畢業(yè)論文立體車庫畢業(yè)設計論文

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5月摘要伴隨都市汽車保有量的不停增長，停車難問題已經成為大中型都市的一種普遍現象。機械式立體車庫可充足運用上地資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢，最大程度的停放車輛，成為處理都市靜態(tài)交通問題的重要途徑。本課題以較為經典的升降橫移式立體車庫為研究對象，綜合考慮立體車庫制導致本和運行效率的雙重原因。選擇三層三列式車庫構造為研究模型。本文簡樸簡介了車庫的主體構造和特點，對車庫的控制系統(tǒng)也做了簡樸的闡明。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，運用編程軟件編制升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的程序，并經調試、運行，證明采用了可編程序控制器PLC作為控制系統(tǒng)的簡樸易行。其穩(wěn)定、可靠、迅速、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)軟件數據庫的構建、動畫的連接及控制流程編制、調試、實現了立體車庫的監(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，以及運用組態(tài)王實現工業(yè)工程實時監(jiān)控，提高工業(yè)的自動化水平，均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ABSTRACTAsthequantityofurbanautomobilehasincreasedcontinuouslyinnowadays,thehard-to-ParkProblemhasbecomeacommonphenomenon.Mechanicalstereogaragecanuselandresourcesufficientlyandbringspaceadvantageintoplay,andmaximizethenumberofparkingcars.Ithasbecomeanimportantwayforstatictrafficproblemofcities.Theissuestudiesthetypemechanicalparkingsystemwhichnamedup-downandtranslationstereogarage,andregardsofthetwofactorsofcostofmanufactureandoperationalefficiencysynthetically.Wechoosethree-layerandthree-formulisticgaragestructuresastheresearchmodel.Thepapersimplyintroductionmainstructureandcharacteristicsofgarageandalsogivesashortintroductiontoitscontrolsystem.ThepaperadoptedPLCascontrolsystemindesigningtheup-downandtranslationstereogarage,softwarewasusedtoweavetheprogramofcontrolsystemofup-downandtranslationstereogarage.Throughdebuggingrunning.TheresultprovedthatpogramminglogiccontrollerPLCascontrolsystemissimpleandeasytorealize.Thecharacteristicofstabilization,credibility,speedinessandhighcapabilitymadethecontrolsystemveryperfection.TheControlStructureusesconfigurationsoftwarekingview6.52,onthebasisoftheWINDOWSplatform.Throughestablishingthedatabaseiyfconfigurationsoftwareconstructs,connectingtheanimation,preparingthecontrolflowanddebuggingtheprocedures,ithasrealizedthestereogaragemonitoringsystem.ThearticleresearchhasthecertainpracticesignificanceintheareaofapplyingthePLCinthecomputercontrolsystemasusingkingviewtoachievereal-timemonitoringonindustrialprojects,whichraisesthelevelofindustrialautomation.Keywords：StereoGarage;ProgrammingLogicControllerPLC;MonitorandControlGeneratedSystem(KingView);Simulation目錄摘要……………1ABSTRACT………………………2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外發(fā)展現實狀況…………………21.3機械式立體停車庫概況…………………31.4論文研究的重要內容……………………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構造……………………152.1.1升降橫移式立體車庫簡介2.1.2立體車庫鋼構造設計2.2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提高機構及軸的設計……………22第3章PLC的研究及在車庫控制系統(tǒng)中的應用…………113.1可編程控制器…………113.1.1可編程控制器的簡介……………113.1.2可編程控制器的構成及工作原理……………123.1.3PLC的編程語言…………………123.2可編程控制器的選擇…………………133.3PLC的I/O分派………………………133.4本章小結……………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………………254.3PLC控制程序設計……………………264.4電氣安全裝置…………27第4章結論與展望…………284.1結論……………………514.2展望……………………52感謝…………………………53參照文獻……………………54緒論1.1課題研究的背景及意義在我國，人多地少，又伴隨近年來經濟的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，擁有私家車的家庭越來越多，而與此相對應的是都市停車狀況的尷尬。人類的生產、生活方式趨于集中，都市的規(guī)模越來越大，人們在都市里的生存空間卻越來越小，于是出現了要運用空間的理念，都市中開始建設置體建筑、立體交通和立體停車。由簡樸的機械車庫向計算機管理高度自動化的現代立體停車演變，成為具有較強的實用性、欣賞性和適合都市環(huán)境的建筑。伴伴隨汽車進入家庭，都市動態(tài)、靜態(tài)交通管理制度的不停完善和人們對居住環(huán)境規(guī)定的提高，給停車產業(yè)提供了前所未有發(fā)展機遇，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行，是處理都市停車難最有效的手段，也是停車產業(yè)發(fā)展的必由之路。目前，我國許多大都市如北京、上海、深圳都開始大力發(fā)展機械式立體停車產業(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、安全可靠等長處。它們可以合用于不一樣的空間、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都市立體停車場為國家重點支持的產業(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)展的產業(yè)、產品和技術日錄”:國家海關總署對機械式停車產品規(guī)定“國內投資項目予以免征進口稅”、上述措施為我國立體停車庫產業(yè)的成長提供了良好的條件、也為我國處理都市停車問題提供了機會。可以預見:立體車庫具有非常廣闊的市場前景。1.2機械式立體停車庫的國內外發(fā)展現實狀況機械式立體停車設備順應市場經濟的發(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老式的停車場單層平面停放措施，向空中或地下發(fā)展，這在用地緊張，車多位少的狀況下，將車輛多層寄存，在現代都市停車中將大顯身手。國外發(fā)展立體停車庫較早很好的有日本、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品和技術。90年代初，其汽車保有量到達6200萬輛，機械式停車設備得到高速發(fā)展，年遞增率猛增到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)生產出九大類合計近百個品種。其管理體制、技術原則等方面日趨完善，在役的立體停車庫數量也最多。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，已進入我國的有現代集團、LG企業(yè)、德山企業(yè)(DuksAnEng&M龜Co.，Ltd)、真山企業(yè)(JinsanPlantCo.，Ltd)等。由于受到政府的高度重視，多種機械式停車設備得到了廣泛的應用，年遞增速度到達30%;為其發(fā)展階段，機械化停車設備將隨供應量不停的擴大而得到迅速發(fā)展。德國的停車場行業(yè)也很發(fā)達，生產制造機械式停車設備的廠商約有24家，其多高層鋼構造立體車庫性能分析和構件原則化中KLAUS和OTTOWOHR兩家企業(yè)的生產量約占德國總產量的80%。其他國和地區(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年生產出一臺雙層式停車設備。1991年，制造企業(yè)到達了35家。90年代初，伴隨汽車大量進口，使機械式停車設備制造業(yè)得到迅猛發(fā)展。1992年制造企業(yè)數量增長65家，到1996年僅登記在案的制造企業(yè)總數就有644家，停車設備行業(yè)進入發(fā)展的高峰階段。但從1997年起，由于臺灣房地產蕭條，股市暴跌，停車設備業(yè)出現了滑坡，經優(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，伴隨汽車業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展，停車設備的應用逐漸得到推廣，已經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的企業(yè)就有22家。，徐格寧、王鷹和任少云針對垂直升降式立體停車庫鋼構造的復雜和實際使用可靠性規(guī)定，通過C語言編程，編制出該類停車庫鋼構造有限元建程序及后處理程序，運用SAPSP軟件對3種不一樣形式的停車庫構造進行了有限分析，用后處理程序對構造的強度、剛度和穩(wěn)定性進行校核，從而分析得出較的構造形式[6J。，徐格寧、胡崢嶸和王建民根據有限元理論，結合優(yōu)化準則法，提了鋼構造立體停車庫系統(tǒng)失效樹理論的分析措施，開發(fā)了計算軟件FTA，算例果表明:根據構造規(guī)模和詳細特性選擇合適的控制參數，不僅可以提高計算效率更可以保證計算的對的性;失效樹中第一種失效元件是引起其他元件失效的本源增強第一種失效元件，是保證構造系統(tǒng)不失效的最經濟、最合理的措施[71。徐寧、王建民、高有山等基于構造系統(tǒng)可靠性失效模式的概念，探討了鋼構造立停車庫系統(tǒng)簡化模擬措施，從而提出構造系統(tǒng)失效準則的合理性原則，即不能統(tǒng)地定義工程構造系統(tǒng)失效為構造系統(tǒng)蛻變?yōu)闄C構，而應當定義為構造系統(tǒng)中些關鍵元件失效后，整個構造系統(tǒng)失去繼續(xù)承載的能力或完畢規(guī)定功能的能力[81這條原則不僅合用于鋼構造立體停車庫系統(tǒng)，并且對于其他構造系統(tǒng)也具有理與實際的指導價值。，荊友錄、國興玉以垂直升降式立體停車庫的鋼構造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，鋼構造骨架可以滿足設計規(guī)定。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，使其構造愈加合理，大大減少了用鋼量l9]。徐格寧、楊瑞剛基于荷載增量失效模式識別措施(廣義承力比優(yōu)化準則法)，建立重要失效模式的安全裕量方程，提出了確定大型構造綜合失效概率的計算措施，開發(fā)了有關計算的軟件，并以鋼構造立體車庫為例，驗證該措施及軟件是可行及有效的。，陳嘩通過研究發(fā)現，自動化立體停車設備的鋼構造框架及載車板起著分擔提高機構荷載和支撐停放車輛荷載的重要作用。他以停車設備鋼構造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構造優(yōu)化設計研究，使其構造愈加合理。優(yōu)化后的框架及載車板滿足設計規(guī)定，優(yōu)化設計是可行并且成功的，李海英、宋華和付麗華研究了小容量經濟型鋼架構造立體車庫強度、剛度及振動問題，運用ANSYS建立了小容量經濟型立體車庫鋼架構造有限元分析模型。對不一樣工況下的鋼架構造進行了整體應力分析和剛度分析，找出了鋼架構造的危險點和危險截面，在一二列停車位均有車輛，且向左側偏載，三列無車的工況中立柱與橫梁的連接處，并對鋼架構造進行了模態(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構造立體車庫骨架為研究對象，針對拓撲構成復雜而設計參數變化的鋼構造立體車庫，提出基于參數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，對鋼構造強度、剛度和穩(wěn)定性進行校核，使用分析成果的數據接口文獻傳遞，驅動AutocAD實現參數化繪制工程圖[，譚忠宏設計了立體車庫的鋼構造骨架，運用有限元措施對鋼構造骨架模型化，根據實際規(guī)定對車庫的受力狀況進行假設，定位出立體車庫的鋼構造骨架的最大應力單元和最大變形單元，它們均不不小于許用應力和許用變形量，驗證了構造設計的可靠性為了深入減少鋼構造骨架的重量，建立鋼構造骨架的數學模型，通過對鋼構造骨架進行優(yōu)化設計，使鋼構造骨架的整體重量減輕許多，并提高了電梯升降式車庫的經濟性。1.3機械式立體停車庫概況根據立體車庫的修建位置及在空間伸縮方向的不一樣，立體停車庫的重要類型有：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，設計各有不一樣，庫容量變化比較大，可滿足不一樣顧客規(guī)定。但它們都具有建筑面積小，停車層數多，地上和地下空間運用率高的長處。停相似數量車的狀況下，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50％～70％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以便，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。1．3．1升降橫移式立體車庫（SH）升降橫移式立體車庫是指運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、橫移運動抵達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完畢存取過程。停泊在此類車庫地面的車只做橫移，不必升降，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將汽車開進或開出車庫。其型式較多，規(guī)?？纱罂尚。瑢龅氐倪m應性較強。圖1-1升降橫移式1．3．2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，重要由鋼構造架、升降裝置、升降回轉裝置及計算機管理與控制設備構成。鋼構造架，重要有外構造架、內構造架。外構造架由立柱、橫梁、拉撐停車位在擱腳構成；內構造架由小立柱、斜撐、升降導軌、配重導軌等構成并與外構造架聯(lián)成一體。升降裝置，重要包括曳引驅動機、搬運器、載車臺、搬運器、載車臺。搬運器由載車臺和橫移裝置構成。橫移裝置，應用普遍在椒滑叉式橫移裝置，由電機通過鏈傳動帶動長軸轉動，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，實現車輛橫移。升降回轉裝置，由液壓系統(tǒng)、升降架、回轉臺等構成?；剞D裝置上升時，液壓泵驅動液壓缸使剪叉式升降打開而升高；下降時，通過換向閥運用回轉臺自重使油缸卸荷而下降?；剞D時，通過液壓馬達驅動減速箱，其輸出小齒輪驅動回轉大齒輪完畢回轉動作。圖1-2垂直升降1．3．3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)構成，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。起身機構中依托堆垛機作三維方向在動作。停車時，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。堆垛機根據上位信息管理計算機的指令，運行到庫內的車位外。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。1．3．4水平循環(huán)式立體車庫（SX）水平循環(huán)式立體停車庫重要由機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)兩部分構成。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構成。起升機構分為垂直升降機構和水平拖動機構，在電機的驅動下完畢升降。平移等動作；車輛在庫內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，或將垂直運動轉換成水平運動。電氣系統(tǒng)由出入口檢測系統(tǒng)和搬運控制系統(tǒng)等構成，分別完畢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1．3．5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，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，完畢車輛的存取工作。一般車庫出入口處設有轉臺，省去司機掉頭。該類型車庫非常合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1．3．6多層循環(huán)式立體車庫（DX）多層循環(huán)式立體車庫重要由鋼構造框架，車板旋轉機構，車板升降機構，載車板，載車板橫移機構，自動控制系統(tǒng)構成。是采用了通過使載車板作上下循環(huán)運動，而實現車輛多層寄存的多層循環(huán)式停車設備，從而實現減少占地面積，提高存取車自動化程度的機械式停車庫。此類停車庫最合適建于地形細長且地面只容許設置一種出入口的場所。如圖1-6所示。圖1-6多層循環(huán)類1．3．7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。通過增長升降機可多層設置平面來回式停車場，停車量大，出車速度快。如圖1-7所示。圖1-7平面移動類1．3．8簡易升降式立體車庫（JS）簡易升降式立體車庫重要由鋼構造，載車板，傳動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，安全防護系統(tǒng)構成，合用家庭，小團體單位停車。把車位提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。構造簡樸、緊湊，是最經濟的一種停車設備。如圖1-8所示。圖1-8簡易升降類1．4論文研究的重要內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運用空間，提高空間運用率達數倍。存取車快捷便利，獨特跨梁設計，車輛出入無端障。它采用PLC控制，自動化程度高。尤其環(huán)境保護節(jié)能，低噪音的設計更是滿足現代人的需要。人機界面好，多種操作方式可選，操作簡便，輕易上手。因此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，完畢了一套實用有效的升降橫移式立體車庫的PLC程序設計及運用組態(tài)軟件組態(tài)王實現動態(tài)模擬仿真，并在文中論述車庫設計過程中的各個重要環(huán)節(jié)。重要內容包括：（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分派；（3）運用模塊化思想使用三菱GXDEVELOPER編寫PLC程序，實現車庫的自動控制；（4）運用模擬軟件調試程序；（5）設計完畢組態(tài)畫面，建立模擬仿真畫面；（6）調試完畢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2．1升降橫移式立體車庫的基本構造2．1．1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，三層的三個車位只能升降?？哲囄皇枪┒尤龑拥能囄幌陆到栌谩＂佗谔栜囄豢芍苯蛹拇孳囕v；③號車位需先將①②號載車板右移，然后將③號載車板下降；④號車位需先將②號載車板右移，然后將④號載車板下降；⑤號車位需先將①②③④號載車板右移，然后將⑤號載車板下降；⑥號車位需先將②④號載車板右移，然后將⑥號載車板下降；⑦號車位需下降后再寄存車輛。2、升降橫移式立體車庫的構造：如圖所示，重要由構造框架，橫移系統(tǒng)，載車板，安全防護，提高系統(tǒng)，控制系統(tǒng)六大構成部分構成。①構造框架升降橫移式車庫中我們選用鋼架構造，鋼架構造與其他建筑構造相比具有可靠性高，材料的強度高，鋼構造自重小，材料的塑性和韌性好，鋼構造密閉性好，鋼才的耐銹蝕性差等特點。鋼材在生產時，整個過程可嚴格控制，質量較穩(wěn)定，性能可靠。鋼構造組織均勻，靠近于各項同性勻質體；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很好；鋼構造的實際工作性能比較符合目前的理論計算成果，計算成果可靠。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，并且強度與重力密度之比也高得多。鋼構造自重小，從而便于運送和安裝，可減輕接基礎的負荷，減少地基和基礎部分的造價。鋼材的塑性好，鋼構造在一般條件不會因超載等而忽然斷裂。破壞前一般都會產生明顯的變形，易于被發(fā)現，可及時采用補救措施，防止重大事故發(fā)生。鋼材的韌性好，鋼構造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.鋼構造制造簡便，施工工期短鋼構造一般在專業(yè)工廠制造，易實現機械化，生產效率和產品精度高，質量易于保證，是工程構造中工業(yè)化程度最高的一種構造。構件制造完畢后，運至施工現場拼裝成構造。拼裝可采用安裝以便的螺栓連接，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。由于鋼構造具有連接的特性，故易于加固、改建和拆遷。e.鋼構造密閉性好鋼構造采用焊接連接可制成水密性和氣密性很好的常壓和高壓構造、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，一般鋼材制成的鋼構造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，因此對鋼構造自身的維護費用低。構造主體采用熱制H型鋼、槽鋼、角鋼和鋼板等型材制造，具有很好的強度和剛度，輕巧、美觀，并可二次拆卸安裝，運送以便。②上載車板及其提高系統(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，電機順時針旋轉時，載車板上升，電機逆時針旋轉時，載車板下降。根據載車板及車重確定鏈條所需的傳動力。根據傳動力及載車板的移動速度確定電機功率。根據車身高度確定上下載車板間的距離，根據這個距離確定鏈條的長度，最終根據傳動力確定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀及大小。③下載車板及其橫移系統(tǒng)由于下載車板不需懸掛鏈條，所認為了節(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，其中兩只為積極輪，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，長傳動軸上的積極鋼輪在導軌上滾動行走從而使下載車板作橫向平移運動。根據載車板及車輛的重量、行走速度、滾輪與導軌間的摩擦系數確定橫移電機的驅動功率。④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，上載車板兩側對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自身的重力作用下慢慢下滑，壓壞下層汽車。此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重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，假如碰撞到人、遺留行李或車主寵物時，切斷橫移電機電源，橫移停止。⑤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，重要有手動、自動、復位、急停四種控制措施。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所，急停應用于發(fā)現異常的緊急場所。對于本文中所列的7車位升降橫移式立體停車設備，PLC重要要控制二、三層五個升降電機的正反轉和一、二層四個橫移電機的正反轉。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。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ProgrammableController,簡稱PC），它經歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序次序控制器PSC、可編程序邏輯控制器PLC（英文全稱：ProgrammableLogicController）和可編程序控制器PC幾種不一樣步期。但由于PC輕易和個人計算機（PersonalComputer）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（InternationalElectricalCommittee）頒布的PLC原則草案中對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，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、次序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制多種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應當按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一種整體，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控制邏輯。假如生產任務或工藝發(fā)生變化，就必須重新設計，變化硬件構造，這樣導致時間和資金的揮霍。此外，大型控制系統(tǒng)用繼電器接觸器控制，使用的繼電器數量多，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，在頻繁動作狀況下壽命較短，導致系統(tǒng)故障，系統(tǒng)的可靠性差。為了處理這一問題，早在1968年，沒過最大的汽車制造商通用汽車企業(yè)（GM企業(yè)），為了適應汽車型號不停翻新，以求在劇烈競爭的汽車工業(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詳細設想，要把計算機的完備功能以及靈活性、通用性好等長處和繼電器接觸器控制的簡樸易懂、操作以便、價格廉價等長處溶入新的控制裝置中，且規(guī)定新的控制裝置編程簡樸，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，特定如下10項公開招標的技術規(guī)定，即：編程簡樸以便，可在現場修改程序；硬件維護以便，采用插件式構造；可靠性高于繼電器接觸器控制裝置；體積不不小于繼電氣控制裝置；可將數據直接送入計算機；顧客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，能直接驅動電磁閥、交流接觸器等；通用性強，擴展以便；成本上可與繼電器接觸器控制系統(tǒng)競爭。美國數字設備企業(yè)（DEC）根據GM企業(yè)招標的技術規(guī)定，于1969年研制出世界上第一臺可編程控制器，并在GM企業(yè)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，可編程控制器由此而迅速發(fā)展起來。80年代來，伴隨大規(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位微處理器為關鍵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、中斷技術、PID調整和數據通信等功能，從而使PLC的應用范圍和應用領域不停擴大。3.1.2可編程控制器的構成及工作原理（1）PLC的構成可編程控制器PLC一般由主機、擴展單元及外設構成。主機是必不可少的。主機由輸入、輸出和CPU三部分構成。擴展單元重要是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)星計算機相比有較大的不一樣，微型計算機運行程序時，一旦執(zhí)行到END指令，程序運行結束。而PLC從0000號存儲地址所寄存的第一條顧客程序開始，在無中斷或跳轉的狀況下，按存儲地址號遞增的方向次序逐條執(zhí)行顧客程序，直到END指令結束。然后再從頭開始執(zhí)行，并周而復始地反復，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種掃描周期。PLC對輸入、輸出信號是集中批處理。PLC掃描工作方式重要分三個階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。3.1.3PLC的編程語言（1）梯形圖語言：梯形圖程序按行從上至下，每一行從左到右次序編寫。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)。輸出線圈只對對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)則加標字母數字串。（2）助記符語言：顧客可以直觀地根據梯形圖，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：是一種類似于數字邏輯電路圖的編程語言，熟悉數字電路的人比較輕易掌握。（4）次序功能圖語言：常用來編制次序控制類程序。它包括工步、動作、轉換驅動條件三個元素。次序功能編程法可將一種復雜的控制過程分解為某些詳細的工作狀態(tài)，把這些詳細的功能分別處理后，再把這詳細的狀態(tài)依一定的次序控制規(guī)定，組合成整體的控制程序。次序功能圖體現了一種編程思想，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。運用這種語言變成的PLC如的國產的JetterPLC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諸多，三菱企業(yè)近年來退出的FX系列PLC有FX0S、FX0N、FX2N等系列型號。FX系列PLC吸取了整體式和模塊式可編程序控制器的長處，它的基本單元、擴展單元和擴展模塊的高度和寬度相似。它們的互相連接不用基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后構成一種整潔的長方體。體積小。FX0S、FX0N和FX2N外觀相似，其性能和價格上還是有某些差異（見表3-2）表3-2FX0S、FX0N和FX2N的性能比較型號I/O點數顧客程序步數功能指令（條）通信功能基本指令執(zhí)行時間（μs）模擬量模塊基本指令（條）步進指令（條）FX0S10～30800步EPROM50無1.6～3.6無202FX0N24～128步RPPROM55較強1.6～3.6有202FX2N16～256內附8k步RAM298強0.08有272FX0S的功能簡樸實用，價格廉價，可以用于小型開關量控制系統(tǒng)；FX0N可以用于規(guī)定較高的中小型控制系統(tǒng)；FX2N的功能最強，可以用于規(guī)定很高的系統(tǒng)。本系統(tǒng)選用日本三菱企業(yè)的FX2N系列可編程控制器作為控制系統(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，顧客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)行速度超過了諸多大型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多點定期器、200點16位加計數器、35點32為加/減計數器、8000多點16位數據寄存器、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。3.3PLC的I/O分派為了明確每個器件和線圈所控制的量，附上輸入/輸出地址編排表，見附錄一。3.4本章小結本章簡樸簡介了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，為后來的軟件部分設計發(fā)明了條件。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畢對車輛的存取操作。各車位內車輛的調入調出由PLC根據目前各車位的車輛寄存狀況，按攝影應的調度方略調度車輛進出。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)重要包括多種信號的采集、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替代人工找位，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)行構造，來完畢車庫現場的運作。其系統(tǒng)控制原理框圖。由于PLC的可靠性、抗干擾能力強。國內外既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，尤其是應用在智能化規(guī)定程度高、多車尾、大容量的現代化升降橫移式立體車庫中。PLC的可靠性、抗干擾能力強。PLC的硬件系統(tǒng)構造框圖在升降橫移式立體車庫中，控制系統(tǒng)中主控單元的重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)就是使它們在不一樣的時間內實現正反轉;另一方面是車庫內的多種輔助裝置，如指示燈及其多種安全設施等。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，界面清晰，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。同步在車庫中還采用了某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，憑可編程序控制器自身的抗干擾能力和隔離變壓器就能滿足規(guī)定，因此可不必再此外增長其他抗干擾措施。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)中主控單元的重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)就是使它們在不一樣的時間內實現正反轉，另一方面是車庫內的多種輔助裝置，如指示燈及其多種安全設施等。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。同步在車庫中還采用了某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步進行，車位的升降和橫移也不能同步進行，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種車位進行上下升降運動。這些在程序中可采用聯(lián)鎖和互鎖的措施來處理。電機控制原理圖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?？刂栖浖捎锰菪螆D語言編寫。程序流程見圖。需要闡明的是，載車板用鏈條依托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。在設計不一樣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步執(zhí)行，待各流程動作所有結束后，根據對應執(zhí)行條件，匯合狀態(tài)動作。即假如選擇第3層載車板進出車，可以使一層二層同步平移左移或右移，這樣，控制系統(tǒng)能自動處理設備動作次序之間的聯(lián)鎖或雙重輸出，并且控制系統(tǒng)的試運行及故障檢查非常以便，可節(jié)省大量時間，提高工作效率。存取車程序流程圖根據車庫的運行控制規(guī)定，顧客應用程序采用模塊化構造，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，需要先判斷目的地與否有空位，有空位才可以動作，前后動作互鎖。判斷與否有空位是根據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、停動作也是根據對應的到位行程開關來確定；（3）故障報警程序故障報警程序可以實時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，同步發(fā)出故障報警。該程序完整而高效的完畢了二層升降平移式車庫所有動作，具有安全可靠性。完全到達了作為民用機電一體化設備所應具有的條件，充足發(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用子程序模塊，這樣大大減少了程序的復雜程度，以便了程序的修改，并且為車位的拓展提供了便利條件。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、定期器及數據存儲器均選用品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)，以保留現場信息，待上電后繼續(xù)完畢被中斷的動作當發(fā)生意外狀況時，按下急停按鈕中斷系統(tǒng)的運行并保留現場斷點信息當出現電氣或機械故障時，如電機過載、過熱時自動中斷系統(tǒng)運行，并發(fā)出聲光報警，同步系統(tǒng)轉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)的調試和文本的打印等帶來諸多以便。由于本系統(tǒng)是對開關量控制的應用系統(tǒng)，并對控制速度規(guī)定不高，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規(guī)定。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