I
自 动 双 层 停 车 场 控 制 系统
设
计
报
告
班 级 0924172
专 业 自动化
班 级 092417228
姓 名 张晓卫
指导教师 董燕飞
2020 年 6 月 18 日
II
目 录
1 课题分析 ............................................................ 1
1.1 设计目的 ...................................................... 1
1.2 设计内容 ...................................................... 1
1.3 设计要求 ...................................................... 1
2 系统硬件设计 ........................................................ 2
2.1 系统硬件配置及组成原理 ........................................ 2
2.1.1 可编程序控制器 PLC 的基本组成 ............................ 2
2.1.2 PLC 的工作原理 ......................................... 2
2.1.3 系统组成原理 ............................................ 3
2.2 系统变量定义及分配表 .......................................... 3
2.3 系统硬件电路设计 .............................................. 5
2.3.1.继电器接触器主电路中电气元件动作的要求 .................. 5
2.3.2.继电器接触器主电路图的设计 .............................. 5
2.4 系统接线图设计 ................................................ 5
2.5 硬件选型 ...................................................... 6
2.5.1 PLC 选型 ................................................ 6
2.5.2 电动机选型 .............................................. 7
2.6 系统可靠性设计 ................................................ 7
3 系统软件设计 ........................................................ 8
3.1 系统功能分析 .................................................. 8
3.2 控制程序设计思路 .............................................. 9
3.3 各部分功能具体实现 ........................................... 10
3.3.1 叫车功能 ............................................... 10
3.3.2 取车程序流程 ........................................... 11
4 系统调试及结果分析 ................................................. 13
4.1 WINCC 画面仿真说明 ........................................... 13
4.2 调试及结果分析 ............................................... 14
4.3 设计中的问题及解决方法 ....................................... 15
结束语 ............................................................... 16
参考文献 ............................................................. 17
附录：带功能注释的源程序 ............................................. 18
1
1 课题分析
1.1 设计目的
近年来由于汽车数量的快速增加，对停车场的需求日益提高，停车难的问题越来
越突出，人们对停车的要求也越来越迫切，为解决城市停车难的问题，立体车库是必
然出路。本次设计使用 PLC 编程，实现对自动双层停车场的控制。
1.2 设计内容
通过 PLC 控制高层车位升降存取车辆，实现控制目的。
1.3 设计要求
双层自动停车场配置如图 1 所示，上下层共可停 5 辆车。
图 2
设计的规则为 1、2、3 车位只能上下移动，不能左右移动，4、5 车位只可左右移
动不可上下移动。下排车位只需直接将车子开出即可。如要呼叫上排车子，只要按下 1
至 3 的按钮，再按下“叫车”按钮，则所按车位将降至下层，而下排车位将左右移
动，让出位置让上层车位降下。
图 1 双层自动停车场配置示意图
2
2 系统硬件设计
2.1 系统硬件配置及组成原理
2.1.1 可编程序控制器 PLC 的基本组成
可编程控制器采用可以程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运
算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并通过式或模拟式的输入和输出，控制各
种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形
成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
PLC 的基本组成可归为四大部件（如图 3）：
中央处理单元（CPU 板）——控制器的核心；
输入部件（I/0 部件）——连接现场设备与 CPU 之间；
输出部件——连接驱动或受控元件的接口电路；
电源部件——为 PLC 内部电路提供能源；
整体结构的 PLC——四部分装在同一个机壳内；
模块式结构的 PLC——各部件独立封闭，称为模块，通过机架和总线连接而成。
中央处理
单元
（CPU板）
输
入
接
口
部
件
输
出
接
口
部
件
电源部件
接受
现场信息
驱动
受控元件
接触器
电磁阀
指示灯
等
按钮
继电器触
点
行程开关
等
图 3 系统组成图
2.1.2 PLC 的工作原理
PLC 是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在 PLC 运行时，CPU
要根据用户控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令号（或地址号）作周
期循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序
结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完
成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。
3
PLC 的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。
（1）PLC 在输入采样阶段
首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁在器中的输入端子的通断状态或输入
数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入，随即关闭输入端
口，进入程序执行阶段。
（2）PLC 在程序执行阶段
按用户程序指令存放的先后顺序扫描并执行每条指令，经相应的运算和处理后，
其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中的所有的内容随着程序的执行而
改变。
（3）输出刷新阶段
当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断在输出刷新阶段送至输出锁存器
中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。
2.1.3 系统组成原理
自动双层停车场的运行原理即升降横移类机械停车库利用托盘移位产生垂直通
道，实现高层车位升降存取车辆，其原理如图 4 所示。下排车位只需直接将车子开出
即可。如果要呼叫上排车位，按下叫车按钮，再按下 1 至 3 的按钮，（如图 4），则所
按车位将降至下层，而下排车位将左右移动，让出位置让上层车位降下来。即底层只
能平移，顶层只能升降。除顶层外，底层都必须预留一个空车位，供进出车升降之
用。当底层车位进出车时，无需移动其他托盘就可直接进出车；顶层进出车时，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。
图 4 呼叫控制面盘图
2.2 系统变量定义及分配表
根据不同控制要求，可以定义不同的变量名来代替外界发来的开关信号，并且合
理的分配对应的变量，从而针对性的进行开关信号的转变，使程序的可读性增强，使
