3、立体车库毕业设计开题报告.doc

本科生毕业论文(设计)开题报告书题 目： 立体车库自动控制系统 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导老师： 完成时间： 2013年11月26日 论文（设计）题目立体车库自动控制系统课题目的、意义及相关研究动态：课题目的1、通过本设计培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力、创新意识和创新能力，培养理论综合、实验分析与调试、文献查阅、计算机应用、文字表达和外语应用等基本技能；2、熟练掌握PLC编程和立体车库的控制工艺流程，并对系统有整体了解，并学会利用组态仿真软件MCGS实现系统的动画仿真；3、了解及掌握光电传感器的作用及特点；4、学会查阅文献、搜索资料，并收集、整理、归类、保存资料，提升综合分析问题的能力。课题意义随着人民生活水平的不断提高，越来越多的人购买了私家车，对城市的交通和环境起着重大的影响。而停车难问题的出现，也给机械停车设备行业带来了巨大的商机和广阔的市场。在这商机与竞争并存的时候，我国的机械停车设备行业也将从快速发展阶段进入稳定发展阶段。未来市场是巨大的，但对产品的需求，将会向两个极端发展：一个极端就是价格的极端，市场大量需要低价格的机械停车设备，它只要能够达到增加停车位的目的，能够保证最基本的使用性能，以价格优势占领市场，这一部分的市场份额预计将达到70%-80%；另一个极端就是技术与性能的极端，要求停车设备具有优越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。通过国内外机械停车设备使用经验的总结，可以发现人们在利用机械停车设备存取车时，首先追求的是存取车速度、等待时间以及方便程度。此外，未来的机械停车设备市场，将更加注重完善的售后服务系统，远程监控系统、远程故障导处理系统将是用户追求的目标。随着我国经济持续快速的发展，城市规划的完善，机械停车设备行业将成为一个充满生机的朝阳行业，机械停车设备的技术也将得到长足的发展。研究动态国外发展立体车库较早的有日本，韩国，德国等国家。在亚洲，应用较普遍的是日本，韩国和我国的台湾地区。亚洲的机械式停车设备技术起源于日本，1960年以后，立体车库逐年增多，品种也从单一垂直循环式发展成为至今的九大类近百个品种。管理体制，技术标准等方面也日趋完善。目前，日本在役的停车设备最多，已经投入使用的机械式立体停车位占总车位的七成。韩国的机械式停车设备行业是效仿日本起家的，发展历程比较平稳。20世纪70年代是起步阶段，80年代是引进阶段，90年代是使用阶段。制造企业有近百家，由于受到政府的重视，年增长率速度达到30%，2000年后是发展阶段，立体停车设备随供应量的扩大得到迅猛发展。现在所知的最早的立体车库建于1918年，设计师是Holabird和Roche。进入20世纪以来，在国内举办了多个与停车设备相关的展览会，全自动立体停车设备的容车能力及其技术完备，先进程度已被世界广泛承认和接受。目前我国经济正处在高速发展时期，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车数量的不断增加。国家部门统计，到2011年年底，我国个人汽车保有量将突破1亿辆大关。汽车进入家庭的步伐正在加快，由此发展了的与汽车相关的相关产业市场。其中突出表现的就是对停车设施的需求有了飞速增长然而，如果汽车数量和停车位置的数量两者之间失去平衡，城市中违章停车、停车难、停车管理困难等一系列问题将越来越多，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。立体车库行业急需突破，车位平均造价高，成本回收难，这已经成为立体车库普遍应用的难以突破瓶颈。最关键的是，立体车位对于大部分人来说是一个新鲜事物，对立体车位技术的成熟程度还有待观望，因此，立体车库的发展还需要一定时间。课题的主要内容（观点）、创新之处：立体车库自动控制系统的主要任务是设计一个能够实现节约土地成本的停车系统，以西门子公司生产的PLC中的S7-200为控制器，对电机控制回路，人机接口电路，红外安全检测模块，急停及防坠电路，指示、报警电路进行具体设计，并通过组态软件MCGS来实现对立体车库自动控制系统的动画仿真演示。创新之处升降横移式立体车库是一种比较典型的跨学科机电一体化产品，集机械、电子、信息技术于一体。其中，电子技术、信息技术和传感技术的合理运用与组合构成了车库的控制系统。升降横移式立体车库的控制系统是整个车库系统的重要组成部分，也是车库系统的核心。执行机构是“四肢”，框架是“躯体”，那么控制系统就是“大脑”。它指挥着车库的每一个运作过程，并对整个系统的状态过程进行监控。 操作者要通过控制系统信息交流的平台(界面)把操作信息传送给控制系统，经系统处理后，系统把可识别的控制信息通过辅助设备驱动执行结构，来完成车库现场的运作。 由于PLC的可靠性、抗干扰能力强。国内外现有的升降横移式立体车库，它们的系统控制形式大都采用可编程控制器控制，特别是应用在智能化要求程度高、多车位、大容量的现代化升降横移式立体车库中。立体停车库生产在中国是个新兴行业，立体停车库可缓解城市动、静态交通问题，改善居住环境，有效利用土地价值，本系统采用PLC、计算机结合组态画面监控，按动按钮或控制组态画面即可完成汽车存取过程，操作简单，存取方便，控制电路部分采用交流接触器传统方式，使运行安全可靠，设计采用可分组合，模块式安装，方便灵活，具备维护使用方便，造价低等特点。研究方法、设计方案或论文撰写提纲：研究方法1）总结归纳立体车库自动控制系统的实现方法、目的和意义，利用新颖的创新理念和先进的技术使功能更完善；2）对立体车库自动控制系统的国内外动态进行调查研究，收集相关资料；3）对不同类型的立体车库应用进行调查研究，选择合适的类型；4）收集并整理相关的论文和文献，并得出总结，做出最佳设计方案。设计方案立体车库自动控制系统的设计方案是多种多样的，其核心控制器也有许多种，如：DSP、PLC等。下面对以DSP和PLC为核心控制器的立体车库自动控制系统进行介绍，再从中选择合适的设计方案。方案一基于DSP的立体车库自动控制系统结构主要由信号调理单元、主控制单元、人机交互单元三大部分组成，结构框图如图1所示。需要采集的信号是：三相电源的交流电压、各种电机中通过的交流电流、车库中各种行程开关、光电开关、极限开关等传感器的数字脉冲信号；将采集到的信号输入经过模拟信号调理电路和数字信号输入经过模拟信号调理电路和数字信号调理电路的处理后输入到DSP的相应的功能模块中，经过DSP的处理得到一系列脉冲信号，再经过数字输出信号调理电路的处理后，产生驱动信号，控制各种升降、横移电机的接触器开关，启动或停止各种升降、横移电机；利用DSP片内的通信模块与LED显示屏、读卡器建立联系，相应读卡器的读卡操作，将读入的卡号信息读入DSP中，同时控制LED显示屏输出车库当前状态信息(如当前存取车状态、车库是否有故障、厂家信息等情况)。交流电流交流电流信号调理交流电压交流电压信号调理交流电流信号调理传感器开关信号TMS320F2812DSP控制板执行机构（电动机等）人机交互（LED显示屏、读卡器）数字输出信号调理图1 基于DSP的立体车库自动控制系统结构框图方案二基于西门子S7-200系列PLC作为主控制器的立体车库自动控制系统，以全地上四层44矩阵式、12存车位的升降横移式立体车库为模型1。车库控制方式有两种，即手动控制和全自动控制。正常情况下，车库运行于全自动控制方式，而手动控制主要用于设备调试、维修或异常情况处理。硬件设计主要包括PLC选型、I/O口的地址分配、PLC外围接线的设计，外围电路则由电机控制回路、人机接口电路、安全检测模块及故障报警模块组成。同时，加设急停按钮，在车库运行出现故障时进行急停，以保证人身财产安全。在此基础上，利用MCGS软件进行动画仿真。图2 基于PLC的立体车库自动控制系统结构框图LCM显示按键模块传感器开关信号PLC执行机构（电动机等）故障报警到位检测方案比较与选择方案一采用型号为TMS320F2812的DSP芯片作为核心控制器，DSP是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件，处理速度很快，在数字电子领域中具有极其广阔的发展前景。但在立体车库自动控制系统的设计中，外围电路既多又杂，DSP作为核心控制器不占优势。方案二采用西门子公司生产的PLC中的S7-200作为核心控制器，由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产制造工艺，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。同时，它的编程简单，易学易用，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，在工业生产领域具有极高的地位。综上所述，方案二具有明显优势，故此立体车库自动控制系统将选用PLC作为核心控制器。论文撰写提纲第1章 绪 论1.1 研究背景1.2 研究动态1.3 系统功能第2章 组态软件MCGS2.1 MCGS整体结构2.2 MCGS五大组成部分2.3 MCGS的功能及优势第3章 红外检测技术3.1 红外光电开关原理3.2 红外光电开关特点3.3红外光电开关注意事项3.3红外光电开关类型第4章 系统结构及运行原理4.1 立体车库的结构组成4.2立体车库的运行原理4.3立体车库控制系统简介4.3.1 控制系统的分析4.3.2 控制系统的总体方案设计第5章 立体车库自动控制系统硬件设计第6章 立体车库自动控制系统软件设计第7章 立体车库自动控制系统的动画仿真完成期限和预期进度2013年10月31日至2013年11月25日：调研、开题、系统规划设计，包括设计课题实际应用考察、收集查阅文献、方案拟定，撰写调研报告、开题报告、系统框图及设计课题各部分技术资料收集与初步实施；2013年11月26日至2013年11月29日：开题报告会；2013年11月30日至2014年2月1日：翻译课题相关外文资料和设计论文写作；2014年2月2日至2014年3月25日：毕业报告初稿提交及中期答辩；2014年3月26日至2014年3月31日：中期答辩，中期检查；2014年4月1日至2014年4月30日：毕业设计作品实验调试，修订、评阅。2014年5月1日至2014年5月20日：毕业设计定型作品提交、毕业考核申请准备及提交、答辩。主要参考资料：1黄敏，花有清.基于PLC的立体车库控制系统J.机电工程.2009，26(10)：105108. 2易倩颖，叶云岳，郑灼.基于PLC的新型垂直提升式立体车库控制系统设计J.机电工程，2012，29(4)：409412.3胡瑜.基于组态控制技术的智能立体停车库J.起重运输机械，2006，(2)：1517.4钟晓强.多层升降横移式立体车库控制系统的研究与设计J.自动化应用，2011，(1)：3335.5刘屹巍.基于PLC的立体车库控制系统设计J.科学技术与工程，2011，11(27):6735-6737.6史国生.电气控制与可编程控制技术M.北京：化学工业出版社，2005.7高丽萍.基于工业组态软件的远程PLC虚拟控制系统的研究D.西华大学，20058 21IC中国电子网/ .9ZHANG Ruijun，ZHANG Mingqin，WANG Xiaowei，HAN Lifang，Li Min. The Innovative Design On The Scheme Of The Vertical Turn Stereo Garage Based On TRIZ And ADJ. Proceedings of International Technology and Innovation Conference 2009，2009.10姜海，田春艳MCGS组态软件在PLC工作状态监控中的应用J.装配制造技术，2008，2：565911 席振鹏.基于排队理论的立体车库存取策略分析J.产业与科技论坛，2011，10(12)：8182.12华中平，张立.基于PLC的电梯式立体车库控制系统设计N.三峡大学学报，2006，28(3)：266268.13谭仁人.立体车库电气系统关键环节设计J.机械与电子，2010，7(1)：162165.14徐宁.智能立体车库的应用与研究J.机电产品开发与创新，2009，22(1)：6062.15周雪松，田密，马幼捷等.智能化立体车库存取车优化控制策略的研究J.制造业自动化，2008，30(10)：2933.16曹钰钰.虚拟立体车库实训平台与PLC教学D.上海交通大学，2011.17贺拥军，杨承超，周绪红，刘永健.立体车库的结构形式及应用与发展J.建筑科学与工程学报，2009，26(4)：3034.18张育斌，王万成，王志琴，郑兴华.基于DSP的仓储式立体车库控制系统设计J.计算机测量与控制，2013，21(3)：648650.19张海涛.基于DSP的多层循环式立体车库控制系统的研究与设计D.天津理工大学，200920周雪松，许力瑾，邵宝福，马云斌，田密.基于DSP芯片和无线收发技术的立体车库电气控制系统J.机床与液压，2010，38(2)：8384.21杨青亮，赵建军，鲍义东.基于单片机的自动寻位立体车库系统的设计J.机械工程与自动化，2008(1)：161163.22唐义清，谭善文，唐义龙，郝慧峰，谢武斌.基于单片机控制的机械式立体车库J.机械工程与自动化，2006(1)：3133.23高丽媛，王忠庆，李士林，李高亮，赵晓霞.基于PLC的立体车库监控系统的设计J.核电子学与探测技术，2011，31(8)：884886.24 徐春艳.基于上位机与PLC的垂直升降式立体车库控制系统实现J.机电一体化，2011，38(7)：7276.25 胡国宁.PLC在多层升降横移类立体停车设备设计中的应用J.制造自动化，2008，30