本科毕业论文---立体车库设计.doc
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1、湖北工业大学商贸学院毕业设计摘 要随着城市汽车保有量的不断增加,停车难的问题己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,成为解决城市静态交通问题的重要途径。本文以升降横移式立体车库为研究对象,采用PLC和组态软件设计了立体车库监控系统。首先,本文分析了升降横移式立体车库的架构和传动方式,在此基础上给出了立体车库控制要求,采用三菱PLC设计了汽车存取、手自动等控制程序。然后利用组态王软件设计了欢迎界面和汽车存取监控画面,通过动画连接和脚本语言编写完成了汽车的存取过程动态效果和状态显示。所设计的立体车库监控系统操作简单,存取方便,组态画面形象直观,达到了设计目
2、标。关键字:立体车库 升降横移式 PLCAbstractAs 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, It has become an important way for static
3、traffic problem of cities. This article takes lifting and transferring stereo garage the traversing control as the object of study, Using PLC and configuration software design stereo garage control system. First, this paper analyzes the structure of the lifting and transferring parking architecture
4、and transmission mode, gives parking control requirement on this basis, then used mitsubishi PLC to design the vehicle access and hand automatically and other control procedures. Using the kingview software design welcome contact surface and automobile monitoring picture, Through the animation and s
5、cripting languages completed access process dynamic effect and the states of the vehicle display. Stereo garage control system design is simple in operation, convenient access, configuration screen visual image, to achieve the design goals.Keywords: stereo garage lifting and transferring PLC目 录摘要ABS
6、TRACT目录引言11 绪论1 1.1 课题研究背景及意义1 1.2 国内外立体车库研究情况1 1.3 立体车库的发展形式2 1.4 设计目标与主要内容32 升降横移式立体车库的概述4 2.1 升降横移式立体车库的控制系统概述42.1.1 升降横移式立体车库的工作原理42.1.2 升降横移式立体车库的主要组成42.1.3 升降横移式立体停车库的运动规律4 2.2 升降横移式立体车库的传动原理5 2.3 升降横移式立体车库的控制要求63 立体车库控制方案设计7 3.1 现有的立体车库控制方式7 3.2 控制方案设计8 3.3 控制系统的硬件选型93.3.1 PLC的选型及I/O口的确定103.3
7、.2 PLC外部接线图12 3.4 传动方案的确定133.4.1 电机的选择133.4.2 光电开关的选择144 升降横移式立体车库的控制程序设计16 4.1 PLC控制程序的设计164.1.1 PLC程序方案设计164.1.2 手动控制程序184.1.3 自动控制程序194.1.4 二层车库选号程序224.1.5 一层车库载车板检测程序234.1.6 急停程序234.1.7 其他控制程序235 立体车库的仿真界面设计24 5.1 立体车库监控画面设计245.1.1 新建组态王工程245.1.2 组态画面设计思想255.1.3 欢迎界面设计265.1.4 监控画面设计265.1.5 通信设置2
8、75.1.6 建立变量285.1.7 动画及变量的连接29 5.2 仿真与调试32结 束 语35参考文献36致谢54附录一37附录二38附录三52引 言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3040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,距今已将近二十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为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,已被广大用户接受。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
9、优越性。首先,机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道,平均一辆车就要占据40平方米的面积,而如果采用双层机械车库,可使地面的使用率提高8090,如果采用地上多层(21层)立体式车库的话,50平方米的土地面积上便可存放40辆车,这可以大大地节省有限的土地资源,并节省土建开发成本。在地下车库中采用机械存车,还可以免除采暖通风设施,因此,运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统,而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势,在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条
10、件。在地下车库中采用机械存车,还可以免除采暖通风设施。在地下车库中采用机械存车,还可以免除采暖通风设施,因此,运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统,而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势,在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。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。11绪 论1.1 课题研究背景及意义当前随着汽车工业的发展和人们购买力的增强,汽车已经逐渐走入普通家庭,特别是私家车的数量迅速增长,一
11、些大型城市面临“车多位少”的困境,对于渴望“车者有其位”的车主来说成为了一种奢侈,迫使很多车主只能直接把车停在道路上,一方面影响了道路交通的畅通,给道路交通带来了不少安全隐患的问题,另一方面也非常不利于车辆的管理,车辆很容易被人为破坏或者被盗,给车主带来了许多不必要的财产损失。将立体车库与传统的自然地下车库相比,在许多方面显示出优越性。首先,立体车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道,平均每辆车要占据40平方米的面积,而如果采用双层的立体车库,可以使地面的使用率提高将近90%,如果采用地上多层(20层以上)立体车库的话,50平方米的土地面积上便可存放至少40辆的车,这样
12、可以大大的节省我们有限的土地资源,并节省了土建开发成本。 车库设计中的建筑空间问题转化为机械方式的研究,采用计算机控制,库区无人进入,可以有效地防止盗窃和损坏;己成为解决城市停车难最有效的手段,是停车产业发展的必经之路,应该说,机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流,而且也在许多其他方面显示出优越性。1.2 国内外立体车库研究情况1. 国外立体车库研究情况在20世纪中后期,立体车库的发展在国外就稍有成就,慢慢家庭开始引入双层停车设备;利用家中的住宅空地建起升降横移式立体停车库;而距离市中心较近的地方则使用停车楼和停车塔;利用广场、建筑物下面的空间建设地下车库。自80年代初起,经济持续发展,汽车
13、开始逐渐进入千家万户,汽车的增长速度越来越快,迫使地少人多的一些发达国家开始研究开发和应用机械式停车技术。部分发达国家的技术水平已处于世界领先地位,并开始向外输出技术和出口产品。2. 国内立体车库研究情况自动立体停车装备系统在世界各地的发展是极不均衡的,德国开发最早,技术居于领先地位,在二层及多层平面式立体停车库系列中,它已发展了型、型和型,我国早期开始研究这个机械车库是从80年代开始,之后通过引进开始陆续使用。但在我国的立体停车产业的发展中还存在一些弊端,如没有制定统一的技术标准;大多数产品是引进国外设备进行模仿技术制造,技术水平还处于学习阶段;缺少具备一定实力的企业,在生产能力上感觉有些力
14、不从心;科研设计单位的参与较少,技术的创新能力严重滞后;国家政策不配套,还存在很多缺陷。为了解决上述所列问题,我们在政策、市场、管理和技术多方面还需要做出很大的努力。1.3 立体车库的发展形式由于现在中国经济正在突飞猛进的发展,人民的生活水平也在不断提高,基本上快达到每家每户都有车,所以车位很不够用,立体车库行业急需突破,车位平均造价高,成本回收比较困难,这是比较难以突破的。最关键的是,立体车位对于大部分人来说还是一个新鲜事物,人民对它的了解太少,还需进一步推广。 升降横移式:是利用载车板的升降或(和)横向平移存取停放汽车的机械式停车设备。适用于住宅小区、小型公司、大楼地下室、立交桥下。空间利
15、用率高,存取车方便快捷,采用PLC控制,自动化程度高,人机界面友好,多种操作方式可选则,操作简便。 垂直循环式:是用一个垂直循环运动的载车板系统存取停放汽车的机械式停车设备 ,节省空间。使用PLC自动调车,一次按键即可完成存取车方便快捷。动作迅速存取方便。 简易升降式:构造简单实用,无需特殊地面基础要求。适合装置于工厂、别墅、住宅停车场,可任意迁移,搬迁安装容易或根据地面情况,独立及多台设备。 垂直升降式:占地面积少,容车量大,并且可以提供多车位进出口,等待时间短,智能化程度高,操作简单方便。 平面移动式:在部分区域发生故障的时候,不会影响其他区域的正常运行。保险措施安全可靠。通过计算机和触屏
16、界面进行综合管理,可对车库的运行情况全面监视,并且操作简单。 巷道堆垛:是用巷道堆垛机或特种起重机将汽车水平且同时垂直移动到预定泊车位置或相反取出汽车的机械式停车设备。适用于大规模社会公用停车楼及地下停车库 。综合考虑,最终我将对升降横移式立体车库进行设计,通过了解升降横移式立体车库的原理及控制要求,对其提出合理的控制方案,然后采用三菱PLC进行控制程序的编写,再运用组态王软件画出组态监控画面,对汽车的存取过程全程监控。1.4 设计目标与主要内容本课题的研究对象是升降横移式立体车库,在合理分析和选择传动机构的基础上,采用PLC实现立体车库的存取车控制;并采用组态王软件设计立体车库监控界面,完成
17、动画设计和组态,直观形象的模拟立体车库运作过程。后续内容安排:第一章 节对课题进行简单的介绍;第二章 节对所研究的车库的原理及控制系统进行概述;第三章节对比其控制方式,提出控制方案,然后对其进行硬件选型;第四章节对其控制程序提出方案,进行设计,介绍各个控制程序流程;第五章节仿真界面的设计,从建立到监控进行总体的详解。2.升降横移式立体车库的概述2.1 升降横移式立体车库的控制系统概述此车库控制系统要能够准确的完成每个指令,同时还要对现场进行监控,遇到什么不对的能够反馈给系统,然后系统在进行修补,这样才能保证系统的稳定。所以,我们一定要明确系统的控制目的。2.1.1 升降横移式立体车库的特点运行
18、特点: 最下层只能进行平移运动, 顶层只能进行升降运动, 中间层既可平移又可升降。除顶层以外, 中间层和底层必须留出一空车位,以此保证上下车通道的畅通。总的原则:升降复位, 平移不复位。2.1.2 升降横移式立体车库的主要组成此车库主要由主框架部分、载车板部分、传动系统、控制系统、安全防护措施等五大部分组成。升降横移式立体车库车位的结构为NM而为矩阵形式,可设计为多层、多列,车库提供的总车位容量为:P=NM-(N-1)其中:N为车库的层数,M为车库的列数 。 由公式可知,N=2,P=9则M=5,及设计25立体车库可以实现其要求。本论文就以25地面上布置的升降横移立体车库为例子,介绍其运行原理。
19、2.1.3 升降横移式立体停车库的运动规律图2.1是25升降横移式立体车库,一共有10个车位,9个载车板,最多可以停9辆车。车在车库内的运行情况是这样的:图中一楼的车库是直接存取车的;10号车在初始状态下可以直接下降到地面层后存取车辆;同样n层m列的存取车原理都是大同小异的。图2.1 升降横移式立体车库2.2 升降横移式立体车库的传动原理1.上载车板及其提升系统每个载车板都有属于自己的传动系统,如图2.2所示,电机顺时针旋转,载车板上升;电机逆时针旋转,载车板下降。根据载车板及车重的情况确定链条所需要的传动力,根据链条所需要的传动力及载车板的移动速度可以进行电机功率的选择,根据所设计允许进入车
20、的车身高度确定上下载车板之间的距离,再根据这个距离确定链条的长度,最后根据传动力确定链轮的大小,链节形状及大小。1车位高层横移导轮 2定长链条 3载车板 4链轮 5地面横移导轮6、9车位架 7升降链条 8升降电机图2.2 链条传动型式升降机构示意图2.下载车板及其横移系统如图2.3所示,由于下载车板不需要悬挂链条,在考虑经济的情况下,下载车板可以比上载车板要短。每块下载车板后部都配有独立的电机,藏于载车板内。1横移导轨 2横移行走轮 3轴 4伺服电机 5交流异步电机 6测速器 7链条、链轮 8制动器图2.3 横移传动系统2.3 升降横移式立体车库的控制要求1如果开关在手动位置的时候,要移走第二
21、层时,只需要移开与其对应的载车板。运行要平稳,在接近极限位置的时候,应执行限位保护。2将选择开关置于自动位置,程序进入初始化状态,等待存取车。3.立体车库控制方案设计3.1 现有的立体车库控制方式在PLC还没出现之前,继电器、接触器控制在工业领域中占有主导地位。以继电器、接触器为核心元件的自动控制系统也有许多固有的缺陷。通过下面的比较我们就可以知道为什么在本次设计中采用PLC控制。l 继电器控制系统:一旦系统构成后,想再改变或增加功能都很困难;而且在工业现场的工作环境差,会降低系统的可靠性,使系统工作不稳定;安装时的接线工作量比较大,图样多种多样,安装,调试周期比较长;功能局限性大,体积大,功
22、耗多。l 单片机控制系统:目前国内市场上的单片机芯片品质参差不齐,种类数不胜数,很多的其实还是国外已经淘汰出局的次等产品,批量小的那部分产品想让它经过严格的技术筛选配对也是一件很难达到的事,因此想要得到很好的一致性和高可靠性的控制系统也是很难做到的,因为无论任何一个元件的参数稍有偏差都会引起系统运行的不可靠。再加上系统中其它外围元件(如电感、电容、电阻等)的参数不稳定性也很大,对于系统的调试工作会出现很多因各个元件之间的相互干扰而带来的调试不成功,带来很多不必要的麻烦。除此之外,对于单片机的抗电源干扰能力来说也是很弱的,而国内设计的电源也都有着这样或那样的毛病,再加上变频器对电源的干扰,因此,
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