基于PLC的PSH16D型立体停车库控制系统设计【优秀机械机电毕业设计论文】【A6250】
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基于
plc
psh16d
立体
车库
控制系统
设计
优秀
优良
机械
机电
电机
毕业设计
论文
a6250
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份，89页，25000字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
文献翻译一份。
图纸共3张，如下所示
A0-车库电气控制原理图.dwg
A0-车库主电路原理图.dwg
A4-车库控制流层图.dwg
- 内容简介：
-
重 庆 理 工 大 学 毕业设计（论文）任务书 题目 基于 立体停车库控制系统设计 （任务起止日期 2013 年 2 月 25 日 2013 年 6 月 1 日） 重庆理工大学 机械工程 学院 机械 设计 制造及其自动化 专业 109040204 班 学生姓名 邹正明 学 号 10904020437 指导教师 系 主 任 二级学院院长 课题内容 制 系统方案设计； 课题任务要求 ： （ 1）查阅参考不少于 15 篇相关领域的文献； （ 2）按计划时间完成开题报告，文献综述，外文翻译； （ 3） 对 升降横移式立体车库 工作 原理的分析； （ 4） 拟订 升降横移式立体车库控制系统 的设计方案，确定控制系统所 需控制输入和输出点数，从而根据控制点数选择合适的 据输入信号， 选择合适的传感器。并且选择合适的继电器及接触器； （ 5） 对 行编程，使其满足 升降横移式立体车库的控制 功能 ，将 控制程序附于设计说明书后； （ 6） 完成使用说明书和设计说明书的撰写 ，并绘制相关图纸。 主要参考文献（由指导教师选定） (1) 邓星钟，等编 . 机电传动控制 中科技大学出版社， 2010 (2) 姜培刚，等编，机电一体化系统设计 . 北京；机械工业出版社， 2003 (3) 西门子中国公司， 列 统手册 . 4) 刘翠岭，黄建兵，集散控制系统 5) 柴瑞娟 ,陈海霞 程技术及工程应用 M械工业出版社 6) 亚控公司 M京亚控科技发展有限公司 组设计者 注： 1、任务书由指导教师填写； 2、任务书在第七学期期末下达给学生。 学生完成毕业设计（论文）工作进度计划表 序号 毕 业设计（论文）工作任务 工 作 进 度 日 程 安 排 周次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 调研、收集资料 2 完成开题报告 3 完成文献翻译、文献综述 4 确定方案、 各元器件的选型 5 序的编制 6 毕业设计论文撰写 （ 5 月 25 日前结束全部设计，资料交指导老师） 7 毕业设计答辩（ 6 月 1 日） 注： 1、此表由指导教师填写； 2、此表每个学生一份，作为毕业设计（论文）检查 工作进度之依据； 3、进度安排用“ ”在相应位置画出。 毕业设计（论文）阶段工作情况检查表 时间 第 一 阶 段（ 1 4 周） 第 二 阶 段（ 5 12 周） 第 三 阶 段（ 13 16 周） 内容 组织纪律 完 成 任 务 情 况 组织纪律 完 成 任 务 情 况 组织纪律 完 成 任 务 情 况 检 查 情 况 教师签字 签字 日期 签字 日期 签字 日期 注： 1、此表由指导教师认真填写； 2、“组织纪律”一栏根据 学生具体执行情况如实填写； 3、“完成任务情况”一栏按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写； 4、对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出警告或不能参加答辩的建议。 重 庆 理 工 大 学 毕 业 设 计（论文）开 题 报 告 题 目 基于 立体停车库控制系统设计 二级学院 机 械 工 程 学 院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 109040204 姓 名 邹正明 学 号 10904020437 指导教师 系 主 任 时 间 1、 本课题的研究目的及意义 景 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，车辆的增加，交通拥挤所造成的商场、酒店车位限制，使得车主为停车而发愁，扩展停车场引起人们的广泛关注。普通露天停车场和建筑物下的停车库虽然停放方便，但占地面积广，且停车数量有限，尤其是土地价格突飞猛进增长的今天，投资商不得不考虑土地占用的成本，为了充分利用立体空间，规范和科学管理汽车的停放，建造智能立体车库已刻不容缓。目前，在国内 一些经济较发达、人口密度较大的城市中，己经着手开发推广立体停车库。 本设计即是基于日趋成熟和自动化程度不断提高的 术，针对目前车库管理系统存在的系统管理介质落后、集成自动化程度低、安全性差、人性化和运行效率低下的不足，结合目前科学技术领域的最新研究成果，设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化程度较高的车库智能管理系统。具有智能化的智能立体车库占用土地少、充分利用空间，缓解了城市中道路空间小的矛盾，又适应了城市高节奏快速发展的需要，更重要的是顺应社会的发展，减少了污染，为城市向更大规模发展提供有利 的条件。 随着微电子技术、通讯技术、控制技术的迅猛发展，计算机更加广泛的进入工业控制的各个领域，并正发挥着越来越重要的作用。计算机技术在车库系统中的应用，可使设施集自动化、系统化、综合化为一体，提高智能立体车库的中存取车辆的速度，提高智能立体车库工作的可靠性。利用计算机进行实时控制和管理车库运行成为发展趋势，降低车库的投资成本，实现无人化管理，增强车库的智能化程度，将会对我国智能立体车库的发展起到很好的推动作用。而且智能立体车库技术空间利用率高，智能化控制，安全可靠等优点为解决停车难问题也有一定的促进作用。 的 立体车库中的运用。 义 件编制与调试等基本能力。 且能够与社会实践相结 合。 2、本人对课题任务书提出的任务要求及实现目标的可行性分析 本课是基于日趋成熟和自动化程度不断提高的 术，针对目前车库管理系统存在的系统 管理介质落后、集成自动化程度低、安全性差、人性化和运行效率低下的不足，结合目前科学技术领域的最新研究成果，设计一种技术较先进、性能可靠、自动化程度较高的车库智能管理系统。 （ 1）查阅相关领域的参考文献； （ 2） 对 升降横移式立体车库 工作 原理的分析； （ 3） 拟订 升降横移式立体车库控制系统 的设计方案，确定控制系统 所需控制输入和输出点数，从而根据控制点数选择合适的 据输入 信号 ， 选择合适的传感器 ， 并且选择合适的继电器及接触器； （ 4） 对 行编程，使其满足 升降横移式立体车库的控制 功能； （ 5） 完成使用说明书和设计说明书的撰写。 （ 1） 在知识储备上可行 本人在大学期间系统的学习了 机械原理 、 机械设计 、 现代工程图学 、机械制造技术基础课程设计、 用软件实训、机械设计课程设计、 现代设计法、机电一体化系统设计、机电传动控制 、机械工程测试技术等相关专业 知识。 （ 2） 在客观环境上可行 学校新 图书馆提供了良好的学习、设计环境。能够使用相关指导书、技术 手册、图册等专业书籍。网上拥有大量丰富的文 献和资料，供我参考学习。 （ 3） 自身能力上可行 自己也掌握了 图 软件 、 程软件、自主学习了 列可编程控制器用户手册， 相信在指导老师的引导和帮助下，一定能够完成设计。 3、本课题的关键问题及解决问题的思路 选型 在本课题研究中， 控制系统的一个核心部分，所以 选型是关键问题之一。 问题解决思路： 解决这个问题分如下几个步骤， I/O） 点数的估算； 类型（模块型）； 控制系统的电路 整个车库设计由一台 车库的汽车存取进行控制，实现联锁保护。使用工控机进行统一的管理和监控。各车位内车辆的调入调出由工控机进行管理， 通过数据通讯，指挥 成车辆进出。 所以其控制电路设计非常重要。控制 电路问题实际上就是本课题的硬件设计部分，这部分可以说是相当的复杂，也是本课题研究的重难点之一。 问题解决思路： 在升降横移式立体停车库中，控制系统中主控单元的主要控制对象首先是车库内的横移电机和升降电机，控制系统就是使它们在不同的时间内实现正反转，其次是车库内的各种辅助装置，如指示灯及各种安全设施等。为了保证载车板能横移到预定位置以及载车板能上升或下降到指定位置，采用行程开关。为了判断载车板上有无车辆，采用光电开关。同时在车库中还采用一些传感器，如烟温传感器以及安全预警装置。 在存取车是车位的升降不能同时进行，车位的升降和横移也不能同时进行，这两个动作必须是互锁的，即当上层车位在 升降时，地面层车位不能移动，反之亦然，并且上层车位每次只能有一个车位进行上下升降运动。这些在程序中可采用联锁和互锁的方法来解决。 控制系统 序设计 设计 用程序的基本原则是：第一，最大限度满足车库的控制要求，即完整性原则。第二，确保计算机控制系统的可靠性。第三，力求控制系统简单、实用、合理。第四，考虑到扩展的需要，即接口和通信等留有适当的余地。 本课题主要为控制设计，所以程序设计也是相当关键的一个问题。 问题解决思路： 升降横移式立体停车库 制系统的主要功能是存 取车功能，当选择某车位进行存取车时，系统自动确定车位移动方案并调用相应的车位移动程序，自动完成存取车操作。 存取车控制的主要问题是解决车位移动问题，当选择某车位进行存取车操作时，需要移开它下面的所有车位，建立下行通道。建立下行通道须遵循高效原则，包括两个方面：建立下行通道的时间最少，即车位移动的距离最短；建立下行通道所需移动的车位数最少。当选择地面层车位存取车时，由于地面层车位车辆可以直接出入，因此不用考虑空位的位置，可以直接进行存取车操作。当选择存取车位为上层车位时，根据高效原则，比较所选车位与其下面各层 的空位进行位置比较。若某层空位在该车位左侧，则将该层的相关车位左移，若某层空位在该车位右侧，则将该层的相应车位右移，最终使所选车位的下面形成通道，便于该车位升降，完成存取车操作。为了保证存取车控制的可靠和高效，建立了存取车复位规则。车位横移复位 规则：横移车位不进行列复位。在下行通道的建立过程中，顶层车位需要横移操作，为了保证存取车的效率，规定存取车完毕，横移车位不需要复位，直接参与下次下行通道的建立过程。当系统强行复位操作时，各车位恢复到初始位置。根据上述存取车复位规则，存、取车操作的车位升降动作达成了一 致，即无论存车还是取车操作，车位都是先从所在层下降到地面层，等存取车动作完成后，及时上升恢复到原来的层位。因此，可以用相同的控制程序实现同一车位的存取车控制，提高了控制程序的执行效率，节省了存储空间。 4、完成本课题所需的工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等）及解决办法 （ 1）查找了大量的工具书，有 机电一体化设计 机电传动控制 可编程控制器使用说明书 。 （ 2）学校有图书馆，拥有大量丰富的文献和资料，能够使用相关指导书、技术 手册、图册等专业书籍。 （ 3）做过一些市场调研，并了 解国内 智能化立体车库 存在 存在的系统管理介质落后、集成自动化程度低、安全性差、人性化和运行效率低下的不足 等缺点 。 而 随着微电子技术、通讯技术、控制技术的迅猛发展，计算机更加广泛的进入工业控制的各个领域，并正发挥着越来越重要的作用。计算机技术在车库系统中的应用，可使设施集自动化、系统化、综合化为一体，提高智能立体车库的中存取车辆的速度，提高智能立体车库工作的可靠性。 （ 4）有相关的软件，如 图 软件 、 程软件 等。 解决所提出的问题： 首先要查阅相关的资料、书籍，确定出解决问题的可行方法 以及所需步骤 ；然后通过 通过查询的资料选择 其他的元器件。再建立他们的通信，然后分析车库的工作原理编制程序。最后在相关软件上去调试。 5、工作方案分析及进度计划 熟悉 立体车库的工作原理 ， 深入了解可编程控制器的编程方法，以及对各模块熟悉，熟练使用 程软件。 进度计划： 2013 年 2 月 25 日 3 月 3 日： 查阅资料、 学习相关基础知识； 2013 年 3 月 4 日 3 月 10 日：制定设计计划，起草开题报 告； 2013 年 3 月 11 日 3 月 24 日： 开题报告的修改整理，写文献综述、外文翻译； 2013 年 3 月 25 日 4 月 14 日： 确定方案，各种元器件的选型 ； 2013 年 4 月 15 日 5 月 12 日： 进行 序的编制； 2013 年 5 月 13 日 5 月 26 日： 撰写毕业设计说明书。 报告人： 年 月 日 指导教师意见 （要求手写） 指导教师： 年 月 日 开题报告应根据教师下发的设计（论文）任务书，在指导教师的指导下由学生独立撰写。 重 庆 理 工 大 学 文 献 翻 译 二级学院 机械工程学院 班 级 109040204 学生姓名 邹正明 学 号 10904020437 关于控制系统中的 选型方法 摘要 ：在设计关于 控制系统时，首先应确定该系统的控制方案，然后下一步工作是为该工程设计选择 型号。该控制系统运行过程中的特点和应用需求是 型的主要依据。 相关设备应该根据 综合、标准、以及容易形成一个整体的工业控制系统和易扩展其功能的原则选择器件的类型，所选择的 在相关工业领域的有成功的应用成果、该 控制系统中有成熟和可靠的运用制度，该 硬件、软件配置和功能都可适应安装的规模和控制要求。在设计该系统时知道它所使用的编程控制器，以及它的功能图像及相关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，在选择该类型的项目设计和估算时，应先分析该项目的运行过程特点和控制要求，详细地明确该项目的控制任务和范围，根据操作和运动的要求，估算出输入和输出的数量、估计出存储器容量、测定功能 的大小以及外部设备性能等，最后选择具有较高的性价比的 相应的控制系统设计。 随着 工业控制系统中的普及， 数量和种类越来越多，功能也日趋完善。近年来，刚刚介绍的 品已有自美国、日本和德国以及国内厂家组装或独立发展成型，已有几十种系列，几百种型号。 类型众多，它的结构模型，性能、能力、指令系统和编程方法等各有不同，应用场合也各有不同。因此，在自动控制系统中合理的选择 型号有很重要的作用。 随着科技的不断进步， 种类是越来越多，其功能也在逐渐增加强。虽然本文总结了一些选 择的方法，以及运用实例说明如何使用 在实际工作中它还必须做出适当的调整。需要根据实际条件来用 计工业控制系统，满足期望。 关键词 ： 型；控制系统 1、 介绍 技术随着 计算机和微电子技术的发展而得到迅速发展。从开发出第一台， 随着 应用和单片机技术在 的应用 ,形成现代意义上的第一台 80年代到 20世纪的第一个十年 ,随着微电子技术的大跃进，出现了大规模集成电路和超级大型微电子技术， 16通道和 32通道的微处理器的出现 到了惊人的开发 ,这使得 概念、设 计、性价比以及应用上获得了新的突破，不仅控制功能增强 ,功耗和体积减少 ,成本下降 ,可靠性上升 ,编程和故障检测更加灵活和方便 ,同时远程通信网络、数据处理以及人机界面 (得到了快速的发展。现在 ,仅可以应用于自动化生产行业 ,而且可以在连续生产时用于过程控制系统 ,这些使得它在自动化技术领域成为三大支柱之一 ,即使总线技术变成了今天的自动化技术应用的热点、但 现场总线系统中仍是不可或缺的控制器。 总的来说，随着 自动化工业控制系统中的发展和普及， 种类是越来越多，使用也越来越广泛，因此合 理选择 提高自动控制系统在工作中的运用具有重要的作用。 2、 选择模型 我国的市场流行的 品的生产厂家有以下几个公司： 1） 施耐德公司 ，包括引进自 司由早期天津仪器仪表厂生产的产品，现在的产品有 2）罗克韦尔公司（包括 司） 品，现在的产品有 ； 3）西门子公司的 品，现在的产品有 400/ 300/ 200等系列； 4）通用电气公司 品； 5）日本公司的产品如欧姆龙，三菱，富士，松下，其中最受欢迎的是三菱公司的 列。 型的基本原理的 是 :在输入 /输出数量 满足要求的前提下应选择最可靠、维护和使用最方便以及性价比最优的产品。 3、 输入 /输出选择 其控制对象是工业生产设备或工业产品生产过程、工作环境是工业生产现场。它连接的工业生产过程是通过 I/ / 关量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块以及一些特殊的模块 ,使用时 ,我们应该根据他们的特 征执行选项。 1）确定输入 /输出数量 根据控制系统的需求，确定所需输入 /输出的数量，应增加备用量的 10% - 20%，为了能在任何时间增加控制功能。 2）开关量输入 /输出 开关量输入 /输出接口可以从传感器和开关和控制设备接受信号。典型的交流输入 /输出信号 24流输入 /输出信号 5 3）模拟量输入 /输出 模拟量输入 /输出接口可以接受由传感器产生的信号。这些接口可以用于测量流动率、温度和压力，并以此来控制由电压或电流的输出设备。这些接口的量程为 04 10 有些厂家在 设计了特殊的专用模拟接口，因此它可以接收低电平信号。一般来说，这种接口模块可以用于接收不同类型的热电偶或 合信号。 4）特殊功能输入 /输出 当选择一个 户可能面临一些特殊类型的输入 /输出还有一些因为有限的输入 /输出的位置和快速响应以及频率问题造成的非标准的输入 /输出。现在，用户应该考虑是否接受由市场或制造商提供的专用模块，通过专用模块自行处理一部分的数据，从而减少 使用，提高任务处理的效率，以最大限度降低因高温限制造成的控制失灵。 5）智能输入 /输 出 目前， 家制造出了一些智能输入输出连续模块。一般智能输入 /输出模块可以自我处理，它可以对指定的输入或输出信号做出提前处理，并将结果传送到 直接输出，因此可以提高处理速度和节省存储容量。 智能输入 /输出模块有高速计数器， 拟器、凸轮模拟器速度补偿、单回路或者倍增 节器、 理器和 232 C / 422接口模块等。 输入 /输出模块的一般选择原则：根据设备现场或操作选择的类型和数量来选择 I/O 模块。 4、 选择类型和存储容量 使用的内存的系统 主要是有 3种： 存的容量的大小一般与 大小有关，通常小型机的最大的存储能力要小于 6型机器的最大存储能力可以达到 64大型机的最大存储能力可达到兆字节。使用时可以根据程序和数据存储能力选择适合的类型，必要时也可以进行内存扩大设计。 内存的选择方法：根据编程所用的节点数来准确计算实际所需内存的容量。 5、 软件选择 在系统的实现过程中， 编程问题是非常重要的。用户应该知道 品的软件功能。通常，一个系统的软件是用来处理控制硬件的。但有时一些应用系统除了 需要控制硬件部分外还需要软件的一些功能。 一个程序块由可执行代码和注释组成。可执行代码由主程序和若干子程序或者中断服务程序组成。可执行代码被编译并下载到 ，而程序注释不会被下载。您可以使用组织组件（主程序、子程序和中断服务程序）来结构化您的控制程序。 主程序 主程序中包括控制应用的指令。 每一个扫描周期中顺序执行这些指令。 子程序 子程序是应用程序中的可选组件。只有被主程序、中断服务程序或者其它子程序调用时，子程序才会执行。当您希望重复执行某项功能时， 子程序是非常有用的。与其在主程序中的不同位置多次使用相同的程序代码，不如将这段程序逻辑写在子程序中，然后在主程序中需要的地方调用。调用子程序有如下优点： (1)用子程序可以减小程序的长度。 (2)由于将代码从主程序中移出，因而用子程序可以缩短程序扫描周期。 管代码是否执行。而子程序只有在被调用时， 会处理其代码。在不调用子程序时， 会处理其代码。 (3)用子程序创建的程序代码是可传递的。您可以在一个子程序中完成一个独立的功能 ，然后将它复制到另一个应用程序中而无需作重复工作。 中断服务程序 中断服务程序是应用程序中的可选组件。当特定的中断事件发生时，中断服务程序执行。您可以为一个预先定义好的中断事件设计一个中断服务程序。当特定的事件发生时， 执行中断服务程序。中断服务程序不会被主程序调用。只有当中断服务程序与一个中断事件相关联，且在该中断事件发生时， 会执行中断服务程序。 提示：因为无法预测何时会产生中断，所以应考虑尽量限制中断服务程序和程序中其它部分所共用的变量个数。使用中断服务程序中的 局部变量，可以保证中断服务程序只使用临时存储器，并且不会覆盖程序中其它部分使用的数据。为了保证主程序与中断服务程序正确地共享数据，您可以使用许多编程技巧。 6、 结论 随着科技的不断进步， 种类是越来越多，功能也逐渐增强。在文章中，虽然有总结一些选择的方法，但在实际工作中我们仍然必须做出适当的调整，根据实际情况来设计控制系统以满足期望。 原文： LC LC of LC of of of be to to a to to in LC is to of it of in to to of LC LC in LC by In LC or of of LC is to LC LC in of LC is up of LC to to in it to in to . LC of a of PU of it LC on 0 0 of 6 2 LC LC in as as as O as as in of in in it in if of of is in of LC in LC is is LC LC in he of LC 1) is 2) B is 3) 700/200 4) GE 5) s in X LC of to of as as , is or is 、 as as we to 1) , it 0% in to at 2) , C I/O 3) 、 in or of 0-+40LC it of be to of TD 4) , t be by , is to a of PU 5) , , it or in PU or so LC of , or ID 22 of , of of is of 4of B. we to of to to of V. n of LC is as LC a is in A is of of a or is to to he of of by by an or by in to a in to in a as as (1)of (2)of in is or in in is (3)is a in a or no of to an to a by an an in on of it is to an it is to of by in of to in a of to is of LC is In up of in we to in to 导师评语： 指导教师： 年 月 日 编号 毕 业 设 计（论文） 题目 基于 立体停车库 控制系统设计 二级学院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 109040204 学生姓名 邹 正 明 学号 10904020437 指导教师 职称 时 间 目 录 摘 要 1 绪论 1 体停车库的简介 1 本课题设计的背景 3 题设计的内容 4 题设计的目的及意义 4 2 立体停车库控制方案的 6 统设计的基本步骤 6 3 升降横移式立体停车库的构成及工作原理 7 降横移式立体停车库的构成 7 降横移式立体停车库的工作原理 7 4 立体停车库部分硬件的设计 9 全防护装置 9 感器的选择 9 烟感温传感器 10 外线传感器 10 程开关 11 11 12 降传动电机 12 移传动电机 12 选型 13 选型 13 部接线图 15 5 立体停车库控制系统软件设计 16 作过程 16 序编制原则 17 17 制系统设计流程 图 19 制系统的梯形图设计 21 重庆理工大学毕业论文 基于 6 总 结 22 致 谢 23 参考文献 24 文献综述 25 附录 立体停车库 形图 32 重庆理工大学毕业论文 基于 I 摘 要 立体车库是用来实现部分车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。随着城市汽车数量的不断增加，停车难问题己经成为大中型城市的一个普遍现象。机械式立体车库可更好的利用上地资源，发挥空间优势，更大限度地停放车辆，成为解决城市静 态交通问题的重要途径。本课题以较为典型的升降横移式立体车库为研究对象，综合考虑立体车库制造成本和可行性的双重因素。 本文是在对国内外车库现状及发展趋势做了调研的基础上，选择三层六列式车库结构为研究模型。升降横移式立体车库就其组成部分而言，可分为三大部分：车库的结构部分、传动装置部分以及控制系统部分。本文简单介绍了车库的主体结构和特点，对车库的控制系统作了比较详细的说明。在对升降横移式立体车库控制系统的设计中，采用了先进的可编程序控制器 (制，运用西门子公司的编程软件编制了升降横移式立体车库控 制系统的程序，采用 稳定、可靠、快速、性价比高的特点使得控制系统非常完美。为了使停车设备满足使用要求，根据国家关于机械式停车设备通用安全要求的标准、升降横移式立体车库的实际，在升降横移式立体车库中使用了一些必要的安全技术，这样保证了车辆的绝对安全，使得整个车库可以安全平稳的运行。 关键词： 立体车库；控制系统；可编程序控制器 重庆理工大学毕业论文 基于 is is of of As of in a of It an of of of of On of on of in we as to of of it is of of of of of a to LC as in to of LC as is to of In to in to of of in ar 1 1 绪 论 体停车库的简介 停车库系统就其结构特 征来分类，可分为平面式和立体式两种，平面式又分为地下平面式停车库、地上平面式停车库；立体式停车库又可分为自行式立体停车库、半自动立体停车库和全自动立体停车库，而全自动立体停车库还可分为两层或多层平面式全自动立体停车库、竖向密集型全自动立体停车库以及特殊造型结构全自动立体停车库。 目前，机械式立体停车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式等，下面简单介绍下前面四种立体车库。 （ 1）升降横移式立体停车库 升降横移式立体车库采用以载车托盘升降或横移存取 车辆的立体停车设备叫做升降横移类停车场，如图 1所示。 图 1 升降横移式立体停车库 升降横移式立体车库配置灵活，造价较低。每单元可设计成多层结构，车位可从几个到上百个。其突出特点是节省占地，配置灵活，存取车迅速，等候时间短，价格低，消防、外装修、土建地基等投资少；采用自动控制系统，构造简单，安全可靠，运行平稳，工作噪声低。车库主要停车托板、机械传动、电气传动、自动控制、安全防护几部分组成，主要适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。一般升降横移式单车位造价仅为的垂直升降类或巷道堆垛类的 1/6 1/3，非常适合我国现阶段国情。 (2) 巷道堆垛式立体停车库 巷道堆垛式立体车库利用堆垛机或者桥式启动机作为存取车辆的工具，如图 2所示。它在垂直和水平方向的负荷运动将车辆快速送进或取出。这种车库不需要车道，而且出 入口设置灵活，所有车辆均由堆垛机进行存取，对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机重庆理工大学毕业论文 基于 2 成本较高，但该立体车库容积率高，适合于用地紧张，绿化要求高，停车相对密集的场所。 图 2 巷道堆垛式立体停车库 (3) 垂直提升式立体停车库 垂直提升式立体车库又称为电梯式车库，因其独立的车库像塔而又被称为塔库 ，如图 3 所示。这种类型的车库空间利用率很高，在 50 平方米的地面使用垂直提升式立体车库，可以建造一座 25层的塔库，存车辆可达达到 50辆，平均每平方米停放 1辆车。这种车库通过提升机的升降和装在升降平台上的横移机构将车辆或载车托盘横移，实现车辆存取，具有省电，噪音小，运行速度快以及操作简单维护方便等独特优点。该立体车库采用回转盘技术，车辆可以直进直出，使用便捷，对于城市繁华区域或其他停放车辆较为集中的地方，采用这种类型的车库更是合适。车库一般较高，但占地却最小，对设备的安全性、加工安装精度等要求都很高，所以造价较 高。 图 3 垂直提升式立体停车库 重庆理工大学毕业论文 基于 3 （ 4）垂直循环式立体停车库 垂直循环式立体车库外观像垂直升降类的车库，通过巨型链轮和链条带动存车拖降做垂直方向的循环运动来达到存取车的目的，如图 4所示。这种车库设备动力单一，控制简单，维护方便、故障少。该类大型车库一般为封闭式建筑结构，停放车辆可达 40以上，小型车库可以根据地理条件单独设定，也可以多台设备连台设定。垂直循环式车库占地少，两个泊位面积可停 6 10辆车；价格低，投资少，建设周期短。 图 4 垂直循环式立体停车库 在对国 内外各种同类产品进行分析的基础上，再结合造价、技术难度以及用户需求等各个方面的因素，可以发现用升降横移式立体车库形式比较多，规模可大可小，而且对场地的适应性较强，同时采用这类设备的车库十分普遍。本文以 3层 16车位升降横移式立体停车库为研究对象，设计了基于 控制系统，并在 得到实现。 本课题设计的背景 随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，拥有私家车的家庭越来越多， 截至 2011年 8 月底，全国机动车 的数 量达到 辆 ， 汽车 数量 首次突破 1亿辆。 而早在 2000年，全国机动车数 量仅为 1249 万辆，汽车数量为 625 万辆。通过以上数据不难看出，短短 10 年里，中国的机动车辆的数量增加了 17 倍，汽车的数量增加了 16 倍。 而与此相对应的是城市停车状况的尴尬。以北京市为例，截止到 2007 年底，市区仅有公共停车场 827 处，共计车位 个，仅占市区机动车拥有量的 停车环境与城市规划的矛盾相当突出。上海的情况 也让人无法乐观，仅有的 228个地下车库的有效使用面积不足 60 万平方米，只能满足 辆机动车停放的需求，路边停车渐呈泛滥之势，比例高达 65，而且还有继续上升的趋势。据建设部城市交 通工程技术中心对全国 15个大城市停车现状的调查，城市机动车数量与停车位之比平均为 4： 84： 1，这一比值对于渴望“车者有其位”的车主来说，形式不容乐观。停车难产生最主要的原因是城市建设规划上的准备不足。上世纪 80年代初期，北京市有关部门对 2000年北京汽车发展数的预测仅仅是 70 万 80万辆，而事实上到新世纪钟声敲响之前，北京市汽车总量则足重庆理工大学毕业论文 基于 4 足比预期多了 100 万辆，其中私人小客车的数量就高达 45 万辆。面对迅速发展的城市车流，停车设施建设的落后也就成为了必然。据建设部停车技术开发推广中心介绍，北京市停车设施的欠缺最 保守估计应为 20 30。 停车难问题现在已引起了社会各界的关注，所以很多高校的老师都把立体停车库这个课题作为教学科研的一个项目，让同学们把所学的知识运用到社会实践中去。刚好这次我有幸获得这个课题的研究设计。 题设计的内容 本课题的主要内容是基于西门子 升降横移类机械停车库利用 载车板 移位产生垂直通道 ,实现高层车位升降存取车辆。其车位结构为 2维矩阵形式 ,可设计为多层和多列。由于受收链装置及进出车时间的限制 ,一般为 24层 (国家规定最高为 4层 ),2层、 3层 者居多 ,现以地上 3层 6列 升降横移式 立体车库 为例 ,说明停车库的运行原理。 升降横移式 立体车库结构特点是：底层只能平移 ,顶层只能升降 ，中间层既能升降，也能平移 。除顶层外 ,其他 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 ;除底层外的其他 层进出车时 ,先按下存、取车按钮，然后再按车位号，程序就开始启动，建立下行通道， 直到下方为空才可进行下降动作 ,进出车完成后再上升回到原位置 ，横移的载车板也回到原来的位置 。其运动的总原则是：升降复位 ,平移 也 复位 。 题设计的目的及 意义 作为现代大都市的标志，立体建筑和立体交通都有了显著发展，道路拥挤、车满为患已成为当今社会中的最不和谐之音，发展立体停车已成为人们的共识。目前我国经济正处在高速发展时期，随着人们生活水平的不断提高，汽车进入家庭的步伐正在加快，停车产业市场前景广阔。机械式立体车库既可以大面积使用，也可以见缝插针的设置，还能与地面停车场、地下车库和停车楼组合实施，是解决城市停车难较为有效的手段，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其独特的优越性。首先，机械式立体停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式机械停车库，可使地面的使用率提高 80 90，如果采用地上 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，并节省土建开发的经济成本。 机械式立体停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。确切的说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的 地下车库低得多。机械车库一般情况下不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每重庆理工大学毕业论文 基于 5 个组团中或每栋楼下都可以随机的设立机械式立体停车库。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便的条件。当以往的路边、人行道上停车、地下或地面停车场均解决不了上述问题时，采用机械式立体停车设备是一个较为有效的措施。机械式立体停车设备又名立体车库，它占地空间小，并且可最大限度地利用空间，安全方便，立体车库的设计目的：是解决目前城市用地紧张，缓解停车难的一个较为有效方法。可以预见立体车 库具有非常广阔的市场前景。 除上诉立体停车库给社会带来的意义外，同时这次毕业设计也给我带来了很多收获。通过这次毕业设计，我更加深入的了解智能立体车库的工作原理，能够熟练掌握 够自主的对立体停车库的控制系统进行设计；掌握了控制系统的设计步骤流程以及方案制定方法，具备了控制系统硬件设计、软件编制与调试等基本能力，提升了自己对于设计智能控制系统这方面的能力，而且能够将所学的知识与社会实践相结合。 重庆理工大学毕业论文 基于 6 2 立体停车库控制方案的 统设计的基本步骤 （ 1）立体停车库系统设计的主要步骤，如图 5所示 图 5 立体停车库控制系统的设计基本步骤 （ 2）在本次课题设计过程中主要思路如下： 1）深入的了解和分析立体车库的工作原理和控制要求。 2）根据立体车库的控制系统的功能要求，确定系统的设计系统结构。 3）根据所设计的场所，选择步进电机的类型。 4）根据 I/ 5）分配 I/配 出点。 6）设计立体车库系统的梯形图设计。 7）将程序输入 序进行调试，查出错误，让程序更加完善。 重庆理工大学毕业论文 基于 7 3 升降横移 式立体停车库的构成及工作原理 降横移式立体停车库的构成 升降横移式立体停车库通过升降或横移载车板存取车辆。升降横移式立体车库主要由结构框架部分、载车板部分、横移系统、提升系统、控制系统、安全防护系统六大部分组成。如图 6所示。主框架是立体车库的支撑结构，通常采用钢结构。载车板用来承载库存车辆，载车板上有横移电机，带动载车板整体做横移运动。载车板上的搬运器由四根钢丝绳与框架连接，可以升降。升降横移式立体停车库的传动系统分为升降传动系统和横移传动系统，是整个车库系统较为的核心部分。升降横移 式立体停车库的控制系统可以采用可编程控制器 (单片机等硬件控制继电器、接触器的状态，完成升降、横移的动作，从而完成车辆的存取。安全防护措施是立体车库的安全保障，一般有紧急停止开关、防坠装置、警示装置等。 图 6升降横移式立体车库框架示意图 降横移式立体停车库的工作原理 图 7所示为 3层 16车位升降横移式立体停车库的工作原理示意图。图中的空位是无载车板的空位，为车位升降提供通道。空车位在初始化状态下是没有存放车辆的载车板的。存放在地面层的 1、 2、 3、 4、 5车位的车辆可以“直接”存取，其载车板只做横移运动，不做升降运动；中间层的 6、 7、 8、 9、 10车位的载车板既可以做横移运动，又可以做升降运动；顶层的 11、 12、 13、 14、 15、 16车位的载车板只做升降运动，不做横移运动。升降横移式立体停车库一般为 2个车位单独配有载车板。中间和地面层每层都有一个空位，顶层没有空位。上层车位如果要到地面层，需要将下层的载车板移开，使得上层车位的下方腾出空位，然后进行升降。 重庆理工大学毕业论文 基于 8 图 7 升降横移式立体停车库工作原理示意图 重庆理工大学毕业论文 基于 9 4 立体停车库部分硬件的设计 全防护装置 停车库的安全防护措施是非常重要的，在众多的车库中车辆的高价性与车库自身的价值存在很大的差异，并与客户对车库的信任度有着密切的联系。对于升降横移式立体停车库，它的安全防护措施要做到以下几点，并且配备有相应的防护装置。 （ 1）防火措施 :在车库中安装有温烟传感器，可对车库的火情实行实时监控，并把监控信号传给中央控制系统。 （ 2）急停措施 :在发生异常情况时能使停车设备立即停止运转，在操作盒上安装有紧急停止开关，并设为红色，以示醒目。 （ 3） 阻车装置 :在很多情况下停车时，司机必须要把车停在载车板合适的位置上，一般在载车板的后端一侧安装上一块高 25便司机准确停车。 (4）人车误入检出装置 :设备运行时，必须装有防止人车误入装置，以确保安全，一般采用红外装置。一旦检测到在车库运作时，有人或其它物体进入车库，系统就会使这个车库停止运作。 （ 5）防止载车板坠落装置 :当载车板升至定位点后，需设置防坠装置，以防止载车板因故突然落下，伤害人车，一般防坠装置采用挂钩形式。挂钩防坠方式有电磁铁驱动和机械驱动。在本设计中采用的是机 械式挂钩，它有性能可靠、结构简单、便于维护、经济实用等特点。 库现场的监控等任务，需要大量的监测传感装置。在选择监测传感装置时，其装置一般要符合以下要求 : （ 1）输入输出信号之间要求一定的函数关系。经常要求时单值、直线性的函数关系，即符合 式中 : （ 2）有较高的的灵敏度和较大的信噪比。灵敏度高，意味着被测量有微小变化时传感器就有较大的输出，但又要求传感器本身噪声小，且不易从外界引进干扰噪声。 （ 3）响应速度快又不失真。即要求输出信号随输入信号变化的响应时间越短越好。 （ 4）线性范围宽。任何传感器都有一定的线性范围，在线性范围内输出与输入成正比关系。线性范围愈宽，表明传感器的工作量程愈大。 （ 5）稳定性好，抗干扰能力强。稳定性指传感器经过长期使用后其输出特性不发生变化。影响传感器稳定性的是时间和环境，环境又包括温度、湿度、尘埃、振动、电场、磁场干扰等因素。 （ 6）有较高的精确度。传感器的精确度表明传感器输出与被测量之间的对应程度以及重复一致的程度。 重庆理工大学毕业论文 基于 10 （ 7）输出信号易于微机 接口。对于控制系统而言，要求传感器的输出信号尽量符合计算机控制系统输入通道的信号要求，即为 O5V， 15V， O10V， 0 一 4 一 流。 （ 8）结构要简单，易于安装更换，易于维护，性价比要好。 在选择传感器监测装置时，要以上述要求为依据。 烟感温传感器 立体停车库对于防火的要求很高，所以在控制系统中，必须要选择性能比较好的感温感烟传感设备。分布智能烟温复合探测器，按照 国家标准 93的要求设计，感烟灵敏度达到一级，即减光系数 =1000;误码率 1500m。在车库运作过程中，烟温探测器一旦测出被测量超出测量上 限，就会发出火警信号，作为输入量传给控制系统。本设计系统中选的是嘉保 烟温复合型传感器。 外线传感器 停车库安装红外探测器有两种功能 :车库在运行时，不允许有其它物体进入车库工作区域，例如人和小宠物 ;在夜间或者无管理员时，防止偷盗和蓄意破坏等违法行为。在警戒范围内，为什么人在移动时被动红外探测器能够发生报警信号 ?在自然界，任何高于绝对温度 (一 )的物体 (例如人和小宠物 )，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的。在被动红外探测器中有两个关键性的元 件，一个是热释电红外传感器 (它能将波长为 8一 12能对自然界的白光信号具有抑制作用，因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体或小宠物进入车库运行警戒区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号，因此，红外探测器的红外探测基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。另外一个器件就是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜有两种形式，即折射式和反射式。菲涅尔透镜作用有两个 :一是聚焦作用，即将热释的红 外信号折射 (反射 )在 ；第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的性是在 样 动红外探测器具有多种型号，比如 司生产的 等，从 6 米到 60 米，从单红外到三技术，从壁挂式到吸顶式，那么所要求安装的探测器必须要考虑防范的空间的大小，周边的环境，出入口的特性等实际状况。有时要考虑更换菲涅尔透镜来满足要求。由于被动红外探测器是属于一种微弱信号检测设备，在安装时，必须注意一些细节方面的问题，如高度、灵敏度等。正确安装一个被动红外探测器，必须掌握以下几个方面的信息 :首先是对探测器的性能特点必须了解，其次要合理确定安装位置，最后必须要仔细调试。不能说探测器能报警就说明安装好了，那么如何确定一个被动红外探测器的安装位置 (1)根据说明书确定正常的安装角度。安装高度不是随意的，会影响探测器的灵敏度和防小宠物的效果。 (2)不易面对玻璃门窗。被动红外探测器正对玻璃门窗，会有两个问题 :一是白光干扰，显然 毕竟不是 100%的抑制。因此避免正对玻璃重庆理工大学毕业论文 基于 11 门窗，可以避免强光 的干扰。二是避免门窗外复杂的环境干扰。 (3)不宜正对冷热通风口或冷热源。被动红外探测器感应作用是与温度的变化具有密切的关系，冷热通风口和冷热源均有可能引起探测器的误报，对有些低性能的探测器，有时通过门窗的空气对流也会造成误报。 (4)不宜正对易摆动的物体。易摆动的物体将会使微波探测器起作用，因此同样可能造成误报。 (5)注意非法入侵路线。安装探测器的目的是防止车库在运行时有人或小宠物进入工作现场和休停期防止进入车库偷盗。 综合考虑到以上的论述，本文所选的红外线传感器为欧姆龙公司生产的型号为 程开关 升降横移式立体停车库横移和升降定位所运用的检测器件为行程开关。行程开关是将机械位移转变为电信号，以实现对机械运动的电气控制，应用于车库系统的限位保护和行程控制。行程开关靠外加机械力使触点动作，可分为三种 :快速动作、非快速动作和微动。非快速行程开关在机械系统的移位控制中被广泛的应用，其缺点就是触头的通、断速度与机械运动部件推动推杆的速度有密切的关系。当运动部件移动速度较慢时，触头打开与闭合的速度就缓慢，触点断开时产生的电弧维持时间较长，容易损坏触头。当运动部件移动速度小于 应当选用快速动作的行程开关。停车库中部件的运动均大于这个速度，使用的均为非快速行程开关。 本文选用了两种行程开关，一种的是欧姆龙公司的型号为 行程开关，它是常开，滚轮式的，额定电压为直流 1210V，交流为 22080V。本设计中这种行程开关用于底层和中间层载车板的左右横移限位，中间层和顶层载车板的升降限位。还有一种是欧姆龙公司的型号为 行程开关，它是常开，顶柱式的。本设计中这种行程开关用于中间层和顶层的载车板下降到底层时限位用。 根据本设计的需要，有 1到 16号车位的 16 个选择按钮，自动按钮、手动按钮、启动、停止按钮、急停按钮、还有手动控制的上、下、左、右四个按钮。具体分布如图 8。 图 8 立体车库控制箱示意图 重庆理工大学毕业论文 基于 12 动机的选型 在 立体停车库中，传动机构是重要的组成部分，也是控制系统主要控制对象。控制系统控制传动机构中的交流电机拖动载车板的上下升降和左右横移。升降横移式立体停车库载车板横移和升降速度都比较低，要求电机输出转速不能太高。目前，比较常用的方法是使用变频器控制交流电机输出转速，但是在立体停车库中电机 的负载较大，则控制变频器输出功率较高，成本会有大的增加，并且要求电机在掉电时能够机械制动，这是变频器无法实现的 12。所以，选用带制动的大功率减速电机作为车库驱动电机，造价不高，安全可靠。 降传动电机 载车板 采用拼装式 选用防滑钢板焊接制作，在载车板的钢板下面还设有肋板进行加固。根据车位规格：长 L=5000 W=1850 H=1550重： 1800据升降横移式立体停车库设计规范 ， 可估算 载车板的质量约为 500载车板升降速度在 4m/m/以初 步设计载车板的提升速度为 5m/ s 的速度 提升载车板，钢丝绳的拉力为： ( 1 8 0 0 5 5 0 ) 9 . 8 2 3 0 3 0F m g N （ 则卷筒所需的有效功率： 2 3 0 3 0 0 . 0 8 3 1 9 1 1 V W （ 其中 F 为钢丝绳的拉力， V 为提升速度。 考虑传动中的各种摩擦阻力，使载荷阻力增大 10% ，则 10%=机输出功率 z。根据立体停车库的设备要求及以上的计算结果，所选 应选用有制动功能的交流减速电动机，避免在停电的情况下载车板滑落，造成人员伤亡及车辆损坏。所以选用 线针轮减速三相异步电机 n=速比为 23。 移传动电机 通过链传动由滑轮实现横移运动。（参考文献机械式三层升降横移式立体车库的设计）平移重量约为 G=26170N。取导轨面摩擦系数 f = 框架平移时所受阻力 F： 2 6 1 7 0 0 . 2 0 5 2 3 4F G f N （ 平移速度为 v =8m/ v=s。 1 5 2 3 4 0 . 1 3 6 8 0 . 4 2 W 0 . 6 8 k v （ 考虑传动中的各种摩擦阻力，使载荷阻力增大 10%，则 1 1 1 0 % 0 . 6 8 1 . 1 0 . 7 4 k W （ 取传动中各部件的效率如下：链传动效率 =承效率 =总 =需电机功率为： 1 / = 0 . 7 4 / 0 . 9 2 2 = 0 . 8 0 k W 总 （ 所以选用 线针轮减速三相异步电机 n=减速比为 43。 重庆理工大学毕业论文 基于 13 在升降、横移传动系统中均选用了 摆线针轮减速电动机，如图 9 所示，其优点是： 1）采用了行星传动原理，输入轴输出轴在同一轴心线上，结构紧凑体积小，不占用过多的车库空间； 2）高速比和高效率单级传动，就能达到 1： 87 的减速比，效率在 90%以上； 3）在运转中同时接触的齿对数多，重合度大，运转平稳，振动和噪音； 4）使用可靠、寿命长，主要零件采用轴承钢材料； 5）设计合理，维修方便，容易分解安装，最少零件个数以及简单的润滑。 图 9 摆线针轮减速电动机 体车库中 使用的减速电机均需要正反转，以实现载车板的上下升降和车位架的左右平移。控制系统驱动减速电机原理示意图，如图 10。 图 10 控制系统驱动减速电机原理示意图 选型 选型 基于设计和调试的方便，本次设计采用德国西门子公司生产的 200系列。 00 性价比高，结构小巧、运行速度高、价格低廉及多功能多用途，在当今的很多企业得到广泛的使用。 200系列有 5 种 中， 块 有 24输入、 16 输出，具有扩展功能和较强的控制功能，适用于复杂的中小型控制系统，故本系统采用 块为重庆理工大学毕业论文 基于 14 控制系统的基本单元。根据输入输出分析，该控制系统需要 83个输入和 45个输出，基本单元不能满足输入输出的要求，需要增加扩展模块。所选的扩展模块为 16入 16出的展模块，共需扩展 4 片。基本单元右侧的扩展接口与扩展模块左侧的扩展接口通过总线连接，扩展模块右侧的扩展接口与下一个扩展模块左侧的扩展接口通过总线连接。 (1)如图 11所示， 4点输入和 16点输出，共有 40个数子量 I/O，可连接 7 个扩展模块，最大可扩展至 248 点数字量 I/O 或 35 路模拟量 I/O。 13序和数据存储空间， 6 个独立的 30速计数器， 2 路独
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