PLC的升降横移立体车库

PLC的升降横移立体车库 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 摘 要 自动化立体车库是集自动化技术、机器人技术、计算机技术为一体的智能化、立体化的物流储运系统，能够自动而可靠的完成车辆的存储以及相关信息的管理。对该系统的开发与研究，可以解决我国停车难的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，具有非常大的理论意义和使用价值。 在程序设计之前，首先确定车库的类型和平面结构。不同立体车库机构的布置和同一立体车库机构的选择等都不相同，所以对应的控制系统部分也就相应地有差别。由于升降横移式立体车库的运行效率高、可靠性好等，且能实现全自动化管理，具有广泛的应用前景，因此利用PLC(可编程序控制器)设计一个地下升降横移式立体车库的控制系统。体现了PLC在自动控制中的优势。该设计的方法是:以平面停车场为核心，依靠油泵、电机等移动车位，利用PLC指令来控制车位位置变动进程。设计一种新型双层机械式停车库控制系统，文中提出了软件设计的方法，并改进了速度。这种方法具有普遍意义，可用于任意车位的设计。 本文概述了我国停车场的现状，提出了在市区建设立体车库的必要性;并简单概括了自动化立体车库的类型、特点和选型标准等等;还介绍了PLC的系统结构、工作原理、工作方式和编程的规则等;最后详细介绍了地下堆垛式立体车库和控制系统结构、工作原理、软件的实现，分析了系统的控制流程和PLC控制的梯形图。该系统实现了立体车库的有效控制与管理，充分发挥该车库的特点。 关键词:控制系统;PLC;传感器;立体车库 I 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) Abstract Automated multi-layer garage is a intellectualized and stereoscopic system of physical distribution 、storage and transportation, which bases on automated technique、robot technology and computer technology. It can complete the storage of vehicle and the management of related information automatically and reliably. The development and research of this system could solve the parking problem in our country, so it is possessed of significant theoretical meaning and use value. The Before programming, the type of garage and its planer construction are made certain. The mechanisms’ placement of different Multi-layer Garages is dissimilar, so is the mechanisms’ selection of the same multi-layer garages. As a result, the corresponding part of control system makes a difference. Because multi-layer garage’s operating efficiency is high、 its reliability is good. It can implement full automation management, so it possesses the extensive application foreground. Programmable logic controller is use to design an automatic control system for stow-typed multi-layer garage under ground in this paper. In the course of design, In order to check the system and know the thought of it easily, so the control systems were tried to design respectively, containing the garage control system、the intelligent transit system and stow control system. The whole system shows PLC’s advantage fully in the automatic control. The status quo of garage in our country is summarized in this paper, the necessity of building a stereo-garage in a downtown is advanced as well. We introduce the types、features and the standard of electrotype of the automated multi-layer garage, etc. And then the system organization、principle of operation、 operate mode and programmatic rule of PLC are introduced; at last, its system configuration, operating principles, soft realization are detailed introduced. Flow control and ladder diagram of PLC are analyzed. This system makes automated multi-layer garage controlled and managed in effect, and gives full play to the II 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) garage’s characteristic. Keywords:Control system; PLC; Sensor; garage III 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 目 录 摘 要 ......................................................................................................................I ABSTRACT ........................................................................................................... II 第1章 绪论 ............................................................................................................ 1 1.1 课题背景..................................................................................................... 1 1.2 目的意义..................................................................................................... 2 1.3 设计任务与技术要求 ................................................................................. 3 本章小结 ........................................................................................................... 3 第2章 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的论证与设计..................................................................................... 4 2.1 方案选择..................................................................................................... 4 2.2 方案的确定 ................................................................................................. 5 2.3 方框图的设计 ............................................................................................. 6 本章小结 ........................................................................................................... 8 第3章 单元电路设计 ............................................................................................ 9 3.1 PLC控制系统 ............................................................................................. 9 3.1.1PLC的单元模块及功能 ............................................................................ 9 3.1.2 PLC的选型 .......................................................................................... 11 3.2升降横移电机的设计 ................................................................................ 12 3.3传感器的应用 ........................................................................................... 13 3.4安全装置的设计........................................................................................ 14 本章小结 ......................................................................................................... 14 第4章 软件程序设计 .......................................................................................... 14 4.1 程序流程图 ............................................................................................... 14 4.2 程序设计的整体思想 ............................................................................... 16 4.3 程序 .......................................................................................................... 18 本章小结 ......................................................................................................... 18 第5章 整机的工作原理 ...................................................................................... 19 5.1 工作原理................................................................................................... 19 5.2 整机原理图 ............................................................................................... 20 本章小结 ......................................................................................................... 20 IV 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 结 论 ................................................................................................................... 21 致 谢 ................................................................................................................... 22 参考文献 ............................................................................................................... 23 附录1 译文 ........................................................................................................... 25 附录2 英文参考 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 ........................................................................................... 27 附录3 程序 ........................................................................................................... 31 附录4 整机原理图 ............................................................................................... 40 V 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 第1章 绪论 1.1 课题背景 车辆无处存放的问题是城市的社会,经济，交通发展到一定的程度产生的后果，立体停车设备的发展在国外，尤其是在日本已经有近30年到40年的历史，无论是在技术还是在经验上均已获得了成功。随着汽车的急增致使城市停车难问题不断恶化,而作为解决城市静态交通的有效措施——向空间、向高层发展的自动化立体停车设备,以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点,越来越受到人们的青睐。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优越性。首先，机械车库与传统的车库相比具有突出的节地优势。以往的车库由于要流出足够的行车通道，平均一辆车就要占地40平方米的左右，而如果采用双层机械车库，可是地面的使用率提高到80%-90%，如果采用地上多层车库的话，便可以节省大量的土地资源，并节省开发成本。目前市面上常见的机械式立体停车库有:升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等8种,其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点,在国内车库市场占有绝对优势的市场份额。现代化的机械式立体停车库是一种多层的空间立体停车库，是解决大都市停车难问题的现代化的机械式立体停车库是一种多层的空间立体停车库，是解决大都市停车难问题的有效方法。 我国城市停车还处在初级阶段，专用和公共停车位数量和合理的车位与车辆比率相差甚远，停车难到处可见。目前我国的停车场仍以平面停车场、路上停车场、路外停车场、自行式停车场为主，立体停车库和机械式停车场数量还很少。以我国停车产业发展较快的上海为例，路上、路外停车仍占有相当比例，已建设的车场大部分是地下自行式停车场和在自行式停车场的基础上安装简易停车设备或增加存车数量。自行式停车场存在较多缺陷，近年来在发达国家已很少新建。大家感兴趣的是具有现代水平的机械式立体停车库。 我国对机械停车库的开发与研究工作始于1984年。1988年由北京有色 1 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 冶金设计研究总院率先研制完成了LS型(两层升降横移式)机械停车库,从此结束了我国没有机械停车库的历史。1989年该院又研制成功了S型(竖直循环式)机械停车库，1991年在中国石化总公司北京设计院正式投入使用,该项目获得了国家专利。它的建成标志着我国打破了传统的停车方式,为城市规划和城市建设提供了新的思路,为解决我国城市“停车难”问题闯出了一条新路。据不完全统计,自1991年以来在北京、天津、上海、深圳等大城市，陆续有30多台机械停车库投入使用,该院的技术占有率约为80%以上。继LS型和S型机械停车库投入使用后,该院又开发出LX系列(两层循环式)、T系列(汽车升降机)和DS系列(三层升降横移式)机械停车库,分别安装在天津及北京等地。 进入20世纪90年代后，随着电脑智能化管理和自动化仓库存储技术的发展，出现了自动化仓库存储式机械停车装置，极大的提高了土地利用率。 1.2 目的意义 机械车库与地下车库相比较可更加有效的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就不会运转，应该说，立体智能车库从管理上完全可以做到彻底的人车分流。 立体车库生产在中国是一个新兴行业，立体车库可缓解日益增加的城市交通压力，改善人们的居住环境，更能有效的利用土地的价值，因此立体车库的发展对当今社会的发展起到举足轻重的地步。不仅如此，立体车库还具有运行安全可靠，维护方便，操作简单，造价低廉等优点。这使得智能车库具有很大的发展和应用前景。立体车库是在不直接进行人工参与的情况下，自动存取物料的系统，只对都市住宅小区，商业区，写字楼等繁华地段，它可以实现空间立体多层停车，不但节省用地面积，而且外观设计可形成成多用途的商业广告效益等，对于解决现代化密集型城市的汽车停放问题具有重要的开发价值和广泛的应用前景。该系统具有操作简便，自动化程度高，运行速度快，可靠性高等优点。 2 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 本次设计主要是以PLC为核心的立体车库控制系统，车库分为二层，一层在地面，二层在地上，用来实现双层无车位的立体车库。本课题旨在研究开发先进的电梯式立体车库管理及控制系统，通过研究立体车库垂直提升和旋转定位并行工作的控制方式，研究开发立体车库汽车直接存放和快速取车控制策略，开发车库管理及控制系统，降车库运行能耗和提高汽车存取效率;同时采用更加合理的汽车停车分时段和次数计费方式，开发停车管理收费系统软件，以推动我国电梯式立体车库的进一步发展，解决我国大中城市停车难问题，促进交通发展和城市建设。该项目的研制成功，将可为立体车库制造业提供物美价廉的控制系统，降低立体车库造价，从而推动我国立体车库的发展，以解决大中城市的停车难问题，为汽车制造业的发展做出贡献。同时还可以大量节约大中城市用地，将有限的土地资源投入到更为广阔的其它经济活动中，产生巨大的经济和社会效益。 1.3 设计任务与技术要求 (1)本设计主要是以PLC为核心的立体车库控制系统，实现双层五车位的立体车库的设计。 (2)实现双层停放五车位车与车进出库时不发生冲突。 (3)能够使用上位机系统进行控制和监控。 本章小结 本章主要介绍了立体车库的产生背景，在国内外的发展状况以及在国内的发展空间和重要的意义。PLC是现代大工业控制的核心，特别是随着计算机技术，电子技术，现场总线技术的飞速发展，PLC在自动化行业的位置越来越显现出举足轻重的地位。智能化立体车库就是在这样的一个前提条件下产生的，基于我国的基本国情，具有重要的意义和广阔的前景。在本章节中，还介绍了本次设计的任务及技术要求。 3 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 第2章 方案的论证与设计 2.1 方案选择 汽车保有量的快速增长，导致了城市停车场不足，这已经成为社会化问题，迫使我们在城市紧凑的地域内对停车空间、停车方式进行新的探索，停车设备也由地面向地下、由单层向多高层发展，停车方式亦由坡道式向机械式发展，立体停车设备也由此应运而生。 立体停车设备按照结构类型，可分为以下几种: 1.电梯式立体车库 电梯式停车设备是指以固定的或安装于可移动构架上的升降机作为汽车运输工具，并在电梯轿厢底部机构可将汽车做水平移动传送，使汽车自动平移至螃道两侧泊车位并进行存放的机械式立体停车设备。 电梯式立体停车库与其它类型停车库相比较，具有以下特点:(1)平面和空间的利用率较高;(2)控制系统先进，存取车迅速，运行平稳，运转效率较高;(3)具有安全可靠的机械及光电安全装置，同时由于封闭可防火、防盗、防异物伤害:(4)与垂直循环类相比，整个系统不作整体运动，节省电能:(5)噪声较低;(6)电脑操作，使用方便。因此电梯式停车库适用于如城市中的繁华中心区等需要车辆集中停放的场所。当然，这类停车设备也有一定缺点:(1)升降机构的通道不能作为停车位使用;(2)垂直升降和水平横移动作之间有间歇，而使存取车周期加长:(3)一次性投资设置需要较多资金。 2.循环式立体车库 循环式立体停车设备的工作原理是将停车用的托运盘在存储空间内成圆形布置，通过大型循环链条或者钢丝绳传动使其连续循环运转，并且托运盘上设有导轨和导轮，防止循环运动时发生摇晃。 环式立体停车设备在结构分为垂直循环式立体停车设备、水平循环式立体停车设备、索道循环式立体停车设备、圆形循环式立体停车设备和箱型循 4 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 环式立体停车设备。在传动方案上可以采用链条和钢丝绳传动。循环式立体停车设备可以独立设置，也可附设在建筑物内，存车数可多可少，大型车库可用多套设备并列布置。与其他方式相比，此类车库不需要运输车辆所需的车道，因而所需的面积与容积量小，可根据建筑物和地形的不同来灵活配置，但由于受到传动功率的限制，循环式立体停车设备的停车容量比较小，一般停车数量在 12 个车位以下。循环式立体停车设备在其出入口处一般都设置了回转盘，这样入库时车辆可前行进入，而出库时须倒车至转盘上转向掉头。 3. 升降横移式立体车库 这是立体停车设备最普遍的一种结构类型。升降横移式从结构上讲，它通过载车板的垂直升降和水平移动来进行车辆的存取，设备结构简单，适用车型比较广泛，而且相对其他车库，安装和布置比较灵活，非常适用于地下以及室外停车。 升降横移式立体停车设备结构非常灵活，可以根据具体应用情况将车库布置为两层或者两层以上，通过增加停车层数可以增加停车容量，其基本单元式两层结构，可以停放5辆汽车，上层3个托板可以升降，上层3个托板可以升降，下设有2个托板，能左右平移，但不能升降。整个单元由钢结构框架、托板、升降机构、平移机构和控制系统组成。托板的宽度试车辆大小而定，介于2400-2500mm，长度介于5250-6370mm。托板可以采用液压驱动升降机构或电机升降系统，电机功率为 2.2-3.7kw ,平移机构电，机功率为 0.2kw ,升降平移时均为20s 。在安全装置方面除紧急断电开关和自动急停的光电开关外，还有防止坠毁的安全锁。升降平移式停车设备的主要特点是:存、取车极为方便，托板直接落在地面上，既可用于户外停车场，也可以用于地下车库， 2.2 方案的确定 从以上的方案分析来看，电梯式车库虽然具有很多有点，如:(1)平面和 5 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 空间的利用率较高;(2)控制系统先进，存取车迅速，运行平稳，运转效率较高;(3)具有安全可靠的机械及光电安全装置，同时由于封闭可防火、防盗、防异物伤害等优点。但是其缺点也是显然的:(1)升降机构的通道不能作为停车位使用;(2)垂直升降和水平横移动作之间有间歇，而使存取车周期加长:(3)一次性投资设置需要较多资金。 上载车板上装有上下行程极限开关和防坠落安全装置。防坠落安全装置装在纵梁与上载车板上停位之间，在纵梁两测各装两只挂钩，上载车板两侧相应位置处各装两只耳环，当上载车板上升到位后，纵梁下面的四只挂钩便自动套入四只耳环内，以防止升降电机常闭制动器慢释放后，上载车板在汽车和载车板本身的重力作用下慢慢下滑，压坏下层汽车。另外也防止制动器一旦失灵，上载车板从上停车位坠落，砸坏下层汽车。下载车板的安全装置主要是行程极限开关和防碰撞板。行程极限开关的作用是使载车板横移到位后自动停止。防碰撞板的作用是:下载车板横移时，如果碰撞到人、遗留行李或车主宠物时，切断横移电机电源，横移停止。 升降横移式立体车库设备结构非常灵活，而且设计简单，大型地下停车场如采用这种机械化停车系统，对有效利用地下车库的空间，增加存车容量，降低车库总造价均及其有利。 从以上的分析可以看出，升降横移式立体车库不仅设计简单，可行性强，而且造价低廉，因此本设计采用了升降横移式的 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 。 2.3 方框图的设计 方框图的论述: 升降横移式立体停车库通过升降或横移载车板存取车辆。如图2-1 所示。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。图2-1所示为2 层5 车位升降横移式立体停车库的工作原理图。图中的空位是无载车板的空间，为车位升降提供通道。空车位是没有存放车辆的车位。存放在地面层的4、5、车位的车辆可以直接存取，其载车板只做横移运 6 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 动，不做升降运动;2 层的1、2、3车位的载车板即可做升降运动，又可做横移运动。 图2-1 存取车示意图 升降横移类机械停车库利用托盘移位产生垂直通道,实现高层车位升降存取车辆。PLC 经过运算，通过输出通道将输出信号下传给立体停车库，完成对升降电机、横移电机等执行元件的控制动作，控制系统的信息流程如图2-2所示。当有存取操作时,传感器将车辆的信息传给输入设备，此时PLC会接收和分析操作人员在控制面板按钮或上位机输入的指令,做出合理的工控安排:判断检测元件的状态,读取车库机械驱动部分的信息;然后,将信息反馈到输出设备,通过控制电机拖动车位板,实现其位置移动,完成车辆的存取操作。 7 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 图2-2 系统方框图 本章小结 本章主要介绍这次毕业设计的方案选择，在对三种方案的分析后，最终确定以PLC为控制中心的升降横移式设计方案，这种方案不仅易于设计，而且成本较低，因此选择这种设计方案。在下一章节当中，将对该课题中各单元模块的具体设计方案、元器件的选择作进一步论述。 8 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 第3章 单元电路设计 3.1 PLC控制系统 可编程控制器内部电路的基本结构与普通微机是相似的，特别是和单片机的结构极为相似。可编程控制器事实控制的基本原理是按照一定算法实现输入、输出变换，并加以硬件实现。这种输入、输出变换就是信息处理。 3.1.1PLC的单元模块及功能 当今工业控制中信息处理最常用的方式是采用微机处理机技术并将其应用与工业生产现场，使其专业化。相对于普通微机，物理实现是PLC的特长，因为普通微机大多只考虑自身的数据，信息处理能力和通信等功能，而对于其他性能的考虑较少，而PLC既要考虑数据，信息出理能力和通信等功能，又要考虑实际控制能力及实现等问题。因此，PLC在硬件设计时更注重I/0接口技术和抗干扰等问题的解决。下面给出了PLC的内部的主要单元组成， 9 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 如图3-1所示 电源 输输 中央处理器 入出 CPU 单单 元 元 存储器 I/O 外 R R 设扩 A O 接展 M 口 M 口 图3-1 PLC的内部结构单元 1(CPU单元 CPU是PLC的核心，起到中枢神经的作用，每台PLC至少有一个CPU，它的功能是接受并存储用户程序和数据用，用扫描的方式采集现场输入装置的状态或数据，并存入 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的寄存器中，同时，诊断电源的PLC内部电路的工作状态和过程中的语法错误等。进入运行状后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再安规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现他们之间的联系的数据、及状态总线构成，还有外部芯片、总线接口及有关电路等。CPU的控制器控制CPU的工作，由它读取指令，解释指令及执行指令。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器的指挥下工作。CPU的寄存器参与运算，并存储运算的结果，它也是在控制器的指挥下工作。 10 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) CPU虽然划分为几个模块，但其内部实际上是微处理器，由于高度的集成，因此对其内部的详细分析已无必要。 2.I/O模块 PLC的对外功能，主要是通过I/O接口与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受到CPU外接设备的影响，I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号的状态，输出点反映了输出锁存器的状态。 3.电源模块 有些PLC的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要的功能是为各个模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。 4.存储器 存储器用来存放输入的用户程序。PLC的用户存储器通常以字为单位来表示存储容量。 5.输入输出设备 用于接受信号或输出信号。如输入模拟量的电信号、打印机等。 3.1.2 PLC的选型 在PLC选型上主要考虑下列因素: (1) PLC控制点数经济合理，既满足未来扩展需要，又不至于浪费太多。 (2) PLC运算速度与稳定性。 (3) PLC联网兼容性与上位通信接口扩展性。世面上的高性能PLC产品主要为国外产品。通常使用的为德国Siemens公司、日本三菱公司、日本Omron公司系列的PLC产品，采用它们的产品不仅考虑到良好的性价比，也考虑了服务网络便捷等因素。但随着国内PLC或高稳定性控制器品质的不断提升，将给停车控制设备更多的选择空间。 由以上分析可知，2层5车位的立体车库的设计用到的点数比较少，因 11 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 此选择常用的三菱FX2N-48MR即可。它是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程控制器。它的基本指令执行时间高达0.08us，远远超过了很多大型可编程控制器。它功能强大实用，价格便宜，工作稳定可靠，24点输入，16点输出，采用继电器输出形式，可驱动交直流负载，负载电流在2A左右。220V AC供电。并且输入端内部自带24V直流电源，还可为负载提供直流电源。由于本设计I/O点数用的比较少，因此选用此型号点单元即可满足要求。而不必再另外附加扩展单元。 3.2升降横移电机的设计 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。电机正反转控制原理图如图3-2所示。 12 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 图3-2电机正反转接线图 其中升降电机正转为升，反转为降，横移电机正转为左移，反转为右移。当有车辆进入时，传感器检测到车辆的位置，控制接触器触电的闭合来控制横移电机的正反转，从而达到控制载车班左右横移的目的。同理，当一层的车位已满时，通过控制升降电机的正反转来控制载车班的上下移动，从而达到存取车辆的目的。 3.3传感器的应用 传感器是光仪电系统的“感觉器官”，是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号。传感技术综合了物理、化学、生物、子和微电子、材料、精密机械、微细加工和实验测量等方面的知识和技术。是现代工控技术中不可或缺的部分。美、日、英、法、德和独联体等国都把传感器技术列为国家重点开发的关键技术之一。传感器的应用领域涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品和专用设备等。在本设计中，由于车辆的进出，以及车辆的升降等都需要用到传感器技术。 (1)车辆距离的检测，当车辆接近车库时，传感器检测出车辆的位置。通过控制横移电机的正反转触电，来控制横移电机的左右移动。 (2)车辆有无检测。为了判断载车板上是否存有车辆，每个载车板上应安装检测车辆有无的传感器。 (2)准确定位检测。为了保证载车板是否运动到指定位置，应在相应的车位上安装检测。 13 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 3.4安全装置的设计 上载车板上装有上下行程极限开关和防坠落安全装置。防坠落安全装置装在纵梁与上载车板上停位之间，在纵梁两测各装两只挂钩，上载车板两侧相应位置处各装两只耳环，当上载车板上升到位后，纵梁下面的四只挂钩便自动套入四只耳环内，以防止升降电机常闭制动器慢释放后，上载车板在汽车和载车板本身的重力作用下慢慢下滑，压坏下层汽车。另外也防止制动器一旦失灵，上载车板从上停车位坠落，砸坏下层汽车。下载车板的安全装置主要是行程极限开关和防碰撞板。行程极限开关的作用是使载车板横移到位后自动停止。防碰撞板的作用是:下载车板横移时，如果碰撞到人、遗留行李或车主宠物时，切断横移电机电源，横移停止。 本章小结 本章主要介绍了整体的硬件的设计以及各个模块的功能和设计思想。对各个模块的功能和各部分的原理进行了较详细的说明。在下一章中，主要介绍整个系统的软件部分的分析和设计。 第4章 软件程序设计 4.1 程序流程图 升降横移式立体停车库PLC 控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 14 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 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。图4-1 所示为升降横移式立体停车库存取车控制流程图。 15 开始 N载车板下降 电源是否N 接通N YTONG 载车板是否到位 Y 系统安全检 Y 测 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 存取车等待 Y 发生故障, 显示故障类型 存取车完毕 N 紧急停车 载车板上升 提取存取车位信息 N 点动操作 N 载车板是否到位 比较判断空位位置 Y 在左 在右 防坠开关打开 kaikaiKAIKAI N 载车板左移 载车板右移 KAI开 开关是否打开 开 Y 下行通道建立? N 结束 Y 图4-1系统设计流程图 4.2 程序设计的整体思想 根据车库的运行控制要求，用编程软件支持的梯形图逻辑语言编写，程序设计方案如下: (1)初始化程序提出系统的控制信息，扫描各到位开关信号; (2)主控制程序按照进车优先的原则，将最多的车位保持在进车位置。每个载车板运动之前，需要先判断目的地是否有空位，有空位才可以动作，前后动作互锁。判断是否有空位是根据横移电机所对应的到位行程开关动作信息来确定的。 控制程序采用模块化编程形式， 车位运行过程中只需调用子程序模块， 这样大大降低了程序的复杂程度， 方便了程序的修改， 而且为车位的拓展提供 16 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 了便利条件。整个程序包括主程序模块、手动按键子程序模块、紧急停车按键子程序模块、初始化程序模块、载车板平移运动显示模块、载车板升降运动显示模块和故障报警子程序模块。 所谓输入输出点定义是指整体输入输出点的分布和每个输入输出点的名称定义，它们会给程序的编制、系统的调试和文本的打印等带来很多方便。因为本系统是对开关量控制的应用系统，并对控制速度要求不高，选用一般的可编程序控制器，其具有的自诊断功能和采用的循环扫描工作方式完全能满足要求。本系统输入端有自动/手动选择开关，自动工作时有总开、总停按钮，有上、下、左、右移动按钮，车位号信号输入若干。我们在分配输入输出点时按照控制功能分段，相同功能的输入板和输出板组成一组。一般情况下输入点与输入信号，输出点与输出控制一对应。分配好后，按系统配置的通道与接点号分配给每一个输入信号和输出信号。升降横移式立体停车库的输入点、输出点的具体分布可按表4-1和4-2所示。 表4-1 输入端子分配表 X10 X20 1号车位上限开关 3号车位下限开关 X11 X0 2号车位上限开关 1号车位呼叫开关 X12 X1 3号车位上限开关 2号车位呼叫开关 X13 X2 4号车位上限开关 3号车位呼叫开关 X14 X3 5号车位上限开关 复位开关 X15 X4 6号车位上限开关 叫车开关 X16 X6 1号车位下限开关 停止开关 X17 2号车位下限开关 表4-2 输出端子分配表 Y0 Y1 1号车平台上升 1号车平台下降 Y2 Y3 2号车平台上升 2号车平台下降 Y4 Y5 3号车平台上升 3号车平台下降 Y6 Y7 4号车平台左移 4号车平台右移 17 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) Y10 Y11 5号车平台左移 5号车平台右移 程序设计中，采用了模块化的编程形式，车位运行过程中只需调用子程序模块，这样大大降低了程序的复杂程度，方便了程序的修改，而且对于车位的拓展提供了便利的条件。当车位从层数或排数上增加时，只需就其中的一个子程序和主程序进行相应的改动，而其它的子程序基本不必改动，大大减轻了以后重新编程的任务。 主程序控制整个车库的运行情况，调用子程序处理各种请求，当开机后，车库控制系统处于待命状态，当进行车辆存取时，先存下层车位，然后再存上层车位，一层车位的存取直接进行，二层车位的存取要进行车位的横移和升降才能完成。 4.3 程序 PLC的编程语句较多，常用的有T型图，指令语句，指令表等。程序见附录。 本章小结 本章主要论述了立体车库的软件设计。系统的介绍了系统的软件流程图以及软件设计的整体思想，并对I/O的分配做了说明，在这些基础上编写了指令语句。实现了系统的控制和软硬件的结合。 18 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 第5章 整机的工作原理 5.1 工作原理 根据以上的分析可知，其整体的接线原理图如下图5-1所示 19 COM +24V 车位 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 电源 L 电源开关 N IN 22V E 接地 传感器 报警灯 横移电机 PLC 行程开关 升降电机 行程开关 防坠机构 运行灯 面板按钮 故障灯 电源灯 COM +24V 图5-1 PLC的接线图 整个PLC起到核心控制的作用，通过控制行程开关的通断来控制升降横移电机的正反转。 5.2 整机原理图 原理图的设计是完全按照方框图去设计的，每一个环节通过查阅资料去挑选电路中的元器件，整机原理图见附录4。 本章小结 本章主要介绍了整机的布线和硬件原理的设计。通过plc与各部分器件的连接，为编程和整个系统安全可靠的运行准备了坚实的基础。 20 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 结 论 随着汽车的急增致使城市停车难问题不断恶化,而作为解决城市静态交通的有效措施——向空间、向高层发展的自动化立体停车设备,以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点,越来越受到人们的青睐。目前市面上常见的机械式立体停车库有:升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等8种,其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点,在国内车库市场占有绝对优势的市场份额。本文介绍了立体车库发展状况以及立体车库的主要功能与优越性，并进一步结合给出了一个物业小区内地下两层升降横移式立体车库的设计与实现方案的实践操作来阐述PLC的应用。 21 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 同时，本文还介绍了基于可编程控制器(PLC)车库控制系统,简述了多层升降横移立体停车库工作原理和结构特点，通过PLC软件设计及其优化,实现了立 使整体车库的自动控制。升降横移类立体车库的控制系统通过采用PLC的控制,个控制系统的可靠性大大提高,满足了车库的控制功能与使用性能的要求,实现了进出车的智能控制。 在整个毕业设计的过程中，遇到了很多设计前想不到的实际问题，困扰了我很长时间，不过经过我们到处查找资料和请教老师和同学，终于问题得以化解。因此困难是不可怕的，可怕的是我们懒惰的心以及缺少面对困难的勇气。幸运的是我们完美的完成了设计任务，虽然付出了汗水但得到了更多。 致 谢 值此论文完成之际，首先要感谢李冰老师我的关心和指导，从论文开题到研究方法的确立，以及研究过程中遇到的各种问题，无不得到老师的悉心指导，在整个论文完成过程中，老师严谨的学术态度，认真负责的学术精神以及系统精湛的专业知识都给我留下了深刻的印象，使学生受益匪浅。 同时在论文进行过程中，李冰老师对我的论文提出了大量意见，进行了细致的指导并提供了相关的参考资料，让我学习到很多实际的工作经验。还有周围同学们给我的帮助，正是他们的热心帮助让我顺利的完成了论文。 在这里我要向李冰老师以及所有帮助过我的同学致以最诚挚的感谢。 22 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 参考文献 [1]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, 2003.3 [2] 郭建江, 于有生. PLC 在塔式立体车库控制系统中的应用 J . 机电工程技术, 2003 (5) [3] 郑晟, 巩建平. 现代可编程序控制器原理与应用 M . 北京: 科学出版社, 1999 [4] 赵跃华. 可编程序控制器及其应用 M . 成都: 电子 科技大学出版社, 1998 [5] SIMATIC S7 - 200 可编程序控制器系统手册 [6] 西门子SIMATIC S7 - 200 可编程序控制器选型手册 23 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) [7] 西门子MicroMaster440 通用型变频器使用大全 [8] 殷际英. 机电一体化基础 M . 北京: 冶金工业出版社, 1997 [9] 任伯淼. 机械式立体停车库 M .北京: 海洋出版社, 2001 [10]皮壮行, 宫振鸣, 李雪华. 可编程序控制器的系统设计与应用实例 M . 北京: 机械工业出版社, 2000 [11] 王新生 , 张华强，基于PLC的立体车库控制系统设计[工业控制计算机 Industrial Control Computer] [12] 张华强 , 王陶 , 苏晓良 , 王蕾，基于HMI和PLC的立体车库自动控制系统[电气传动 Electric Drive] [13] 程怀舟基于PLC的多层升降横移立体停车库控制系统设计[电子设计应用 Electronic Design & Application World-Nikkei Electronics China] [14] 戴士杰 , 李斌 , 师占群 , 岳宏，基于PLC控制的液压立体车库的设计[机床与液压 Machine Tool & Hydraulics] [15] 宋胜涛 , 李瑞琴PLC在机械式立体车库控制系统中的应用[太原师范学院学报(自然科学版) Journal of Taiyuan Teachers College(Natural Science Edition)] 24 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 附录1 译文 立体车库发展的现状 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。随着城市汽车保有量的不断增加，停车难问题已经成为大中型城市的一个普遍现象。机械式立体车库可充分利用土地资源，发挥空间优势，最大限度地停放车辆，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运行效率的双重因素。 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，可分为三大部分:车库结构部分、传动机构部分和控制系统部分。本文简单介绍了车库的主体结构和特点，对车库的控制系统也作了简单的说明，依据升降横移式立体车库的运行原理，运用力学理论对升降横移式立体车库的结构进行了全面的力学分析，包括升降横移式立体车库的框架结构的强度、横移传动系统中轴的强度和升降传动系统中轴的强度等。在对升降横移式立体车库控制系统的设计 25 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 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，并经调试、运行、证明采用可编程序控制器作为控制系统简单易行。其稳定、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。 本文以课题“立体车库的内部机械结构的优化设计”为依托，对电梯升降式立体车库的某些内部机械结构进行了优化设计。首先确定了立体车库的运行方式和适合此运行方式的各构件的外形结构，然后针对这种立体车库的机构特征，选择了作为停车位的固定叉梳和作为支撑的钢架结构骨架进行优化设计，接着运用增广乘子法对固定叉梳和钢结构骨架进行优化，最后的优化结果使固定叉梳结构更加合理，降低了整体重量和对钢结构骨架的载荷，也使钢结构骨架的整体重量减轻了许多。 随着上海的腾飞，上海的停车难问题的解决已到了刻不容缓的地步。在寸土寸金的市中心，特别是宾馆、商场、购物中心地段等车辆集中的地区，只能向空中、向地下发展，因此建造相当数量的立体车库已到了必不可少的地步，同时立体车库也有着不少的优点。 第一，节约空间。一般情况下，其占地面积约为平面停车场的1/2~1/25，机械式“立体”车库在地下和地面都可安装，最大的好处就是可以充分利用小面积向高空发展，尽量多存车辆，是土地资源紧缺、车辆容量大的场所最佳停车方式。例如，在空间有限的居民小区地面上最适合使用“垂直循环”式立体车库。这种车库每组8层，也就是说，在原来只可停放一辆车的面积上建起的立体车库可以停放8辆车。 第二，自动化操控，使用方便。立体车库自动化程度很高，可以进行旋转式升降，例如，小区居民下班回来停车，只要按一下与车位号对应的号码，这个车位就会旋转着降落到地面，待车主停好车辆后，再按号码，车位又回旋上升，复位。安装了立体车库的大型地下停车场则配套安装停车场智能管理系统，由经过专业技术培训的工作人员进行24小时值守调度。 第三，立体车库建设成本大大低于传统停车场。据了解，传统停车场的占 26 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 地和建设成本相当高昂。一般说来，普通地上停车位每个占地在15平方米左右， 地下停车场每个车位的占地面积则至少在25平方米以上。如果使用立体停车库， 在30平方米的空地上就可以停放一组8车位立体停车库，平均每个车位占地面 积不到1平方米。就建设成本而言，目前小区房产开发商建一个地下车位需投 资6-8万元，某些高档写字楼地下停车位的建设成本更是高达十几万元。如果 安装立体车库，在空间面积不变的情况下尽量增加停车位，可以将每个停车位 的建设成本摊薄到5-6万元。 第四，安全可靠、美化环境。配备自动检测系统，各种安全机构，自动报 警，消防系统及其他防范设施。汽车不会损坏，丢失。因地制宜，利用零星空 地，配以外形美观的车库，美化城市环境。 附录2 英文参考资料 Status of the development of solid garage Stereo garage is the storage which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile. As the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays ,the hard-to-park problem has become a common phenomenon. Mechanical stereo garage can use land resource sufficiently and bring space advantage into play,and maximize the number of parking cars. It has become an important way for static traffic problem of cities. The issue studies the type mechanical parking system which named up-down and translation stereo garage, and regards of the two factors of manufacture and operational efficiency synthetically. On the basis of investigation on current situation and developing trend of garage in domestic and abroad, we choose three-layer and three-formulistic garage structure 27 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) as the research model. According to the form of the dragging-forms of multi player up-down and translation ear-base , it is made of three pares :part of ear-base strucrure part of driving-framework and part of control system. The paper simply introduces main structure and characteristics of garage and also gives a short introduction to its control system. The finite element reliability checking of steel structure of garage is utilized according to the operation principle of up-down and translation stereo garage, the mechanics was used to comprehensively analyze the up-down and translation stereo garage , the mechanics was used to comprehensively analyze the up-down and translation stereo garage. Including intension of the framework structure axes,etc. 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, through debugging running. The result proved that adopted PLC as control system is simple and easy to realize . The characteristic of stabilization ,credibility , speediness and high capability made the control system very perfection of mechanical parking systems-general safety requirement and the facts of the up-down and translation sterel garage rhe 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 running smooth . On the base of the project "Optimal design of the mechanisms in the stereoscopic garage"，some mechanisms in the lift park garage has been designed optimally. At the first, we established the running mode and the structure of the mechanisms adapted to the running mode. And then, we chose the immobile comb as the parking space and the steel structure framework as support, the optimal design on the two mechanisms was carried through. The optimal design on the immobile comb and the steel structure framework was carried through with augmented multipliers method. At the end, the result of the optimal design is that the immobile comb will be more reasonable and decreased the whole weight of the garage and the load of the steel structure framework, and the weight of the steel structure framework 28 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) become more light. With the rapid development of shanghai,the settlement of the difficult of parking of shanghai has already reached the very urgent stage. In the city center where every inch of land is precious ,especially the area which such vehicles as the hotel ,market ,shopping center location,etc. Dr.eye:concentrate,can only develop to the sky,to underground,so has built and already to a great deal of three-dimensional garage parkings reached the essential stage,at the same time there are many advantages too in the three-dimensional garage parking. First ,economize the space. Generally speaking,its floor space is about 1/2~1/25 of the level parking area,machinery type "three-dimensional" . The garage can both be installed with ground underground,the greatest advantage can fully utilize the small area to develop to the high altitude, try one's best to store more vehicles,the place that the land resource in short supply,the vehicle is big in capacity to park in the way best. For example,are most suitable for using "vertical circulation" on the limited residential quarter ground on the space three-dimensional garage of the type. 8 storeys of every groups of this kind of garage,that is to say,only parked the three-dimensional garage built up on the area of a car and park 8 cars originally. Second,automation is controlled,easy to use. The three-dimensional automatic degree of garage parking is very high,can hoist or lower the rotatory type,for example,district residents come off duty and park,so long as according to the number that the brass-wind instrument is corresponding with the parking stall,this parking stall will be rotated and landed to the ground,after the car owner parks the good vehicle,and then according to the number ,the parking stall circles round and rises,restored to the throne again. From a complete set and install the intellectual administrative system of the parking area after installing the large-scale underground parking of the three-dimensional garage,go on one on duty to manage hour through professional staff member of technical training. Third ,three-dimensional garage build cost lower than the traditional parking 29 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) area greatly. It is reported, the occupation of land and building cost in the traditional parking area is quite high. Do not generally get on very well,ordinary each occupation of land in the parking stall,about 15 square meters,the floors,the floor space of each parking stall of underground parking is above 25 square meters at least on the ground. If use the three-dimensional garage parking, can park one group and 8 parking stalls of three-dimensional garage parking on the vacant lot of 30 square meters,the average floor space of each parking stall is less than 4 square meters. In respect to building cost,the house property developer of the district builds an underground parking stall to need to invest 60,000-80,000 yuan at present,the construction cost of some top-grade underground parking stalls of office building is up to more than ten ten thousand yuan especially. If install the three-dimensional garage,is it increase parking stall is can cost stand thin to reach 50,000-60,000 yuan each construction of parking stall to try one's best in a situation that the area of space does not change. Fourth ,it is safe and reliable and beautifying the environment. Allocate the automatic detection system,various kings of sage organizations, autoalarm ,fire-fighting system and other stick precautions facility. The automobile will not damage,loses. Suit measures to local conditions, utilize fragmentary vacant lot,shape beautiful garage beyond mix,beautify the urban environment. 30 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 附录3 程序 31 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 32 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 33 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 34 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 35 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 36 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 37 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 38 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 39 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 附录4 整机原理图 40