立体车库（精讲）.docx

1、摘 要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 体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30、40年的历史，无论在技术上还是在 经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今 已有十年的历程。由于很多新建小区内住尸与车位的配比为1:1,为了解决停车位占 地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特 性，已被广阔用户接受。立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。本文在对国内 外车库现状及发展趋势做了充分调研的基础上，选择三层三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

2、为三大部分：车库结构部分、传动 机构部分和控制系统部分。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PLC控制，运用欧姆龙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。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，升降横移，PLC体停车演变，成为具有较强的实用性、欣赏性和适合城市环境的建筑。伴随着汽车进 入家庭，城市动态、静态交通管理制度的不断完善和人们对居住环境要求的提高，给 停车产业提供了前

3、所未有发展机遇，立体停车产业市场前景广阔。1.2国内外发展情况国外发展情况早在50多年前，立体停车就在国外有所发展，先后出现了针对家庭使用的双层 停车设备；利用住宅空地建起2-4层升降横移停车设备；适合城市中心商住区使用的 停车楼和停车塔；利用广场、建筑物下面的空间建设地下车库。自70年代末起，世 界经济高速发展，汽车逐渐普及，保有量不断增加，迫使地少人多、车多的国家、地 区和一些发达国家积极开展了机械式停车技术的研究开发和制造应用。以日本、美 国、德国等为彳牍的发达国家在停车技术领域的研究处于世界领先水平。目前世界停 车产业正向多元化发展，其停车技术几乎包含了当今机械、电子、液压、光学、磁控

4、 和电脑技术等领域的所有成熟先进技术。日本是最早应用机械式车库的国家之一，其在上世纪60年代初就开发并使用可 最大限度的利用空间的机械式停车设备。当时日本全国汽车保有量大约为500万辆， 大多采用的是垂直循环式停车设备。从80年代开始，日本开始向亚洲地区的韩国、 中国及台湾地区出口产品及技术。韩国机械车库技术是日本机械停车技术的派生。其 机械停车产业从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年代开始为供应使用阶段。由于这几个阶段得到政府的高度重 视，各种机械停车设备得到普遍开发和利用，韩国近几年增长速度都在30%左右。目 前韩国停车设备行业进入稳步发

5、展阶段。国内发展情况我国机械式车库的早期研究开发工作是从80年代中期开始，90年代开始引进和 生产停车设备，在北京、上海、广.州、深圳等地都有使用。参照日本等国标准制定的 我国行业标准也于近几年出台，目前停车设备生产厂己发展到几百家，生产各种类型 的停车设备，有些停车设备己开始出口。机械式立体车库是一种具有综合性能的建 筑，不仅包含了机械停车设备，其规划建设涉及到区域整体景观、交通疏导、建筑结 构、供电照明、通讯监视、通风排水、环境保护、安全消防、收费管理等各学科领 域，就停车设备本身而言，其机械结构的发展已形成了停车设备独有的技术特征，需 要多学科、多专业的复合型人才积极参与，把国外停车技术

6、和各领域的成熟技术移植 到我国停车产业，开发出安全、经济、高效、节能、省地的产品，满足国内外市场的 需求。图1-3塔式立体停车图1-4升降横移式立体车库在我国的停车产业发展中还存在一些问题，如没有统一的技术标准；多数产品是 仿效或引进国夕卜技术制造，技术水平低；缺少具有一定规模的企业；市场竞争无序， 个别企业为抢占市场；缺少科研设计单位的参与，技术创新能力严重不足；政策不配 套，对停车产业发展和管理严重滞后等。1.3主要设计内容和工作目标目前，立体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。在对国内外各种同类产品进行分 析的基础上

7、，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。因此，最终确定研究对象为升降横移式立体车库。 本文共有三个工作目标：(1) 升降横移式立体车库存取车策略的研究。(2) 智能IC卡在立体车库的表达。可编程控制器PLC在升降横移式立体车库模型中的研究与实现。第2章车库自动控制系统总体方案设计2.1车库方案确定目前的自动化立体车库主要有：升降横移式、仓储式、垂直循环式、电梯式、简 易式。对不同要求的客户，其适应性很强，灵活性很大，根据地形，车的数量，可在室 内、室外设立二层至五层，可以

8、建在地面、半地面或底下。特点：结构简单，安全可靠，运行平稳，噪声低，能耗小，寿命长。如图2- 1)图2-1升降横移式图2-1升降横移式图2-2仓储式车库是由输送小车将待停泊的轿车自动送至库位，取车也是由输送小车从库位取 出，自动送到取车点，这一过程全部由电脑及测检系统自动完成，无需人员参与。是 当今自动控制科技的结晶。特点：自动化程度高，运行速度快，存取方便运行平稳，存车量大，安全性好。 如图2-2)车库是利用电梯将车送往塔的周边车位上，它所占地面积小、土地利用率高、存 车容量大，特别适合于城市商业繁荣，停车流量大的中心区，可以独立成塔，也可以 与高层大厦溶成一体，是地小车多的最正确选择。特点

9、：外形美观，停车安全，运行迅速，振动小，噪声低。如图2-3)图2-3电梯式图2-4简易式4.简易式车库结构简单，-般为两层，上层用机械或液压传动提升，而下层为自走进入， 取上层车时，下层必须先开走因此，较适合于单家别墅式住宅，在已有单个车位情况 下需增加车位或汽车商临时存放车辆用。如图2-4)本说明设计的立体停车库采用升降横移式，上层托盘升降，下层托盘横移。以 PLC作为自动控制的控制系统，由触摸屏实现人机交互。PLC通过传感器来监控车库 中各种状况，收集各种信息。然后由PLC来处理这些信息，控制车库的运行。管理员 可以通过触摸屏来了解车库状态，调整车库运行，对车库进行维护。图2-5为车库结构

10、简图。如果想要号车出库，系统会先将号车向左移动一个 车位，号车下降一个车位，倒车出库©2车库整体结构设计整个立体停车库是由多个2层3列的车库单元形成的如图2-6) o当用户来 停车时，由管理员负责为其寻找车位，发放IC卡。当车辆进入时，出入检测光电开 关会检测信息：包括车辆形状是否符合要求；车库目前的容量等。上位机能够对车库 目前容量进行判断，在放满的时候能够进行报警。在用户停好车后，在出口处使用 IC卡，此时车库各托盘复位，下一位用户可以进行存取。在取车的时候，当车辆驶 出车库1寸，通过PLC控制使车库自动复位，保证高效，安全。考虑到在停车的时候， 各人所需时间不一，安全检测不易，

11、如果也采用自动复位的话，易引起事故。故采用 读卡机检测信号使其复位，而读卡机安放的位置选在出口处，因为只使用一台读卡机 的话，出口处是最正确位置。安装在此处虽然可能使车库的运行效率降低，但是可以 方便管理员进行管理防止客户忘记拉卡等事情发生。此外，在车库中还可以安装摄像 头，对车库进行安全监测。在车库中采用非接触式读卡机，来实现车库的计时与收费。用户在存车、取车 时，只需要在读卡机面前晃动一下TC卡，读卡机就会将信息送到上位机，由上位机 进行收费计算，保证准确，快捷。同时上位机也将信息送到PLC,控制车库的运行。图2-6车库整体结构图2. 3车库的整体设计方案本立体车库的控制系统由上位机PC机

12、和下位机PLC组成（如图2-7） o其中监 控系统主要由“上位机+现场总线+PLC+现场操作机构”构成。车库以PC机为核 心，PLC控制载车系统的运行，通过相互间的信息传递，对车库进行统一的管理和监 控。同时配备有IC卡读卡器、打印机、语音提示设备、文本显示器等外部设备，构 建智能立体车库控制系统。车库通过PLC控制载车托盘纵横传动装置以完成对车辆的 存取操作；IC卡技术使对车库的收费管理一体化；组态软件的利用使对车库的管理 监视更加清晰方便智能化。图2-7车库控制系统结构图2. 4托盘的初定位和形状设计托盘初定位就是车库在使用前，各托盘所处在的位置。当车库的电源一旦接通 时，由PLC自动将各

13、托盘置于初始位置。合理的初始位置的选择不仅可以提高车库的 运行效率，在编制控制程序时也能使控制程序简化。本说明车库具体方案为2层3列式，因此有以下儿种初始车位方案：、1 /2/、3 /4,、5/图2-8托盘初定位方案AA方案如图2-8) 4号、5号托盘可直接使用。假设要使用2号托盘，需要现将 5号托盘移开，再将2号托盘降下。假设要使用1号托盘，贝蠕要将4号、5号托盘 移开，再降下1号托盘。由于A方案在使用中涉及到的托盘比较多，故不采用此方 案。112图2-9托盘初定位方案BB方案（如图2-9） 4号、5号托盘也可直接使用。当要使用上层任一托盘时， 下层只需要移动1个托盘即可，这样可以提高车库运

14、行的效率。简化车库控制程序的 编制，故本设计采用B方案的托盘初定位。自动化立体停车库中，对于托盘形状也有特殊要求。由于整个自动化过程由光电 开光检测信号量，托盘必须便于光电开关的检测。另外，托盘也应该便于用户停放车 辆，托盘形状如图2-10） o图2-10托盘形状设计2. 5托盘上的信号检测方案上文己经提及，整个自动化过程由光电开关检测信号量。在一个车位上，应该具 备的信息包括：托盘是否到位；托盘上车辆有无；车辆停放是否准确。另外还应该进 行一些安全方面的措施。1图2-11托盘上的光电开关安装图本设计中采用了如图2-11的信号检测方式。其中，2号为上下限光电开关，控 制托盘的上升、下降位置。3

15、号为下位托盘检测光电开关，控制下层托盘的左右移 动。4号为车辆检测光电开关，用于检测托盘上的车辆。考虑到车辆停放时位置变 化，车辆底盘高度不一，故采用斜线式检测。1号为接近传感器，有过位保护作用， 万一上限光电开关失灵，接近传感器可以保证托盘上升时不至于发生事故。此外在托 盘入口处还安装安全检测光电开关（5号），检测车辆是否停放准确，如果没有正确 停放，车库的机能将停止，同时触摸屏将报警。2.6托盘升降横移方案确定2.升降横移机构设计一般来说，托盘的升降横移方式有3种：饺链式、钢丝绳式及液压式。在立体车 库设计中，各种提升方式特点及其原理图（图2-12.图2-13）如下：（1）采用链传动：优点

16、是传动简单可靠，维修简单，造价低廉;缺点是冲击比较 大，有提升高度的限制，安装调试时需要注意是否有咬链的情况出现。2）采用钢丝绳传动：优点是对车库底盘可以提升的高度可以不加限制，造价 比较低；缺点是因为需要外加钢丝绳桶和刹车盘增加了安装调试的时间和造价。（3）采用液压传动：优点是可以真正实现无级调速，结构紧凑，功率与重量比 高、响应速度快、抗干扰能力强、误差小精度高、低速平稳性好、调速范围宽、介质 自身可起冷却润滑作用、安全防爆等优点;同时也具有元件昂贵、成本高、密封技术 要求高、油液易污染、能源传输不便等缺点。减速电机及主动行走轮、'/冲动行走轮图2-12载车板横移原理图图2-13载

17、车板上升原理图综上.所述，本车库为2层，从横移和提升高度上选链传动或钢丝绳传动都可以， 但从方案经济及可行性角度考虑，由于饺链式在使用过程中可能会引起饺链缠绕在_ 起，从而有事故隐患。故本方案采用钢丝绳式，并且在上层托盘下方设置安全钩。安全钩机构设计安全钩的作用设计为：平时以它的重心保持在竖直位置或偏里一些的位置。当上 层托盘需要下降时，电磁铁先得电，将安全钩打开，此时托盘能顺利的下降。在上升 时，则无需启动电磁铁就可以直接上升到指定位置。当电机发生故障或钢丝绳突然断 裂时，安全钩能对上、下层托盘起到保护作用，防止上层托盘的落下，提高安全系 数。安全钩及防坠装置的示意图（图2-14.图2-15

18、）如下：AbstractVehicle parking problem is nowhere to urban social, economic and tnmsport development to a certain extent the result the development of parking facilities in foreign countries, especially in Japan, nearly 30 to 40-year history, both technically and in experience on have been successful.

19、China is also in the early 90's R&D mechanical parking equipment, the course of ten years ago. As many new residential parking spaces within tlie household and the ratio of 1:1, in order to solve the parking area of the contadictions and tenants of commercial space, three-dimensional mechani

20、cal parking equipment for its small footprint mean the unique characteristics of cycling, has been the majority of users accepted.Stereo garage is the storage which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile.On the basis of investigation on current situation and deve

21、loping trend of garage in domestic and abroad, we choose three-layer and three-fbrmulistic garage stiucture as the reseai*ch model. According to the foifn of the dragging-forms of multi player up-down and translation ear-base, it is made of three parts: part of eai-base structure> part of driving

22、- fhimework and part of control system. The paper adopted PLC as control system in designing the up-down and translation stereo garage, PLC software of OMRON company was used to weave the program of control system. In order to satisfy using demand in design stereo garage, according to criterion of m

23、echanical parking systems-general safety requirement and the facts of the up-down and translation stereo garage the Paper introduced some safety technique which was used in the up-down and translation stereo garage. This can ensure absolute safety for Car and make the whole stereo garage safety and

24、running smooth.Keywords： Stereo garage, up-down and translation car-base, PLC第3章车库控制系统的硬件选择整个车库设计由一台PLC对车库进行统一的管理和监控，通过PLC控制载车板纵 横传动装置以完成对车辆的存取操作。各车位内车辆的调入调出由PLC根据当前各车 位的车辆存放情况，按照相应的调度策略调度车辆进出。为了实现车库的自动化控 制，必须选择相应的元器件来进行信号的检测、处理及电机的控制。本设计中采用光 电升关进行信号检测，通过PLC处理信号，再由接触器来控制电机的运转。3.1 PLC模块选取PLC如图3-1）是一种

25、通用型的工业控制设备，PLC控制系统的规模、模块的划 分、功能的设置是面向各种各样的应用。因此选择一台合适的PLC组成经济实用的控 制系统尤为重要。图3T可编程控制器的组成3.1.1 PLC模块介绍主控模块主控模块就是人们通常所说的CPU模块。在电脑系统中，CPU是整个系统的核 心，控制着整个系统有条不紊的进行工作。同样在PLC控制系统中，主控模块也是系 统中最重要的模块，绝对不可缺少，PLC程序的输入、运行和输出都离不开该模块。 主控模块包括CPU、存储器、通信口、电池和LED指示器。开关量I/O模块PLC最擅长的控制就是开关量顺序控制，在工业领域中，大多数控制也是开关量 控制，因此I/O模

26、块是最常用的模块。通常开关量I/O模块的产品分为：输入模块、 输出模块以及输入/输出模块。 模拟量I/O模块在工业控制中，除了大量的开关量控制以外，还有许多模拟量控制，例如对电 压、电流、湿度、压力、流量的控制。有时，在同一个控制系统中既要对开关量控制 还要对某些模拟量进行控制。因此为了适应生产实际的要求，PLC各生产厂家各种专 用的模拟量输入模块和模拟量输出模块。模拟量I/O模块的主要功能就是完成模数 A/D)转换和数模(D/A)转换，一般都自带CPU和存储器，只要PLC一上电，PLC主 控模块就将控制字装入其内部存储器中，模拟量I/O模块就能独立工作并且与主控模 块共享存储器，主控模块只需

27、用读写指令便可对模拟量I/O模块进行操作。一般来讲 模拟量I/O模块提供有一定数量的I/O点，可供用户使用。智能模块模块化后的PLC除了主控模块外，还配备各种专用的、高级的智能模块，以适应 现代工业大型系统的快速、复杂的控制和管理的要求。常用的有：温度控制模块、高 速计数模块、位置控制模块以及用于联网通信的LINK模块等。3.1.2 PLC模块选取的基本原则对主控模块的选择之前，应对被控对象和生产过程的生产工艺及PLC的工作环境 有足够的了解，明确控制要求，确定控制输入、输出点数和性质等，然后才能针对具 体的实际情况选择PLC的主控模块。对于以开关量为主，只有少数的模拟量控制，可以考虑采用小容

28、量、高性能的 PLC,如：西门子公司的S7-200系列或OMRON公司的CH200。对于比较复杂的控制系统，开关量数目较多，对模拟量要求也较高，并且要求较 快的相应速度。此时可以考虑较高档的PLC,如：西门子S7-300或OMRON系列的产 品。对于控制要求彳艮复杂，控制点数多并且分布较分散，不仅要进行快速的实时处理 和控制，而且要求PLC控制系统能够进行分析、决策和具有一定生产管理功能，这是 必须考虑采用多个PLC此外在选择主控模块时，还必须考虑用户程序存储器容量，通 信联网功能，通信口，外围设备借口等等。车库PLC的选择在立体停车库中，PLC的功能主要是接收由光电开关检测到的开关量信号，然

29、后 通过内部程序的处理，以此来顺序控制托盘的升降横移，实现车库自动化如图3- 2) o由于其要求输入的信号并不复杂，数量也不多；其输出主要是控制接触器，通 过接触器控制电机的正转反转。因此选用小型PLC即可。COM+24V光电开关电源开关 传感器光电开美 上限位行程开关 下限位行程开关超载检测光电开关电源开关 传感器光电开美 上限位行程开关 下限位行程开关超载检测车位面板按钮IN OUT-电源 220V接地报警灯横移电机-升降电机防坠机构外廓光电检测一运行灯故障灯电源灯COML E N可编程控制器+24V图3-2立体车库PLC的原理图此外，PLC中还需要存储一些车库相关信息，如托盘上车辆的有无

30、，各托盘在程 序中的代码等等。但是，PLC对模拟量的检测几乎没有要求。因此在PLC的选择上选 取了 OMRON 的 C200Ila,配合 CPU 模块 C200IIW-CPU34-E,电源模块 C200HW-PD024 以 及底板C200IW-BC08L如果要进行模拟量检测，也可通过增加模块到达目的。3. 2开关的选择按钮和开关时自动控制系统中常用的元器件，由于按钮、开关常用于发送控制指 令，所以常称他们为主令电器。用于开关量控制的PLC控制系统的信号输入部分， 就是由主令电器构成的。控制按钮控制按钮是一种结构简单、应用广泛的主令电器。主要用于远距离控制接触器、 电磁起动器、继电器线圈及其他控

31、制线路，也可用于电气联锁线路等。通常将电源总 开关做成钥匙形状的旋式按钮，只有用钥匙插入按钮才可操作，防止误动作；通常将 用于紧急故障处理按钮做成有红色大蘑菇头突出于按钮螺帽之外，供需要紧迫切断电 源时使用。在立体停车库的控制电路设计中，需要有总电源开关、启动开关和紧急故 障处理开关，通过它们来控制整个控制电路。接近开关接近开关又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种 非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲 发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等.特点有工作可靠、寿命长、功耗低、复 定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境等，在PL

32、C控制系统中广泛应 用，如图3-3所示。输出电源输出电源图3-3接近开关原理图在立体停车库的控制电路设计中，考虑到接近开关工作稳定可靠、寿命长、定位 精度高,因此将它作为托盘上升时的保护开关。我采用了 OMRON的TLW20ME1接近传 感器，其主要技术指标如下表1所示：项目/型号型号：TL-W20ME1型号：TL-W20ME2检测距离20mm±10%设定距离0 16mm应差距离检测距离的1-15%检测物体响应频率401Iz以上电源电压 使用电压范围）DC12-24V脉动（PP）10%以下消耗电流15Ma/12V, 15Ma/24V控制输出开关容 量DC12V 时 100mA 以下D

33、C24V 时 200niA 以下残留电IV以下负载电流200mA）此接近传感器检测距离为20mm,误差10%,在检测到物体时，输出为“0”， 这样就可以作为安全保护开关。它的电源电压是24VDC,输出方式为NPN,这便于安 装人员的操作。此外，其工作环境温度为一25°C'75°C,对于车库这种热源较多场所 能够适应，因此作出上述选择。光电开关光电开关光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮 挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反 射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收 器再根

34、据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。安防系统中常见的光电开 关烟雾报警器，工业中经常用它来记数机械臂的运动次数，在PLC中广泛应用，如图 3-4加调制信号的发加调制信号的发光电三极管_ 整流稳压 接电源接收器图3-4光电开关原理图在本设计中，需要用光电开关检测的量比较多，如托盘是否到位，车辆的有无， 车辆是否停放准确等等。其中，对于车辆是否停放准确的检测可使用安全光幕，它的 工作原理同光电开关。但考虑到成本关系，并且用光电开关同样可以到达相同的功 能，所以本设计中均采用光电开关代替。由于车库中托盘的反复运动势必带来震动， 因此在选择光电开关时需考虑防震性。在检测托盘是否到位时，光电开

35、关的响应速度 必须快速、准确。此外所选元器件最好能使用统一电源，方便接线。因此，我选择了 OMRON的E3G-R13回归反射型光电开关，其主要性能指标如下表2所示：检测方式回归反射型（带反射板）项目/型号E3G-R13E3G-R17E3G-MR19 E3G-MR19T标准检测物体中18mm以上的不透明时指向角本体15 °光源（发光波长）红色发光二极管（700mm）电源电压DC10-30V 包括脉动(p p) 10%DC12 240V±10%脉动PP)10%以 下AC12 240V ± 10%50/60HZ消耗电流/电力50mA以下2W以下控制输出负荷电源电DC30

36、V以下 负荷电流100mA以下继电路出口1C接点 AC250V 3A(C0S 0=1)以下DC30V 3A 以下寿命（继电 器输出）机械式/5000万次以上开关频率18000次 /h）电 动式/10万次以上开关频率18000次 /h）保护回路电源逆相连接保 护负荷短路保护防止相互干扰功 能防止相互干扰功能响应时间动作/复位：各1ms动作/复位：各30ms灵敏度调节单转可调式常用光电开关如图3-5所示）的分类方法：按检测方式可分为反射式、对射式 和镜面反射式三种类型。对射式检测距离远，可检测半透明物体的密度（透光度）。 反射式的工作距离被限定在光束的交点附近，以防止背景影响。镜面反射式的反射距

37、离较远，适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体。图3-5常见光电开关其相应速度快，动作、复位各1ms,耐震动（10、55Hz）,并且带有安全保护结 构。其最大特点是输出方式PNP/NPN可调，并且LIGHT ON/DARK ON可调，这在程序 设计和电器原理图设计上都带来了便利。2. 3执彳丁装置电机选择电机是最终的执行机构，最终功能的实现要依靠电机。由于所需功率不同，在水 平和垂直托盘上采用不同的电机。本设计中水平托盘要求的功率为0. 2KW,升降托盘要求的功率为2. 2KW。根据功率 选择三相异步电机Y801-2,额定功率0. 75KW,额定电流和Y90L-2,额定功率2. 2KW,额

38、 定电流（江苏大中电机）。接触器接触器的选择是根据所控制的电动机和负载的电流类型，即交流负载使用交流接 触器，直流负载使用直流接触器。一般触点的额定电流应选大一点。由于本设计中采用三项异步电机，额定电流分别为和.因此选用接触器CJX2- 09-32（上海人民电器公司）。热继电器热继电器用于保护电机，防止电机过热烧坏。其工作原理为：一般为双金属片 式，热元件与被保护对象的主电路串接，负载电流通过热元件和双金属片1复式加 热)利用热效应使双金属片弯曲，当负载电流到达预置值的1.2倍或发生断相时，热 继电器的动作机构脱扣将电源切断，使被保护对象得到保护。一般所选择热继电器的 额定电流为电路的额定电流

39、的1. 5倍左右。由额定电流来选择热继电器。在本设计中对于升降电机选用的热继电器为 LR2(JR28) -8上海人民电器公司)，额定电流8A。对于水平移动的电机，选择额 定电流小一些的热继电器。另外电路中还要配以熔断器，选择熔断器时只需将电流与 安全系数相乘，通常取5-6倍的安全系数因此选择熔断器为RT1600-20(上海人民电 器公司)，额定电流20A。3. 3. 4读卡器无线射频识别技术(RFID)以其高度安全保密性、通信高速性、使用方便性、成本 低等特点而得到快速的普及和推广，现已广泛地应用于各类门禁控制系统、公共交通 支付系统、医疗保险系统、停车场管理系统、仓储管理、车辆防盗等方面，并

40、带动了 读写器和各类应用产品的开发和推广。本文在分析射频识别系统组成和原理的基础 上，提出了基于STC11F32X高速单片机和MFRC502芯片的射频读写器设计方案，该读 卡器使用方便、成本低，电路运行稳定，可以应用到各种场合。STC11F32X(如图3-6)是宏晶科技公司生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机， 是高速、低功耗、具有超强抗干扰能力的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传 统8051,但速度快812倍。内部集成高可靠复位电路，可用在高速通信、智能控 制、强干扰等场合；内部有32KB的Flash、29KB的EEPR0M和1 280字节的SRAM； EA、ALE、PSEN和RST

41、引脚可以定义为通用I/O,即4个P4引脚；编程支持ISP下 载功能，使用起来比较方便。目录摘 要IAbstract II目录III第1章绪论11.1研究目的和意义11. 1研究目的11.1.2研究意义11.2国内外发展情况21.2.1国外发展情况21.2.2国内发展情况21.3主要设计内容和工作目标3第2章车库自动控制系统总体方案设计41. 1车库方案确定42. 2车库整体结构设计62. 3车库的整体设计方案 72.4托盘的初定位和形状设计82. 5托盘上的信号检测方案92. 6托盘升降横移方案确定102.6.1升降横移札L构设计102. 6.2安翎机构设计11第3章车库控制系统的硬件选择 1

42、33.1 PLC模块选取13PLC模块介绍133.1.1 PLC模块选取的基本原则141.3车库PLC的选择 153. 2开关的选择162.1控制按钮163. 2. 2接近开关162. 3光电开关17HF如图3-6 STC11F32X原理图MFRC522（如图3-7）是Philips公司针对三表最新推出的一款非接触式低功耗读 写基站芯片，它是应用于13. 56MHz非接触式通信中高集成读卡芯片系列中的一员。 该读卡片系列利用了先进的调制和解凋概念.完全集成了 13.56MHz下所有类型的被 动非接触式通读方式和协议。MF RC522支持IS014443A所有的层，传输速度最高达 424kbps

43、,内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近距离天线，接收 部分提供了一个坚固而有效的解调和解码电路，用于接收ISO 14443A兼容的应答信 号。数字处理部分提供奇偶和CRC检测功能。RC522具有三种接口方式可方便地与任 何MCU通讯：SPI模式、UART模式、I2C模式。甚至可通过RS232或RS485通讯方式 直接与PC机相联，给终端设计提供了前所未有的灵活性。首先，MFRC522射频卡读写模块（下面简称读写模块）通过天线向射频卡（非接触 卡）发送无线载波信号，这些信号经过射频卡的天线耦合接收后，先进行波形转换， 然后对其整流滤波，由电压调节模块对电压进行进_步的处理，包括稳压

44、等，最终输 出到射频卡上的各级电路上。此时，非接触卡接收到载波信号后就通过本卡片上的调 制/解调电路对载波信号进行调制，解调。处理后的信号就送到K片上的控制器以供 控制及处理。非接触卡处理好数据后，也通过它本身的天线向MFRC522返H载波信 号，MFRC522也通过自身的调制/解调电路来对这些信号进行处理。这些返回的载波 信号的频率与MF RC522发出的载波信号的频率是一致的。通过这样一个通讯回路， MF RC522就可以对非接触卡的内容进行读写操作。这里需要说明的是：非接触型Ic 卡本身是无源体，当读写器对卡进行读写操作时，读写模块发出的信号由两部分叠加 组成：一部分是电源信号，该信号由

45、卡接收后，与其本身的IJC产生谐振，产生一个 瞬间能量来供应芯片工作。另一部分则是结合数据信号，指挥芯片完成数据、修改、 存储等，并返回给读写模块。读卡机如图3-8)选用玺玛克智能科技的SKRD-EM/R1读卡机。这是一种非接 触式(Mifare)读卡机，采用12V电源，有防水设计，ABS树脂密封，比较适用于停 车场的环境，其主要技术规格如下：9L- I图 3-8 SKRD-EM/R1 读卡机 输出格式：韦根26/34, RS232, RS485,键盘口 支持卡片：Mifarel读卡距离:4-5cm读卡信息：可读取卡片序列号或指定扇区显示：双色LED,蜂鸣器电源：+12V DC, 85mA外壳

46、颜色：银白色外壳材料：ABS,环氧树脂密封，可防水工作温度：0°C至+55°C尺寸：78 x 120 x 18 mm3.触摸屏1.触摸屏选用WeinView MT500系列，详细设置如下表3：参数项推荐设置可选设置注意事项PLC类型OMRON0MR0N/0MR0N(4852W)OMRON(485 2W)仅 在采用RS485两 线式选用通信口类型RS232RS232/RS485蛔立77 or 8必须与PLC通信 口设定相同停止位21 or 2必须与PLC通信 口设定相同波特率96009600/19200/38400/57600/115200必须与PLC通信 口设定相同校验偶检

47、验偶检验/奇校验/无必须与PLC通信 口设定相同人机站号00-255对此协议不需要设 定PLC站号00-255必须与PLC通信 口设定相同多台人机互连关闭关闭/主机/副机仅用于多台人机互 连人机互连通信速 度11520038400/115200仅用于多台人机互 连PLC超时常数请采用默认设定PLC数据包00-10建议在0-10范围 内设置F表4为PLC可操作的地址范围:PLC地址类型可操作范围格式说明IR0-409515DDD(BB)I/O和内部继电器HR0-409515DDD(BB)保持型继电器AR0-409515DDD(BB)辅助继电器LR0-409515DDD(BB)明妾继电器TC0-2

48、55DDD定时器/计数器寄 存器DM0-9999DDD(BB)DDD数据寄存器说明：D表示十进制，B表示位编码，范围为0 -15,上表可操作范围为MT500 触摸屏可操作范围，实际PLC的范围可能小于或大于此范围。2. 详细接线图CPU单元WeinviewMT500jtt 摸屏 PLC RS232 端口 9针D形公头OMRON PLC C200H CPU RS232 9针跳公头通讯模块OMRON PLCC200HW-C0M通讯模块RS422/485端口9针D形公头WeinviewMT500触摸屏 PLC RS485 端口 9针D形母头1SDA 2SDB 6RDA 8RDB第4章立体停车库设计4

49、.1车库控制系统流程1.入站口门岗入站口处放有闸杆，并有1C卡读卡机以识别车主身份和安检设备对待入车 库的轿车进行检查。有卡（持有期卡和储值卡）的车主在进入停车场时，在读卡器上刷 卡确认身份。读卡器读卡并判断卡的有效性，同时摄像机摄录该车的图像，安检设备 扫描检查。对于有效的IC卡，系统将按照卡内的车辆信息（车型号、车牌号等）合理 分配空车库，并通过语音和中英文显示屏提示车主。闸杆升起放行，车位引导显示屏 亮起指示车主通往所分配的的车库门口。在出站口设有闸杆，车主刷卡核对身份车号正确后，闸杆放行。车库设计为一个存取车口，采用后进入库，前进出库。车主在操作界面点存取 键，伴随语音提示刷卡确认后，

50、控制机开始计时。待托盘出来，将车驶入托盘上。停 车到位后，车主按复位键，系统对托盘安全检查后运行复位，存车结束。3. 取车取车时，车主在操作界面处点取车，伴随语音提示刷卡确认后，控制机自动按时 扣费。控制系统根据卡内信息自动读取车位号，车库内对应的托盘将自动把车辆送 出。车主入内开车出来，取车结束。车主按下复位键，托盘安全检查后自动复位。4. 理论分析：本设计以2X3的堆垛式立体停车库为例。系统启动后，首先进行自检及初始化。 如设备无故障则运行至待命位置等待进一步指令。此时假设启动入库模式，则系统进 行检测，先启动列的动作，找到所存车对应的列通过行程开关开控制托盘到达所要求 的列，再启动行的动

51、作，通过行程开关来控制托盘到达所要求的行，到位之后，启动 托盘向前的信号，车停好后等待一段时间，启动复位程序，托盘回到原点，返回待命 位置等待下一存取车；假设启动出库模式，贝加进车步骤一样先启动列的动作，在启 动层的动作，到达位置之后启动托盘向前信号，再启动托盘信号，按复位程序回到水 平原点，系统流程如图4T所示o开始开始Y图4-1控制系统存取车主程序控制流程图3. 2车库电气原理图的绘制车库的电气原理图主要有PLC的信号输入、PLC的控制输出图，电机接线图，控 制电路图。PLC的信号输入信号输入图PLC的信号输入主要有：托盘是否到位，车辆的有无，车辆是否停放 安全，车库内车辆的计数，车辆过高

52、检测。对于各信号设定如下：对于托盘到位检测，在托盘不到位时，信号输入“0”，反之为“I” ；对于车辆有无的检测，托盘 上无车时信号输入“0”，反之为“I” ；对于车辆是否停放安全的检测，信号输入“0”为安全，“1”为不安全；对于车辆过高检测，信号输入“0”为可以通行，“1”为车辆过高，不可停放；对于车库内车辆的计数，在出入口分别安装了光电开 关对应PLC内部计数器的加减，当有车辆通过的时候计数器就会工作。各信号的输 入采用NPN输入方式。见附录1 PLC信号输入图）2. 2 PLC的控制输出PLC的输出方式可分为：品体管输出和继电器输出。PLC的输出为晶体管时，阻断状态也有漏电流通过，为了防止

53、对负载的影响，可 并联电阻R把漏电流I减小为H ,如图4-2所示：PLC图4-2减小漏电流对负载的影响PLC的输出为继电器时，为了减小火花放电对接点的损害，可以在继电器的接点 上或负载上并以附加电路。对于直流供电的负载在PLC输出接点上并以R、C串联放 电电路。如图4-3所示）图4-3接点并以RC减小放电火花图4-3接点并以RC减小放电火花对于交流电源或直流电源电压较低的电路，在负载上并R、C串联放电电路。C 的作用是当接点打开时释放感性负载电能，R的作用是接点闭合时限制充电电流。如图4-4所示）图4-4负载并以RC减小放电火花此外还可以通过负载上并联二极管，负载上并稳压管和二极管的串联，负载

54、或接 点上并联双向瞬变电压抑制二极管等方法来到达目的，在此我就不一一列举了。在本设计中，PLC的输出采用继电器输出。主要是控制接触器，通过接触器线 圈，来控制相应的触点，由此控制电机的正反转。（见附录2PLC控制输出图）控制电路图控制电路主要为整个控制系统提供电源.它的设计要求控制简单、快捷，并有一 定的安全保护措施。在电路控制图中，K25为总电源开关，我将它设计成一钥匙开关，以防被人乱 动。K22为紧急故障处理按钮，当发生紧急事件时，按下K22,所有电源全部切断。 K23为启动按钮。K24是为了保证启动按钮按下后电路一直接通的线圈，灯L0是标志 启动的信号灯。在图中，220V的电压在经过变压

55、器后成为24VDC的直流电压，并对 PLC触摸屏，光电开光和接近开关进行供电。通常情况下，管理员首先用钥匙打开总开关，即K2闭合。然后按启动按钮 K23,此时线圈K24通电，从而使对应的触点闭合。这样就能使电路保持接通，对其 他元器件进行供电，管理员可以通过灯L0观察控制电路状态。见附录3控制电路 图）电机控制图电机控制图是对电机正反转的电路设计，其中也包扩电机的保护措施。在电机控 制图中，首先运用的是空气开关和熔断器。这是为了防止电路中电流过大。由于车库 中的升降托盘是单一运行的，在同一时间一般只有一台电机运转水平运动的电机可 能2台同时工作，但此时功率还是小于一台升降电机），故只根据升降运

56、动的电机 选择一个熔断器安装在总线路中。对于每个电机则根据功率采用热继电器保护。当电 路中热量过大时，热继电器开始工作，此时PLC信号输出电路中的热继电器相应结点 断开，导致接触器电源断开，从而使电机停止运转，起到保护电机的作用。电机的正 反转是通过PLC控制的接触器来实现的。（见附录4电机控制图）3.3执行装置203. 1电脉择203. 3. 2接触器203.3热继电器213. 3.4读卡器21触摸屏25第4章立体停车库设计273. 1车库控制系统流程274.2车库电气原理图的绘制 28PLC的信号输入284. 2. 2 PLC的控制输出292.3控制电路图304. 2.4电机控制图31第5章PLC的通讯及网络32通信网络的简介325.2工业局域网简介322. 1局域网4大要素323. 2.2网络协议和体系结构335.3网络系统设计基本原则345.4 OMRON PLC上位机网络设计 344.1系统的构成354. 4. 2系统的结构36第6章人机界面分析376.1 PLC应用系统的人机界面简介376.2人机界面设计时应考虑的几个问题376.3自动体车库触掬并的组态37第7章立体停车库控制程序的编制407. 1软件设计简介407. 2车库购运动分析407.3车库控制毓说明417.4车库椭湘列详细说明42第5