基于PLC立体车库控制系统的设计与应用毕业论文.doc

本科毕业设计说明书（论文）第1页共51页1绪论1.1本课题的提出与意义改革开放30年来，作为我国经济发展的支柱产业汽车工业得到了迅猛的发展，汽车的增多给经济带来繁荣的同时，也带来了一系列的社会问题。城市交通拥挤已成为各地政府关心的社会问题，城区内交通及车辆停泊管理越来越成为难题，特别是在城区的高级宾馆、饭店、大型商场的车辆密集区，由于受到原有占地面积限制而无法扩大泊车位，停泊困难和交通阻塞已成为一个突出难题。据有关部门统计：在上海，每天有40多万辆汽车停泊在马路两边；而在北京每天又有90万多辆汽车“无家可归”，这些问题必将阻碍汽车工业的发展。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四十平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高8090，如果采用地上多层（二十一层）立体式车库的话，五十平方米的土地面积上便可存放四十辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。所以以往的路边停车、人行道停车、地下或地面停车设备等均解决不了问题时，机械式立体停车设备应运而生，并很快得到广泛应用2。立体停车设备可以用较小的基地面积停放较多数量的车位，免去了坡道式车库的坡道设计等空间问题。将车库设计中的建筑空间问题转化为机械方式的研究，并可采用新技术、新材料来解决停车的问题；采用计算机控制，库区无人进入，可以有效地防止盗窃和损坏；正是由于机械式停车设备的占地面积省，停车灵活，既可以大面积使用，也可以见缝插针设置，还能与地面停车场、地下停车库和停车楼组合实施的优点，已成为解决城市停车难最有效的手段，是停车产业发展的必经之路。大中城市地价不断上涨，使得固定停车场成本不断增加；而汽车增长速度，却远远超过停车场的新建。所以，占地面积小，停车数量大的立体停车设备受到很多大中城市的欢迎，立体停车设备产业已被誉为新世纪的阳光产业。目前香港、澳门及新加坡、印尼、马来西亚、泰国和东南亚的一些国家的停车设备主要是靠进口，因此从现有停车位情况和今后市场需求可以看出，立体停车设备的国际、国内市场前景十分良好1。本科毕业设计说明书（论文）第2页共51页1.2立体车库的类型自动化停车库是机电合一的大型复杂产品,机械部分相当于人的躯体,电器部分相当于人的神经。机与电的高度合一,使自动化停车库成了现代科学技术的综合产品。目前市面上常见的机械式立体停车库有：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1。（1）升降横移类（代号SH）采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式立体停车库叫做升降横移类停车库。其工作原理为:一层车位只能横移，中间车位即可横移又可升降，上层车位只能升降，该类车库通过各层车位的移动来实现车辆的存取（见图1.1升降横移类）。图1.1升降横移类（2）垂直循环类（代号CH）垂直循环类机械式停车库是采用垂直方向作循环运动的停车系统来存取车辆的停车设备。这种停车设备的工作原理是电机通过减速机带动传动机构，在牵引机构链条上，每隔一定距离安装一个存车托架，当电机启动时，存车托架随链条起做循环运动，达到存取车的目的（见图1.2垂直循环类）。图1.2垂直循环类本科毕业设计说明书（论文）第3页共51页（3）水平循环类（代号SX）采用一个水平循环运动的车位系统来存取停放车辆的停车库叫水平循环类停车库。其工作原理是存取停放车辆的车位系统在水平面上作循环运动，将所需存取车辆的载车板移到出入口处，驾驶员再将汽车存入或取出（见图1.3水平循环类）。图1.3水平循环类（4）多层循环类（代号DX）多层循环类停车库是通过使载车板作上下循环运动，而实现车辆多层存放的多层循环式停车设备，减少了占地面积，提高了存取车的自动化程度（见图1.4多层循环类）。图1.4多层循环类（5）平面移动类（代号PY）采用在同一层上用搬运台车或起重机平面移动车辆，或使载车板平面横移实现存取车辆，亦可用搬运台车和升降机配合实现多层平面移动来存取停放车辆的机械式停车设备叫平面移动类停车库（见图1.5平面移动类）。图1.5平面移动类本科毕业设计说明书（论文）第4页共51页1.3本课题的主要任务与解决方法（1）控制系统总体设计立体停车设备很多，各有各的适用形式，其中升降横移式立体停车库是中小型车库的一种典型机电一体化产品，由于占地面积小，型式比较多，规模可大可小，对场地的适应性强，这种车库在国外应用十分广泛，所以是公司及单位在建造立体停车库时的理想选择6。本文就三层七车位的升降横移式立体停车库的结构和控制系统设计做一详细阐述和讨论。整个系统将由PLC、变频器、条码打印机和条码扫描器组合控制，用转换开关来控制设备的手动运行、自动运行和正常停止。（2）组态软件的控制界面设计本系统以MCGS组态软件设计监控界面，利用数据通信手段，实时接收和处理PLC从现场采集的各种状态、控制、报警信号，并利用这些信号驱动PC控制界面中的各种图形，实时显示现场的各种状况，在操作员和停车库之间构造出形象、直观的界面，对操作运行和故障给出提示、报警等5。（3）PLC电路的设计软件PLC是一种基于PC机开发结构的控制系统，它具有硬PLC在功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特点，利用软件技术可以将标准的工业PC转换成全功能的PLC过程控制器。软件PLC综合了计算机和PLC的开关量控制、模拟量控制、数学运算、数值处理、网络通信、PID调节等功能，通过一个多任务控制内核，提供强大的指令集、快速而准确的扫描周期、可靠的操作和可连接各种I/O系统的及网络的开放式结构10。根据所设计的输入输出点数选择合适的PLC型号，画出PLC硬件设计图。（4）PLC梯形图的程序设计用GPP编写梯形图，SW3D5-GPPW-E是三菱电气公司开发的用于可编程控制器的编程软件,可在WindowsXP及Windows98下运行，在GPP软件中,你可通过线路符号,助记符来创建顺控指令程序，建立注释数据及设置寄存器数据，并可将其存储为文件，用打印机打印。（5）其他标准件的选型设计升降横移式立体停车库的结构设计在整个车库中非常重要，主框架部分、载车板部分和传动系统是升降横移式立体停车库的主要组成部分2。根据所设计的立体车库，选择合适的电动机、减速器、轴承等。