基于PLC的立体车库控制新版专业系统设计模板.doc
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1、西安交通大学网络教育学院毕 业 论 文 (设计)论文题目 基于PLC立体车库控制系统设计 班 级 电力系统及其自动化 学 号 3066 姓 名 薛志松 联络方法 指导老师 赵艳妮 提交日期 .8.15 网络教育学院毕 业 设 计 (论 文) 任 务 书专业班级电力系统及其自动化1309层次专升本姓名 薛志松 学号 3066 一、毕业设计(论文)题目 基于PLC立体车库控制系统设计 二、毕业设计(论文)工作自06月26日起至09月24日止三、毕业设计(论文)基础要求:论文总体结构应分为以下几部分:题目、摘要、目录、序言、正文、结论、参考文件和附录等几部分组成。论文应努力争取有作者自己创见和见解,
2、中心突出,层次分明,叙述清楚,结构严谨,文字流畅,论证有理有据,含有说服能力。 指导老师: 赵艳妮 网络教育学院毕业设计(论文)考评评议书指导老师评语:该生毕业设计过程中态度较认真,论文叙述清楚,论文对材料进行了一定程度加工整理,论文内容尚能联络实际,有一定分析问题、处理问题能力。提议成绩: 及格 指导老师署名: 赵艳妮 9月13日答辩小组意见:责任人署名 年 月 日答辩小组组员 毕业设计(论文)答辩委员会意见: 责任人署名: 年 月 日基于PLC立体车库控制系统设计摘要 此次毕业设计课题为基于PLC立体车库控制系统设计。机械式车库种类较多,关键有以下形式:升降横移类、垂直循环类、水平循环类、
3、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类、简易升降类等。经过对这些车库类型特点比较和分析,选择了三层三列升降横移车库结构为研究模型和设计内容。本设计叙述了立体车库发展和当今现实状况,叙述分析了三层三列升降横移式立体车库运行原理和结构特点,设计了立体车库控制系统,并依据其运行原理设计了PLC程序。关键词:立体车库,升降横移式,控制系统,PLC目 录1 绪论11.1 课题意义11.2 中国外相关课题研究动态12 升降横移式立体车库机械设计部分32.1 立体车库分类及其特点32.2 升降横移式立体车库工作原理52.3 升降横移式立体车库结构62.3.1 升降横移式立体车库关键组成62.3.2 升降横移式立
4、体车库结构示意92.4 升降横移式立体车库中安全防护装置103 立体车库电气控制系统设计123.1 电气控制系统整体设计123.2 电气系统关键部分设计153.2.1 PLC接线设计153.2.2 其它资源配置163.3 PLC控制程序设计173.3.1 PLC选型193.3.2 PLCIO资源配置203.4 电气安全装置214 升降横移式立体车库监控系统设计224.1 立体车库自动化控制系统224.2 基于Wincc监控系统设计和实现254.1.1 Wincc概述254.1.2 监控系统功效254.1.3 Wincc组态265 结论29参考文件30致谢31附录321 绪论1.1 课题意义 伴
5、随车辆增加,停车难成了头等问题,而停车难问题出现,也给立体机械停车设备行业带来了巨大商机和宽广市场。在这商机和竞争并存时候,中国机械停车设备行业也将从快速发展阶段进入稳定发展阶段。 立体车库高倍率技术经济指标,立体停车设备停车容量大。城市空间是有限,立体车库相比较地下车库,占地面积小,也可停放多种类型车辆,尤其是轿车。和相同容量地下车库投资相比,投资少,施工短,耗电省。自动立体车库含有完整安全系统,如障碍物确定装置、紧急制动装置、预防忽然落下装置、过载保护装置、漏电保护装置、车辆超长及超高检测装置等等。存取过程可由人工完成,也能够配置计算机设备全自动完成,这也给以后开发设计留有大空间。.外观同
6、建筑协调,管理方便立体停车设备最适适用于商场、宾馆、办公楼前、旅游区。很多装置基础无须专门操作人员,一个司机就可单独完成。城市空间是有限,但人类社会发展是无限,而人类智慧也是无穷,立体停车设备将会利用有限空间去完成更困难问题,立体车库会让大家发觉停车原来如此轻松,简单。 停车设备有效地处理停车难问题,这个应该是值得肯定,而对于立体车库以后发展来说,它也会有着更多优势,会逐步替换那些平面自然停车场。立体车库,未来市场是巨大,但对产品需求,将会向两个极端发展:一个极端就是价格极端,以价格优势占领市场;另一个极端就是技术和性能极端,要求停车设备含有优越使用性能、方便操作方法、快捷存取速度。伴随中国经
7、济连续快速发展,城市计划完善,立体机械停车设备行业将成为一个充满生机朝阳行业,立体机械停车设备技术也将得到长足发展1.2中国外相关课题研究动态自动立体停车装备系统在世界各地发展是极不均衡,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。日本因为国土面积小而应用最广,自从1959年引进了建造机械式立体停车库技术以后,到1983年,就已经在本土上共建造了25454座多个形式机械式车库,平均每座容车量达成十辆左右,最多能达成百辆以上。从上世纪七十年代末期起,车库容量年递增率为5%-7%,已经赶上了同期汽车拥有量年递增率4%-6%,从技术特征上看,日本更重视竖
8、式自动立体车库发展,即密集型自动立体停车库发展。1993年,在日本东京举行世界立体自动停车设备展览会盛况空前。进入20世纪以来,在中国举行了多个和停车设备相关展览会,十月在上海举行“上海国际停车设备和智能系统展览会”一样热闹非凡,它吸引了来自德、日、美等世界上著名停车设备制造商,全自动立体停车设备容车能力及其技术完备,优异程度已被世界广泛认可和接收。中国正处于经济和建设发展阶段,现在已经有国外多个停车设备出现在中国市场上。停车装置种类繁多,必需经过详尽技术分析及经济分析才能够有明智决断,有效利用一切有利原因,建造出经济技术全部合理停车装置。总而言之,在我们面临着建设现代化大城市重担和土地资源寸
9、土万金情况下,设计、生产和使用这一现代化设备是可行、明智选择。它前景将是无限美好。停车装置这一潜在市场也逐步明朗起来了,这给中国企业经营者们增加了压力和动力,应联合科研、生产和使用者,共同推进这一高新技术产业发展。去抢占这一新兴市场。能够断言,未来这一市场竞争一定是猛烈。中国机械式车库早期研究开发工作是从80年代中期开始,90年代开始引进和生产停车设备,在北京、上海、广州、深圳等地全部有使用。参考日本等国家标准准制订中国行业标准也于近几年出台,现在停车设备生产厂已发展到几百家,生产多种类型停车设备,有些停车设备已开始出口10。机械式立体车库是一个含有综合性能建筑,不仅包含了机械停车设备,其计划
10、建设包含到区域整体景观、交通疏导、建筑结构、供电照明、通讯监视、通风排水、环境保护、安全消防、收费管理等各学科领域,就停车设备本身而言,其机械结构发展已形成了停车设备独有技术特征,需要多学科、多专业复合型人才主动参与,把国外停车技术和各领域成熟技术移植到中国停车产业,开发出安全、经济、高效、节能、省地产品,满足中国外市场需求。2 升降横移式立体车库机械设计部分2.1 立体车库分类及其特点机械式车库种类较多,关键有以下形式:升降横移类、垂直循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类、简易升降类等。下面介绍其中多个类型及其特点。(1)升降横移式停车位为两层或多层,有若干层同层置车板可左
11、右横向移位,经过升降机构改变置车板高度。可为地上式或带地坑式。特点:有效利用空间,提升空间利用率达数倍。 存取车快捷便利,独特跨梁设计,车辆出入无障碍。 采取PLC控制,自动化程度高。 环境保护节能,低噪音。 人机界面好,多个操作方法可选配,操作简便。(2)垂直循环式经过传动机械,驱使以垂直方法排列各置车板作连续环形运动。车辆出入口在设备最下面称为下出入口式,在中间部分称为中出入口式,在最上面称为上出入口式。可为封闭式高塔或敞开式低塔。特点:使用PLC自动调车,一次按键即可完成存取车。可设置在地面上或半地上半地下,可独立或附设在建筑物内,还可多台组合。可省去购置土地大量费用,有利于合理计划和优
12、化设计。(3)巷道堆垛式采取巷道堆垛机和搬运器,将进到搬运器上车辆一起作平面移动且垂直升降到停车位旁,再用存取机构将车辆送入停车位。特点:全封闭管理,安全、防盗、为车辆提供最好防护。可设置于地上或地下,充足利用有效空间。载车板升降和行走同时运行,存取车方便快捷。全封闭式管理,安全可靠,保障人、车安全。经过升降机、行走台车及横移装置输送载车板实现存取车操作,整个过程全自动完成。固定式升降机各层行走台车配置形式,可实现多个人同时存取车。(4)垂直升降(塔库)式停放车辆停车位和车辆升降机以立体方法组成高层停车设备。经过搬运机械将车辆或载有车辆置车板横向或纵向地从车辆升降机搬运至停车位。停车位分横置式
13、、纵置式和圆周式三种。特点:占地少,容车量大,高层设计最高能够达成平均一辆车仅占一平方米空间。可同时提供多车位进出口,等候时间短。智能化程度高,可预约存取车及空车位导向。利用车库外形空隙空间能够进行绿化,使车库变成一个立体绿化体,有利于美化城市和环境。(5)平面移动式 在同一层面上,用搬运台车平面移动车辆,或使置车板平面横移。可为单层平面横移、单层(多层)平面往返和门式起重机多层平移。特点:每层车台和升降机分别动作,提升出入库速度,可利用地下空间,停车规模可达成数千台。 部分区域发生故障时,不影响其它区域正常运行。 经过计算机和触屏界面进行综合管理,可全方面监视设备运行情况,而且操作简单。(6
14、)简易升降式停车位为两层或三层,经过升降机构或俯仰机构改变置车板高度或倾斜角度,供车辆出入。可为地上式或带地坑式。特点:结构简单实用,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,搬迁安装轻易或依据地面情况,独立及多台设备。备有专用锁匙开关,预防外人开动设备。车板防下滑保险装置。(7)其它水平循环类:各置车板以两列或多列方法水平排列,并循环移动。置车板以圆弧运动方法循环者称为圆形循环式;以直线运动方法循环者称为箱形循环式。多层循环式:各置车板以两层或多层方法排列,在相邻两层间两端设有车辆升降机,同层置车板可在该层内作水平循环移动。置车板在设备两端以圆弧运动方法升降者称为圆
15、形循环式;以垂直运动方法升降者称为箱形循环式。车辆入库方法和水平循环相同。经过对各类立体车库分析并结合此次设计车库容量,能够得出选择升降横移式立体车库为最好选择方案。2.2 升降横移式立体车库工作原理升降横移式立体车库每个车位全部有载车板,车辆就停在载车板上,最下层载车板只做左右横移,不能升降,中间层车位能够左右横移和升降,上层车位只能升降,不能横移,若中间层车位需要存取车,则需下层车位移出空位,才能降至底层,上层车位需要存取车,则需要中间层车位和下层车位移出空位方能下降至底层,存车时,当载车板到位后,驾驶员将车开上载车板后下车离开,中间层和上层载车板自动升至所在层位,取车时,下层车位直接开出
16、,上层和中间层则是载车板降至底层后,等驾驶员进入车库开走汽车后,载车板自动回至所在层位。图2-1为一个地上7车位升降横移式停车设备,其工作原理是:三层三个车位能够升降,二层两个车位能够升降和平移,一层两个车位只能横向横移,空车位供三层和二层车位下降时借用。1、2号车位能够直接存放车辆;7号车位需下降后再存放车辆;3号车位则需先将1号和2号载车板右移,再将3号载车板下降;4号车位则需先将2号载车板右移,再将4号存车板下降;5号车位需要先将1、2、3、4号四个载车板右移,再将5号载车板下降;6号车位则需要先将2、4号载车板右移,再将6号载车板降下。图2-1 七车位升降横移式立体车库工作原理图2.3
17、 升降横移式立体车库结构2.3.1 升降横移式立体车库关键组成以三层三列式立体车库为模型建立研究对象。升降横移式立体车库关键由钢结构、传动机构、载车板、电气控制系统、安全装置五大部分组成。(1)钢结构图2-2 钢结构简单示意图含有以下特点:可靠性高钢材在生产时,整个过程可严格控制,质量比较稳定,性能可靠。钢材组织均匀,靠近于各向同性匀质体。钢材物理力学特征和工程力学对材料性能所作基础假定符合很好。钢结构实际工作性能比较符合现在采取理论计算结果,计算结果可靠,所以说钢结构可靠性高材料强度高,钢结构自重小和混凝土等材料相比,即使钢材重力密度大,但它强度和弹性模量较高,而且强度和重力密度之比也高得多
18、。钢结构自重小,从而便于运输和安装,可减轻基础负荷,降低地基和基础部分造价。材料塑性和韧性好钢材塑性好,钢结构在通常条件不会因超载等而忽然断裂。破坏前通常全部会产生显著变形,易于被发觉,可立即采取补救方法,避免重大事故发生。钢材韧性好,钢结构对动力荷载适应性强,含有良好吸能能力,抗震性能优越。钢结构制造简便,施工工期短钢结构通常在专业工厂制造,易实现机械化,生产效率和产品精度高,质量易于确保,是工程结构中工业化程度最高一个结构。构件制造完成后,运至施工现场拼装成结构。拼装可采取安装方便螺栓连接,有时还可在地面拼装成较大单元,再进行吊装。施工工期短,可立即发挥投资经济效益。因为钢结构含有连接特征
19、,故易于加固、改建和拆迁。钢结构密闭性好钢结构采取焊接连接可制成水密性和气密性很好常压和高压结构、管道等。钢材耐锈蚀性差在没有腐蚀介质通常环境中,一般钢材制成钢结构经除锈后再涂上合格防锈涂料,锈蚀问题并不严重。立体车库多在没有腐蚀介质环境中,所以对钢结构本身维护费用低。结构主体采取热制H型钢、槽钢、角钢和钢板等型材制造,含有很好强度和刚度,轻巧、美观,并可二次拆卸安装,运输方便。(2)传动机构每块上载车板全部配有一套独立电机减速机和链传动组合传动系统。其工作原理图2-3,电机顺时针旋转时,载车板上升,电机逆时针旋转时,载车板下降。依据载车板及车重确定链条所需传动力。依据传动力及载车板移动速度确
20、定电机功率。依据车身高度确定上下载车板间距离,依据这个距离确定链条长度,最终依据传动力确定链轮大小,链节形状及大小。图2-3 链传动简单示意图(3)载车板因为下载车板不需悬挂链条,所以为了节省材料,下载车板比上载车板要短。每块下载车板后部全部配有一套独立电机减速机传动系统,藏于载车板内。在下载车板底部装有四只钢轮,能够在导轨上行走,其中两只为主动轮,装于长传动轴两端,另两只为独立安装从动轮。电机减速机驱动长传动轴运转,长传动轴上主动钢轮在导轨上滚动行走从而使下载车板作横向平移运动。依据载车板及车辆重量、行走速度、滚轮和导轨间摩擦系数确定横移电机驱动功率。图2-4 平板式载车板及拼合示意图(4)
21、安全装置在立体车库上层停车位和下层停车位纵梁处装有上下行程极限开关,在中间层和底层车库横梁两端装有左右行程极限开关。上载车板上装有防坠落安全装置,防坠落安全装置安装在纵梁和上载车板停泊位置之间,在纵梁两边各安装两只电磁铁控制挂钩,上载车板两侧对应位置出个装两只勾环,当上载车板上升到位后,纵梁上安装四只挂钩便会自动勾住四只勾环,以预防当升降电机制动器失灵后,上载车板汽车和上载车板坠落,从而压毁下层汽车。行程极限开关作用是当载车板抵达位置是自动停止。图2-5 安全装置简单示意图(5)控制系统升降横移式立体车库控制系统采取PLC控制,关键有自动,急停,手动三种控制方法,立体车库通常采取自动控制方法工
22、作,当出现紧急异常情况时候使用急停控制,当故障排除或急停取消后,能够用手动按钮使车库复位。2.3.2 升降横移式立体车库结构示意本论文具体选择三层七位升降横移式自动化立体车库进行研究和设计,其设备结构示意图2-6:图2-6 升降横移式立体车库设备结构示意图(1)立体车库模型本立体车库建筑模型为一个三层七车位立体车库,车库平面设计示意图图2-7所表示,车库立体模型示意图图2-8所表示。(2)立体车库设计指标本车库以中型轿车尺寸长(4800mm)宽(1800mm)高(1800mm)为标准进行设计,据此每个停车位尺寸应为长(5000-6000mm)宽(2500-3000mm)高(-2500mm),经
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