1、重庆理工大学毕业论文 工业控制器 PC 在沉降式三层立体车库的应用I摘要近年来随着我国国民经济的高速发展，城市汽车保有量的不断增加，停车难的问题也越来越凸显。自动车库以其占地面积小、操作简单、灵活，安全可靠等特点，成为解决城市静态交通问题的重要途径。工业控制器 PC 在自动化自动车库的应用能够使车库的控制实现自动化、网络化，从管理模式上讲便于实现集中与智能管理，能极大地提高各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施的效率。本文在对国内外车库现状及发展趋势做了充分调研的基础上，针对社区的停车现状，把典型的升降横移式自动车库作为研究对象，以在经济适用的前提下确保用户停、取车辆方便快捷和安全，实现车辆的
2、自动存、取车操作为目的进行自动控制系统设计。优化了升降横移自动车库的安装方法，采用了沉降式的安装策略，从而大大简化了车库的机械结构，提高了车库的运行效率，增加了空间的利用。本课题简要说明了自动车库的主要机械结构、传动原理和控制系统的相互关系，重点研究了用工业控制 PC 实现沉降式自动车库的自动存取、自动化控制、集中管理的技术手段及方法，完成了这一系统的电气及 PC 部分的设计。其中本文以控制系统为主要设计部分，采用可编程控制器 PC 为主要控制器，进一步完成了控制系统的硬件和软件设计，包括控制系统的控制电路原理图以及 PC 程序的编写等。其稳定、可靠、快速、性价比高的特点使得控制系统完善的解决
3、所需技术要求。其中为研究方便，本文选取了 3*3 地坑升降横移式立体停车库为对象进行研究设计。关键字：自动车库 PC 升降横移式 控制系统重庆理工大学毕业论文 工业控制器 PC 在沉降式三层立体车库的应用IIAbstractStereo garage is the storage which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile. With the rapid development of Chinas national economy in recent years, the q
4、uantity of urban automobile has increased continuously, the problems of hard-to-Park has been more and more prominent. The stereo garage with its small footprint, simple operation, flexible, safe and reliable features, become an important way to solve the static urban traffic problems.On the basis o
5、f investigation on current situation and developing trend of garage in domestic and abroad, and for the parking situation of uptown. We take the stereo garage which at the form of lifting and transferring as a research object. At the premise of economic and applicable, to ensure that customers stop
6、or take the automobiles conveniently and safe, furthermore, automobiles can be automatically saved and picked up for the purpose of design. Optimize the lifting and transferring automatic garage installation method, using a decanter installation strategies, which greatly simplifies the mechanical st
7、ructure of the garage and improve the operating efficiency, increasing the use of space. In this paper, in which the control system for the main part of the design, the use of the programmable controller PC as the main controller, and further completed the control system hardware and software design
8、, including the control system control circuit schematics and PC programs such as the preparation. Its stable, reliable, fast and cost-effective features makes the control system to improve the technical requirements needed to solve. Which is to facilitate research, this paper selects 3 * 3 pit lift
9、ing and transferring garage as the object of study design.Keywords：Stereo garage PC Lifting and transferring Control system重庆理工大学毕业论文 工业控制器 PC 在沉降式三层立体车库的应用III目录摘要 .IAbstract.II1绪论 .11.1课题的背景和意义 .11.2目前现状 .21.2.1 国外自动车库的发展历程及趋势 .21.2.2 国内自动车库近年发展情况 .41.3 国内停车位需求预测分析 .51.4自动车库的分类及选型 .71.4.1 自动车库的分类 .
10、71.4.2 自动车库的选型 .82 自动车库设计原理及技术要求 .102.1自动车库设计原理 .102.2自动车库设计的技术要求 .103 自动车库机械结构设计 .133.1自动车库结构部分设计 .133.1.1 主体钢架及连接部件 .133.1.2 升降横移的传动系统设计 .143.1.3 载车板和导轨 .153.2 传动机构驱动系统设计 .153.3自动车库安全防护的基本要求及机构设计 .163.4控制系统设计 .18重庆理工大学毕业论文 工业控制器 PC 在沉降式三层立体车库的应用IV4 自动车库控制系统硬件的设计 .194.1强电部分设计 .194.1.1 控制线路电源 .194.1
11、.2 电机控制原理设计 .204.1.3 电控柜的设计 .214.2弱电部分设计 .234.2.1 统检测点与控制点 .234.2.2 控制面板设计 .245 自动车库控制系统软件设计 .265.1可编程控制器的选择 .265.1.1 PC 的概述 .265.1.2 PC 的特点 .275.1.3 PC 的选型 .285.2电气控制系统整体设计 .285.3系统操作方式 .295.4 PC控制程序设计 .305.4.1 程序流程及设计方案 .315.4.2 输入输出点定义 .325.4.3 控制程序的编写 .37总 结 .44致 谢 .45参考文献 .46附录 .48文献综述 .5711绪论1
12、.1课题的背景和意义在“十一五”期间,国民经济平稳较快发展和人们生活明显改善,为我国汽车工业创造了良好的发展环境。5 年间,我国汽车产销从 2005 年的 571 万辆和 576 万辆增加到2010 年的 1826 万辆和 1806 万辆,年均增长均超过 25%,是我国汽车工业历史上发展最快的阶段。2009 和 2010 年,我国汽车产销量双双排名世界第一 【1】 。由图 1-1 可见停车位的紧张状况，因此解决停车问题已迫在眉睫。图 1-1 常见停车难状况从公安部交管局获悉，中国机动化发展迅猛，截至 2011 年底，全国机动车保有量为 2.25 亿辆，其中汽车 1.06 亿辆；全国机动车驾驶人
13、达 2.36 亿人 【2】 。随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，拥有私家车的家庭越来越多，而与此相对应的是城市停车状况的尴尬。就重庆而言，目前停车现状是全市经营性车位 34 万个，缺口 20 万个。目前解决措施，商圈地下停车场连通，限时段占道停车增加周转率，小区车位配套标准提高。公开资料显示，以渝中区为例，楼盘建设规划时全部是地下停车库，平均每三户一个车位。小区车位与业主需求严重失调，是造成车位缺乏的重要原因之一。报道还指出，将来还可以结合主城区的坡地落差，开发能节省大量空间和投资的立体式停车楼。立体停车楼不仅投资成本低，而且占地面积约为平面停车场的一半，其空间利用率可以大大提高。据资料显
14、示，同样是停 50 辆车，传统的停车场需 1650 平方米的空间，造价约 750 万元，而采用塔式立体停车库却只需每层 50 平方米，造价只需 400 万元(含 20 万元土建费)，可节约 47%的投资 【3】 。2停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通（车辆停放状态）问题，静态交通是相对于车辆行驶状态存在的一种交通形态 【4】 。停车设施作为解决静态交通问题的最主要手段，目前解决“买车难，停车更难”问题面临着巨大的压力。特别是在高中端住宅小区以及一些繁忙的公共地段，比如办公大楼、医院、旅游区、酒店等地方，不得不采取强硬措施开发停车位，而自动车库相对传统地上地下停车库拥有显著地优势，因此现目
15、前自动车库的发展成为解决这一问题的先进手段。自动车库，占地空间小，并且可最大限度地利用空间，安全方便，是解决城市用地紧张、缓解停车难的一个有效手段。国家计委已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“国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录”国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资项目给予免征进口税” 。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机会。可以预见自动车库具有非常广阔的市场前景 【5】 。1.2目前现状1.2.1国外自动车库的发展历程及趋势立
16、体仓库的自动存取是在第二次世界大战之后在生产和技术发展的推动下形成和发展壮大的自动化技术，五十年代初，美国首先研发设计以桥式堆垛起重机为基础的仓库存储设备。然后五十年代末到六十年代初，出现了以人工操作的巷道式堆垛起重机立体仓库存储设备，并在1963年，美国首次采用计算机控制技术控制仓库存储设备，也就在此刻建立了世界上第一台基于计算机控制的立体存储设备。自动化立体仓库不仅操作简便、零件容易维修更换,而且降低了工业生产中的物流成本,能有效节约建设费用和土地资源，加之其采用劳动力少，可靠性高等优点，一经上市，便在美国和欧洲得到迅速发展，甚至成为一门专业学科。 20世纪60年代中期，日本开始兴建立体仓
17、库，并且发展速度越来越快，使其成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。自 20 世纪 70 年代末以来，世界经济高速发展，汽车保有量不断增加，迫使地少人多的国家、地区特别是一些发达国家开展了自动车库停车技术的研究。以日本、美国、德国等为代表的发达国家在停车技术领域的研究处于世界领先水平，但自动立体停车装备系统在世界各地的发展各有特点。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，已发展了、等型号。日本：由于国土3面积小立体停车库的应用最为广泛。自 1959 年引进自动车库建造技术之后，到 1983年，日本已在本土完成了 25，454 座多种形式自动车库的建造，每
18、座自动车库少则可以容纳近 10 辆汽车，多则可以容纳到 100 辆汽车以上。并且从 20 世纪 70 年代末起，自动车库的容量以每年 5%-7%的速度增长，已经超出了本国汽车拥有率 4%-6%的增长速度。在技术应用的角度看，日本本土更倾向于在“竖式”自动车库技术上的发展。图1-2 为世界各地著名自动车库：美国迈阿密林肯路 美国圣莫尼卡文娱中心车库德国沃尔夫斯堡大众汽车城 日本东京“海萤”浮在水面的车库图 1-2 世界各地著名自动车库目前世界停车产业正向多元化发展，其停车技术几乎包含了当今机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等领域的所有成熟先进技术。机械方面，应用了许多新材料、新工艺。设备结
19、构上为了保证自动车库在安全性方面，以及更易于拆装和扩建，特别注重结构模块化的设计，有力的发展了自动车库的可靠灵活性。由于自动车库的主体由承载框架与外表装饰材料构成，钢结构主要由底部、中部和顶部结构架组成，每个部分承受的压力不同导致各个部分的设计也因此不同。而载车板因为作为运行机4构，也是存取车辆的重要工具，所以在材料和设计上都要充分考虑到实用美观以及安全，而一般采用冷轧镀锌板这种轻型耐用的材质。作为自动车库核心部分的控制部分，广泛使用可编程器 PC，同时结合变频器有效控制电机的运行情况，是自动车库工作在环保和安全，以及快速稳定上得以保证。在控制方式方面基于环境的原因有所区别，主要分为传统按钮式
20、、机械钥匙式、新型刷卡式、触摸感应式、红外遥控式等。而工业上安全监测与控制的元器件也被广泛沿用到自动车库控制技术中，比如有光栅显示、光电管行程开关、接近开关、光敏开关等，安全保护装置也逐渐在设计和运用方面得以完善，如汽车引导智能系统、汽车状态实时监测系统、安全运行保护系统、自动停车泊位体统、拖动机构安全系统和机械性能保障系统、图像对比识别系统、自动消防系统等。1.2.2 国内自动车库近年发展情况我国自动车库的发展，开始于上世纪 80 年代，河北承德华一机械车库集团有限责任公司在 1989 年建设了我国第一台垂直循环类立体停车车库，从此在国内打响了自动车库发展的第一枪。我国是在二十世纪 90 年
21、代开始快速发展自动车库技术，并从此开始由引进到开发再到制造和使用这样一个快速过程，随着社会经济的飞速发展国内立体停车库市场也随之兴旺，在这样积极的环境影响下技术也突飞猛进。自1997年，国内制造自动车库的企业只有9家，到2007年2月，已取得制造许可证的企业有109家，2011年末，全国取得机械式停车设备制造许可的企业将近140家。据调查国内年销售泊位数从1997年的1038个增加到2010年的232266个，增长近224倍；销售总额从2002年的69090.87万元增加到2010年的435035.6万元，增长6倍多。同时自动车库出口国家和地区逐年递增，1997年时，不仅不可能出口，很多设备还
22、要依靠进口，到2010年，年出口泊位数从1998年的552个增加到2010年的 13376个，增长24倍多；年出口额从2003年的7890万元增加到2010年的32667.86万元，增长4倍多。出口地区覆盖五大洲40多个国家。由此可看出，我国自动车库产业得以全面快速发展，并将更好的良性发展下去。从中国重型机械工业协会停车设备工作委员会了解到，目前解决城市交通拥堵和停车难问题已经成为现代城市共同面临的社会问题。关于如何解决，目前有两套方案：一是动用各级政府力量，出台鼓励修建停车场的相关政策；二是大力提倡并发展使用机械式立体停车库。解决城市停车难只能从停车位建设、管理上同步实施，最终形成以配套停车
23、场为主体，以路外、公共停车场为必要补充，以路边停车为辅的静态交通5格局。综观中国的国情，会发现，很多因素直接决定了自动车库发展的必然性，这些因素包括：（1）汽车保有量。随着汽车保有量的不断提高，大中城市车位规划相对滞后，停车位缺口很大。停车泊位严重不足不仅限制了汽车工业的发展，而且造成大中城市停车难、乱停车，由于露天停车还造成车辆失窃严重。为满足停车的需求，车位建设已刻不容缓。（2）停车难问题突出。小区、商业区、写字楼建设的快速增长带动周边人流增多，停车位“一位难求”；政府、事业机关停车位紧缺影响办公环境；医院停车位的紧张甚至造成就医时间的推迟。（3）城市土地资源缺乏，价格攀升，可谓寸土寸金。
24、再者平面停车场的建设需要大面积的土地，限制了平面停车场建设的发展。为提高土地的利用率，建设泊位数量相同的停车场，自动车库可以根据现有的土地资源建设不同层数的车库，最大效率地利用城市土地面积。（4）城市交通拥堵现象严重，交通压力正逐步从动态向静态转化。据有关部门统计，北京市在高峰期间仅在主干道行驶和拥堵的车辆就接近300万，这个数字远不是北京高峰时刻全程同时出行的车辆总数。堵车所造成的经济损失没有权威的统计，但我们来算一下，只计燃油，每一辆车如果按一小时1L 来算，仅高峰时期在主干道拥堵的这300万辆汽车的燃油量，其经济损失就超过2000万。从国内外城市交通的规律和实践经验来看，动态交通和静态交
25、通只有协调发展，才能最终解决城市交通拥堵的问题，路修得再宽，车辆跑得再快，终归要停下来，停车场问题已经成为道路畅通工程建设的一块短板。（5）尾气排放造成的空气污染。通常来说，在车辆不多的情况下，大气的自净能力上能化解车辆排出的毒素，但现在车满为患，汽车的尾气排出的一氧化碳、一氧化氮、碳氢化合物、光化学烟雾等污染物，直接影响到城市环境及人们的身体健康。为改善城市环境提高城市的空气质量，减少汽车尾气是重中之重。为减少汽车在城市中的流量可以利用城市公交系统，在城外建立大型立体停车场，或是根据需要在城内建立集中地立体停车库，这在国外已经有类似的管理办法。减少了城内汽车的流量就会减少汽车每年的行驶里程，
26、从而减少空气污染提高空气质量。放眼国内外，德国开发立体停车库最早，技术居于领先地位。日本由于国土狭小而应用最广。我国的多层立体停车库正是在这个严峻形势下应运而生，在社会制度和相关规定下，自动车库将得到大力推广，并能高效的缓解停车难的矛盾，让城市重新6充满生机。1.3 国内停车位需求预测分析随着我国从 2009 年开始连续两年超过美国，成为全球第一大汽车产销国。从中国机械工业联合会了解到，自 2001 年加入世界贸易组织以来，我国汽车工业发展迅猛，汽车产量从 2000 年的 200 万辆增加至 2010 年的 1800 万辆，进入了汽车制造工业大国行列。 “十一五”期间，我国汽车产销量保持高速增
27、长，年均增速为 25%，汽车产量占世界总产量的 23.5%。同时我国自 2001 年加入 WTO 以来，随着经济的飞速发展，人民生活水平也不断提高，汽车也由奢侈品转为日常用品，我国汽车保有量也大幅增加，图 1-3 是 2003 年2011 年我国汽车保有量的情况：图 1-3 我国汽车保有量中国作为一个新兴汽车大国，汽车产销量和汽车保有量近年来迅速扩大。汽车保有量的增加必然会带动停车位的需求急剧扩大，现有的地面停车方式已经远不能满足现有汽车对停车位的需求。机动车总是在“停”与“行”两种状态之间转化。据专家预测，除出租车外，机动车大多数情况下只有不到 20%的时间在路上行走，剩下大多数时间都需要找
28、地方停放。根据国际通行标准，城市机动车保有量与停车泊位总数较为合理的比例应为 1：1.2-1.5（100%的基本停车位和 20%-50%的公共停车位） ，即城市中每增加一辆注册车辆，就应增加 1.21.5 个停车泊位。与此相适应，目前我国各大城市的停车位只是杯水车薪。资料显示，我国城市机动车的保有量与停车位之比仅为 1:0.2，满足率仅 16%左右。在很多城市的行政单位、商务办公场所、饭店宾馆、餐饮娱乐场所、车站码头、电影院、医院、风景名胜景区、公园、商业购物中心、大型批发市场、农贸市场等大型公共场所要么没有停车场，要么就是车位始终不够用。搞好城市停车设施的建设和管理、解决城市的车辆停放问题，已成为当前改善城市交通环境、提高交通效率的主要途径。鉴于平面停车场严重占用土地资源、地下停020004000600080001000012000我 国 汽 车 保 有 量 （ 万 辆 ）2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
