立體車庫畢業(yè)設計論文

1、工學學士學位論文自動化立體車庫plc控制設計與模擬專業(yè)名稱 電氣工程及其自動化學生姓名 朱 琳 指導老師 陳東雷 揚 州 大 學 2012年5月摘要隨著城市汽車保有量的不斷增加，停車難問題已經(jīng)成為大中型城市的一個普遍現(xiàn)象。機械式立體車庫可充分利用上地資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢，最大限度的停放車輛，成為解決城市靜態(tài)交通問題的重要途徑。本課題以較為典型的升降橫移式立體車庫為研究對象，綜合考慮立體車庫制造成本和運行效率的雙重因素。選擇三層三列式車庫結(jié)構為研究模型。本文簡單介紹了車庫的主體結(jié)構和特點，對車庫的控制系統(tǒng)也做了簡單的說明。在對升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的設計中，采用了先進的plc控制，運用編程軟件

2、編制升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的程序，并經(jīng)調(diào)試、運行，證明采用了可編程序控制器plc作為控制系統(tǒng)的簡單易行。其穩(wěn)定、可靠、快速、性價比高的特點使得控制系統(tǒng)非常完美?？刂葡到y(tǒng)的監(jiān)控采用基于windows平臺的工控組態(tài)軟件組態(tài)王（kingview6.52）,通過對組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫的構建、動畫的連接及控制流程編制、調(diào)試、實現(xiàn)了立體車庫的監(jiān)控系統(tǒng)。本文的研究對plc在計算機自動化控制系統(tǒng)中的應用，以及利用組態(tài)王實現(xiàn)工業(yè)工程實時監(jiān)控，提高工業(yè)的自動化水平，都有很重要的實踐意義。關鍵詞：立體車庫；可編程控制器plc；工控軟件組態(tài)王；模擬仿真abstractas the quantity of urban a

3、utomobile 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 probl

4、em 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 cost of manufacture and operational efficiency synthetically. we choose three-layer and three-formulistic garage structures as the research model. th

5、e paper simply introduction main structure and characteristics of garage and also gives a short introduction to its control system. the paper adopted plc as control system in designing the up-down and translation stereo garage, software was used to weave the program of control system of up-down and

6、translation stereo garage. through debugging running . the result proved that pogramming logic controller 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. the control structu

7、re uses configuration software kingview6.52, on the basis of the windows platform. through establishing the databaseiyf configuration software constructs, connecting the animation, preparing the control flow and debugging the procedures, it has realized the stereo garage monitoring system.the articl

8、e research has the certain practice significance in the area of applying the plc in the computer control system as using kingview to achieve real-time monitoring on industrial projects, which raises the level of industrial automation.keywords：stereo garage; programming logic controller plc; monitor

9、and control generated system (kingview); simulation目 錄摘要1abstract2第1章 緒論11.1課題研究的背景及意義11.2機械式立體停車庫的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀21.3機械式立體停車庫概況31.4論文研究的主要內(nèi)容4第2章 升降橫移式立體車庫機械部分設計 142.1升降橫移式立體車庫的基本結(jié)構152.1.1升降橫移式立體車庫簡介162.1.2立體車庫鋼結(jié)構設計172.2立體車庫升降橫移機構設計182.2.1橫移機構設計192.2.2載車板設計202.2.3安全防護機構212.2.4提升機構及軸的設計22第3章 plc的研究及在車庫控制系統(tǒng)中的

10、應用 113.1可編程控制器11 3.1.1可編程控制器的簡介113.1.2 可編程控制器的組成及工作原理 123.1.3 plc的編程語言123.2可編程控制器的選擇133.3 plc的i/o分配133.4 本章小結(jié) 13第4章 立體車庫電氣控制設計 234.1電氣控制系統(tǒng)整體設計244.2電氣系統(tǒng)關鍵部分設計254.3 plc控制程序設計264.4電氣安全裝置27第4章 結(jié)論與展望284.1結(jié)論514.2展望52感謝 53參考文獻 54第1章 緒論1.1課題研究的背景及意義在我國，人多地少，又隨著近年來經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，擁有私家車的家庭越來越多，而與此相對應的是城市停車狀

11、況的尷尬。人類的生產(chǎn)、生活方式趨于集中，城市的規(guī)模越來越大，人們在城市里的生存空間卻越來越小，于是出現(xiàn)了要利用空間的理念，城市中開始建設立體建筑、立體交通和立體停車。由簡單的機械車庫向計算機管理高度自動化的現(xiàn)代立體停車演變，成為具有較強的實用性、觀賞性和適合城市環(huán)境的建筑。伴隨著汽車進入家庭，城市動態(tài)、靜態(tài)交通管理制度的不斷完善和人們對居住環(huán)境要求的提高，給停車產(chǎn)業(yè)提供了前所未有發(fā)展機遇，停車產(chǎn)業(yè)市場前景廣闊。機械式立體車庫既可以大面積使用，也可以見縫插針設置，還能與地面停車場、地下車庫和停車樓組合實施，是解決城市停車難最有效的手段，也是停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。當前，我國許多大城市如北京、上海

12、、深圳都開始大力發(fā)展機械式立體停車產(chǎn)業(yè)。向空間、向高層發(fā)展，立體車庫占地面積少、停車率高、高效低耗、性價比高、安全可靠等優(yōu)點。它們可以適用于不同的空間、場地條件、是一種具有高安全性，高可靠性、高效率的自動化成套設備。國家計委已明確機械式立體停車設備及城市立體停車場為國家重點支持的產(chǎn)業(yè)，1998年1月1日起執(zhí)行的國家計委6號令把機械式停車序和立體停車場列入“國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術日錄”:國家海關總署對機械式停車產(chǎn)品規(guī)定“國內(nèi)投資項目給予免征進口稅”、上述措施為我國立體停車庫產(chǎn)業(yè)的成長提供了良好的條件、也為我國解決城市停車問題提供了機會?？梢灶A見:立體車庫具有非常廣闊的市場前景。1.2

13、機械式立體停車庫的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀機械式立體停車設備順應市場經(jīng)濟的發(fā)展，在市場需求的迫切影響下應運而生，這一新生型設備一改傳統(tǒng)的停車場單層平面停放方法，向空中或地下發(fā)展，這在用地緊張，車多位少的狀況下，將車輛多層存放，在現(xiàn)代都市停車中將大顯身手。國外發(fā)展立體停車庫較早較好的有日本、韓國、德國等國家。在亞洲，機械式停車設備采用較早且應用較普遍的國家有日本和韓國。日本從20世紀60年代初開始研發(fā)機械式停車設備。當時日本汽車保有量為500萬輛，其中大多采用垂直循環(huán)式停車設備。80年代，日本開始向韓國和我國臺灣省出口產(chǎn)品和技術。90年代初，其汽車保有量達到6200萬輛，機械式停車設備得到高速發(fā)展，年遞增

14、率猛增到30%以上，品種也從單一垂直循壞式發(fā)展為多種型式，至今已開發(fā)生產(chǎn)出九大類共計近百個品種。其管理體制、技術標準等方面日趨完善，在役的立體停車庫數(shù)量也最多。韓國機械式停車設備行業(yè)是仿效日本起家的，發(fā)展歷程比較平穩(wěn)。20世紀70年代為起步階段，80年代為引進階段，90年代為使用階段。制造廠約有近百家，已進入我國的有現(xiàn)代集團、lg公司、德山公司(duksaneng&m龜co.，ltd)、真山公司(jinsanplantco.，ltd)等。由于受到政府的高度重視，各種機械式停車設備得到了廣泛的應用，年遞增速度達到30%;2000年為其發(fā)展階段，機械化停車設備將隨供應量不斷的擴大而得到快速發(fā)展。德

15、國的停車場行業(yè)也很發(fā)達，生產(chǎn)制造機械式停車設備的廠商約有24家，其多高層鋼結(jié)構立體車庫性能分析和構件標準化中klaus和ottowohr兩家公司的生產(chǎn)量約占德國總產(chǎn)量的80%。其它國和地區(qū)如美國、澳大利亞、意大利以及我國臺灣、港澳地區(qū)停車行業(yè)也較發(fā)達。國內(nèi)臺灣相對于大陸應用機械式車庫比較早，臺灣在20世紀70年代初，公共民間停車場70%是地上和地下平面停車場，機械式停車庫仍是鮮為人知。1980年臺灣引進本“舊精”技術，建成了第一座垂直循環(huán)式停車庫。1982年生產(chǎn)出一臺雙層式停車設備。1991年，制造企業(yè)達到了35家。90年代初，隨著汽車大量進口，使機械式停車設備制造業(yè)得到迅猛發(fā)展。1992年制

16、造企業(yè)數(shù)量增加65家，到1996年僅登記在案的制造企業(yè)總數(shù)就有644家，停車設備行業(yè)進入發(fā)展的高峰階段。但從1997年起，由于臺灣房地產(chǎn)蕭條，股市暴跌，停車設備業(yè)出現(xiàn)了滑坡，經(jīng)優(yōu)勝劣汰后，行業(yè)進入穩(wěn)步發(fā)展階段。我國大陸地區(qū)從20世紀90年代初才開始研制和使用機械式停車設備。90代后，隨著汽車業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展，停車設備的應用逐步得到推廣，已經(jīng)形成新興的停車設備行業(yè)，步入了引進、開發(fā)、制造和使用相結(jié)合的初步發(fā)展階段首批獲得國家頒發(fā)的立體停車設備制造資質(zhì)的企業(yè)就有22家。2000年，徐格寧、王鷹和任少云針對垂直升降式立體停車庫鋼結(jié)構的復雜和實際使用可靠性要求，通過c語言編程，編制出該類停車庫鋼結(jié)構有

17、限元建程序及后處理程序，運用sapsp軟件對3種不同形式的停車庫結(jié)構進行了有限分析，用后處理程序?qū)Y(jié)構的強度、剛度和穩(wěn)定性進行校核，從而分析得出較的結(jié)構形式6j。2002年，徐格寧、胡崢嶸和王建民根據(jù)有限元理論，結(jié)合優(yōu)化準則法，提了鋼結(jié)構立體停車庫系統(tǒng)失效樹理論的分析方法，開發(fā)了計算軟件fta，算例果表明:根據(jù)結(jié)構規(guī)模和具體特征選擇合適的控制參數(shù)，不但可以提高計算效率更可以保證計算的正確性;失效樹中第一個失效元件是引起其余元件失效的根源增強第一個失效元件，是保證結(jié)構系統(tǒng)不失效的最經(jīng)濟、最合理的方法71。徐寧、王建民、高有山等基于結(jié)構系統(tǒng)可靠性失效模式的概念，探討了鋼結(jié)構立停車庫系統(tǒng)簡化模擬方法

18、，從而提出結(jié)構系統(tǒng)失效準則的合理性原則，即不能統(tǒng)地定義工程結(jié)構系統(tǒng)失效為結(jié)構系統(tǒng)蛻變?yōu)闄C構，而應該定義為結(jié)構系統(tǒng)中些關鍵元件失效后，整個結(jié)構系統(tǒng)失去繼續(xù)承載的能力或完成規(guī)定功能的能力81這條原則不僅適用于鋼結(jié)構立體停車庫系統(tǒng)，而且對于其它結(jié)構系統(tǒng)也具有理與實際的指導價值。2004年，荊友錄、國興玉以垂直升降式立體停車庫的鋼結(jié)構骨架為研究對象使用有限元法建立了其受力模型，并通過ansys軟件對立體停車庫的4種受工況進行了受力分析和變形分析，鋼結(jié)構骨架能夠滿足設計要求。并建立了鋼構骨架的優(yōu)化設計模型對其進行了優(yōu)化設計，使其結(jié)構更加合理，大大降低了用鋼量l9。徐格寧、楊瑞剛基于荷載增量失效模式識別方

19、法(廣義承力比優(yōu)化準則法)，建立主要失效模式的安全裕量方程，提出了確定大型結(jié)構綜合失效概率的計算方法，開發(fā)了相關計算的軟件，并以鋼結(jié)構立體車庫為例，驗證該方法及軟件是可行及有效的。2006年，陳嘩通過研究發(fā)現(xiàn)，自動化立體停車設備的鋼結(jié)構框架及載車板起著分擔提升機構荷載和支撐停放車輛荷載的重要作用。他以停車設備鋼結(jié)構框架及載車板為研究對象，建立了力學模型，并運用有限元法，對立體停車設備的進行了4種工況下的受力分析和結(jié)構優(yōu)化設計研究，使其結(jié)構更加合理。優(yōu)化后的框架及載車板滿足設計要求，優(yōu)化設計是可行而且成功的2007年，李海英、宋華和付麗華研究了小容量經(jīng)濟型鋼架結(jié)構立體車庫強度、剛度及振動問題，利

20、用ansys建立了小容量經(jīng)濟型立體車庫鋼架結(jié)構有限元分析模型。對不同工況下的鋼架結(jié)構進行了整體應力分析和剛度分析，找出了鋼架結(jié)構的危險點和危險截面，在一二列停車位都有車輛，且向左側(cè)偏載，三列無車的工況中立柱與橫梁的連接處，并對鋼架結(jié)構進行了模態(tài)分析，得出鋼架的固有頻率和振型。徐格寧和高要臣以垂直升降式鋼結(jié)構立體車庫骨架為研究對象，針對拓撲組成復雜而設計參數(shù)變化的鋼結(jié)構立體車庫，提出基于參數(shù)化方式建立三維有限元模型，運用visualc十+6.0語言編制主控程序，通過sap50軟件進行靜態(tài)、動態(tài)分析，對鋼結(jié)構強度、剛度和穩(wěn)定性進行校核，使用分析結(jié)果的數(shù)據(jù)接口文件傳遞，驅(qū)動autocad實現(xiàn)參數(shù)化繪

21、制工程圖2009年，譚忠宏設計了立體車庫的鋼結(jié)構骨架，運用有限元方法對鋼結(jié)構骨架模型化，根據(jù)實際要求對車庫的受力情況進行假設，定位出立體車庫的鋼結(jié)構骨架的最大應力單元和最大變形單元，它們均小于許用應力和許用變形量，驗證了結(jié)構設計的可靠性為了進一步降低鋼結(jié)構骨架的重量，建立鋼結(jié)構骨架的數(shù)學模型，通過對鋼結(jié)構骨架進行優(yōu)化設計，使鋼結(jié)構骨架的整體重量減輕許多，并提高了電梯升降式車庫的經(jīng)濟性。1.3機械式立體停車庫概況根據(jù)立體車庫的修建位置及在空間伸縮方向的不同，立體停車庫的主要類型有：升降橫移式、垂直升降式、巷道堆垛式、水平循環(huán)類機械式和垂直循環(huán)式等。它們的類型眾多，設計各有不同，庫容量變化比較大，

22、可滿足不同用戶要求。但它們都具有建筑面積小，停車層數(shù)多，地上和地下空間利用率高的優(yōu)點。停相同數(shù)量車的情況下，在車輛流量大的繁華地段建一座立體停車庫比建一地面停車場節(jié)省將近5070的投資。嚴格的車庫管理還保證了車庫運行的安全性和可靠性，為存車人提供了最大的方便，存車人只需把車開到指定位置，下面的事都可由車庫控制系統(tǒng)來完 成。131升降橫移式立體車庫（sh）升降橫移式立體車庫是指利用載車板在升降或橫向平移存取停放車輛在機械式停車設備。升降橫移式立體車庫每個車位均有載車板，所需存取車輛在載車板通過升、降、橫移運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫地面的車只做橫移，不必

23、升降，上層車位或下層車位需通過中間層橫移出空位。將載車板升或降到地面層，駕駛員才可以進入車庫內(nèi)將汽車開進或開出車庫。其型式較多，規(guī)?？纱罂尚?，對場地的適應性較強。圖1-1升降橫移式132垂直升降式立體車庫（cs）垂直升降式立體車庫習慣上稱為電梯式立體停車庫亦稱為塔式立體車庫，主要由鋼結(jié)構架、升降裝置、升降回轉(zhuǎn)裝置及計算機管理與控制設備組成。鋼結(jié)構架，主要有外結(jié)構架、內(nèi)結(jié)構架。外結(jié)構架由立柱、橫梁、拉撐停車位在擱腳組成；內(nèi)結(jié)構架由小立柱、斜撐、升降導軌、配重導軌等組成并與外結(jié)構架聯(lián)成一體。升降裝置，主要包括曳引驅(qū)動機、搬運器、載車臺、搬運器、載車臺。搬運器由載車臺和橫移裝置組成。橫移裝置，應用普

24、遍在椒滑叉式橫移裝置，由電機通過鏈傳動帶動長軸轉(zhuǎn)動，長軸兩端通過鏈條、鏈輪帶動兩端在三級滑叉作橫向同步運動，實現(xiàn)車輛橫移。升降回轉(zhuǎn)裝置，由液壓系統(tǒng)、升降架、回轉(zhuǎn)臺等組成?；剞D(zhuǎn)裝置上升時，液壓泵驅(qū)動液壓缸使剪叉式升降打開而升高；下降時，通過換向閥利用回轉(zhuǎn)臺自重使油缸卸荷而下降?；剞D(zhuǎn)時，通過液壓馬達驅(qū)動減速箱，其輸出小齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)大齒輪完成回轉(zhuǎn)動作。 圖1-2垂直升降133巷道堆垛式立體車庫（xd）巷道堆垛式立體車庫由三個系統(tǒng)組成，即機械系統(tǒng)，堆垛機搬運系統(tǒng)和計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)。車庫在每排車位互連成一起，排與排之間在車位互相獨立，中間是堆垛機運行在軌道。起身機構中依靠堆垛機作三維方向在動作。停車時

25、，堆垛機上在交接小車爬行到車下，液壓系統(tǒng)將車抬起，并放到堆垛機上。堆垛機根據(jù)上位信息管理計算機的指令，運行到庫內(nèi)的車位外。交接小車爬行到車位把車放下。出庫時，堆垛機開到車位，交接小車自動將車取出。如圖1-3所示。134水平循環(huán)式立體車庫（sx）水平循環(huán)式立體停車庫主要由機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)兩部分組成。機械系統(tǒng)由起升機構、交接機構、平移機構和車位載車板等組成。起升機構分為垂直升降機構和水平拖動機構，在電機的驅(qū)動下完成升降。平移等動作；車輛在庫內(nèi)停放于車輛載車板上；起升機構的平臺上裝有液壓交接機構，可將車輛載車板的水平運動抓換成垂直運動，或?qū)⒋怪边\動轉(zhuǎn)換成水平運動。電氣系統(tǒng)由出入口檢測系統(tǒng)和搬運控制

26、系統(tǒng)等組成，分別完成汽車停車位置檢測和載車板搬運工作。如圖1-4所示。 圖1-4水平循環(huán)類135垂直循環(huán)式立體車庫（ch）垂直循環(huán)式立體車庫，采用鏈傳動帶動轎廂在垂直方向上循環(huán)運轉(zhuǎn)，汽車停在轎廂上，轎廂隨傳動系統(tǒng)作升降運動，或者將所要存車的空車位降到地面，循環(huán)往復地將轎廂或空車位送到車庫出入口，完成車輛的存取工作。一般車庫出入口處設有轉(zhuǎn)臺，省去司機掉頭。該類型車庫非常適用于土地資源比較緊張，而停車位需求卻很大的場所使用。如圖1-5所示。圖1-5垂直循環(huán)類136多層循環(huán)式立體車庫（dx）多層循環(huán)式立體車庫主要由鋼結(jié)構框架，車板旋轉(zhuǎn)機構，車板升降機構，載車板，載車板橫移機構，自動控制系統(tǒng)組成。是采

27、用了通過使載車板作上下循環(huán)運動，而實現(xiàn)車輛多層存放的多層循環(huán)式停車設備，從而實現(xiàn)減少占地面積，提高存取車自動化程度的機械式停車庫。此類停車庫最適宜建于地形細長且地面只允許設置一個出入口的場所。如圖1-6所示。圖1-6多層循環(huán)類137平面移動式立體車庫（py）平面移動式立體車庫中放置轎車的托板是一種橫向小車，通過控制臺操作移動，轎車可以自由出入，自由移動的停車托板將轎車從中央通道的平臺運到車位的電梯或出口。通過增加升降機可多層設置平面往返式停車場，停車量大，出車速度快。如圖1-7所示。圖1-7平面移動類138簡易升降式立體車庫（js）簡易升降式立體車庫主要由鋼結(jié)構，載車板，傳動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，安

28、全防護系統(tǒng)組成，適用家庭，小團體單位停車。把車位分成了上下兩層或兩層以上，借助升降機構或俯仰機構使汽車存入或取出。構造簡單、緊湊，是最經(jīng)濟的一種停車設備。如圖1-8所示。 圖1-8簡易升降類14論文研究的主要內(nèi)容目前最受人們關注就屬升降橫移立體車庫了，升降橫移式立體車庫有效利用空間，提高空間利用率達數(shù)倍。存取車快捷便利，獨特跨梁設計，車輛出入無故障。它采用plc控制，自動化程度高。尤其環(huán)保節(jié)能，低噪音的設計更是滿足現(xiàn)代人的需要。人機界面好，多種操作方式可選，操作簡便，容易上手。所以本文選擇升降橫移式立體車庫為重點研究對象。論文在閱讀了大量文獻資料的基礎上，完成了一套實用有效的升降橫移式立體車庫

29、的plc程序設計及運用組態(tài)軟件組態(tài)王實現(xiàn)動態(tài)模擬仿真，并在文中闡述車庫設計過程中的各個重要環(huán)節(jié)。主要內(nèi)容包括：（1）升降橫移式立體車庫存取作業(yè)原理分析；（2）通過對車庫方案的研究，確定系統(tǒng)的i/o分配；（3）運用模塊化思想使用三菱gx developer編寫plc程序，實現(xiàn)車庫的自動控制；（4）運用模擬軟件調(diào)試程序；（5）設計完成組態(tài)畫面，建立模擬仿真畫面；（6）調(diào)試完成確定立體車庫可以穩(wěn)定運行。第2章 升降橫移式立體車庫機械部分設計21升降橫移式立體車庫的基本結(jié)構211升降橫移式立體車庫簡介1、升降橫移式立體車庫的工作原理：如圖所示，一層的兩個車位只能橫向移動，二層的兩個車位既能平移又能升降

30、，三層的三個車位只能升降。空車位是供二層三層的車位下降借用。號車位可直接存放車輛；號車位需先將號載車板右移，然后將號載車板下降；號車位需先將號載車板右移，然后將號載車板下降；號車位需先將號載車板右移，然后將號載車板下降；號車位需先將號載車板右移，然后將號載車板下降；號車位需下降后再存放車輛。2、升降橫移式立體車庫的結(jié)構：如圖所示，主要由結(jié)構框架，橫移系統(tǒng)，載車板，安全防護，提升系統(tǒng)，控制系統(tǒng)六大組成部分組成。結(jié)構框架升降橫移式車庫中我們選用鋼架結(jié)構，鋼架結(jié)構與其他建筑結(jié)構相比具有可靠性高，材料的強度高，鋼結(jié)構自重小，材料的塑性和韌性好，鋼結(jié)構密閉性好，鋼才的耐銹蝕性差等特點。鋼材在生產(chǎn)時，整個

31、過程可嚴格控制，質(zhì)量較穩(wěn)定，性能可靠。鋼結(jié)構組織均勻，接近于各項同性勻質(zhì)體；鋼材的物理力學特性與工程力學對材料性能所作的基本假定符合較好；鋼結(jié)構的實際工作性能比較符合目前的理論計算結(jié)果，計算結(jié)果可靠。與混凝土等材料相比，雖然鋼材的重力密度大，但他的強度和彈性模量較高，而且強度與重力密度之比也高得多。鋼結(jié)構自重小，從而便于運輸和安裝，可減輕接基礎的負荷，降低地基和基礎部分的造價。鋼材的塑性好，鋼結(jié)構在一般條件不會因超載等而突然斷裂。破壞前一般都會產(chǎn)生顯著的變形，易于被發(fā)現(xiàn)，可及時采取補救措施，避免重大事故發(fā)生。鋼材的韌性好，鋼結(jié)構對動力荷載的適應性強，具有良好的吸能能力，抗震性能優(yōu)越。d.鋼結(jié)構

32、制造簡便，施工工期短鋼結(jié)構一般在專業(yè)工廠制造，易實現(xiàn)機械化，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度高，質(zhì)量易于保證，是工程結(jié)構中工業(yè)化程度最高的一種結(jié)構。構件制造完成后，運至施工現(xiàn)場拼裝成結(jié)構。拼裝可采用安裝方便的螺栓連接，有時還可在地面拼裝成較大的單元，再進行吊裝。施工工期短，可盡快發(fā)揮投資的經(jīng)濟效益。由于鋼結(jié)構具有連接的特性，故易于加固、改建和拆遷。e.鋼結(jié)構密閉性好鋼結(jié)構采用焊接連接可制成水密性和氣密性較好的常壓和高壓結(jié)構、管道等。f.鋼材的耐銹蝕性差在沒有腐蝕介質(zhì)的一般環(huán)境中，普通鋼材制成的鋼結(jié)構經(jīng)除銹后再涂上合格的防銹涂料，銹蝕問題并不嚴重。立體車庫多在沒有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中，所以對鋼結(jié)構本身的維護費用低

33、。結(jié)構主體采用熱制h 型鋼、槽鋼、角鋼和鋼板等型材制造，具有較好的強度和剛度，輕巧、美觀，并可二次拆卸安裝，運輸方便。上載車板及其提升系統(tǒng)每塊上載車板都配有一套獨立的電機減速機與鏈傳動組合的傳動系統(tǒng)。其工作原理如圖2.0 ，電機順時針旋轉(zhuǎn)時，載車板上升，電機逆時針旋轉(zhuǎn)時，載車板下降。根據(jù)載車板及車重確定鏈條所需的傳動力。根據(jù)傳動力及載車板的移動速度確定電機功率。根據(jù)車身高度確定上下載車板間的距離，根據(jù)這個距離確定鏈條的長度，最后根據(jù)傳動力確定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀及大小。下載車板及其橫移系統(tǒng)由于下載車板不需懸掛鏈條，所以為了節(jié)省材料，下載車板比上載車板要短。每塊下載車板后部都配有一套獨立的電機減速

34、機傳動系統(tǒng)，藏于載車板內(nèi)。在下載車板底部裝有四只鋼輪，可以在導軌上行走，其中兩只為主動輪，裝于長傳動軸兩端，另兩只為獨立安裝的從動輪。電機減速機驅(qū)動長傳動軸運轉(zhuǎn)，長傳動軸上的主動鋼輪在導軌上滾動行走從而使下載車板作橫向平移運動。根據(jù)載車板及車輛的重量、行走速度、滾輪與導軌間的摩擦系數(shù)確定橫移電機的驅(qū)動功率。安全裝置上載車板上裝有上下行程極限開關和防墜落安全裝置。防墜落安全裝置裝在縱梁與上載車板上停位之間，在縱梁兩測各裝兩只掛鉤，上載車板兩側(cè)相應位置處各裝兩只耳環(huán)，當上載車板上升到位后，縱梁下面的四只掛鉤便自動套入四只耳環(huán)內(nèi)，以防止升降電機常閉制動器慢釋放后，上載車板在汽車和載車板本身的重力作用

35、下慢慢下滑，壓壞下層汽車。另外也防止制動器一旦失靈，上載車板從上停車位墜落，砸壞下層汽車。下載車板的安全裝置主要是行程極限開關和防碰撞板。行程極限開關的作用是使載車板橫移到位后自動停止。防碰撞板的作用是：下載車板橫移時，如果碰撞到人、遺留行李或車主寵物時，切斷橫移電機電源，橫移停止?？刂葡到y(tǒng)升降橫移式立體停車設備的控制系統(tǒng)采用plc 可編程序控制器控制，主要有手動、自動、復位、急停四種控制方法。自動控制應用于平時的正常工作狀態(tài)，手動控制應用于調(diào)試、維修狀態(tài)，復位應用于排除故障場合，急停應用于發(fā)現(xiàn)異常的緊急場合。對于本文中所列的7車位升降橫移式立體停車設備，plc 主要要控制二、三層五個升降電機

36、的正反轉(zhuǎn)和一、二層四個橫移電機的正反轉(zhuǎn)。此外要控制上層車位上安全鉤的電磁鐵和系統(tǒng)報警顯示裝置等。第3章 plc的研究及在車庫控制系統(tǒng)中的應用3.1可編程控制器可編程控制器（英文為programmable controller,簡稱pc），它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器pmc、可編程序順序控制器psc、可編程序邏輯控制器plc（英文全稱：programmable logic controller）和可編程序控制器pc幾個不同時期。但由于pc容易和個人計算機（personal computer）混淆，顧人命仍習慣地用plc作為可編程序控制器的縮寫。1987年國際電工委員會（international

37、electrical committee）頒布的plc標準草案中對plc做了如下定義：“plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。plc及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計?！?.1.1可編程控制器的簡介在可編程序控制器問世之前，繼電器接觸器控制在工業(yè)控制領域中占有主導地位。繼電器接觸器控制系統(tǒng)是采用固定接線的硬件實現(xiàn)控制邏輯。如果生產(chǎn)任務或工藝發(fā)生變化，就

38、必須重新設計，改變硬件結(jié)構，這樣造成時間和資金的浪費。另外，大型控制系統(tǒng)用繼電器接觸器控制，使用的繼電器數(shù)量多，控制系統(tǒng)的體積大，耗電多，且繼電器觸點為機械觸點，工作頻率較低，在頻繁動作情況下壽命較短，造成系統(tǒng)故障，系統(tǒng)的可靠性差。為了解決這一問題，早在1968年，沒過最大的汽車制造商通用汽車公司（gm公司），為了適應汽車型號不斷翻新，以求在激烈競爭的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢，提出用一種新型的控制裝置取代繼電器接觸器控制裝置，并且對未來的新型控制裝置做出了具體設想，要把計算機的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點和繼電器接觸器控制的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點溶入新的控制裝置中，且要求新的控制裝

39、置編程簡單，使得不熟悉計算機的人員也能很快掌握它的使用技術。為此，特定以下10項公開招標的技術要求，即：編程簡單方便，可在現(xiàn)場修改程序；硬件維護方便，采用插件式結(jié)構；可靠性高于繼電器接觸器控制裝置；體積小于繼電氣控制裝置；可將數(shù)據(jù)直接送入計算機；用戶程序存儲器容量至少可以擴展到4kb；輸入可以是交流115v；輸出為交流115v，能直接驅(qū)動電磁閥、交流接觸器等；通用性強，擴展方便；成本上可與繼電器接觸器控制系統(tǒng)競爭。美國數(shù)字設備公司（dec）根據(jù)gm公司招標的技術要求，于1969年研制出世界上第一臺可編程控制器，并在gm公司汽車自動裝配線上試用，獲得成功。其后，日本、德國等相繼引入這項新技術，可

40、編程控制器由此而迅速發(fā)展起來。80年代來，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術的迅猛發(fā)展，以16位和32位微處理器為核心的可編程序控制器得到迅速發(fā)展。這時的plc具有了高速計數(shù)、中斷技術、pid調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信等功能，從而使plc的應用范圍和應用領域不斷擴大。3.1.2 可編程控制器的組成及工作原理（1）plc的組成可編程控制器plc一般由主機、擴展單元及外設組成。主機是必不可少的。主機由輸入、輸出和cpu三部分組成。擴展單元主要是i/o、電源模塊、與主機的連接電纜、接口模塊。外設：最基本的外設是編程器，有的還配有可編程終端、條碼讀入器，打印機等。（2）plc的基本工作原理plc運行程序的方式與衛(wèi)星

41、計算機相比有較大的不同，微型計算機運行程序時，一旦執(zhí)行到end指令，程序運行結(jié)束。而plc從0000號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲地址號遞增的方向順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到end指令結(jié)束。然后再從頭開始執(zhí)行，并周而復始地重復，直到停機或從運行（run）切換到停止（stop）工作狀態(tài)。我們把plc這種執(zhí)行程序的方式稱為掃描工作方式。每掃描完一次程序就構成一個掃描周期。plc對輸入、輸出信號是集中批處理。plc掃描工作方式主要分三個階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。3.1.3 plc的編程語言（1）梯形圖語言：梯形圖程序按行從上至下，每一行從左到右順序編寫。

42、梯形圖左邊垂直線稱做母線，右邊垂直線稱為右母線。梯形圖的最右側(cè)必須放置輸出器件。梯形圖程序中的觸點可以任意串、并聯(lián)，而輸出線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。輸出線圈只對相應輸出刷新階段進行輸出。梯形圖中每個變成元件應按已定的規(guī)則加標字母數(shù)字串。（2）助記符語言：用戶可以直觀地根據(jù)梯形圖，寫出助記符語言程序，并通過編程器（或計算機）送到plc中去。（3）功能圖語言：是一種類似于數(shù)字邏輯電路圖的編程語言，熟悉數(shù)字電路的人比較容易掌握。（4）順序功能圖語言：常用來編制順序控制類程序。它包括工步、動作、轉(zhuǎn)換驅(qū)動條件三個元素。順序功能編程法可將一個復雜的控制過程分解為一些具體的工作狀態(tài)，把這些具體的功能分別處理后，

43、再把這具體的狀態(tài)依一定的順序控制要求，組合成整體的控制程序。順序功能圖體現(xiàn)了一種編程思想，在程序的編制中有很重要的意義。（5）高級語言：這種語言類似于basic語言、c語言等高級編程語言。利用這種語言變成的plc如的國產(chǎn)的jetter plc等。3.2可編程控制器的選擇目前市場可選用的可編程控制器的種類很多，三菱公司近年來退出的fx系列plc有fx0s、fx0n、fx2n等系列型號。fx系列plc吸收了整體式和模塊式可編程序控制器的優(yōu)點，它的基本單元、擴展單元和擴展模塊的高度和寬度相同。它們的相互連接不用基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個整齊的長方體。體積小。fx0s、fx0n和fx2

44、n外觀相似，其性能和價格上還是有某些差別（見表3-2） 表3-2 fx0s、fx0n和fx2n的性能比較型號i/o點數(shù)用戶程序步數(shù)功能指令（條）通信功能基本指令執(zhí)行時間（s）模擬量模塊基本指令（條）步進指令（條）fx0s1030800步eprom50無1.63.6無202fx0n241282000步rpprom55較強1.63.6有202fx2n16256內(nèi)附8k步ram298強0.08有272fx0s的功能簡單實用，價格便宜，可以用于小型開關量控制系統(tǒng)；fx0n可以用于要求較高的中小型控制系統(tǒng)；fx2n的功能最強，可以用于要求很高的系統(tǒng)。本系統(tǒng)選用日本三菱公司的fx2n系列可編程控制器作為控

45、制系統(tǒng)的主控機。fx2n是fx系列中功能最強、速度最高的微型可編程序控制器，用戶存儲器容量可擴展到16k步，i/o點最大可擴展到256點，它有27條基本指令，其基本指令的執(zhí)行速度超過了很多大型plc，有多重特殊功能模塊，有多重rs-232c/rs-422/rs-485串行通信模塊或功能擴展板。fx2n有3000多點輔助繼電器、1000點狀態(tài)繼電器、200多點定時器、200點16位加計數(shù)器、35點32為加/減計數(shù)器、8000多點16位數(shù)據(jù)寄存器、128點跳步指針、15點中斷指針。這為應用程序的設計提供了豐富的資源。3.3 plc的i/o分配為了明確每個器件和線圈所控制的量，附上輸入/輸出地址編排

46、表，見附錄一。3.4 本章小結(jié)本章簡單介紹了plc可編程控制器，通過比較選擇了合適的plc，明確了車庫的i/o資源配置，為以后的軟件部分設計創(chuàng)造了條件。第四章 立體車庫電氣控制系統(tǒng)設計4.1 電氣控制系統(tǒng)整體設計整個車庫設計由一臺plc對車庫進行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，通過plc控制載車板縱橫傳動裝置以完成對車輛的存取操作。各車位內(nèi)車輛的調(diào)入調(diào)出由plc根據(jù)當前各車位的車輛存放情況，按照相應的調(diào)度策略調(diào)度車輛進出。立體車庫的自動存取車控制系統(tǒng)包括弱電與強電兩套系統(tǒng)。弱電系統(tǒng)主要包括各種信號的采集、報警與控制輸出。plc輸出信號給接觸器線圈，控制接觸器的接通與關斷。強電系統(tǒng)包括載車板電機控制線路、控制

47、電機正反轉(zhuǎn)接觸器、到位限位及載車板的上下行程限位。車庫采用車位檢測裝置代替人工找位，用升降裝置輸送汽車到位。系統(tǒng)在面板處設有急停開關，當發(fā)生意外時，按下急停開關。車庫系統(tǒng)控制原理框圖升降橫移式立體車庫的系統(tǒng)控制原理：操作者(人)要通過控制系統(tǒng)信息交流的平臺(界面)把操作信息傳送給控制系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)處理后，系統(tǒng)把可識別的控制信息通過輔助設備驅(qū)動執(zhí)行結(jié)構，來完成車庫現(xiàn)場的運作。其系統(tǒng)控制原理框圖。由于plc的可靠性、抗干擾能力強。國內(nèi)外現(xiàn)有的升降橫移式立體車庫，它們的系統(tǒng)控制形式大都采用可編程控制器控制，特別是應用在智能化要求程度高、多車尾、大容量的現(xiàn)代化升降橫移式立體車庫中。plc的可靠性、抗干擾

48、能力強。 plc的硬件系統(tǒng)結(jié)構框圖在升降橫移式立體車庫中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對象首先是車庫內(nèi)的橫移電機和升降電機，控制系統(tǒng)就是使它們在不同的時間內(nèi)實現(xiàn)正反轉(zhuǎn);其次是車庫內(nèi)的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設施等。為了保證載車板能橫移到預定位置以及載車板能上升或下降到指定位置，采用了行程開關。為了判斷載車板上有無車輛，采用了光電開關。一般小型車庫選用按鈕操作，界面清楚，易于操作，但對于大型車庫來說要用上位機來進行對其控制。同時在車庫中還采用了一些傳感器如煙溫傳感器以及安全預警裝置，因本系統(tǒng)只有開關量輸入而無模擬量輸入，憑可編程序控制器本身的抗干擾能力和隔離變壓器就能滿足要求，因此可不

49、必再另外增加其它抗干擾措施。4.2 電氣系統(tǒng)關鍵部分設計plc接線設計：在升降橫移式立體停車庫中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對象首先是車庫內(nèi)的橫移電機和升降電機，控制系統(tǒng)就是使它們在不同的時間內(nèi)實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，其次是車庫內(nèi)的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設施等。為了保證載車板能橫移到預定位置以及載車板能上升或下降到指定位置，采用了行程開關。為了判斷載車板上有無車輛，采用了光電開關。同時在車庫中還采用了一些傳感器如煙溫傳感器以及安全預警裝置，其簡化接線圖。 簡化plc接線圖電機控制及接線設計：在存取車時車位的升降不能同時進行，車位的升降和橫移也不能同時進行，這兩個動作必須是互鎖的，即當上層車位

50、在升降時，地面層車位不能移動，反之亦然，并且上層車位每次只能有一個車位進行上下升降運動。這些在程序中可采用聯(lián)鎖和互鎖的方法來解決。 電機控制原理圖4.3 plc控制程序設計本文所設計的plc存取車控制系統(tǒng)只針對上2層和3層的車位， 而對于1層車位， 存取車直接開進開出即可。控制軟件采用梯形圖語言編寫。程序流程見圖。需要說明的是， 載車板用鏈條依靠載車板上的吊點懸吊在托架上， 在靜止狀態(tài)時， 防墜（安全）掛鉤掛住載車板。在設計不同層進出車程序時運用了“ 并行分支與匯合” 的技巧， 所謂并行分支指的是各分支流程可同時執(zhí)行， 待各流程動作全部結(jié)束后， 根據(jù)相應執(zhí)行條件， 匯合狀態(tài)動作。即如果選擇第3

51、層載車板進出車， 可以使一層二層同時平移左移或右移，這樣， 控制系統(tǒng)能自動處理設備動作順序之間的聯(lián)鎖或雙重輸出， 而且控制系統(tǒng)的試運行及故障檢查非常方便， 可節(jié)約大量時間， 提高工作效率。 存取車程序流程圖根據(jù)車庫的運行控制要求，用戶應用程序采用模塊化結(jié)構， 由主循環(huán)程序和若干子程序構成。用編程軟件支持的梯形圖邏輯語言編寫，系統(tǒng)應用的程序框圖如圖3.5 所示。程序設計方案如下：（1）初始化程序提出系統(tǒng)的控制信息，掃描各到位開關信號；（2）主控制程序按照進車優(yōu)先的原則，將最多的車位保持在進車位置。每個載車板運動之前，需要先判斷目的地是否有空位，有空位才可以動作，前后動作互鎖。判斷是否有空位是根據(jù)

52、橫移電機所對應的到位行程開關動作信息來確定的。液壓升降系統(tǒng)啟、停動作也是根據(jù)相應的到位行程開關來確定；（3）故障報警程序故障報警程序能夠?qū)崟r地采集設備異常信息，及時發(fā)出聲光報警信號，提醒司機和管理人員進行處理。若在程序執(zhí)行過程中，有人、物侵入車庫空間或車輛超長，plc將按照閉鎖關系停止設備運行，同時發(fā)出故障報警。該程序完整而高效的完成了二層升降平移式車庫全部動作，具有安全可靠性。完全達到了作為民用機電一體化設備所應具備的條件，充分發(fā)揮了它的作用?？刂瞥绦虿捎媚K化編程形式， 車位運行過程中只需調(diào)用子程序模塊， 這樣大大降低了程序的復雜程度， 方便了程序的修改， 而且為車位的拓展提供了便利條件。

53、整個程序包括主程序模塊、手動按鍵子程序模塊、緊急停車按鍵子程序模塊、初始化程序模塊、存取車位號賦值程序模塊、空車位號與移動車位號賦值程序模塊、載車板平移運動程序模塊、光電開關子程序模塊、載車板升降運動程序模塊和故障報警子程序模塊。程序所用狀態(tài)元件、定時器及數(shù)據(jù)存儲器均選用具有掉電保護功能的元件， 當系統(tǒng)掉電時元件保持掉電前的狀態(tài)， 以保存現(xiàn)場信息， 待上電后繼續(xù)完成被中斷的動作當發(fā)生意外情況時， 按下急停按鈕中止系統(tǒng)的運行并保存現(xiàn)場斷點信息當出現(xiàn)電氣或機械故障時， 如電機過載、過熱時自動中止系統(tǒng)運行， 并發(fā)出聲光報警， 同時系統(tǒng)轉(zhuǎn)人手動方式進行故障處理。所謂輸入輸出點定義是指整體輸入輸出點的分

54、布和每個輸入輸出點的名稱定義，它們會給程序的編制、系統(tǒng)的調(diào)試和文本的打印等帶來很多方便。因為本系統(tǒng)是對開關量控制的應用系統(tǒng)，并對控制速度要求不高，選用一般的可編程序控制器，其具有的自診斷功能和采用的循環(huán)掃描工作方式完全能滿足要求。本系統(tǒng)輸入端有自動/手動選擇開關，自動工作時有總開、總停按鈕，有上、下、左、右移動按鈕，車位號信號輸入若干。輸出端需要控制9臺電機(4臺橫移小電機和5臺升降大電機)，加上一些用于人機交流及安全檢測的數(shù)字量輸入輸出，如數(shù)字鍵盤輸入、led數(shù)碼顯示、安全檢測、及各種操作按鈕等。再考慮到系統(tǒng)的可擴展性，選用omron公司的czooh系列的160點可編程序控制器(96個信號輸入點，64個繼電器輸出點)完全滿足容量的要求。我們在分配輸入輸出點時按照控制功