【精品文檔】多層升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)研究報告

1、 I多層升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)研究報告 III升降橫移式立體車庫采用模塊化設計，每單元可設計成兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個到上百個。此立體車庫適用于地面及地下停車場，配成、1.弱電系統(tǒng)主要包括自動方式停車、超長檢測、到位檢測、極限位置檢測、人員誤描述了多層升降橫移式立體停車庫的運行原理和結構特點，介紹了其控制系統(tǒng)的組置靈活，造價較低。關鍵詞：多層升降橫移式立體停車庫；PLC控制系統(tǒng)；強電系統(tǒng)；弱電系統(tǒng)。PLC控制的實現(xiàn)和控制軟件的設計，實現(xiàn)了立體車庫的自動控制。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)。入檢測、急停各種信號的檢測、采集；報警與

2、控制輸出。2.強電系統(tǒng)包括控制電機正反轉接觸器，控制電機運行接觸器。PLC輸出信號給接觸器線圈，控制接觸器的接通與關斷。 TOC o 1-5 h z 摘要 II目 錄 Ill HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 第1章緒論 1立體車庫設計背景1立體車庫設計的內容 2立體車庫設計的目的及意 2立體車庫在國內外的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 4.:第2章系統(tǒng)控制方案的設定 6可編程控制器的選擇1.8定位控制系統(tǒng)程序設計21.PLC定位控制系統(tǒng)的梯形圖設計設計 25Ill V TOC o 1-5 h z 存取車信號處理操作25 HYPERLINK l bookmark

3、4 o Current Document 第5章總結 27參考文獻 29致謝 30附錄1 32 第1章緒論1.1立體車庫設計背景隨著我國城市經濟和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，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況的尷尬。以北京市為例，截止 2007年底，市區(qū)僅有公共停車場 828處，共計車位5.7萬個，僅占市區(qū)機動車擁有量的 8.6%，停車環(huán)境與城市規(guī)劃的 矛盾十分突出。上海的情況也讓人無法樂觀，僅有的229個地下車庫使用面積不足60萬平方米，只能滿足1.3萬輛機動車停放的要求，路邊停車漸呈泛濫之勢，比例高達 64 %，而且還有繼續(xù)上升之勢。據(jù)建設部城市交通工程技術中心對全國15個大

4、城市停車現(xiàn)狀的調查，城市機動車保有量與停車位之比平均為4 : 84 : 1，這一比值對于渴望“車者有其位”的車主來說，形式不容樂觀。停車難產生最主要的原因是城市建設規(guī)劃 上的準備不足。上世紀80年代初期，北京市權威部門對 2000年北京汽車發(fā)展數(shù)的預 測僅僅是70萬-80萬輛，而事實上到新世紀鐘聲敲響之前， 北京市汽車總量則足足比 預期多了 100萬輛，其中私人小客車的數(shù)量就高達45萬輛。面對迅速發(fā)展的城市車流， 停車設施建設的落后也就不足為奇。據(jù)建設部停車技術開發(fā)推廣中心介紹，北京市停車 設施的“欠賬”最保守估計應為 20 30 %。停車問題是城市在發(fā)展過程中出現(xiàn)的靜態(tài)交通問題，靜態(tài)交通是相

5、對于動態(tài)交通而存在的一種交通形態(tài)，二者相互聯(lián)系，互相影響，停車設施是城市靜態(tài)交通的主要內容， 隨著城市的不斷發(fā)展，各種車輛的不斷增加，對停車設施的需求也在不斷增加，如果兩 者之間失去平衡，城市里就會出現(xiàn)停車難的一系列問題。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國城市 機動車輛平均增長速度在15%-20%，而同時期城市停車基礎設施的平均增長速度只有 2%-3%，特別是大城市的機動車擁有量的增長速度遠遠超過停車基礎設施的增長速度，因此，我們必須重視城市停車難的問題，并積極探求解決的措施。專家們指出，解決城市靜態(tài)交通問題，大體分為軟硬兩種措施。所謂軟措施，就是 通過政策法規(guī)，限制路面停車，提高停車場利用效率，使部分車

6、主更愿意改乘公共交通 工具，以減少機動車對停車場的需求。而硬措施，主要包括增建停車場，建設地下及立 體停車場、利用其它空間滿足停車需求。而無論采取什么措施，在規(guī)劃后再收拾殘局， 于局限內彌補不足，政府和管理部門所需投入得精力和資金都不小。立體車庫設計的內容本課題的主要內容是基于歐姆龍 CP1E系列PLC的立體車庫控制系統(tǒng)的設計，升降 橫移類機械停車庫利用托盤移位產生垂直通道，實現(xiàn)高層車位升降存取車輛。其車位結構 為2維矩陣形式，可設計為多層和多列。由于受收鏈裝置及進出車時間的限制，一般為 24層（國家規(guī)定最高為4層）,2層、3層者居多，現(xiàn)以典型的地上2 X3升降橫移式為例， 說明停車庫的運行原

7、理。立體車庫結構特點是：底層只能平移，頂層只能升降。除頂層外，底層都必須預留一 個空車位，供進出車升降之用。當?shù)讓榆囄贿M出車時，無需移動其他托盤就可直接進出車； 頂層進出車時，先要判斷其對應的下方位置是否為空，不為空時要進行相應的平移處理，直 到下方為空才可進行下降動作，進出車完成后再上升回到原位置。其運動的總原則是：升 降復位，平移不復位。立體車庫設計的目的及意作為現(xiàn)代大都市的標志，城市中心商住區(qū)高樓大廈林立，社區(qū)道路、高架交通干道、 立交橋和地下鐵路，編織出城市立體交通網，汽車的住宅 -停車場也有了長足的發(fā)展，由平面停車向立體停車，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

8、，成為具有較強的實用性、觀賞性和適合城市環(huán)境的建筑。作為現(xiàn)代大都市的標志， 立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車滿為患已成為當今快節(jié)奏社會中的 最不和諧之音，發(fā)展立體停車已成為人們的共識。目前我國經濟正處在高速發(fā)展時期， 隨著人們生活水平的不斷提高，汽車進入家庭的步伐正在加快，停車產業(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，機械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車 庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地 下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù)40

9、平方米的面積，而如果采用雙層機械車庫，可使地面的使用率提高 80 % 90 %，如果采用地上21層立體式車 庫的話，50平方米的土地面積上便可存放 40輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源， 并節(jié)省土建開發(fā)成本。機械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內或車不停準位置，由電子控制的整個設備便不會運轉。應該說，機械車庫從管理上可以做到徹 底的人車分流。在地下車庫中采用機械存車，還可以免除采暖通風設施，因此，運行中 的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機械車庫一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺集裝 而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每個組團中或每棟 樓下

10、都可以隨機設立機械停車樓。 這對眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方 便條件。當以往的路邊、人行道上停車、地下或地面停車場均解決不了上述問題時，采 用機械式立體停車設備是一個非常有效的措施。機械式立體停車設備又名立體車庫，它 占地空間小，并且可最大限度地利用空間，安全方便，立體車庫的設計目的：是解決城 市用地緊張，緩解停車難的一個有效手段?？梢灶A見立體車庫具有非常廣闊的市場前景。立體車庫在國內外的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢車輛無處停放的問題是城市的社會、經濟、交通發(fā)展到一定程度產生的結果，立體 停車設備的發(fā)展在國外，尤其在日本已有近3040年的歷史，無論在技術上還是在經驗 上均已獲得了成功。我國也于

11、90年代初開始研究開發(fā)機械立體停車設備，距今已有十年 的歷程。由于很多新建小區(qū)內住戶與車位的配比為 1:1，為了解決停車位占地面積與住 戶商用面積的矛盾，立體機械停車設備以其平均單車占地面積小的獨特特性，已被廣大 用戶接受。機械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機械車 庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要 占據(jù)40平方米的面積，而如果采用雙層機械車庫，可使地面的使用率提高80 % 90 %， 如果采用地上多層（21層）立體式車庫的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車, 這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省 土建開發(fā)成本

12、。機械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內或車不 停準位置，由電子控制的整個設備便不會運轉。應該說，機械車庫從管理上可以做到徹 底的人車分流。第 2 -章 系統(tǒng)控制方案的設定2.1自動化立體車庫的描述目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂 直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式等。在對國內外各種同類產品進行分析的 基礎上，再結合造價、技術難度以及用戶需求等各個方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)升降橫移式 立體車庫形式比較多，規(guī)?？纱罂尚。覍龅氐倪m應性較強，同時采用這類設備的 車庫十分普遍。因此，最終確定研究對象為升降橫移式立體車庫。 。2.

13、2技術的選取立體車庫系統(tǒng)設計與調試的主要步驟，如圖2.1所示錯i吳調試程序記錄運行結果并如斤51鄉(xiāng)幘要求編寫程序說計慕統(tǒng)結枸圖2.1立體車庫控制系統(tǒng)的修訂步驟在本次課題設計過程中主要考慮以下幾點:1 .深入的了解和分析立體車庫的工藝條件和控制要求。2 根據(jù)立體車庫的控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)的設計系統(tǒng)結構。3 .根據(jù)所設計的場所，選擇電動機的類型。4 .根據(jù)I/O的點數(shù)選擇合適的PLC的類型。5 .分配I/O點，分配PLC的輸入、輸出點。6 .設計立體車庫系統(tǒng)的梯形圖設計。7 .將程序輸入PLC程序進行調試，查出錯誤，讓程序更加完善。 第3章 立體車庫系統(tǒng)硬件方面的設計3.1升降橫移式立體車

14、庫的基本結構升降橫移式立體車庫是指利用載車板的升降或橫向平移存取停放車輛的機械式停車設備。升降橫移式立體車庫每個車位均有載車板， 所需存取車輛的載車板通過升、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作橫移，不必升降，上層車位要將載車板升或降到地面層，駕駛員才可進入車庫內將汽車開進或開出車庫。圖3.1為一個地上5車位的升降橫移式停車設備，其工作 原理是：第二層三個車位可以升降，一層的兩個車位只能橫向橫移，空車位供二層的車位下降時借用。1、2號車位可以直接存放車輛;5號車位需下降后再存放車輛；3號車位， 則需先將1號和2號載車板右移，再將3號載車板

15、下降；4號車位，則需先將2號載 車板右移，再將4號存車板下降；由于升降橫移式停車設備對場地的適應性強，介紹系統(tǒng)各機械部分部件結構和功能 可根據(jù)不同的地形和空間進行任意的組合、排列，規(guī)模 可大可小，對土建的要求比較低，因此，應用非常廣泛。3號6-Y成。結構框架安全防護載車板橫移系統(tǒng)10-控制系統(tǒng) 提升系統(tǒng)構框架部分、載車板部分、橫移系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)六大部分組圖3.1五車位升降橫移式立體車庫工作原理圖圖3.2升降橫移式立體車庫主要組成F面我們重點對車庫的主要組成（圖3.2所示）進行分析。本設計以兩層三列式立體車庫為模型建立研究對象。升降橫移式立體車庫主要由結 1 結構框架立體

16、車庫一般主要以鋼結構和鋼筋混凝土為主，在升降橫移式車庫中我們選用鋼架結構（如圖3.3所示）。鋼架結構與其它建筑結構相比，具有如下特點:導軌梁支檸柱I梁橫圖3.3立體車庫的結構框架a 可靠性高鋼材在生產時，整個過程可嚴格控制，質量比較穩(wěn)定，性能可靠。鋼材組織均勻， 接近于各向同性勻質體；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;鋼結構的實際工作性能比較符合目前采用的理論計算結果，計算結果可靠，所以說鋼結構的可靠性高。b 材料的強度高，鋼結構自重小與混凝土等材料相比，雖然鋼材的重力密度大，但它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。鋼結構自重小，從而便于運輸與

17、安裝，可減輕基礎的負 荷，降低地基和基礎部分的造價。c.材料的塑性和韌性好鋼材的塑性好，鋼結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 鋼結構制造簡便，施工工期短鋼結構一般在專業(yè)工廠制造，易實現(xiàn)機械化，生產效率和產品精度咼，質易于保證, 是工程結構中工業(yè)化程度最高的一種結構。 構件制造完成后，運至施工現(xiàn)場拼裝成結構。 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)揮投資的經濟效益。由于鋼結構具

18、有連接的特性，故易于加固、改 建和拆遷。e 鋼結構密閉性好鋼結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構、管道等。f.鋼材的耐銹蝕性差在沒有腐蝕介質的一般環(huán)境中，普通鋼材制成的鋼結構經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的環(huán)境中，所以對鋼結構本身的維 護費用低。結構主體采用熱制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。2.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3.1所示，電機順時針旋轉時，載車板上升，電機逆時針旋轉時，載車板下降。根

19、 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機傳動系統(tǒng)，藏于載車板內。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。電機減速機驅動長傳動軸運轉，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

20、導軌間的摩擦系數(shù)確定橫移電機的驅動功率。.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，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，

21、切斷橫移電機電源，橫移停止。.控制系統(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5車位升降橫移式立體停車設備，PLC主要要控制二層三個升降電機的正 反轉和一層橫移電機的正反轉。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。3.2定位控制系統(tǒng)結構設計3.2.1定位控制系統(tǒng)的組成系統(tǒng)主要由：PLC、組態(tài)監(jiān)控部分、電氣傳動部分、檢測部分、手動控制部分、支 架模型組成。PLC程序設計要求：a

22、 .1號車位、2號車位、3號車位只能上下移動，不能左右移動；b . 4號車位、5號車位只能左右移動，不能上下移動；c.下排車位上的汽車可以直接開出；d 上排車位的汽車，要想開出需要先按下相應車位標號呼叫按鍵，再按下叫車按鍵，然后下排車位先左右移動，讓出位置，上排車位降至下層，再進出車輛。3.2.2立體車庫控制系統(tǒng)的原理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。各車位內車輛的調入調出由PLC根據(jù)當前各車位 的車輛存放情況，按照相應的調度策略調度車輛進出。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

23、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、控制電機正反轉接觸器、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，斷掉所有電機的電源，使載車盤無法繼續(xù)運行，以保護人員及設備的安全。系統(tǒng)輸出控制信號包括控制電機運行方向信號,控制電機運行信號，控制電磁鐵得、譯庫現(xiàn)場圖3.4車庫系統(tǒng)控制原理框圖失電信號，控制燈光報警信號，控制車庫照明信號。升降橫移式立體車庫是一種比較典型的跨學科機電一體化產品，集機械、電子、信息技術于一體。其中，電子

24、技術、信息技術和傳感技術的合理運用與組合構成了車庫的 控制系統(tǒng)。升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)是整個車庫系統(tǒng)的重要組成部分，也是車庫 系統(tǒng)的核心。執(zhí)行機構是“四肢”，框架是“軀體”，那么控制系統(tǒng)就是“大腦”。它指控制揮著車庫的每個運作過程，并對整個系統(tǒng)的狀態(tài)過程進行監(jiān)控。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動執(zhí)行結構，來完成車庫現(xiàn)場的運作。其系統(tǒng)控制原理框圖，如圖3.4所示。由于PLC的可靠性、抗干擾能力強。國內外現(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

25、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、抗干擾能力強。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實現(xiàn)正反轉；其次是車庫內的各 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

26、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，因此可不必再另外增加其它抗干擾措施。3.3弱電系統(tǒng)（1）檢測信號：車庫檢測信號是控制程序執(zhí)行的重要依據(jù)?？刂瞥绦蚋鶕?jù)檢測到的 信號順序執(zhí)行，控制輸出。對每個上、下層載車盤，其運行狀態(tài)只有上升、下降動作，載車盤停放位置只有上 位或下位，所以都有以下檢測信號：載車盤上認趾，載車盤上極限，載車盤下認趾，載 車盤下極限。在載車盤上位，均設有安全掛鉤，掛鉤也為兩種狀態(tài)，即掛鉤通電打開和 斷電閉合，并通過一個特定的行程開關來獲取掛鉤狀態(tài)信息。載車盤向上運行過程中， 檢測到上認趾信號，則自動停止運行，如果上認趾開關被損壞

27、，系統(tǒng)未檢測到信號，載 車盤會繼續(xù)向上運行，當運行到上極限開關處時，上極限信號就會切斷電機電源，使電 機停電，無法繼續(xù)運行，起著雙重保險的作用。載車盤向下運行過程中，首先打開對應 的掛鉤，系統(tǒng)檢測到掛鉤打開的信號后，系統(tǒng)開始下降，如果掛鉤未打開，載車盤不會 下降。下降過程中，當檢測到下認趾信號時，自動停止運行，如果下認趾開關被損壞，系統(tǒng)未檢測到信號，載車盤會繼續(xù)向下運行，當運行到下極限開關處時，下極限信號就 會切斷電機電源，使電機停電，無法繼續(xù)運行，起著雙重保險的作用。PLC還設有延時保護，在載車盤開始運行的同時，PLC開始計時，當計時時間到，而載車盤未運行到位 時，載車盤停止運行，同時系統(tǒng)報

28、警。另外，若兩道認址開關均被損壞，載車盤運行到 位而無信號返回時，載車盤會繼續(xù)向上或下運行，從而發(fā)生不可預料的事故，但通過 PLC的時間保護，則可對載車盤的運行起到第三層保護的作用。（2 ）急停信號：系統(tǒng)必須在明顯處設有急停開關，當發(fā)生意外時，按下急停開關， 斷所有電機的電源，使載車盤無法繼續(xù)運行，以保護人員及設備的安全。（3）輸出控制信號：系統(tǒng)輸出控制信號包括控制電機運行方向信號，控制電機運 行信號，控制電磁鐵得、失電信號，控制燈光報警信號，控制車庫照明信號。（4 ）保護信號：車庫在運行過程中，需要完備的自我保護裝置，這其中就需要一 系列光電開關、接近開關、行程開關等對載車盤準確運行到位起著

29、關鍵性的作用，獨特 的防墜落裝置、斷繩報警裝置、超速保護裝置對車輛的安全起到保護作用。車輛超長檢測、車輛停車不到位檢測、以及人員誤入檢測等信號對車輛及人員的安全起著決定性 的作用。另外，每個車位設有車輛超長檢測，當系統(tǒng)檢測到超長信號時，所有載車盤均 不能動作，以保護車輛的安全。車庫入口處設有人員誤入檢測，防止人員在載車盤運行 過程中誤入，發(fā)生意外；也有在車庫入口處設有升降門或欄桿，起著防止人員誤入的作 用，但升降門或欄桿的開啟關閉受系統(tǒng)運行狀態(tài)聯(lián)鎖控制。3.4 強電系統(tǒng)強電部分包括控制電機正反轉接觸器，控制電機運行接觸器。PLC輸出信號給接觸器線圈，控制接觸器的接通與關斷。第4章 升降橫移式立

30、體車庫系統(tǒng)軟件方面的設計可編程控制器的選擇系統(tǒng)核心部分采用歐姆龍CP1E-N30為控制元件，它是CP系列中功能最強、速度 最高的微型可編程控制器。它的基本指令執(zhí)行時間高達0.08us，遠遠超過了很多大型可編程控制器。它功能強大實用，價格便宜，工作穩(wěn)定可靠，24點輸入，16點輸出，采用繼電器輸出形式，可驅動交直流負載，負載電流在2A左右。220V AC供電。并且輸入端內部自帶24V直流電源，還可為負載提供直流電源。PLC的概述PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采

31、用一類可編 程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等 面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程?？删幊绦蚩刂破魇橇甏┰诿绹紫瘸霈F(xiàn)的，目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判 斷、計時、計數(shù)等順序控制功能，由此日本稱它為順序控制器(Sequenee Controller)。 提出PLC概念的是美國通用汽車公司。當時，根據(jù)汽車制造業(yè)生產線的需要，希望用 電子化的新型控制器替代繼電器控制盤，以減少汽車改型時，重新設計制造繼電器控制 盤的成本和時間。隨著半導體技術尤其是微處理器和微型計算機技術的發(fā)展，到七十年代中期以后，PLC已廣

32、泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出組件和外圍電路 也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時的“PLC ”已不再是僅有邏輯(Logie )判斷功能了，同時具有數(shù)據(jù)處理、PID調節(jié)和數(shù)據(jù)通訊功能。美國電氣制造商協(xié)會 NEMA ( National Electrical Manu-factory Association)從 1976 年開始，經過四年的調查，于1980年把它正式命名為可編程序控制器，簡稱“ PC” .可編程序 控制器硬件由六部分構成：中央處理器(Central Processor Unit簡稱CPU):它是可編程序控制器的心臟部分。CPU由微處理器(Microproce

33、-ssor )存儲實際控制邏輯的 程序存儲器和存儲數(shù)據(jù)、變量的數(shù)據(jù)儲器構成。電源(Power Supply ):給中央處理器提供必需的工作電源。輸入組件(In puts)：輸入組件的功能是將操作開關和現(xiàn)場信號送給中央處理器?，F(xiàn)場信號可能是開關量、模擬量或針對某一特定目的使用的特殊變 量。輸出組件(Outputs)：輸出組件接收CPU的控制信號，并把它轉換成電壓或電 流等現(xiàn)場執(zhí)行機構所能接收的信號后，傳送控制命令給現(xiàn)場設備的執(zhí)行器。輸入輸出(簡稱I/O )是可編程序控制器的“手”和“腳”或者叫作系統(tǒng)的“眼睛”和“視覺”。輸入信號包括按扭開關、限位開關、接近開關、光電傳感器、熱電偶、熱電阻、位置檢

34、 測開關和編碼器等。輸出信號包括繼電器、指示燈、顯示器、電機啟動等直流和交流設 備。編程器(Programmer ):在正常情況下，編程器用于系統(tǒng)初始狀態(tài)的配置，控制 邏輯程序編制和加載，不能對系統(tǒng)操作。編程器也可用于控制程序的調試和控制系統(tǒng)故障時作為檢查故障的有效工具。PLC的選型及特點1.可靠性高，抗干擾能力強（1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC內部電路 之間電氣上隔離。（2 ）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為1020ms。（3 ）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優(yōu)良的開關電源。（5） 對采用的器件進行嚴格的篩選。（6）

35、良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生 異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。（7）大型PLC還可以采用由雙 CPU構成冗余系統(tǒng)或有三CPU構成表決系統(tǒng)，使可靠性更進一步提高。2 .通用性強，控制程序可變，使用方便PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自 己再設計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產工藝流程改變或生產設備更新 的情況下，不必改變PLC的硬設備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應用 于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。功能強，適應面廣現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的

36、 輸入輸出、功率驅動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產機 械、一條生產線，又可控制一個生產過程。編程簡單，容易掌握目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制 線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術人員的讀圖習慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理 圖相當接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓，電氣技術人員和技術工很快就能學 會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。減少了控制系統(tǒng)的設計及施工的工作量由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器

37、、時間繼電器、計數(shù)器等器件，控制柜的設計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調試，更減少了現(xiàn)場的調試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強的監(jiān)視 功能，模塊化等等，使維修也極為方便。體積小、重量輕、功耗低、維護方便PLC是將微電子技術應用于工業(yè)設備的產品，其結構緊湊，堅固，體積小，重量輕，功 耗低。并且由于PLC的強抗干擾能力，易于裝入設備內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控 ，制設備。以歐姆龍公司的 CP1E型PLC為例：其外型尺寸僅為305 X110 xilOmm，重 量2.3kg，功耗小于25VA ;而且具有很好的抗振、適應環(huán)境溫、濕度變化的能力?，F(xiàn) 在歐姆龍公司又

38、有CP1E系列PLC，與其超小型品種CP1H系列相比：面積為47%,體 積為36%，在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活，輸入輸出可達 24128點。定位控制系統(tǒng)程序設計4.2.1功檢測點與控制點發(fā)分布1檢測點分布：(1 )載車板上汽車停放到位否檢測采用光電開關在底層進行掃描檢測。 光電開關的接收器和發(fā)射器分別安裝在底層左 右兩邊，在載車板前后位置均進行檢測，當有車輛停放不到位時，車就把光電關光源擋住，此時系統(tǒng)不能動作，只有車輛停放到位后，系統(tǒng)才能正常工作。（2）載車板上有無車檢測在每個載車板上的一條對角線上安放一套光電開關，用于檢測載車板上有無車。（3）車板平移運動是否到位檢測只有下層載車板有平移運動

39、，在每個車位上分別安裝一只限位開關，用于檢測載車 板平移運動是否到位。（4）載車板升降是否到位檢測只有上層載車板有升降運動，在每個載車板垂直運動的軌道上，在低層和上層分別 安裝一只限位開關，用于檢測載車板下降和上升是否到位。（5 ）上層載車板吊鉤是否掛好檢測控制吊鉤動作的電磁鐵上有一反饋信號，可用于指示吊鉤是否已把載車板掛好。2控制點分布（1） 一層載車板左右平移控制一層載車板只有兩個，每個載車板只有左右移動兩個動作，采用帶自動抱閘的三相 交流電機控制。（2 ）二層載車板升降橫移運動控制二層載車板有三個，每個載車板有橫移、升降四個動作，采自動抱閘的三相交流電 機控制。（3）吊鉤動作控制只有二的

40、載車板使用吊鉤，每個載車板用 2套吊鉤，吊鉤用電磁鐵控制。 根據(jù)依據(jù)需要控制的電機、電磁鐵和檢測點等條件，建立電氣線路。422電氣系統(tǒng)部分設計輪 UTp口口控PC圖4.2簡化PLC接線圖23合 BC11220V橫移電機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實現(xiàn)正反 轉，其次是車庫內的各種輔助裝置，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

41、安全預警裝置，其簡化接線圖見圖4.2所示。INcom 24V復斷關手動光電聯(lián)下鮒儲赧升犀過載電I電源P-220V翩 顯示燈鹹瞬制-m -w+ 24VCCM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。如圖 4.3所示。本文所設計的PLC存取車控制系統(tǒng)只針對上層的車位，而對于 1層車位，存取車 直接開進開出即可?？刂栖浖捎锰菪螆D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

42、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。即如果選擇第二層載車板進出車，可以使一層平移左移或右移，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。 本設計的動作規(guī)則：1、2、3號車位的車只能上下移動，不可橫移。5、6號車位 只能橫移，不可上下。因為車位只有 1到6號，所以鍵盤只可輸入1到6當中的數(shù)字。 輸入其他數(shù)字無效，同時只能輸入一

43、個數(shù)字，新輸入的數(shù)字將覆蓋舊的輸入值。PLC定位控制系統(tǒng)的梯形圖設計設計見附錄14.4存取車信號處理操作自動存取車系統(tǒng)一般由小型可編程控制器 PLC控制，包括卡號識別與移動載車盤兩 個過程。用戶進入車庫時，在門口刷卡進入，讀卡機自動把數(shù)據(jù)傳送到PLC控制系統(tǒng),PLC系統(tǒng)通過判斷卡號，自動把對應的載車盤移動到人車交接的位置，開啟車庫門，縮 短存取車的時間。存車時，司機按照指示燈信號指引入庫，只有當車輛停放在安全位置 后，停車正常指示燈才會亮啟。存取車完成后，車庫門自動關閉。移動載車盤時，系統(tǒng) 嚴格按照各種檢測信號的狀態(tài)進行移動，檢測信號包括超長檢測、到位檢測、極限位置 檢測、人員誤入檢測、急停信

44、號檢測等。若有載車盤運行不到位或車輛長度超出車庫允 許的長度，所有載車盤將不進行動作，若檢測到急停信號，將停止一切動作，直至急停 信號消失。以上信號均為硬件信號，除此之外，還可從控制軟件中設置保護信號，比如 時間保護，以保證因硬件損壞而導致信號失靈時保證主體設備及車輛的安全。1存車操作司機駕駛車輛從車庫入口進入。在入口處的非接觸式讀卡機前感應區(qū)域晃以下自己 的IC卡，感應過程完畢，柵欄自動升起，司機開車進入車庫。車輛進入后，柵欄自動關閉。劃卡的同時，控制器讀取車位號，車庫內對應的載車盤自動移動到人車交接的位置，車庫單元門自動打開。司機開車進入，停車到位，拉手剎，下車走出車庫，用IC卡在車庫出口

45、處晃一下IC卡，車庫單元門自動關閉。完成存車操作。2取車操作司機進入車庫時，在入口處的非接觸式讀卡機前感應區(qū)域晃以下自己的IC卡，控制器自動讀取車位號，車庫內對應的載車盤自動移動到人車交接的位置，車庫單元門自 動打開，司機進入車庫，開車出來，在車庫出口處的自動讀卡機前感應區(qū)域晃一下自己 的IC卡，感應完畢，讀卡機接受信息，上位控制機自動記錄、扣費，柵欄自動升起， 司機開車出場，出場后，柵欄自動關閉；同時，控制器自動讀取車位號，對應的車庫單 元門自動關閉，取車操作完畢。車庫在運行過程中，有完備的自我保護裝置。一系列光 電開關、接近開關、行程開關等對載車盤準確運行到位起著決定性的作用；獨特的防墜

46、落裝置、斷繩報警裝置、超速保護裝置對車輛的安全起到保護作用。車輛超長檢測、車輛停車不到位檢測、以及人員誤入檢測等信號對車輛及人員的安全起著決定性的作 用。第5章總結隨著中國經濟的騰飛，城市化進程加快，汽車越來越快的走進工薪階層家庭，而土 地越來越緊缺的情況下，為解決城市停車難的問題，立體車庫是必然出路。我國立體車 庫發(fā)展雖經歷了十來年的發(fā)展，但仍處于初級的停車功能，是最原始的使用階段，它的 設計水平、經濟價值還有待于完善和開發(fā)。為此對立體車庫設計方案優(yōu)化具有重大的現(xiàn) 實意義和潛在的市場經濟效益。本文在參閱了國內外有關立體停車庫的大量資料的前提 下，對升降橫移式立體車庫設計機構裝置和控制系統(tǒng)進行

47、細致研究，得出了以下重要的 結論：1通過大量的調研工作，對自動化立體車庫的發(fā)展特點和發(fā)展方向進行了總結，通 過對市場需求的分析和對比國內外立體車庫的發(fā)展狀況，分析了智能立體車庫廣闊的市場前景和趨勢。為提高車庫生產的經濟效益，對車庫構架的鋼結構進行了優(yōu)化設計，節(jié)省了鋼材, 降低了建造成本。在分析目前立體車庫常用的傳動系統(tǒng)基礎上，確定了本車庫的機械系統(tǒng)傳動方案。分析各種載車板的提升方案，最終確定了最穩(wěn)定、可靠且經濟的方案。針對智能立體車庫的功能要求，提出了控制系統(tǒng)的詳細方案。為達到車庫中的檢PLC測要求，確定了經濟而適用的傳感器。在車庫自動控制系統(tǒng)中，選用了三菱公司的可編程控制器，并對PLC功能和

48、特點進行詳細的分析，給出了接線圖和控制程序參考文獻1 泰沖.基與PLC升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的設計J中國新技術新產品，2012年. 2 李德倉.低成本、開放型機械式立體車庫控制系統(tǒng)研究及設計D.蘭州交通大學，2011 年.3 吳昊.立體車庫控制系統(tǒng)設計D.西南交通大學，2010年.4 胡清明.立體車庫的結構優(yōu)化與智能控制D.華南理工大學，2010年.5 廖常初.PLC編程及應用.第三版，2008年.6 仝保軍.城市住宅小區(qū)停車問題初探J .山西建筑,2008年.7 方平進.智能立體車庫控制系統(tǒng)的研究與設計D.江西理工大學,2011年.8 楊青亮.吊藍式立體車庫控制系統(tǒng)的研究與設計D 河南大學,2008年.9 蘇榮君，王虎奇.垂直循環(huán)式立體車庫車位尋址方式的研究J.起重運輸機械,2011 年賈?？≈悄芰Ⅲw車庫控制系統(tǒng)的設計與研究D，蘭州理工大學，2010年.萬呂偉立體車庫實驗裝置控制系統(tǒng)的設計D,蘇州大學,2011年致謝在本次畢業(yè)設計中，得到了校內的指導老師的精心指導。在理論、實踐中