，需要我们在政策市场、管理和技术多方面做出努力。

2.国外立体停车的现状和趋势

早在50多年前，立体停车就在国外有所发展，先后出现了针对家庭使用的双层停车设备；利用住宅空地建起2—4层升降横移停车设备；适合城市中心商住区使用的停车楼和停车塔；利用广场、建筑物下面的空间建设地下停车库。

自70年代末起，世界经济高速发展，汽车逐渐普及，保有量不断增加，迫使地少人多、车多的国家、地区和一些发达国家积极开展了机械式停车技术的研究开发和制造应用，以日本、美国、德国等为代表的发达国家在停车技术领域的研究处于世界领先水平，韩国和我国的港、澳、台地区的停车行业也通过引进移植制造，得到了蓬勃发展，较好地解决了本地区的停车难，并开始向外输出技术和出口产品。

日本是最早应用机械式停车库的国家之一，其在上世纪60年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机械式停车设备。

当时日本全国汽车保有量大约为500万辆，大多采用的是垂直循环式停车设备。

从80年代开始，日本开始向亚洲地区的韩国、中国及台湾地区出口产品及技术。

韩国机械停车库技术是日本机械停车技术的派生。

其机械停车产业从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年代开始为供应使用阶段。

由于这几个阶段得到政府的高度重视，各种机械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。

目前韩国停车设备行业进入稳步发展阶段【4】。

1.2监控系统概述

1.2.1监控系统发展概况

世界上第一台电子数字计算机是1946年出现的。

在这以后的十多年时间里，由于计算机仅仅用于科学计算和数据处理，还不能对生产过程进行实时控制，因而计算机本身的发展也不快。

后来，由于“中断”技术的发明和控制论的发展，使得计算机有可能应用于生产过程的实时控制，从而促进了计算机本身的迅速发展。

经过短短的三十多年时间，计算机已经发展到第五代。

七十年代微型计算机的推广应用，标志着计算机进入新的发展阶段，并向智能化方向发展.

早在1952年，计算机就开始应用于化工生产过程的自动检测和数据处理，并打印出生产管理用的过程参数。

1954年，开始利用计算机构成开环控制系统，操作人员根据计算机的计算结果来及时准确地调节生产过程的控制参数。

1957年，开始利用计算机构成闭环控制系统，对石油蒸馏过程进行自动控制。

1958年.开始试验性地采用直接数字控制系统（DDC），进行闭环定值控制，从而实现了计算机“在线”控制。

1960年，开始在生产过程中实现计算机监督控制（SCC）。

1966年以后，计算机开始侧重于生产过程的最优控制，并向分级控制和网络控制方向发展。

在六十年代初，人们认为计算机是万能的，加上当时计算机价格昂贵，总是希望用一台大型计算机来承担各种任务，既用来进行生产管理.又用来进行生产过程控制。

这就构成了所谓集中控制计算机系统。

后来发现，这种集中控制系统存在着一些明显的缺点，例如，由于生产规模的扩大，生产管理和过程控制的信息大力增加，要求计算机的功能很强，这就使得计算机本身的结构更加庞杂，价格也高；在整个系统中只有一台计算机，一旦出故障就会全盘停产，因而系统一个完善的监控系统，通常应包括故障报警、参数显示，打印记录、报警延时、报警闭锁、报警延伸、失职报警、值班召唤、功能试验和自检等主要功能。

基本的可靠性很差。

为了提高系统的可靠性，就得增加一台同样的计算机，这就很不合算。

由于这样一些原因，后来又出现了所谓分级控制计算机系统。

所谓分级控制，就是生产管理和过程控制分别由两级计算机进行控制，生产管理计算机指挥过程控制计算机。

随着微电子和微型计算机技术近年来的迅速发展，它们的应用领域不断扩大。

其中，把微型计算机应用在企业中，对某些生产现场和工业过程进行监视和控制.以达到优化的生产和管理.获得高的成品率和经济效益，已是当前普遍重视的技术课题。

建立在微型计算机基础上的监控系统。

它的作用一方面是实时采集监控对象工作状态的参数，将它们变换成计算机能够接收和使用的形式，然后送入微机，经过组织和处理，把各监控对象的工作情况用清晰的图表显示出来。

如果出现异常情况，则即时用声光报等，提醒有关人员注意，还可以根据采集到的工作状态参数，用微机实现优化工作过程的决策分析，为优化生产过程和管理工作，提供实时使用的决策依据。

微机监控系统第二方面的作用是对监控对象进行实时控制。

当要求监控对象实时改变工作状态时，这一点显得非常重要。

因为，用其它人工方式常会引起不及时或差错，造成不必要的损失。

另外，如果控制对象比较分散、工作现场环境恶劣、和主控室距离较远，使用微机监控系统进行远距离监视和控制，会取得好的效果。

近几年来，由于微型计算机的性能价格比不断提高，价格不断下降，使计算机技术迅速渗透到各个领域;与监控系统相关的外围部件，如模数转换、串—并通信、并—串通信等部件也有了迅速的发展，微机监控系统在许多领域都得到了较为广泛的应用。

微机监控技术是综合应用计算机技术、数字通信技术、显示技术和自动控制技术的成果，形成的一门综合性的技术。

它的发展，已为各个部门建立使用微机监控系统提供了有利条件，国内外已经成批生产了这方面的一些硬件设备，许多单位也研制和开发了一些有关的系统软件和应用软件，而监控系统效能的充分发挥，还要依靠各应用部门的专业人员和研制微机软硬件的技术人员相互结合共同进行有关的开发和应用研究【15】。

1.2.2监控系统的分类

监控系统，顾名思义，即能完成监视（包括相应管理功能）和控制功能的计算机系统，它是综合应用计算机技术、数字通信技术、显示技术和自动控制技术的成果，形成的一门综合性的技术，其特点是利用计算机的数据处理能力、现代化的电子显示技术和通信手段，在人和过程之间架起一座桥梁，使人面对的不再是直接的生产过程，而是形象、直观的虚拟的实际过程，人通过操纵虚拟过程来干预实际生产过程。

此外，过程数据和信息的记录不再用笔，而是由计算机保存在磁盘上，或经由打印机以报表的形式输出在纸上。

监控系统的分类可以从不同角度加以考虑：

从软件开发的角度看，监控系统可分为四类:

1.用户自主配置硬件，在裸机、DOS或Window。

用汇编语言或高级语言开发控制程序和监视管理软件组成监控系统。

这种方法的特点是成本低、配置灵活，但全部工作都从底层做起，开发周期长，技术细节复杂。

2.用户自主配置硬件，在专用的实时操作系统下用专用的工具、语言开发监控软件，构成监控系统，其特点是:

性能卓越，但软件资源欠丰富，开发周期较长。

3.用户自主配置硬件，在通用操作系统下，用集成的开放式开发环境，如CTTECTIWMCC等开发软件，组成监控系统。

这种方法的特点是:

开发周期短，开发及使用接口友好，功能强大，但成本高，对封装的技术内核依赖性过强。

4.专门的、相对封闭的监控系统，如TDC3000集散控制系统。

其特点是:

开发周期短，可靠性高，模块接口技术完普，软硬件专用，开放性不足，成本高。

从系统的侧重点来看。

监控系统可分为两类:

1.集散控制系统。

它以过程控制为中心，软件中集成了丰富的控制功能组态模块，控制算法实现方便，控制功能强大。

2.侧重于监视、管理的监控系统。

这种系统以先进的现场智能控制仪表为基础，上位机监控软件以生动的人机界面、强大的管理功能见长，它不关心下位机控制算法的实现方式和载入方式，只以必要的数据与下位机软件接口，实际的控制工作由现场智能控制仪表来完成。

这类监控系统的开放性较前一种大大提高【13】。

1.2.3监控系统功能分析

微机监控系统可以用在不同部门的企业生产过程。

虽然监控对象有所不同，但它完成的功能都基本相同。

一般而言，使用微机监控系统可以完成如下所述的功能:

1.数据采集和变换

微机监控系统具有数据采集和变换的功能。

采集对象是现场的实时数据，如温度、流量、压力、水位、电压、电流、功率等需要监视的运行参数，以及一些表示“开”、“关”状态的开关;采集方法是通过AI、DI输入通道直接采集或通过通信通道与现场智能数据采集模块进行通信以获得数据（现场智能数据采集模块实质上也是计算机，它通过AI、DI输入通道直接采集数据）。

2.实时监视工作情况

微机接收到现场各种实时数据后，以运行管理人员习惯的图形、图表形式将各种现场数据用显示器实时显示出来，相当于在集控室设置了一个虚拟的现场观察窗，使运行管理人员能从显示的图表和数据及时地掌握现场的情况。

采用这种功能以后，现场地域广阔，或需监视的对象较多，或有些设备工作条件特殊，如高温、多尘等，都可以集中在微机集控室进行实时集中监视，统一管理。

3.报警功能

使用微机对现场的实时数据进行监视的同时，还将进行报警处理。

对于数字报警量，随时对其状态进行检测、监视、判断；对于模拟报警量，将各项实时数据与预先设定的报警上限和下限进行比较，以判断是否出现异常情况。

出现异常情况时，监控系统将以声、光、色提醒运行人员注意，及时处理，以恢复到正常状态。

4.运行数据存档

微机将收集到的监控对象的运行数据进行统计和整理，并记入历史档案，如操作情况、各种故障、事件时间、越限数据、趋势数据等。

这些历史档案可以长期保存，也可以定期使用后注销，需要时，可以调出显示和打印。

5.报表功能

为了便于分析监控对象的运行情况和工作效益，通常把对象的重要运行参数的变化情况，根据运行管理的要求，编制成报表，供分析使用。

生成的报表应能够显示和打印。

报表打印方式可有三种:

定时打印；

召唤打印:

根据工作需要，随时由人工启动打印。

内容或者为可选择的历史报表，或者为即时生成的从规定开始的时刻到当时的运行情况报表，由特殊情况或异常事件驱动的记录打印。

6.干预生产过程

微机监控系统根据实际运行情况的需要，可以对监控对象进行控制，以改变对象的工作状态。

从监控的角度讲，这部分功能应为优化、调整的性质，如重新设定PID参数、改变调节器给定值等等，具体的控制功能应由现场控制单元来完成。

除以上基本功能外，还可以根据不同监控对象的实际需要，增加一些其它功能，如节能降耗、产品质t控制、劳动次序和效益考核等。

研究和确定微机监控系统的功能，是开发和建立微机监控系统的基础。

合理地决定监控系统的功能，就可以设计出符合实际工作需要的微机监控硬件系统，也才能够编制出适用的软件系统，共同获得好的技术经济效益【4】。

监控系统的基本功能结构图见图1-1。

图1-1监控系统的基本功能结构图【7】

1.2.4监控系统的结构

一个完善的监控系统，通常应包括故障报警、参数显示、打印记录、报警延时、报警闭锁、警报延伸、失职报警、值班召唤、功能试验和自检等主要功能。

监控系统的结构如图1-2：

图1-2计算机监控系统结构图

本章主要论述了立体车库的概况和计算机监控系统的基础知识，下面将具体介绍立体车库的结构、功能及要求等内容。

第二章立体车库结构、功能及要求分析

2.1立体车库的类型

目前市面上常见的机械式立体停车库有：

升降横移式、垂直循环式、多层循环式、水平循环式、平面移动式、巷道堆垛式、垂直升降式和简易升降式等八种。

下面介绍四种比较典型的立体车库。

2.1.1升降横移式

升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。

此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。

1.特点：

节省占地，配置灵活，建设周期短；

价格低，消防、外装修、土建地基等投资少；

可采用自动控制，构造简单，安全可靠；

存取车迅速，等候时间短；

运行平稳，工作噪声低；

适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。

2.安全装置：

防坠装置，光电传感器、限位保护器、急停开关等【4】。

2.1.2巷道堆垛式

巷道堆垛机械式停车库采用以巷道堆垛机或桥式起重机将进到搬运机的车辆水平且垂直移动到存车位，并用存取机构存取车辆的机械式停车设备。

这种停车库的设备是20世纪60年代后欧洲根据自动化立体仓库原理设计的一种专门用于停放小型汽车的立体停车库。

该种停车库的设备采用先进的计算机控制，是一种集机、光、电、自动控制为一体的全自动化立体停车库，它的出现解决了人们希望解决的大型自动化停车难题。

它具有全封闭车库，存车安全等特点。

巷道堆垛机械式停车库主要适用于需要大型密集式存车的地方【4】。

图2-1巷道堆垛机械停车库的主要组成

1．库内车辆存放设施：

2．库内搬运堆垛机；3．出入口升降

2.1.3垂直升降式立体车库

垂直升降式汽车停车库亦可称为塔式机械立体停车库，它是通过提升机的升降和装在提升机上的横移机构将车辆或载车板横移，实现存取车辆的机械式停车设备。

它又称为塔式立体停车库或电梯式立体停车库。

垂直升降式停车库在我国发展比较快，特别是一些电梯企业因这类设备的升降机构部件与电梯类似，而对其进行了大量的研发工作，并大量生产。

图2-2垂直升降停车库的主要组成【4】

1．上部滑轮组；2．平衡锤；3．强制减速光电开关：

4．极限开关：

5．搬运器：

6．缓冲器；7．旋转盘；8．地坑；9．牵引轮：

10．升降保持制动器；11．升降驱动装置；12．升降导轨；13搬运机下落保险装置：

14．载车板：

15．认址片；16．主钢缆17．载车板架

垂直循环式机械停车库的容量较小，能适应较小地块的停车，性能优越，但是在我国的使用并不广泛，其具有以下特点：

节省占地，能有效节省空间，使停车位倍增，不需要多大的地方就可以建造较大的停车场；6．5×5m（两个车位）的占地，可将停车容积率提高3～4倍；

存取车方便快速，使用PLC智能化系统自动调车，一次按键即可完成停取车，且调车时间短，取出最不利点的车只需130S；

安全可靠，垂直循环类机械停车库设有完善的闭锁和监测系统，采用了足够的安全措施和消防系统，安全可靠；

经济，可省去购置土地的大量费用，利于合理规划和优化设计，提高综合经济效益，且此类机械停车库一般不需要强制通风，无大面积照明，耗电量极低【4】。

2.1.4垂直循环式

1.概述

垂直循环机械式停车库采用了垂直方向做循环运动的停车系统存取车辆的停车设备，这种停车库设备动力单一、控制简单、占地面积小，其工作原理是电机通过减速机带动传动机构，在牵引构件—链条上，每隔一定距离安装一个存车托架，当电机启动时，存车托架随链条一起循环运动，达到存车取车的目的。

存车时，司机将车开至车库存车托架准确位置后，关好车门退出车库，按动操作按键，电机启动，存车托架随之运动，另一存车托架转动到进口位置即停，则可。

进行下一个存车操作。

取车时，按动操作台存车编号按键，电机启动，在可编程序控制器作用下使其按最短路程运行至出口，司机进入存车托架，将车开出。

图2-3垂直循环式立体停车设备【18】图2-4水平循环式立体停车设备【18】

2.特点：

省地，两个泊位面积可停6~10辆车；

方便，使用PLC看自动调车，一次按键即可完成存取车；

迅速，调车时间短，取出最不利点的车只需130S；

灵活，设置灵活，可设置在地面上，也可半地上半地下；可独立设置，也可附设在建筑物内，还可多台组合，对小型垂直循环类停车设备还可见缝插针似地安装在生活区、建筑物旁；