城市多层泊车立体库-结构及控制设计
47页 18000字数+说明书+任务书+5张CAD图纸【详情如下】
PLC取车梯形图.dwg
主程序流程图.ddd
任务书.doc
城市多层泊车立体库-结构及控制设计说明书.doc
流程图组合图.dwg
电气控制接线图.dwg
硬件.dwg
硬件接线图.dwg
车辆入库检测.ddd
载车台限位保护.ddd
目 录
摘要 1
Abstract2
第一章 绪论
1.1 课题研究的意义 3
1.2 国外的研究动态 3
1.3 国内的现状 3
方案的选择
2.1 立体车库方案比较 5
2.2 控制策略方案比较 8
控制系统的选择
3.1 垂直升降式立体停车库控制系统的原理 9
3.2 垂直升降式立体停车库控制系统的基本要求 10
3.3 垂直升降式立体停车库控制系统硬件的选择11
第四章 电气控制系统设计
4.1 车库的单位控制机构15
4.2 升降机的设计与驱动16
4.3 检测系统18
4.4 横移机构的设计与驱动21
4.5 电气控制接线图22
第五章 PLC程序设计
5.1 PLC 控制技术介绍25
5.2 PLC 的硬件配置和设计思路26
5.3 主程序的设计30
5.4 存取车程序的设32
5.5 驱动和保护程序的设计40
总结与展望43致谢44
参考文献45
城市多层泊车立体库-结构及控制设计
摘 要：随着汽车的日益增多，尤其是在人口密集的大都市，解决停车难的问题显得尤为迫切。全自动立体车库作为智能建筑的一部分以其高效、快速、安全等特点成为解决都市停车难问题最有效的途径，立体车库控制系统是实现车库安全、高效率运行的关键。
本文将 PLC 控制技术应用于电梯式立体车库，设计了电梯式立体车库自动存取车系统，并就其机械结构、工作原理、硬件结构、监控软件做了研究，主要内容如下：
在分析了各种立体车库的功能及运行特点的基础上，得出电梯式立体车库是未来发展的主流。本文对电梯式立体车库的机械机构及其控制策略进行了分析和研究。阐述了电梯式立体车库自动存取车系统的工作原理及其上位机的功能。设计了立体车库与上位机的通信、立体车库的升降机构和横移机构。给出了电梯式立体车库的硬件接线图，并对一些开关元件进行了介绍与选择。介绍了电梯式立体车库的软件设计思想，并给出了 PLC 的硬件配置图、程序流程图和程序。
关键词：立体车库；PLC；控制策略；实时监控
The Design of Automatic Control System of
Experimental Stereo Garage
Abstract：With the increasing of the number of cars, especially in big city, it is very urgent to resolve parking problems. The stereo garage, as the part of the intellectualized building, has gradually become the most effective method to handle the parking problems in bigcity, because of its high efficiency, rapidness and security. The control system of stereo garage is the key technology for realizing its safe and high efficiency running.
In this paper, the PLC control technology was used. The automatic system of the stereo garage, the mechanical structure, the work method, the hardware structure and the monitoring software are researched. The points are as following:
In analyzing the various functions and chiastic of stereo garage, we found the development of the stereo garage and the PLC control technology is the orientation. Introduced the mechanical structure of the stereo garage and analyzed the control strategy. Introduced the work way of the stereo garage and the function of its control PC and researched their communication, the rise and fall structure and the horizontal moving structure. Introduced the hardware diagram and the choice of the components. Introduced the software design of the stereo garage, and gave the hardware diagram, flow chart and programs.
Key words: Stereo garage; PLC; Control Strategy; Real Monitoring1.1课题研究的意义
目前我国各主要城市停车设施的建设远远落后于道路建设和汽车工业的发展，有资料表明，现有停车位数不及所需停车位数的 7%，停车问题也就逐渐成为大都市的一大难题，由此所带来的一系列问题令人担忧。
立体车库具有占地面积少、充分利用立体空间等优点，因此在未来几十年，立体车库在我国会起着越来越重要的作用。
目前在国内，立体车库事业逐渐兴起，己经建有不少立体车库，其中我国最大的立体车库南京正洪商城公共立体停车库已正式投入运营。它内设 208 个车位，转向、升降、停泊由电脑自动控制，仅需要 57 秒。我国生产的一些车库机械装置尤其在齿轮横移机构等方面己经接近世界先进水平，但是在其他方面，如控制技术以及车库系统的管理等，离世界先进水平尚有一段差距，很多大型立体车库的控制系统的硬软件依靠从国外引进。
本文主要运用PLC控制技术设计一个电梯式立体车库模型,可以作为校内PLC控制的实验器材，培养学生 PLC 运用方面的能力，并且进一步推广立体车库的实际可行性。
1.2国外的研究动态
立体车库的应用已有30多年的历史了。发展较早、较好的有日本、韩国、德国等。在亚洲，立体车库采用较早应用较普遍的是日本、韩国和我国台湾省。
日本从事立体车库及其设备开发、制造的共有200多家，其中生产立体车库的约100多家，比较大的公司有新明和、日精、三菱重工、大福、日成、东急、内外及昭和起重机等，产品既有出口的，也有进口的。
韩国立体车库行业的发展历程比较平稳。20世纪70年代中期为起步阶段，80年代为引进阶段，90年代为供应使用阶段。由于这几个阶段受到了政府的高度重视，各种立体车库得到了普遍的开发和利用，年递增速度达到30%；2000年以来为发展阶段，立体车库将随供应量不断的扩大而迅速发展。
1.3国内的现状
我国在20世纪80年代初开始研制和使用立体车库。80年代是起步阶段，90年代以来，随着汽车工业和建筑业的发展，尤其是轿车进入家庭后，停车设备的应用逐步推广，己经形成了新兴的停车设备行业，步入了引进、开发、制造、使用相结合的初步发展阶段。现在从事停车设备制造的企业数约有100家，其中主机生产企业超过50家。首批获得国家颁发的立体停车设备制造企业资质的企业有22家。产品经引进技术和自
我研制开发，生产技术水平有了很大的提高。许多设备采用了当前机械、电子、液压、光学、磁控和计算机等领域的先进技术，控制型式有按钮式、IC卡式、触摸屏式、密码钥匙式、遥控式等，有些设备还采用了总线控制技术；传动装置采用内藏式，以增大停车空间并保护各传动元件不受污染和腐蚀，提高了设备的耐久性；机构中采用了模块化设计，这样便于组合使用，又易于安装拆卸，且可缩短施工周期;还采用一些新材料、新工艺，如采用H型钢做钢梁，组合的镀锌板或一体成型的镀锌板坐载车板；安全保护方面采用了声光引导、定位装置及自动消防灭火系统等。目前品种的满足率己达90%左右，有的品种填补了国内空白，产品国产化率达到50%以上。
由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体车库以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。立体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，立体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，而如果采用双层立体车库，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。
立体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，立体车库从管理上可以做到彻底的人车分流。2.1 立体车库方案比较
立体车库的发展起始于 1960 年。到目前为止，已经发展出多种多样的立体车库。我们从立体车库的机械结构大致可以分为 4 类，分别是：巷道堆垛式、垂直循环式、垂直升降式、升降横移式。
1、立体车库方案
(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。 产品特点：
1) 节省占地，配置灵活，建设周期短。
2) 价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。
3) 可采用自动控制，构造简单，安全可靠。
4) 存取车迅速，等候时间短。
5) 运行平稳，工作噪声低。
6) 适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。
安全装置：防坠装置，光电传感器、限位保护器、急停开关等。
(2).巷道堆垛式
巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。 产品特点：
1）外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。
2）价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。
3）可采用自动控制，运行安全可靠。
（4）垂直升降式立体车库:
垂直升降式立体车库像电梯那样，把车提升到一定高度，再用横移机构（又称机械手）把车存入泊位中。这种车库有几十米高，每层有 2 个或几个泊位。按规模大小，垂直升降式车库有两类：
塔形垂直升降式，这种车库一般在 28 层以下（韩国现代 30 层）。它要求升降速度快，结构刚度好。一般采用工业计算机或高档可编程序逻辑控制器构成其自动控制系统，实现存取车自动控制、自动计费等功能，也可实现无人化操作。其地皮利用率高，但对地基、消防要求高，单车成本高。
多层垂直升降式，这种车库一般在 5—10 层。其升降速度可低到 5~20m/min，轿厢系统尽量简化，结构重量轻，一般不设回转台，不要严格的外装修，地基投资少，消防系统简单。 2、立体车库方案总结
经过分析比较，采用多层电梯式立体车库设计方案，结构示意图如图2-5所示。
因为垂直升降式立体车库与升降横移式立体车库相比，它的单车位成本甚至比 5 层以下的多层升降横移式要低，存取时间比多层垂直升降式要少。与同规格的竖直循环式相比，结构刚度更好，存取车效率更高，底层存取车室环境好，
功耗低，噪音小，因而它的发展前景很好。如图2-5 2.2 控制策略方案比较
1、控制策略方案
车库运行的控制策略直接影响到整个车库的存取车时间、设备损耗和能耗。车库运行有 4 种控制策略。
一、存车优先策略
当电梯完成存取操作后回到基层，有且仅有 1 块托车板在电梯上，以供下辆辆车可立即开进电梯，无需等待。
二、取车优先策略
当电梯完成存取操作后回到基层，电梯上没有托车板，有利于取车者快速取车。
三、存车优先和取车优先组合控制策略
当车库的存车数量达到一定限度后，自动实现存车优先或取车优先的转换。在组合策略中，存车优先和取车优先的转换原则如下： in 为存车优先下限， Out为取车优先上限，in 和 Out 皆表示车库中存车数量（ in＜＝Out）。若当前控制策略是存车优先，则车库中存车数量从小于 Out 变化到大于 Out 时，控制策略由存车优先转换为取车优先。若当前策略为取车优先，则车库中存车数量从大于 in 转
变到小于 in 时，控制策略从取车优先转换为存车优先。通过对参数 in 和 Out 的合理选择，便可实现存车优先和取车优先的转换，以适应存取车高峰。
四、原地待命策略
当电梯完成 1 次存取车操作后，停在原地等待下次操作。
2、控制策略方案总结:
首先，从经营者的角度来看，存车优先无需让停车顾客等待，可以避免了新顾客的不耐烦心理，更有利于车库的推广。
其次，从能耗方面来看，存车优先的能耗要小于取车优先和组合策略，原地待命策略的能耗最低。原因是在存车优先模式中，顾客取完车以后，可以直接进入存车优先模式，所以其前期准备的能耗要远远小于取车优先。而组合策略是停车优先和取车优先的组合，所以其能耗居于两者之间。由于原地待命策略不必作前期准备工作，所以能耗最低。
最后，本设计采用的是存车优先控制策略，原因是存车优先无论从经营者角度还是从能耗角度，都表现不错。
随着汽车的日益增多，在人口密集的大城市解决停车难的问题显得很迫切。发展立体车库是解决这一问题的最有效途径，立体车库运行过程是一个涉及到许多开关变量及顺序动作的复杂过程，所以立体车库控制系统需要满足快速、安全可靠、易于管理的控制要求。还要考虑控制策略的优化以达到节省能耗和时间，提高车库运行效率。本文在分析了真实立体车库的运行机理和控制功能的基础上，设计了立体车库的实验控制装置，编写了 PLC 的控制程序和组态软件的监控系统。
由于立体车库涉及到较多的机械知识，在制作实物过程中遇到了许多的障碍。本次设计的立体车库实验装置对高校教学的意义很大。实验者可以根据系统对各个过程的技术指标要求，设计各种控制算法，进行速度环、位置环参数的系统调试。学生还可以根据实际情况，加入 PID 等控制算法，使系统获得准确、快速、无超调的优良动静态特性。
我国的立体车库技术还是落后于一些发达国家，希望通过这套实验装置能够进一步提高控制方面的教学水平，培养更多的优秀人才。参考文献
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