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基于 PLC 新型 智能 立体车库 控制系统 设计 三层 车位 车库

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内容简介：

湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）开题报告学生姓名江宇学 号200940614316年级专业及班级2009级机械设计制造及其自动化(2)班指导教师及职称刘旭红 副教授学 院工学院20 年 月 日毕业论文（设计）题目基于PLC的新型智能立体车库的控制系统设计文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等，不少于1000字）一、研究意义 随着国民经济的飞速发展以及城市现代化水平的不断提高，我国的汽车保有量迅速增长，目前许多城市的车辆交通已远远超过现有道路设施的负荷，停车场建设滞后导致我国的静态交通基础设施严重落后于动态交通基础设施，停车难的问题已逐渐成为影响和制约城市建设以及经济发展的重要因素。传统的平面停车场需要占用大量宝贵的土地资源，容纳的车辆有限，无法有效解决这一问题，而先进的机械式立体停车库，集机械、电子、液压、光学、磁控和计算机等多种技术于一体，实现了地面停车向空间的扩展，具有节约空间、自动化操控、安全可靠、建设成本低、配置灵活等优点，已成为未来车库发展的必然趋势。二、 国内外研究现状机械式立体停车是解决各大城市停车难问题的有效途径，最早起源于欧美国家。1920年，美国就建成第一座机械升降汽车库，50年代后，随着私人汽车的大量涌现，美国、西欧的国家相继发明了多种形式的立体车库。德国和意大利等欧洲国家从事停车设备的开发和生产也比较早，较好的公司有：意大利Sotefin、Interpark、德国Palis等，优势主要在于巷道堆垛类的产品。由于欧洲国家土地资源比较富余，停车问题表现不是很突出，因此立体停车设备的应用不是很多产品形式多数为巷道堆垛式，多层升降横移式产品应用也很好。由于土地资源紧张在亚洲某些国家的表现尤为突出，机械式立体车库在亚洲的应用较为广泛。亚洲的停车设备技术起源于日本，日本自20世纪60年代开始从事机械停车设备的开发、生产、销售和服务，迄今已有近五十年的历史。目前日本国内生产机械式停车设备的公司约100多家，比较大的公司有新明和、石川岛播磨、日精、三菱重工等自90年代起，日本每年投入运行的机械停车泊位都在10万以上，目前已全部投入使用机械式停车位超过300多万个，其中以升降横移类为主。日本立体停车设备的技术优势主要在于多层升降横移类、垂直升降类、水平循环类、垂直循环类、简易升降类等产品上。韩国的机械停车设备技术是日本技术的派生，产业从20世纪70年代中期开始起步，80年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化，90年代开始进入供应使用阶段。由于韩国政府的高度重视，各种机械停车设备得到普遍开发和利用，近几年泊位增长速度都在30左右，目前韩国立体停车设备行业进入稳步发展阶段我国是从20世纪80年代初开始研制和使用机械停车设备的。80年代尚处于起步阶段，90年代以来，机械停车设备逐渐步入了技术引进与自主研发相结合的初步发展阶段，得到了较快的发展，已经形成为新兴的停车设备行业。据统计，1997年全国只有9个机械式停车设备生产企业，只有11个省、市、自治区的13个城市拥有机械式停车设备。而截至2006年底，全国的机械式停车设备生产企业已发展到100多家，已有27个省、市、自治区的94个城市兴建机械式立体停车库，全国机械式停车库(泊位)拥有量达到284，752个。目前，我国的机械停车设备在生产能力和产品质量方面，已接近国外先进水平。许多设备采用了当前机械、电子、光学、磁控、计算机等领域的先进技术。近年来，立体停车设备的自主研发工作也越来越被重视，国内许多研究机构都投入技术力量，对机械立体停车设备的各个方面，例如结构优化、控制系统设计、存取策略优化、，取得了很多的成果。与此同时，国家也逐步配套与停车产业相关的法规和各项标准，先后制订了多项停车设备的行业标准和行业规范，以加强规划引导、技术开发和标准化工作。虽然机械式立体停车库在中国作为新兴的产业，具有相当可观的发展前景，但是目前仍未进入高速发展时期，主要因为我国的立体停车设备行业的发展存在着一些问题：首先，虽然行业里的企业已经形成一定的规模，但是发展不平衡，骨干的大中型企业在20家左右，其它的则是中小企业居多，中小企业技术力量薄弱，靠仿效或引进国外的技术，缺乏自主开发能力；其次，机械式立体车库是对安全性能要求很高的机电一体化设备，但是有些自主研发的产品缺乏深入的研究，产品的可靠性、安全性、耐久性还不能完全保障；第三，市场竞争无序，目前总体生产能力过剩，价格偏低；政府在对立体停车产业发展的政策方面严重滞后；此外，平面停车场收费低廉以及人们在意识上尚未完全转变，也是立体停车难以普及的重要原因。由此看来，为加快我国机械停车设备产业的发展，需要在政策、市场、管理和技术等多方面做出努力：1、政策是解决此问题的关键，政府的扶持对于新兴产业的发展十分重要。政府应参照发达国家的相关政策法规，完善机械式停车设备的相关标准和规范，规划专用和公共停车位数量，实现投资主体多元化，确定合理的停车收费标准，给予投资者和经营者优惠政策等2、市场方面，可调高路面停车收费标准，利用价格杠杆刺激立体停车库的市场需求；鼓励市场规则与政府调控相结合，促进立体停车行业的良性发展。3、提高机械停车设备的技术水平和产品质量，是解决问题的根本措施。鼓励国内的科研机构在机械停车设备研究上投入更多的技术力量，开发出高效、节能、安全、符合本国国情的产品；鉴于目前很多中小企业采用的是从国外引进的技术，应提倡企业将技术引进与自主研发相结合，在消化吸收的基础上注重技术创新，提升产品的竞争力。三。、参考文献1 任伯森. 中国机械式停车设备发展概况J. 中外停车设备及配套产品重点厂商名录,1999 年。2 喻乐康, 左东晓. 机械停车库的技术发展J. 建设机械技术与管理,1999年。3 蒋圣平, 等.PLC在立体车库系统控制中的应用J. 测试技术学报，2000年。4 张文明，刘志军. 组态软件控制技术M.清华大学出版社，2008 年。5 孙毅. 三菱 FX/Q 系列 PLC 应用技术M. 人民邮电社出版社，2006 年。6 张辉. 现代通信原理与技术M. 西安电子科技大学出版社，2002 年。7 郑堤. 机电一体化设计基M. 机械工业出版社，2004 年。8 李雪雪, 柯尊忠. PLC 在立体车库自动控制中的应用研究J. 机电产品开发与创新，2003 年。9 姚寿文. 自动控制理论基础M. 北京理工大学出版社，2006 年。10 范永胜，王岷. 电气控制与 PLC 应用M. 中国电力出版社，2007 年。11 余锡存, 曹国华. 单片机原理及接口技术M. 西安电子科技大学，2000年。12 汝元功，唐照明. 机械设计手册M. 北京：高等教育出版社，1995 年。13 张福恩, 吴乃优. 交流调速电梯原理、设计及安装维修M. 机械工业出社,1999 年。14 高健. 机械优化设计基础M. 北京：科学出版社，2000 年。15 王庆有. 光电传感器应用技术M. 机械工业出社，2007 年。研究方案（研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等）一、研究目的：将三相异步电动机应用于机械式立体停车库的驱动系统中，确定整个系统的机械结构和运行方案，进行控制系统相关的硬、软件设计，实现立体停车库的全自动、安全、可靠地运行。二、主要内容包括：1)立体车库的总体结构和运行原理分析；2)立体车库控制系统的硬件方案；3)立体车库控制系统的软件主体方案制定及实现；4)控制系统通讯部分的软件设计。三、方法： （1）查阅文献资料，了解机械式立体停车库的国内外发展现状、各类机械立体停车设备的工作原理和特点；比较几种主流形式在空间利用率、造价、存取时间、技术性能、能耗等方面的特点；注意文献中有关控制系统研究的部分。（2）在车库总体方案和自动控制系统硬件设计的基础上，参照立体停车库存取流程，考虑设备运行的高效、安全、可靠等要求，分析和设计具体的软件实现方案，包括功能的构建、可行性分析、软件架构设计、程序流程图的绘制等。（3）根据自动控制系统的软件实现方案，编制具体的程序；编程时应首先实现车库的基本功能，再逐步完善安全保护、性能优化、监控报警、自动计费等功能。(4)调试编制的程序，调试前要制定一定的计划，以方便验证各种可能出现的情况。(5)若时间允许，可以对车库的控制策略进行研究，建立存取所需时间和能耗的数学模型，利用Matlab软件仿真分析，优化立体停车库的控制策略。四、预期成果 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5。当把转换开关置于手动运行档时，手动指示灯亮，可通过按钮和转换开关来控制车位的上下和左右移动；在把转换开关置于自动挡时，自动指示灯亮，按下存车按钮，此时条码打印机通过 PLC 传来的指示打印条码，然后把条码上的车位移出让你存车，最后可凭此条码，在条码扫描器上把信息传到 PLC 中去，经过 PLC 的处理，就可把相应的车位移出，让你取走，这样便实现了自动存取车；在把转换开关置于停止挡时，车位在完成移动后停下，接着停止指示灯亮。在运行过程中，当发生特殊情况或故障时，按下急停按钮，车位瞬间停下，直到排除故障后，复位急停按钮，车位又按原来停下的位置继续运行下去。用 PLC 内的预置程序来控制整个系统的运行，用电机的正反转来控制车位的上下左右移动，由变频器的正反转及输出停止来控制电机移动和急停，存车则由条码打印机来打出凭条，取车则把该凭条用条码扫描器扫进 PLC，实现存取车的自动化。五、条件保障立体车库的动作较多而且复杂，要求控制系统实现顺序动作、速度、定位、通讯，安全保护等控制。操作简单，使用方便，存取迅速，安全可靠，这些都是自动立体停车设备应具有的基本特点。立体车库对控制系统主要有以下几个方面的要求：(1)智能化操作。用 PLC 内的预置程序来控制整个系统的运行，用电机的正反转来控制车位的上下左右移动，由变频器的正反转及输出停止来控制电机移动和急停，存车则由条码打印机来打出凭条，取车则把该凭条用条码扫描器扫进 PLC，实现存取车的自动化。(2)高速、平稳运行。为了节省存取时间，要求传动装置都能够以高速度运行；同时，为了保证车辆移动中的安全和平稳，传动装置需要有自动加、减速控制；另外，由于横移电机的机械特性偏软，有必要加入PI环节以提高横移系统的动态响应性能。(3)安全保护功能。不允许因错误动作造成车辆损坏的情况出现，所以必须要有检测车库状态的传感器装置，避免事故发生；传动系统的运行控制需要有足够的安全保障，如时间保护、运行异常时开启停机保护等；复位、存车、取车操作不能同时进行，升降、横移系统运动互锁。进程计划（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等）第1-4周：查阅相关文献和资料，为后续工作做准备； 第5-6周：熟悉PLC，电气系统的设计与车库应用系统的