智能小区立体停车库设计

序号〔学号〕：040840511长春大学光华学院

毕业设计〔论文〕智能小区立体停车库设计姓名钟茂华系别电气信息学院专业电气工程及其自动化班级G08405指导教师马春龙〔副教授〕2021年6月15日智能小区立体停车库设计【摘要】本文研究的是以升降电梯、行走小车及其横移机构为主体的电梯式立体车库。对电梯式智能立体停车库进行了认真的分析和研究。简要介绍了电梯式智能立体停车库的特点和概况。对其控制系统总体方案进行了讨论研究，对控制系统按测控层和管理层进行分层管理【关键词】：智能小区立体车库PLCDesignofintelligentstereogarage【Abstract】Thisstudyistolift,awalkingtrolleyandtraversingmechanismasthemainelevatortypesolidgarage.Ontheelevatorintelligentstereogaragehadseriousanalysisandresearch.Brieflyintroducestheelevatorintelligentstereogaragefeaturesandprofiles.Thecontrolschemeofthesystemarediscussed,thecontrolsystemaccordingtothecontrollayerandmanagementlayerstratifiedmanagement【Keyword:】IntelligentCommunityStereogaragePLC目录TOC\o"1-3"\h\u25698前言 129729第一章绪论 2196611.1立体停车库概述 2238771.2与本课题关的有国内外研究现状 21497第二章电梯式立体车库的设计 5168522.1电梯式立体车库的主体结构设计 525003 5266252.1.2电梯 516348 5251942.1.4载车板横移机构 631827 6271532.1.6自动控制系统 6281232.1.7消防系统 6156472.2电梯式立体车库的工作原理 7149402.3电梯式立体车库的控制系统 920662第三章立体车库车辆存取优化分析 11137953.1排队论根本概念 11221113.2排队系统的主要数量指标和记号 12273523.3提高立体车库运行速度 13229953.4存取车策略优化 147455第四章车库升降机构电气控制系统设计 1787584.1电梯式车库提升机构 17263514.2曳引电机及其调速方法的选择 2266524.3变频器与PLC简述 22178234.3.1变频器 22233044.3.2可编程控制器PLC 22240064.4基于MCGS计算机组态监控系统 2610447 26146804.4.2MCGS5.5通用版组态软件的功能: 27124184.4.3监控系统的功能分析 286054总结与展望 3026220致谢 3125296参考文献 32前言本文研究的是以升降电梯、行走小车及其横移机构为主体的电梯式立体车库。对电梯式智能立体停车库进行了认真的分析和研究。简要介绍了电梯式智能立体停车库的特点和概况。对其控制系统总体方案进行了讨论研究，对控制系统按测控层和管理层进行分层管理。测控层以及相关检测装置构成，管理层主要以上位机实现监控。根据立体车库的具体特点，运用排队理论对车库排队系统进行研究。发现立体车库系统符合瓜排队模型。根据理论计算结果指出车库存在的缺乏，并提出依靠使用不同存取车策略等方法进行改良。在完成控制系统总体方案设计之后，着重进行了立体车库的升降机构控制系统的研究。比较分析了四种常见车库提升系统的结构形式，选定了适用于电梯式立体车库运行的结构，确定传动比。对调速方式进行研究，从中确定了变频变压调速，。按照车库升降系统的要求，分析计算得出曳引电机容量随之确定、变频器及其他配件完成升降系统的控制线路图。为适应智能化、自动化的要求，以组态软件为平台，对立体车库的功能需求进行了研究分析。为提高效率、降低能耗对电梯运行速度曲线进行研究，得到电梯运行的数学模型及仿真结果。据此得出升降系统运行参数设置的优化结果。关键词:电梯式立体停车库.排队理论。第一章绪论立体车库是集自动化技术、机器人技术、计算机技术等高新技术为一体的智能化、立体化的物流运输系统。机械式停车库是指使用车辆之外其它带有动力的搬运器，完成车辆停放、存储工作的整个设施。机械式停车设备类别、形式与根本参数根据中华人民共和国机械行业标准JB/T8713的划分，其类别及代号如表1-1所示：表1-1机械式停车设备类别及代号随着国民经济的高速开展，我国轿车保有量直线上升。据中国汽车工业协会公布的数据说明，1997年全国汽车保有量1100万辆，其中轿车万400辆，当年轿车生产量48.2万辆，微型车生产量38.2万辆，1998年轿车生产量50万辆，1999年55万辆，2000年57万辆。2002年中国汽车产量到达了325万辆，比上年增长38%，全球排位由2001年的第八位上升至第五位。2005年的轿车保有量已到达1108万辆。由于中国参加世贸关税进一步降低，2021年北京奥运及2021年上海世界博览会等重大事件的影响，以及国内需求的进一步拉动和“费改税〞等政策的驱动，我国的汽车工业仍将具有很大的开展空间并将继续保持快速平稳开展。按前述数据预测，2021年将到达2000万辆。城市中停车位需求按1：1.2〔100%的根本停车位和20%的公共停车位计算，将增加停车位480万个，平均每年需求96万个。因此，停车问题也就逐渐成为大城市迫切需要解决的难题。城市和已建小区有限的地面面积己无法提供足够的停车车位，向空间开展成为当前解决问题的一条重要途径。机械式立体车库具有占地面积小、操作简单、灵活，平安可靠等诸多独特的优点，对于在寸土寸金的大都市建造平面车库具有明显的优点。智能立体车库就应运而生成为城市交通的一个研究热点，国家已把其列入了“九五〞重点科技攻关工程之一。机械式立体车库发源于上世纪20年代的美国，是在繁华拥挤的都市里为解决停车难而采取的一种措施。50年代以后，伴随着私人小汽车的大量涌现，在西欧、东南亚、韩国和日本都得到了广泛的应用。形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业体系。其中，开展较早、较好的日本公司有新明和、石川岛播磨、日精、三菱重工等欧洲有意大利SOTefin、Interpark、德国Palis等。这些国家和公司从上世纪六十年代初就开发并使用可最大限度地利用空间的机械式停车设备，经过几十年的不断开展，机械停车库从造型、结构、控制、驱动、监测、材料、保险等方面不断地更新换代，日趋完美。我国立体车库的开展，始于上世纪八十年代，河北承德的华一机械车库集团有限责任公司于1989年建造起国内第一台垂直循环类机械式停车车库，填补了国内机械式停车车库的空白。虽然从二十世纪八十年代就开始研制和使用机械式立体车库，但由于市场需求原因，十多年来缓慢开展。近年来，中国经济腾飞，城市化进程加快，汽车工业和汽车需求市场得到快速开展，汽车保有量的不断增加。然而，城市停车设施的增长却长期落后于车辆的增长。立体车库产业在上世纪九十年代迅速兴起，步入了引进、开发、制造和使用的快车道，国内立体停车库市场正以直线上升的态势在飞速开展。我国立体停车设备的产品经引进技术和自主研究开发，生产技术水平有了很关的提高，许多设备采用了当前机械、电子、液压、光学、磁控和计算机等领域的先进技术，如采用交流变频调系统，使运行高速、平稳、省电、减少振动和噪声。控制形式有按钮式、卡式、触摸屏式、密码钥匙式、遥控式等，有些设备还采用了总线控制技传动装置采用内藏式，以增大停车空间并保护各传动元件不受污染和腐蚀，提高了设备的耐久性机械结构中采用了模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸，缩短施工周期还采用一些新材料、新工艺，如采用“H〞型钢做钢梁，组合的镀锌板或一体成型的镀锌板制作载车板平安保护方面采用了声光引导及定位装置，自动消防灭火系统等。目前品种的满足率已达90%左右，有的品种填补了国内空白，产品国产化率到达50%以上。目前国内从事立体车库研发的企业已有100余家，其中主机生产的企业有50多家，批获得国家颁发的立体停车设备制造企业资质的有22家。为适应立体车库行业迅猛开展的需要，保证产品质量和可靠性，以标准立体车库的生产和建设，国家已出台了?机械式停车设备类别、型式与根本参数?一一1998等6个标准，对推动我国立体车库事业起到了极大的促进作用。如前所述，目前我国各大城市停车设施的建设仍远远落后道路建设和汽车工业的开展。有资料说明，现有停车数不到总需求的7%，远远落后于城市汽车交通的开展，由此将会带来的诸如影响城市形象、汽车消费等一系列社会问题。出现这种现象除了和停车‘设备行业的开展本身涉及到停车立法、收费政策、城市规划、交通管理等诸多方面困难和阻碍之外，停车设备设计本身存在缺陷，关键问题是自动化技术水平低下设计制造本钱过高而导致的车辆收费过高，收费高成为阻碍其推广使用的主要原因。资料显示，在北京一般地面停车每小时2元，而立体车库为5元。同时在立体车库标准标准中规定车库最难取车的车位，一次取车时间不得超过两分钟，由于我国的技术水平现状，实际上很难到达这样的标准。在土地越来越紧缺的情况下，立体车库是解决城市中停车难问题的必然出路。但假设要良性开展，就要解决现存问题。当前，我国设计制造的立体车库大多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。由此可见研究如何降低立体车库设计制造本钱及进一步提高控制系统自动化程度实现快速、准确地存取，具有重大的现实意义。我国城市人口集中、建筑密度大，各种根底设施建设用地不断增长，用地日趋紧张。在经济每年以接近10%的同时，全国机动车辆每年以10%一15%的速度增长，每年预计需新增停车位400万个。由于我国停车场建设的严重滞后导致机动车违章停靠，侵占道路和绿地，致使道路通行能力下降，影响了社会总体效率。机械式立体车库，占地空间小，并且可最大限度地利用空间，平安方便，是解决城市用地紧张、缓解停车难的一个有效手段。国家计委己明确机械式立体停车设备及城市立体停车场为国家重点支持的产业。1998年1月1日起执行的?国家计委6号令?把机械式停车库和立体停车场列入“国家重点鼓励开展的产业、产品和技术目录〞国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资工程给予免征进口税〞。上述措施为我国立体停车库产业的成长提了良好的条件、也为我国解决城市停车问题提供了时机。可以预见立体车库具有非常广阔的市场前景。本课题来源于武汉理工大学与浙江恒祥汽车零部件制造合作研究的“多车位机械式立体车库开发〞工程。研究的目的是设计开发一套实用、平安有效的电梯升降式机械停车设备，并相应地进行扩展性研究。第二章电梯式立体车库的设计2.1电梯式立体车库的主体结构设计本文研究的是升降电梯、行走小车及其横移机构为主体的电梯式立体车库。作为存取车辆的工具，其摒弃了老式停车场或停车楼占地面积大、停车数量少、污染严重和停车平安性低等问题，继承和发扬智能立体车库占地少、停放车辆多，便于集中管理、平安可靠等优点，具有结构简单可靠、钢架结构稳定性好、车位的增减方便灵活、造价低、使用方便、车辆存放平安性高、采用计算机控制、实现监控管理一体化等特点。还可以根据用户的需要及环境和场地的要求设计不同数量的车位，从几十个车位到上千个车位，可建立在广场、商场、建筑物顶部、地下等场所。电梯式立体车库的主要结构如图3一1所示。钢结构框架主要由立柱、横梁、纵梁、电梯升降导轨、小车行走导轨、停车架等部件组成。主要作用是承重和内置几十个停车泊位并安装机械传动、电气控制、消防系统、排水等设备。图2-1电梯式立体车库的主要作用图2.1.2电梯电梯主要由电机、减速机、升降链、轿厢、平衡链及平衡重等组成。行走小车由步进电机驱动，发出脉冲控制行走距离结合安装在导轨上的接近开关实现小车行走到位的精确控制。为提高存取车效率，每层设置一辆小车，并规定每辆小车仅能在其所在层存取车。2.1.4载车板横移机构横移机构设置在行走小车长框架两头的横梁上。主要由电机、链传动长轴、链条、链轮及三级滑叉等组成。其工作原理是当电机运转后，通过链传动带动长轴转动，长轴两端通过链条、链轮带动三级滑叉做横向存取运动。载车板横移装置的功能是将载车板存入车库或取出。如上图：大体托板简图载车板作为轿车停放的场所和轿车位置转换的载体。2.1.6自动控制系统自动控制系统主要包括控制、拖动、检测及平安保护局部。电梯式立体车库存取车时的动作较多且复杂，要求控制系统实现顺序动作、速度、定位及平安互锁等控制。故此类停车库一般都采用控制系统。同时，为了保证传动装置在运行时低噪声、低能耗、自动加减速，并且运行平衡、高速、准确，车库升降装置多数采用交流变频调速系统。为确保车辆平安，车库内还安装了光电检测装置和各种限位装置来检测隐患。2.1.7消防系统在停车库内设置有整套的自动灭火系统。烟感及温感探测器均匀地分布在各层车架中间，如果库内温度或烟气浓度过高，消防系统将启动排风机直至到达设定要求。假设失火，整个自动灭火系统会迅速把火熄灭。2.2电梯式立体车库的工作原理电梯式立体车库内设置能停放几十辆汽车的钢结构停车架，一端或中间为电梯升降井道，主要是通过电梯的上升、下降通过小车水平行走至指定车位利用小车上的横移装置将载车板上的汽车送入停车架或将已存于各车位的汽车取出，运回地面。由于存取车是三维运动，即水平尤方向、横向方向和高度方向的运动。其高度方向的运动由电梯的升降实现水平方向的运动，由行走小车的前、后行实现横向厂方向的运动由载车板的横移实现。即一个存取周期应由水平方向、横向方向和高度了方向的运动组成。电梯式立体车库的工作原理电梯式立体车库内设置能停放几十辆汽车的钢结构停车架，一端或中间为电梯升降井道，主要是通过电梯的上升、下降通过小车水平行走至指定车位利用小车上的横移装置将载车板上的汽车送入停车架或将已存于各车位的汽车取出，运回地面。由于存取车是三维运动，即水平尤方向、横向方向和高度方向的运动。其高度方向的运动由电梯的升降实现水平方向的运动由行走小车的前、后行实现横向厂方向的运动由载车板的横移实现。即一个存取周期应由水平方向、横向方向和高度了方向的运动组成。由于各个方向上的几何尺寸及运动速度各不相同，且在一定的情况下某些运动部件之间存在互锁关系当电梯与行走小车别离时，它们可分别同时动作当电梯载有行走时，仅电梯动作。由此可知，车库的存车流程如图3一2所示车库的取车流程如图3一3所示。表2-2存车流程表2-3取车流程2.3电梯式立体车库的控制系统立体车库的控制系统有两层管理层和测控层。管理层负责日常的计时收费、打印单据等管理工作，同时与测控层实现通讯管理。它以台式电脑为核心，配备有打印机、通讯模块等外部设备。测控层那么负责车库存取车控制、位置检测、平安检测等底层操作，因而需要高度的工作可靠性和快速响应性。由于PLC有以下优点：1〕可靠性高，它采取了光电隔离、滤波、稳压保护、故障诊断等多种手段，在工业现场中平均无故障时间达5万一10万小时左右响应快2〕采用模块化的结构、安装容易还选用了高速计数模块、多点I/O模块、通讯模块等。所以测控层选用PLC(可编程控制器)作为控制系统的主控机。PLC工作时，首先开机自检，确认无故障后，判断当前是手动模式还是自动模式。手动模式是用于设备调试或者故障处理情况。自动模式那么由中的程序控制用于车辆的自动存取。第三章立体车库车辆存取优化分析排队论起源于20世纪初的通话，1919一1920年丹麦数学家、电气工程师爱尔兰用概率论的方法研究通话问题，从而开创了这门应用数学，并为这门科学建立了许多根本原那么。排队论是研究排队系统即随机效劳系统的数学理论和方法，是运筹学的一个重要分支。在日常生活中无处不存在排队现象，例如乘客等公汽、飞机等待降落、游乐园购票、船舶停靠码头、邮局提取包裹等等，它们都需要排队。在排队论中，对于各种排队系统或效劳系统，将其中要求得到效劳的对象统称为“顾客〞，将提供效劳者统称为“效劳员〞、“效劳机构〞或“效劳窗〞，顾客与效劳窗之间存在一种效劳关系。实际的排队系统千差万别，但都可概括为顾客未得到某种效劳到达效劳机构，假设不能立即得到效劳又允许排队等待，那么参加等待队伍，直到获得效劳后离去。常见的排队系统如图3一1、3一2、3一3、3一4所示3一1单效劳台排队系列3一2一队列多效劳台排队系统3一3多队列多效劳台排队系列3一4多效劳台串联排队系统不管以上排队系统具体形式有何差异均可归纳为图4一5所示模型。3一5排队系统的模型框图随机性是排队系统的一个普遍特点，是指顾客的到达情况如相继到达时间间隔与每个顾客接受效劳的时间是事先无法确切知道的，或者说是随机的。排队论研究的排队系统中，顾客相继到达时间间隔和效劳时间这两个量中至少有一个是随机的。3.2排队系统的主要数量指标和记号排队系统研究的目的是了解系统运行状况，对系统进行调整和控制，使系处于最优运行状态。描述一个系统运行状态的主要数量指标有1〕队长和排队长队长是指系统中的顾客数，为排队等待的顾客数和正在接受效劳的顾客数和排队长指系统中正在排队等待效劳的顾客数队长和排队长一般都是随机变量。队长的分布式顾客和效劳员都关心的。对系统设计人员而言，知道队长的分布，就能确定队长超过某个数的概率，从而确定合理的等待时间。2〕等待时间和逗留时间等待时间：顾客到达时刻起到他接受效劳止的这段时间，这是个随机变量，也是顾客最关心的指标，顾客总是希望等待时间越短越好。逗留时间：顾客到达时刻起到他接受效劳完成止的这段时间，这也是个随机变量。这两个指标的研究能有助于确定它们的分布，或至少能知道顾客的平均等待时间和平均逗留时间。3〕忙期和闲期忙期：从顾客到达空闲的效劳机构起，到效劳机构再次空闲为止的这段时间，即效劳机构连续忙的时间。这是随机变量，效劳员最关心这个指标，它关系到效劳员的强度。闲期：指效劳机构连续保持空闲的时间。在排队系统中忙期和闲期重视交替出现。4〕统计平衡性以上给出的指标一般都和系统运行时间相关，求解随机变量的瞬时分布是很困难的。但系统运行一段时间后，一般会趋于一个稳态。在稳态情况下，对长的分布、等待时间的分布和忙期的分布都和系统所处的时刻无关，而系统的初始状态的影响也会消失。设Pi(t)为时刻t是系统处于i的概率，即系统瞬时分5E03。Pi为到达统计平衡时处于状态i的概率，而假设：N：时刻系统中过客数，即队长；Nq:时刻t系统中的排队的顾客数，即排队长；T：时刻t时到达系统的顾客在系统中逗留的时间；Tq：时刻t时到达系统的顾客在系统中等待的时间；λi：当前统处于状态i时，新来顾客平均到达率〔单位时间内来到系统的平均顾客数〕；Μi：当前统处于状态i时，整个系统的平均效劳率〔单位时间内来可效劳完的顾客数〕；当λi为常数记为λ，假设每个效劳台的平均效劳率常数时，记每个效劳台的效劳率为μ，那么当n≥S时有，μi=sμ；故顾客相继到达的平均时间间隔为平均效劳时间：1/μ.故ρ=λ/sμ，那么ρ为系统效劳强度.记忙期为B，闲期为I平均忙期和平均闲期为和，s为系统的效劳台数。以上四个性能指标的值越小，说明系统排队越少，等待时间越少，因而系统性能越好。假设将主要运动部件电梯及行走小车运动速度提高5%一10%，那么整个系统运行速度可提高4%一8%。a〕假设系统运行速度可提高4%由此可得：车库平均存取时间为60/1.04=57.69秒，即μ顾客必须排队等待的概率：ρ=λ/μ平均排队的顾客数为:L=ρ/2(1-ρ顾客的平均等待时间:W=L/λb)行速度可提高8%由此可得:车库平均存取时间为60/1.08=55.556秒，即μ顾客必须排队等待的概率：ρ=λ/μ平均排队的顾客数为:L=ρ/2(1-ρ顾客的平均等待时间：W=L/λ经过计算可得出系统运行速度提高1%一8%量指标见表3一2表3一2系统运行时代提高1%一8%对应的主要数据指标由上表分析可得假设系统运行速度提高，那么等待概率与运行速度提高同比下降在队长与平均等待时间上下降较为明显。当系统运行速度提高4%队长比未提高时下降32.1，平均等待时间下降42.12s，当系统速度提高6%，均等待时间为116.28s，到达立体车库标准标准中的规定；当系统运行速度提高8%时，队长比未时下降66.17个百分点，平均等待时间下降68.67s。3.4存取车策略优化无顺序的存取意味着高多的能耗，运动部件的寿命也会随之降低。通过对车辆存取顺序进行决策控制研究，可提高车库整体效率和利用率，减少车辆存取时间。在常见的存取车策略有存车优先策略、取车优先策略、原地待命策略。经过能耗及效率的分析比较绝大多数采取的是原地待命随机存取策略。在此根底上，对车库存取系统进行分区存取及分组存取。分区存取策略旨在提高车库的最正确车位的利用率，从而提高车库运行效率。这是因为车库系统的存取车效劳时间虽然可确定，但与车位所在位置有关。靠近出入口的车位效劳时间较少，远离出入口的车位效劳时间较长。因此，根据每个车辆存放时间的长短决定其分配车位。存放时间长的车辆存放在离出入口较远的区域，存放时间短的车辆存放在离出入口较近的区域。此策略理论上是合理的，但实际生活中仅在对固定的客源并搜集大量统计数据的根底上才有可行性。在此提出，以便后续研究者深入研究。交叉存取策略，是指从车辆存取顺序上进行优化存取的策略，即当同时有几辆车需要存入和取出时，选择一定的效劳顺序，使用户等待时间最少，目标函数最正确，以提高车库工作效率。交叉存取策略不遵循FCFS〔先到先效劳〕的规那么，而是对同一时间内所需效劳的存取车辆进行存车和取车分组，然后对两组效劳对象进行存取车交叉效劳，具体对存车或取车对象仍采取FCFS〔先到先效劳〕那么，这样车库就可在交叉效劳时减少总行程从而减少效劳时间，到达优化目的。公共场所车库选用交叉存取策略比随机存取策略可节省约21.8%的时间，在每辆车存取车时间为40s左右时，最大可节省10s以上，工作效率有大幅提高。以节省20%的存取时间计算，车库系统主要数量指标为：车库平均存取时间为60/1.2=50秒，即μ=60*1.2=72辆/小时；顾客必须排队等待的概率：ρ=λ/μ=0.7104；平均排队的顾客数为：L=ρ/2(1-ρ)=0.8713人；顾客的平均等待时间：W=L/λ=0.0170h；经过分析比较可知：假设系统采用交叉存取策略，那么等待概率显著下降16.个百分点，为0.1704；队长仅为采用随机存取策略的35.34%，平均等待时间降到61.2s。图3一6随机存取策略与交叉存取策略车库系统主要数量指标比较第四章车库升降机构电气控制系统设计4.1电梯式车库提升机构立体车库的提升系统的具体结构主要由驱动方式决定，驱动方式有曳引驱动、液压驱动、卷筒驱动、齿条驱动、螺杆驱动等脚。作为电梯的驱动，常见的是曳引驱动和卷筒驱动。卷筒驱动是一种早期的电梯驱动方式，这种方式存在以下的问题：1〕提升高度低2〕额定载重量低3〕行程不同时，需配备不同的卷筒4〕导轨承受的侧向力大5〕钢丝绳有过绕或反绕的危险6〕能耗大。因此，目前立体车库升降电梯普遍采用曳引驱动。曳引式驱动是在曳引绳一端提升重物，另一端为平衡重，依靠曳引绳与开有绳槽的曳引轮之间的摩擦来驱动重物做垂直运动。因此，只要在曳引系统的容量与强度允许范围，通过改变曳引绳的长度就可以适应不同的提升高度，而不再受卷筒长度限制。当重物或平衡重碰撞底部时，曳引绳与曳引槽会因为摩擦力减小而打滑，从而防止了卷筒式在失控卡住时造成的曳引绳断裂等严重事故的发生。在电梯中曳引驱动形式运用的比较多，而在停车设备中，因为搬运输送的车辆的尺寸较大，有其自身的特殊性，在停车设备中曳引驱动机构形式主要有以下几种设置形式。〔1〕定滑轮机构曳引驱动形式曳引驱动机房设置在停车设备的上方，传动形式的曳引比为1，如图5一1所示。钢丝绳的一段连着升降轿厢，钢丝绳绕过定滑轮或水平定滑轮后，再绕过曳引轮与导轮，使钢丝绳的另一段连着平衡重曳引电机驱动曳引轮旋转，带动钢丝绳使升降轿厢与平衡重作上下运动。从图4一1中可以看到，立体停车设备升降轿厢的起吊方式是四点起吊，四根钢丝绳连接在升降轿厢的四个角。这样的布置与单点起吊相比，可以使得升降轿厢在提升的时候比较平稳，防止产生晃动。图4一1定滑轮机构曳引驱动方式〔2〕动滑轮机构曳引驱动形式曳引驱动机构设置在停车设备上方的机房内，传动形式的曳引比为2，如图4一2所示。钢丝绳的两端连接于机房的顶部，钢丝绳那么分别绕过升降轿厢横梁上的动滑轮和曳引机房上的曳引轮导轮和平衡重上的动滑轮。增加导轮是为了拉开升降轿厢与平衡重之间的距离，便于升降驱动机构的总体布置。〔3〕曳引驱动机构下置驱动形式图4一2动滑轮机构曳引驱动形式曳引驱动机构设置在停车设备下方的地坑内，其传动形式的曳引比也是1比1，如图4一3所示。钢丝绳的一端悬挂连接着升降轿厢，另外一端依次绕过定滑轮、导轮和地坑内曳引及上方的导轮连接平衡重。图4一3曳引驱动机构下置驱动形式〔4〕车库升降系统驱动形式本设计采用曳引电机下置的曳引驱动方式，立体车库提升系统的整体布置简图，如图4一4所示。钢丝绳倍率i=2，即曳引电机上曳引轮的线速度为轿厢或平衡重现速度的两倍。电机安排在车库底层的一侧，便于安装与检修平衡重布置图4一4提升系统结构布置简图图4一5轿箱顶部滑轮组结构及布置简图在电机的另侧，使得车库的整体框架受力均匀。轿厢与四根钢丝绳相连，钢丝绳独立平行并列布置，钢丝绳预紧力由调整弹簧调整。为保证钢丝绳受力均匀，轿厢顶部滑轮组如图4一5所示。四个滑轮分为左右两组布置，分别安装于支架上支架通过支撑轴与升降吊笼连接。整个滑轮组形成了一个以支撑轴为转动中心的等臂杠杆结构，使杠杆两边的受力始终相等，并消除了在使用过程中由于磨损造成的载荷不平衡。根据提升速度和重量，可计算出车库运行对曳引机的功率需求，这个功率是提升系统的额定计算功率，用作选用适宜功率的曳引机的依据。曳引机的容量N=Q*v*(1-Ф)/102*i*η式中Q：额定载重量；V：提升速度；Η：机械效率，对于齿轮一般取0.85；Ф：电梯平衡系数，一般取0.5；i：曳引比；由此计算N，应选取电动机功率P。4.3变频器与PLC简述4.3.1变频器变频器是实现电动机调速的核心元件。为获得理想的变频器控制性能，变频器功率应满足：P≥１.７３２*K*Ve*Ie式中：K一为电流波形校正系数Ve一为电机额定电压Ie一为额定电流。4.3.2可编程控制器PLCPLC是一种数字式的电子装置，它使用可编程序的存储器以及存储指令，够完成逻辑、顺序、定时、计数及算术运算等功能，并通过数字或模拟的输入、输出接口控制各种机械或生产过程。PLC的技术比较成熟，性价比高，在工业控制领域得到越来越广泛应用。可实现开关量控制、模拟量控制、运动控制、据处理、通信联网，其中开关量控制是PLC最根本的应用领域，可用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。所以PLC具有操作、维护简单，程序直观，设计周期短，电路简单的特点，很适合于全是开关量输入输出的电梯式立体停车库，它使得整个车库的运动智能化。每一个车位都能准确的停靠到位，控制准确、平安。对环境要求不高，抗干扰性强，使整个系统有条不紊的工作。对操作人员以及维护人员的要求不高。安装、调试比较简单，设备数量少，而且PLC作为主控单元能够简化硬件结构、提高可靠性、增加灵活性。可起到人们常说的“以软〔件〕代硬〔件〕〞的效果。因此选用PLC作为主控单元不失为一种行之有效的方法。通俗地讲，可编程序控制器是一种以微机处理其为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。其的构成与一般的微型计算机根本相同，也是由硬件系统和软件系统两大局部组成。可编程控制器的特点:１〕功能齐全PLC的根本功能包括开关量输入／输出、模拟量输入／输出、跳转和强制I/O、鼓形控制器、延时ON/OFF继电器、内部中间继电器、主控继电器、锁存继电器、计时器、计数器、移位存放器、四那么运算、比较、二一十进制转换等。PLC的扩展功能有通信联网、成组数据传送、矩形运算、PID闭环回路控制、排序查表功能、中断控制及特殊功能函数运算等功能，PLC还具有自诊断、报警、监控等功能。2)应用灵活其标准的积木式硬件结构，以及模块化的软件设计，使得它不仅可以适应大小不同、功能繁复的控制要求，而且可以适应各种工艺流程变更较多的场合。PLC的安装和现场的接线简单，可以按积木方式扩充和删除其系统规模。由于它的逻辑、控制功能是通过软件完成的，因此允许设计人员在没有购置硬件设备前就进行“软接线〞的工作，从而缩短了整个设计、生产、调试周期，研制经费相对来说也少了。3)操作方便，维修容易PLC采用电气操作人员习惯的梯形图形式编程与功能助记符编程，使用户十分方便的读懂程序和编写、修改程序，对于使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识。工程师编好的程序十分清晰直观，只要写好操作说明书，操作人员经短期的培习，就可以使用PLC;PLC带有完善的监视和诊断功能。PLC对于其内部工作状态、通信状态、I/O点状态和异常状态等均有醒目的显示。因此，操作人员、维修人员可以及时准确地了解机器故障点，利用替代模块获插件的方法迅速处理故障。4)稳定可靠现代PLC采用了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠性程度是使用机械触点的继电器所无法比较的。为了保证PLC能在恶劣的工业环境下可靠的工作，在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件方面的抗干扰的措施，而且各生产厂家都严格按有关技术标准进行出厂检验。所以尽管PLC有各种型号，但都可以适应恶劣的工业应用环境。PLC的硬件系统由微处理器(CPU)、存储器(ROM,EPROM)、输入输出部件(I/O)、电源部件、编程器、I/O扩展单元和其他外设备组成。各局部通过总线(电源总线、控制总线、地址总线、数据总线)连接而成。PLC的硬件系统结构框图如图5一7所示。PLC的软件系统是指PLC所使用的各种程序的集合，通常可分为系统程序和用户程序两大局部。系统程序是每一个PLC产品必须包括的局部，由PLC厂家提供，用于控制PLC本身的运行，系统程序固化在EPROM中。用户程序是由用户根据控制需要而编写的程序。硬件系统和软件系统组成了一个完整的PLC系统，他们相辅相成，缺一不可，两者都非常重要。图4一6PLC的硬件管理系统机构图框图4-7可编程控制器的工作示意图4.4基于MCGS计算机组态监控系统MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Windows98/Me/NT/2000/XP等操作系统。MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和平安机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。MCGS具有操作介面简便、可视性好、可维护性强、高稳定性、高可靠性、系统的可扩充性等突出特点，己成功应用于石油、化工、钢铁、电力、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源、农业、轻工自动化等领域，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定性好、可靠性高，为用户创造了良好的经济效益。其用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统通用版组态软件具有如下特性:1)概念简单，易于理解和使用普通工程人员经过短时间的培训就能正确掌握、快速完成大多数简单的工程工程，使其能集中精力解决工程本身的问题，而不需了解太多的计算机系统复杂的软硬件问题，就可组态出高性能、高可靠性、高度专业化的上位机监控系统。2)提供了一套完整的解决方案包括从设备驱动数据采集到数据处理、报警处理、流程控制、动画显示、报表输出等，提供足够多的功能组件和丰富的常用图形库，真正做到只使用通用版组态软件就可快速组态完成工程工程的大多数工作，而对使用者没有太苛刻的要求。3)真正的32位应用系统可同时运行于Windows95和WindowsNT平台或更高版本，支持Windows系统的多任务多线程技术。MCGS的运行是以线程为单位来完成处理功能的，在整个运行进程中，线程以事件的方式被触发，按优先级的大小顺序执行。打印任务作为一个独立的线程运行于后台，可实现与其他任务的并行处理。4)以实时数据库为核心，面向窗口此概念的提出，简化了系统的运行框架，解决了系统中功能部件的相关性问题。以实时数据库为核心对象，通用版组态软件的系统部件(包括主控窗口、设备窗口、用户窗口以及运行策略)成为实时数据库数据对象上的操作。这种对象方案使得MCGS的系统部件各自相对独立，且只与实时数据库有关。5)设备无关在通用版组态软件中，设备被实现成独立的构件形式，不同的设备对应于不同的构件。设备构件不仅仅包括设备驱动程序，还有不同的方法和属性供系统调用，每个设备构件都由一个独立的线程来管理。对不同的外部硬件设备，只须提供相应的设备构件，而系统的其它局部和设备无关，不作任何改动。6)以窗口为单位以窗口为单位来构造用户运行系统的图形界面，使得通用版组态软件的组态工作既简单直观，又灵活多变。既可以不做任何组态工作，使用系统的缺省构架，又可以根据需要自由组态，生成各种风格和各种类型的图形界面，包括DOS风格的图形界面、标准Windows风格的图形界面以及带有动画效果的工具条和状态条。4.4.2MCGS5.5通用版组态软件的功能:1)丰富和方便的动画组态能快速构造出各种复杂的动画画面。图元图符对象可实现自由构图和定义动画，包括颜色、位置、大小、可见度、闪烁、输入输出、按钮动作等多种动画效果。动画构件对象完成特定类型的动画功能，如实时曲线构件、历史曲线构件、报警显示构件、自由表格构件等。2)运行策略用运行策略来完成和实现对系统运行流程的自由控制，使系统能够按照设定的顺序和条件来操作实时数据库、控制用户窗口的显示、关闭和设备构件的工作状态，从而做到对对象工作过程的精确控制。图形化的构造方法和功能强大的策略构件使运行策略的组态更加快捷方便。3)充分利用面向对象技术以构件的形式来构造通用版组态软件系统的主要功能部件，大大提高了系统的可维护性和可扩充性。设备构件、动画构件、策略构件三种根本类型的构件完成了通用版组态软件系统最主要的三大局部(设备驱动、动画显示和流程控制)的所有工作，不同的构件对应于不同的功能，且各自独立。实际应用时，根据需要定制特定类型的构件，可使MCGS的功能得到扩充。4〕充分利用数据库技术通用版组态软件中数据的存储不再使用普通的文件，而是用数据库来管理一切。组态时，系统生成的组态结果是一个数据库运行时，数据对象、报警信息的存储也是一个数据库。利用数据库来保存数据和处理数据，提高了系统的可靠性和运行效率，同时，也使其它应用软件系统能直接处理数据中的存盘数据。5〕对象元件库对象元件库能够分类存储各类组态对象，包括背景位图、用户窗口、动画组件、运行策略等等。组态时，可把制作完好的对象存入库中，也可把库中的对象元件取出，直接放到工程中使用，还可把组态完成的整个窗口存入库中以备后用。对象元件库的引入解决了组态结果再利用问题，随着对象元