摘 要

近年来，随着经济水平的增长、城市建设的规范程度的加速，城市中的汽车数量不断增长，然而停车位的建设速度却遥遥不及汽车数量的增加速度，导致停车位缺口的问题急剧恶化。面临这种情况，立体车库是一种有效解决途径，能在一定程度上缓解停车压力，但目前国内立体车库的技术水平还存在着许多不足，研究深度还有待提高。

本文通过研究分析了立体车库各个种类的结构、工作原理和特点，把立体车库的控制系统作为此次设计的主要研究对象，选取了一种新型的立体化智能车库来进行设计。首先分析了其工作的原理和控制的顺序流程，然后设计了包含有管理信息子系统、入库引导子系统、出入库控制子系统和安全保护子系统等关键系统的总体方案。在此基础上，选用S7-300 PLC作为PLC的硬件设备设计了基于PLC的控制系统，并部分完成了入库检测和出入库控制的程序设计。结合MCGS组态软件，组建了上位机的监控画面，并建立了与下位机PLC的实时数据库的连接，经过调试，模拟实现了对立体车库存取车流程的监控和管理。

通过这一系列的研究，本文提出了一部分立体化智能车库的控制系统的设计方案，并在实验室模拟实现其控制过程，结果表明该方案可行。对智能立体车库控制系统的研究发展具有积极意义。

关键词：立体车库；控制系统；PLC；MCGS

Abstract

In recent years, with the growth of the economic level and the acceleration of urban construction, the number of cars in the city has been increasing. However, the construction speed of the parking spaces has been far less than the increase in the number of cars, resulting in a sharp deterioration in the problem of parking spaces. Facing this situation, the construction of the three-dimensional garage is an effective way to solve the problem, to a certain extent, it can ease the parking pressure, but there are still many deficiencies in the study of three-dimensional garage, and the depth of the research has yet to be improved.

This paper analyzes the structure, working principle and characteristics of the three types of garage, and takes the control system of the three-dimensional garage as the main research object of this design, and chooses a new type of three-dimensional intelligent garage to design. Firstly, this paper analyzes the principle of its work and the sequential process of control, and then designs the overall scheme of key systems including information management subsystem, garage guidance subsystem, accessing and leaving control subsystem, security protection subsystem. On this basis, the author selects S7-300 PLC as PLC hardware device to design the PLC-based control system, and completes part of the programming work on the garage inspection and accessing and leaving control. Combined with MCGS configuration software, the author set up the host computer monitoring screen, and established the connection with the real-time database of the lower computer PLC, through debugging, simulated the three-dimensional garage access vehicle monitoring and management.

Through this series of research, this paper presents a part of control system design of the three-dimensional intelligent garage. The author achieved its control process in the laboratory, and the results show that the program is feasible. The research work of the thesis is of great significance to the research and development of intelligent three-dimensional garage control system.

Key Words: Three-dimensional garage; Control System; PLC; MCGS

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究目的及意义 1

1.2 智能立体车库国内外发展现状 2

1.2.1 国内发展现状 2

1.2.2 国外发展现状 3

1.3 论文主要研究内容与结构 4

1.3.1 论文主要研究内容 4

1.3.2 论文的主体框架 4

第2章 智能立体车库 6

2.1 立体车库概述 6

2.1.1 智能立体车库定义 6

2.1.2 立体车库的主要类型与特点 6

2.2 新型智能立体车库 11

2.2.1 新型智能立体车库的结构 11

2.2.2 新型智能立体车库的工作原理 11

2.3 本章小结 12

第3章 新型智能立体车库控制系统设计方案 13

3.1 控制流程及要求分析 13

3.2 立体车库管控系统总体方案设计 14

3.2.1 管控系统功能说明 14

3.2.2 管理信息系统功能设计 14

3.2.3 入库引导子系统 15

3.2.4 出入库控制子系统 18

3.2.5 安全保护子系统 21

3.3 关键控制算法 21

3.4 驱动系统 21

3.5 本章小结 22

第4章 智能立体车库PLC控制系统设计 23

4.1 PLC控制系统硬件设计 23

4.1.1 PLC简介 23

4.1.2 西门子S7-300 PLC 24

4.1.3 智能立体车库控制系统硬件组态 25

4.2 PLC控制系统程序设计 27

4.2.1 立体车库控制系统原理 27

4.2.2 控制系统程序设计 31

4.3 PLC控制程序的仿真调试 36

4.4 本章小结 38

第5章 智能立体车库上位机监控系统的设计与实现 39

5.1 立体车库上位机监控系统框架及功能需求 39

5.2 MCGS组态软件介绍 39

5.3 MCGS监控画面的组态 40

5.3.1 组态界面的建立 40

5.3.2 MCGS实时数据库的建立 41

5.3.3 组态工程动画的连接 43

5.4 MCGS与PLC的连接与调试 44

5.4.1 硬件组态 44

5.4.2 MCGS模拟运行 46

5.5 本章小结 47

第6章 环境影响与经济性分析 48

6.1 环境影响分析 48

6.1.1 主要的污染源分析及防治措施 48

6.1.2 环境影响分析结论 48

6.2 经济性分析 48

6.2.1 项目实施必要性分析 48

6.2.2 产品可行性分析 49

6.2.3 经济影响分析结论 49

第7章 总结与展望 50

参考文献 51

致谢 53

第1章 绪论

1.1 课题研究目的及意义

随着近年来我国经济水平的提高，人们对生活质量的要求也越来越高。根据相关单位的统计数据中可以了解到，近几年，我国机动车的数量一年比一年增多，在2016年购置税优惠政策的影响下，更是突破了历史新高。

汽车数量大幅的增长使城市中本来存在的车辆泊位缺口问题愈加严重，交通状况与停车秩序也变得越来越恶劣。根据欧美发达国家经验，城市小汽车保有量与停车位数量配比应在1：1.3左右。而如今我国大城市和中小城市的这一比例分别为1：0.8和1：0.5。照此推算，目前全国停车位缺口超过5000万个。停车“一位难求”问题在各个城市上演，例如，