1、浙江水利水电学院毕业论文（设计）毕业设计（论文）题 目： 基于 PLC 的升降横移式立体车库 系 （部）： 机械电子工程系 专业班级： 机电 10-1 班 2013 年 5 月 29 日浙江水利水电学院毕业论文（设计）摘要本文介绍了升降横移式立体车库的工作原理，确定了以 PLC 为主控单元的控制方案,并对控制系统的输入、输出进行了详细分析，完成了控制系统的输入、输出分配和 PLC 选型，设计了控制系统的程序流程图，完成了立体车库控制系统设计。 关键词：升降横移式；立体车库；PLC AbstractThe principle of the up-down and translation cubi
2、c garage is introduced. The control project that PLC is used as the main control unit is designed. By analyzing inputs and outputs of the control system, the inputs and outputs distribution of the control system is finished and the type of PLC is selected. Moreover, the program flowchart of the cont
3、rol system is designed and the control system of cubic garage is implemented. Key words: up-down and translation; cubic garage; PLC 浙江水利水电学院毕业论文（设计）目录1 引言.11.1 立体车库概述.11.1.1 概述.11.1.2 立体车库的分类.11.2 立体车的国内外发展情况.12 升降横移式立体车库控制方式.32.1 升降横移式立体车库的控制形式.32.2 升降横移式立体车库的特点 .32.3 选择设计的立体车库 .33 升降横移式立体车库 .53.1
4、升降横移式立体车库的主要组成部分 .53.2 升降横移式立体车库车位结构 .53.3 升降横移式立体车库的结构及运行规图 .54 升降横移式立体停车库的硬件系统 .64.1 控制系统控制核心单元的选择.64.2 传感器的选择 .64.3 行程开关 .74.4 驱动元件 .85 升降横移式立体停车库的控制系统 .95.1 软件所要完成的控制任务.95.1.1 升降横移式立体停车库控制系统的控制任务.95.1.2 升降横移式立体停车库控制系统的基本要求.95.2 控制程序流程图.105.3 PLC 的 I/O 口资源配置.125.4 升降横移类立体车库的梯形图 .14总结 .25致谢 .266 参
5、考文献 .27附录 A I/O 控制原理图 .28附录 B 立体车库运行梯形图及说明.29浙江水利水电学院毕业论文（设计）11 引言1.1 立体车库概述1.1.1 概述机械式立体车库就是以立体化的方式用机构来存取、停放车辆的整个停车设施，即用机械设备将汽车存放到立体化的停车位或从停车位元取出的方式。机械式立体停库是近几十年顺应市场经济发展，在市场需求的迫切影响下应用而生的一种新型停车系统，与传统的自走式停车库不同，用地紧张、车多地少的状况下，将车辆多层存放，其最大优点是能够大量节省有限的地表面积，将停车位向空间和地下发展，采用光机电方式存取汽车，自动化程度较高，代表了停车场的发展方向。1.1.
6、2 立体车库的分类机械式立体车库种类较多运行原理和组成结构各有特点，目前我国把机械式停车设备共分为八大类，即：升降横移式（psh）、垂直循环式(pcs)、简易升降式(pjs)、垂直升降式(pcs)、平面移动式(ppy)、巷道堆垛式(pxd)、多层循环式（pds）、汽车专用升降机式（pqs）。上述各类型的停车设备，采用不同的工作原理和技术，适用于不同的场地条件，各有特点和优势。1.2 立体车的国内外发展情况停车难已成为城市难题，因涉及民生而倍受关注，随着各方向的关注加深，机械式立体停车设备在城市建设中的广泛应用在解决停车难问题上呈现出了较为明显的趋势。机械式停车设备的应用已有 30 多年的历史了
7、。发展较早、较好的有日本、韩国、德国等。在亚洲，机械式停车设备采用较早、应用较普遍的是日本、韩国和我国台湾省。日本从 20 世纪 60 年代初就开发并使用可最大限度利用空间的机械式停车设备。80 年代开始向韩国、中国和我国台湾省出口产品和技术。随着各国汽车保有量的增加，立体车库逐年增多，品种也从单一垂直循环式发展为多种形式，至今已开发生产出八大类近百年品种。韩国机械式停车设备行业的发展历程比较平稳。20 世纪 70 年代中期为起步阶段，80 年代为引进阶段，90 年代为供应使用阶段。由于这几个阶段受到了政府的高度重视，各种机械式停车设备得到了普遍的开发和利用，年递增速度达到浙江水利水电学院毕业
8、论文（设计）230%；2000-2010 年为发展阶段，自动化停车设备将随供应量不断的扩大而得到迅猛发展 1。由于欧洲国家土地资源比较富余，停车问题表现不是很突出，停车设备应用不是很多，立体车库的发展在国外，尤其在日本已有近 50 年的历史，1960 年以后，立体车库逐年增多，品种也发展为多种形式。自 70 年代末起，世界经济高速发展，汽车保有量不断增加，迫使很多国家、地区开展机械式停车技术的研究。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，韩国和港、澳、台地区的停车业也通过引进技术得到了蓬勃的发展，较好地解决了本地区的停车难问题，并开始向外输出技术和出口产品。受
9、人口、土地面积等因素的影响，国外这些停车设备大部分都是面向轿车设计的。我国城市停车设施建设还处在初级阶段，停车位数量与合理的车位数量相差甚远，停车难是一个普遍的问题。目前我国的停车场仍以平面停车场、路上停车场、路外停车场等为主，立体停车库和机械式停车库的设计研发虽然已有很长一段时间，但目前的使用数量很少，尤其是公交车立体停车库的设计研发还处于刚起步的阶段。随着城市交通问题的日益严重，以及土地问题的加剧，立体停车库的发展将会有很大的空间。经国务院批准， 国家计委、国家经贸委令第 7 号发布，自 2000 年 9 月 1 日起施行的当前国家重点鼓励的产业、产品和技术目录，已明确将城市立体停车场建筑
10、为国家重点支持的产业，为我国立体停车库产业的成长提供了良好条件，也为我国解决城市停车问题提供了机会，因此立体停车库具有非常广阔的发展前景。浙江水利水电学院毕业论文（设计）32 升降横移式立体车库控制方式2.1 升降横移式立体车库的控制形式车库控制形式是根据车库的具体情况选定，要综合考虑到其规模、应用场合等各方面因素而定，在车库众多的控制系统中有三种比较常见的控制形式:继电器逻辑电路控制、可程序设计控制器控制、单片机控制。我所学习的是第二种控制形式。2.2 升降横移式立体车库的特点升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立
11、体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。 产品特点： (1) 节省占地，配置灵活，建设周期短。 (2) 价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。 (3) 可采用自动控制，构造简单，安全可靠。 (4) 存取车迅速，等候时间短。 (5) 运行平稳，工作噪声低。(6) 适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。 2.3 选择设计的立体车库由于升降横移式立体车库由于适应性强而倍受青睐，该类车库每个车位均有在载板（即托盘），所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库地面的车辆只做横移，不必升降，上层车位或下层车位需通过中间层移出
12、车位，将载车板升或降到地面层，驾驶员才可以进入车库内将汽车开进或者开出车库，升降由一台电机拖动，通过钢丝绳拖动搬运器垂直升降，横向移动的借助导轨，也是利用一台电机便可实现车位移动，它的主要优点在于同一层的车位移动独立，可以自由动作并且时间短，缩短了存取车的时间。因此，本文选择升降横移式立体车库进行设计。浙江水利水电学院毕业论文（设计）4图 2-1 升降横移式立体车库浙江水利水电学院毕业论文（设计）53 升降横移式立体车库3.1 升降横移式立体车库的主要组成部分升降横移式立体车库主要由主框架部分、载车板部分、传动系统、控制系统、安全防护措施五大部分组成。本文主要研究其控制系统。3.2 升降横移式
13、立体车库车位结构升降横移式立体车库结构为 NM 二维矩阵模式，可设计为多层、多列，车库提供总容量车位元为：P=NM-(N-1)其中：N 为二维矩阵的行，即车库的层数M 为二维矩阵的列，即车库的列数3.3 升降横移式立体车库的结构及运行规图由于受收链装置及进出车时间的限制，一般为 2-4 层（因为国家规定最高为4 层），以 2、3 层居多，可根据泊车的多少决定停车库的规模。假如设计一个双层 5 车位的升降横移式立体车库，两层平面为：上平面 U 和下层平面 M。上平面 U 只能进行升降动作，下层平面 M 只能进行平移动作。立体车库中总共有 6 个车位，其中一个为空位向载车盘提供上升和下降的通道，另
14、外 5 个车位用于存放车辆。当下层平面 M 车位进出车时，不需要移动其他托盘就可直接进行进出车处理。当上平面 U 车位进出车时，首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到达下层平面 M，进行进出车处理，进出车完毕后上升回到原位置。根据运动的规律存取车的过程主要包括:1.为了让出空位，载车板需要横移;2.为了存取车，需要载车板的升降;3.载车板左右横移一个准确的停车位行程和升降到准确的位置。下图是一个两层平面立体车库的结构示意图1 号车 2 号车 3 号车4 号车 空位5 号车空位图 2-1 立体停车库示意图浙江水利水电学院毕业论文（设计）6
15、4 升降横移式立体停车库的硬件系统控制系统硬件确定主要包括系统控制形式及控制核心单元的选择、输入参量的检测和传感器的选择、输出驱动方式和驱动组件的选择、人机联系方式的选择，最后生成硬件接线图。介绍下主要元器件的选择。4.1 控制系统控制核心单元的选择 升降横移式立体停车库控制系统的控制核心单元确定与控制任务有关，在本次立体停车场的设计中是选用 S7200 系列中的 CPU226 DC/DC/DC，它的可用输入点数为 24，可用输出点数为 16。系统 CPU 采用的是 24 输入16 输出的西门子 S7-200 系列 PLC 中的 226DCDCDC。PLC 采用典型的计算机结构，其实质就是一种
16、工业控制计算机。PLC 主要由中央处理单元、存储器、输入/输出接口、编程器、电源以及其他电路组成。如图 4-1 所示。图 4-1 PLC 基本结构4.2 传感器的选择 光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测是否存在物体。物体不仅限于金属，所有能够反射光线的物体均可被检测到。立体停车库中，光电开关主要用来检测车库有无车的检测装置以及检测车库是否停靠到位。浙江水利水电学院毕业论文（设计）7解调器 时钟逻辑 负载整流稳压 接电源放大器接收器接电源调制器 整流稳压加调制信号的发射管发射器图 4-2 光电开关4.3 行程开关 行程开关又称限位开关，当其与生产机械的运动部件产生碰撞，行程开关便发出控制信号，将机械位移转变为电信号，以实现对机械运动的电气控制。为了保证存取车可靠安全,系统要精确定位，行程开关的设置保证了载车板能平移到预定位置，但行程开关逻辑要严格互锁。图 4-3 行程开关
