自动立体车库的PLC控制系统设计毕业论文

第一部分设计任务与调研1.毕业设计的主要任务设计一个由PLC控制的，2×3或3×3的升降横移式立体车库控制系统，完成硬件选型及系统设计、软件设计、人机交互以及安全检测等设计内容。2.设计的思路、方法升降横移式立体停车库是一种比较典型的跨学科机电一体化产品，集机械、电子、信息技术于一体。升降横移式立体停车库主要由主框架部分、载车台部分、传动系统、控制系统、安全防护系统五大部分组成。双层机械停车设备是升降横移类机械式停车设备的一个类型，此类型车库每组设备的地面层都留有空车位，地面层只做横移运动，地上二层只做升降运动。运行时，地面层可直接存取车；地上二层存取车，需通过地面层相对应的载车台横移让出空位行方式分自动和手动两种，可通过开关切换，在车库正常运行时使用自动方式，在设备维修和调试时可使用手动方式。自动方式和手动方式均采用ＰＬＣ可编程控制器控制，因此可保证设备在任何方式下的安全运行。设备有多种安全装置可确保人车安全，如防坠装置，限位及防过卷装置，断电自动刹车制动装置，错断相保护等。3.与本课题相关的资料采用以载车板升降或横移存取车辆的立体停车设备的停车库叫做升降横移类停车库。升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成半地下、两层、三层、四层、五层等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。其工作原理为：一层车位只能横移，中间车位即可横移又可升降，上层车位只能升降，该类车库通过各层车位的移动来实现车辆的存取，由于升降横移式立体停车库对场地的适应性较强，可根据不同的地形和空间任意组合、排列，规模可大可小，对土建的要求比较低，因此，升降横移式立体停车库应用十分广泛普遍。自动化立体车库，由库房、传送底盘、载车托盘、升降装置、中央控制室和洗车房组成，传送底盘包括纵、横向传送轮及其驱动机构、偏心轮及其驱动机构、底座和罩盖，驱动机构的主动齿轮分别和传送轮轴与偏心轮轴的被动齿轮啮合，升降装置的丝杠拧入框架上下4.调研的目的和总结升降平移式停车设备的主要特点是：存、取车极为方便，托板直接落在地面上，既可用于户外停车场，也可以用于地下车库，当四个基本单元组合成一列时，便可存放多辆汽车。大型地下停车场如采用这种机械化停车系统，对有效利用地下车库的空间，增加存车容量，降低车库总造价均及其有利。升降横移式立体停车库集中了现代多方面的先进技术，是科技含量较高的车库，其中升降横移式立体停车库停车方便、存取速度快、车库结构灵活、造价低的特点，将可能成为今后停车库发展的主要形式。立体停车库目前在北京的很多新建小区内逐渐开始应用，今后随着家庭轿车的增加，经济实用的升降横移式立体停车库必将兴起，车库实现自动化控制是未来车库技术发展的主方向。可以设置ＰＣ机作为控制系统的上位机，通过灵活、友好的人机界面，以互联网作为信息通道，可实现对停车库的远程网络化控制和管理。“车库”是大中城市的热门话题，国家经贸委将“城市立体车库”列为“近期行业技术发展重点”，在现代化大都市中，升降横移式立体车库已经渗入到人们的各个生活领域，在机关、宾馆酒店、医院和居民区等许多地方，升降横移式立体停车库成了一个必不可少的基础设施。

第二部分设计说明1.理论分析1.1PLC的选择PLC是车库控制系统的核心，与变频器相结合来完成车辆的存取操作、信号显示及故障报警。存取车时PLC工作过程如下：接收到上位机或操作面板按钮输入的指令后，首先检测各种限位开关和检测元件的状态，读取车库机械驱动部分的信息，然后由PLC控制变频器为电动机提供低频电压，电动机启动并作低速运行，电动机转子通过减速器带动托盘移动。为实现电动机调速，在一定的目标位置安装了换速开关，待托盘移动触碰到换速开关时，换速开关向PLC发送加速信号，PLC控制变频器使之输出高频电压，电动机带动托盘以高速运行，车位接近终点时，触碰另一换速开关，PLC收到减速信号，并向变频器发送减速指令，电机再次低速运转，到达终点后，限位开关向PLC发送停止信号，PLC控制电动机断电，同时制动装置抱闸，保证电动机迅速停转，避免车位移动过量。为了制造、安装方便，上下两层的托盘基本相同。无论是尺寸，还是组成都基本相同。区别就在于：底层的托盘有滚轮，而上层的托盘有滑轮，此处重点来说明一下链轮、链条和提升电机及相关组成部分。

从电机的安装和美观的角度来考虑，电机应该防在车库框架后方的横梁上，而且一个托盘需要两个电动机，一侧一个水平放置在横梁上，此处电机的定位依靠底盘来定位。提升用的电机和平移用的电机一样也选用带有减速器的电机。

链传动最常见的方式就是利用一条闭合的链条，把一根轴上的动力传递到另一根轴上，两个链轮要求在同一个水平面上。本设计中要求链条传递动力，还要求钢丝绳传递运动，所以采用闭合链条，钢丝绳是采用一端固定，一端固定在滚筒上。这种情况下，一个托盘只有两根钢丝绳在承载，对钢丝绳的要求较高。如果托盘上前端有一个钢丝绳的固定端，后端有一个钢丝绳的固定端，这种情况下托盘有四根钢丝绳来承载，安全系数较高，但框架上的链条较复杂，制造不方便。如果钢丝绳固定在框架纵向梁的前部，然后和托盘上两个滑轮配合，最后回到纵向梁的后部，示意图如下图所示。这种方式不但有四根钢丝绳来承载，而且提升平稳，安全系数高，所以就采用这种方式。由于上层托盘提升到固定位置时，需要在此处长时间停滞，所以需要在链轮轴上安装制动器，制动器应该选用常闭型的制动器，因为托盘挺在固定位置的时间比托盘运动的时间长很多，电机轴和链轮轴之间也采用凸缘式联轴器进行联接。1.2设计数据本课题给出轿车的几何参数为：车身长为4700mm，车身宽为1700mm，车身高为1550mm,总重是1600Kg。托盘为载车容器，其尺寸应该大于轿车的尺寸，故托盘的尺寸初步定为：长L=5400mm,宽W=2000mm.为了保证托盘的自由运动，左右两个立柱间的距离应该大于托盘的宽度，因为这样既有利于轿车的存取，也有利于托盘的安放，所以把左右两个立柱间的距离定为2100mm,基坑的长度为6500mm。这是托盘和车库框架的大体尺寸2.设计方案（1）设计思路：设计一个自动立体车库整个由可编程控制器对车库进行统一的控制模块管理，通过可编程器根据当前各车辆的存放情况，依靠所编写程序选择控制车辆的进出（2）技术路线（步骤与方法）：第一步丶每一个有效车位都有一组独立的横移和升降系统，分别由横移及升降电机组成。第二步丶车位状态监测由传感器实现，应包含光电传感器、行程开关、限位开关等。第三步丶触摸屏。触摸屏是控制系统的操作界面，应该设车位选择，启动/停止、急停、复位、自动/点动切换等控制按钮。第四步丶平移和升降电机。载车板的左右平移和上下移动由电机的正反转控制。第五步丶车库的指示设备。运行灯、报警器和警铃。车库中车位动作时，运行灯亮，提醒人员注意；当出现紧急状态时，报警灯闪烁，同时警铃响起。 第六步丶急停功能当出现紧急意外事故时，按下急停按钮，运行过程立即停止。3.2*3立体车库模拟图4.作品特点立体车库结构特点是：底层只能平移,顶层只能升降。除顶层外,底层都必须预留一个空车位,供进出车升降之用。当底层车位进出车时,无需移动其他托盘就可直接进出车;顶层进出车时,先要判断其对应的下方位置是否为空,不为空时要进行相应的平移处理,直到下方为空才可进行下降动作,进出车完成后再上升回到原位置。其运动的总原则是：升降复位,平移不复位。升降此车库适用于小区里使用，停放的车辆是小型轿车。此车库一共有3个出入口。底层的载车板只能进行水平的横向移动，上层的载车板只能进行竖直方向上的上下运动。本车库一共可以停放5辆轿车（即一共有5个载车板）。为了实现载车板的自由提升和横移，从而实现轿车的存取，底层存在一个空车位，即能够横移的载车板只有两个，为了对存取车进行详细的说明，对各个车位进行了编号，号码如图3-1所示。现在以取车为例来说明存取车的顺序。如图所示，假设5车位目前为空车位。如果要取4、6车位的轿车，可以直接取车；如果要取2车位的轿车，只需要将2车位的载车板下放到5车位即可以取车，最后让我们来看一下1（3）车位的轿车的取车顺序，要取1（3）车位的轿车，必须先将4（6）车位的载车板横移的空车位（2车位），然后将1（3）车位的载车板下放到4（6）车位即可以取车了。需要说明一下的是，当轿车取走后，上层的载车板需要提升到原位。存车的过程和取车的过程基本相同。

第三部分设计成果1.车库设计流程图2.自动车库PLC系统设计I/O分配表3.自动车库PLC系统设计接线图

4.自动车库PLC系统设计梯形图5.设计作品的优缺点5.1升降横移式立体车库的优点

(1)节约占地面积，充分利用空间。一般来说，升降横移立体停车库的占地面积约为平面停车场的1/2-1/25，空间利用率比建筑自走式停车库提高了75%。

(2)相对造价比较低。升降横移式立体停车库每个泊位约需1.5万元，而建筑自走式停车库每个车位的造价约为15万以上。

(3)使用方便，对操作人员的要求不高，操作简单、安全、可靠，存取车快捷，维护也很方便。一般存取一辆车为80秒。

(4)减少因路边停车而引起的交通事故。在许多城市的主要地段，司机往往没有找到停车场而把车停靠在路边，这样就很容易造成交通阻塞，甚至引起交通事故。

(5)增加了汽车的防盗性和防护性，在车库的系统中配置有智能防盗装置、防火装置等，增强了车库的整体安全。(7)改善了市容环境。在现代化的车库设计中，不仅仅只是为了满足停车要求，更主要的是让其融入城市的整体建筑环境中，成为现代化大都市一道独特的风景。

升降横移式立体停车库是全自动化的停车方式，也是今后停车改革的主要方向。尤其是寸土寸金的大城市。采用机械式立体停车方式，显得尤为重要，而升降横移式立体停车库也在机械式立体停车库中显得更加普遍化、居民化、实用化。5.2升降横移式立体车库的缺点每组设备必须留有至少一个空车位；为链条牵动运行过程不具有防止倾斜坠落功能6.佐证材料：自动车库PLC系统设计所用的传感器图片

第四部分结束语随着中国经济的腾飞，城市化进程加快，汽车越来越快的走进工薪阶层家庭，而土地越来越紧缺的情况下，为解决城市停车难的问题，立体车库是必然出路。我国立体车库发展虽经历了十来年的发展，但仍处于初级的停车功能，是最原始的使用阶段，它的设计水平、经济价值还有待于完善和开发。为此对立体车库设计方案优化具有重大的现实意义和潜在的市场经济效益。本文在参阅了国内外有关立体停车库的大量资料的前提下，对升降横移式立体车库设计机构装置和控制系统进行细致研究，得出了以下重要的结论：1.通过大量的调研工作，对自动化立体车库的发展特点和发展方向进行了总结，通过对市场需求的分析和对比国内外立体车库的发展状况，分析了智能立体车库广阔的市场前景和趋势。

2.为提高车库生产的经济效益，对车库构架的钢结构进行了优化设计，节省了钢材，降低了建造成本。

3.在分析目前立体车库常用的传动系统基础上，确定了本车库的机械系统传动方案。分析各种载车板的提升方案，最终确定了最稳定、可靠且经济的方案。

第五部分致谢这次的毕业设计，首先要感谢老师的悉心指导，从设计方案开始，老师就给与了已经的建议和指导，出现问题是老师的及时指出，让我少走很多弯路。同时，毕业设计的完成也少不了同学们的帮助，虽然这次课程要求独立制作，但是仍脱离不了集体的力量，同学间的共同讨论，讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题。每组设备必须留有至少一个空车位；为链条牵动运行过程不具有防止倾斜坠落功能对于这个对于这个问题我觉得应该从程序上解决，需要我去学习更多的知识从而编一个可以解决此问题的程序。毕业设计的完成，我感到成功的喜悦。同时也看到了自己学习上的不足，设计上出现的问题就是自己知识的欠缺，今后要好好学习，查漏补缺，积极思考，这次设计中的感悟都会是今后我人生中宝贵的财富。

第六部分参考文献【1】电气