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1、洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 I 垂直升降式立體停車庫 摘要 立體車庫是專門實現(xiàn)各種車輛的自動存取的車庫設(shè)施。隨著社會發(fā)展， 汽車不斷增加，與日俱增的車與有限的停車空間兩者的矛盾越來越深化。針 對這一問題，我認(rèn)為立體車庫的研究是必要的。立體車庫能夠很好的利用地 面以上的空間，成為解決城市靜態(tài)交通問題的有效的途徑。本文是以四層十 六車位的立體停車庫為研究模型，簡述其工作原理即實現(xiàn)功能，然后著重分 析庫層感應(yīng)電路、車位指定電路、升降機(jī)的選向電路以及橫向左右移動控制 電路。為了使停車設(shè)備滿足使用要求，根據(jù)國家關(guān)于機(jī)械式停車設(shè)備通用安 全要求的標(biāo)準(zhǔn)，在垂直提升式立體停車庫中使用了一些必要的安全技術(shù)，這 樣保證

2、了車輛的絕對安全，使得整個車庫可以安全平穩(wěn)的運(yùn)行。 關(guān)鍵字：立體停車庫；垂直升降；PLC自動控制系統(tǒng)洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 2 目錄 摘要 . I 第一章緒論 . 1 1.1選題的背景與意義 . 1 1.2立體車庫在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 . 1 1.3立體車庫的特點(diǎn) . 2 1.4立體車庫的主要類型 . 3 第二章升降式立體車庫的系統(tǒng)總體設(shè)計 . 4 2.1設(shè)計方案的分析及比較 . 4 2.1.1方案一：出入口獨(dú)立的垂直升降式立體車庫 . 4 2.1.2方案二：出入口混合無換向的垂直升降式立體車庫 . 5 2.1.3方案三：出入口混合帶換向的垂直升降式立體車庫 . 5 2.2立體車庫總體方案系統(tǒng)分析

3、 . 6 第三章立體車庫系統(tǒng)硬件設(shè)計 . 8 3.1檢測傳感器的選擇 . 8 3.1.1 中間繼電器 . 8 3.1.2接觸器 . 8 3.1.3按鈕開關(guān) . 9 3.1.4 行程開關(guān) . 9 3.2電動機(jī)的選擇 . 9 3.2.1升降電動機(jī)的類型選取 . 10 3.2.1升降電動機(jī)的型號選取 . 10 3.3 PLC的選型 . 11 3.4汽車自動識別系統(tǒng)的選取 . 13 第四章 立體車庫系統(tǒng)的軟件設(shè)計 . 14 4.1立體車庫控制系統(tǒng)的組成 . 14 4.2立體車庫控制系統(tǒng)的工作原理 . 14 4.3立體車庫主要線路的PLC程序設(shè)計 . 16 4.3.1立體車庫主要控制線路的PLC程序設(shè)計

4、 . 16 4.3.2立體車庫主要控制線路的I/O外部接線圖 . 18 4.4立體車庫主要線路的模塊分析 . 20 4.4.1 車位指定線路 . 20 4.4.2升降臺選向電路 . 21 4.4.3庫層感應(yīng)控制電路 . 22 4.4.4橫向移動取車控制電路 . 23 洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 3 第五章仿真調(diào)試 . 24 5.1硬件調(diào)試 . 245.2軟件調(diào)試 . 24 5.3系統(tǒng)聯(lián)調(diào) . 24 結(jié)論 . 25 參考文獻(xiàn) . 26洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 1 第一章緒論 1.1 選題的背景與意義 近幾年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展，汽車保有量快 速增長。北京、上海等大城市以每年 15萬輛

5、的速度增加，而停車位的發(fā)展 速度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于汽車發(fā)展速度，停車難已成為大中城市發(fā)展的社會問題。 而立體停車庫以其突出的特點(diǎn)贏得了人們越來越多的青睞，如：以狹小的空 間，爭取最多的停車空間，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無噪音，運(yùn)行速度快，存取時間短， 符合城市環(huán)保要求；光電檢測庫內(nèi)的存車狀態(tài)，智能化的按鍵操作，使操作 者全過程掌握車輛存取的每一個動作； 多路安全保護(hù)，設(shè)有防墜落、防碰撞、 防過載等一系列安全保護(hù)裝置。 諸多因素表明，我國立體車庫停車產(chǎn)業(yè)與其配套產(chǎn)業(yè)目前正在成為潛力 巨大的前途性產(chǎn)業(yè)。停車設(shè)備制造業(yè)面臨千載難逢的發(fā)展良機(jī)，具有高科技、 高安全性、高可靠性、高效率的垂直提升式立體停車庫將具有巨大的發(fā)展

6、前 景。 1.2 立體車庫在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 國外立體車庫發(fā)展?fàn)顩r：早在20世紀(jì)50年代中期，立體停車就在國外有所 發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對家庭使用的雙層停車設(shè)備； 利用住宅空地建起2-4層升降 橫移停車設(shè)備；適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔； 利用廣場、建筑物 下面的空間建設(shè)地下車庫。自70年代末起，世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，汽車逐漸普及， 保有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國家、地區(qū)和一些發(fā)達(dá)國家積極開展了 機(jī)械式停車技術(shù)的研究開發(fā)和制造應(yīng)用。 以日本、美國、德國等為代表的發(fā)達(dá)國 家在停車技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平， 韓國立體停車設(shè)備技術(shù)是日本技術(shù) 的派生。產(chǎn)業(yè)從20世紀(jì)70年代中期開始起

7、步，80年代開始引進(jìn)日本技術(shù)，經(jīng) 過消化生產(chǎn)和本土化，90年代開始為推廣使用階段。 洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 2 國內(nèi)立體車庫發(fā)展?fàn)顩r：我國機(jī)械式車庫的早期研究開發(fā)工作是從 80年代 中期開始，90年代開始引進(jìn)和生產(chǎn)停車設(shè)備，在北京、上海、廣州、深圳等地 都有使用。產(chǎn)品經(jīng)引進(jìn)技術(shù)和自我研制開發(fā)，生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高。目 前我國已經(jīng)形成了新興的停車行業(yè)，步入了引進(jìn)、開發(fā)、制造、使用相結(jié)合的初 步發(fā)展階段?，F(xiàn)在從事立體停車設(shè)備制造企業(yè)已有 30余家。立體停車場國產(chǎn)化 率達(dá)到50%以上,一些科研機(jī)構(gòu)和大專院校也開始研究和開發(fā)符合國情的立體 停車場。在我國的停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一些問題， 如沒有統(tǒng)一

8、的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；多 數(shù)產(chǎn)品是仿效或引進(jìn)國外技術(shù)制造， 技術(shù)水平低；缺少具有一定規(guī)模的企業(yè)，生 產(chǎn)能力不足；市場競爭無序，個別企業(yè)為搶占市場，采取低價競爭；缺少科研設(shè) 計單位的參與，技術(shù)創(chuàng)新能力嚴(yán)重不足；政策不配套，對停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和管理嚴(yán) 重滯后等。解決上述問題，需要我們在政策市場、管理和技術(shù)多方面做出努力。 政策方面應(yīng)參照發(fā)達(dá)國家的有關(guān)政策法規(guī)， 規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理 數(shù)量，實現(xiàn)投資主體多元化，確定車庫的管理屬性和停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)， 給予投資和 經(jīng)營者相應(yīng)的優(yōu)惠政策，使其有利可圖。市場方面應(yīng)建立車庫市場運(yùn)行機(jī)制， 利 用價格杠桿調(diào)高占路停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，逐步消除“路滿庫空”現(xiàn)象。鼓勵按市場規(guī)

9、則經(jīng)營車庫，并實施政府監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。 1.3 立體車庫的特點(diǎn) 立體停車庫屬于倉儲設(shè)施，專門為各類車輛自動停放，是一種技術(shù)密集型機(jī) 電一體化產(chǎn)品，發(fā)展?jié)摿^大，具有很多優(yōu)點(diǎn)： 占地面積小?？上虻叵潞透呖瞻l(fā)展，以最小的占地面積達(dá)到最優(yōu)的存儲。 建筑成本低。經(jīng)濟(jì)效益高，使用地皮面積的縮減極大的減少了資金投入， 比 相同規(guī)模的平面停車場要節(jié)省的多。 配置靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。機(jī)械式立體停車庫具有多種類型， 設(shè)計上具有較大的 靈活性，可適應(yīng)各種形式的地形或建筑物。 自動化操控，使用方便。機(jī)械式立體停車庫自動化程度高，用戶通過簡單操 作，就能實現(xiàn)車輛的自動存取；配備自動檢測系統(tǒng)以及安全保護(hù)

10、措施， 安全性能洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 3 1.4 立體車庫的主要類型 機(jī)械式車庫種類較多，主要有以下形式：升降橫移類、垂直循環(huán)類、巷道堆 垛類、垂直升降類、水平循環(huán)類、平面移動類、簡易升降類等。下面介紹其中幾 種類型及其特點(diǎn)如表1-1。 表 1-1 立體車庫的幾種主要類型及其特點(diǎn) 序號 類型 特點(diǎn)及使用 1 升降橫移式 結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、能耗造價低、設(shè)置靈活、自動化程 度較低、因受力鏈繩及存取時間的限制，可建停車規(guī)模有限， 一般層高不超過 5 層，占地面積大。 2 垂直循環(huán)式 占地面積小，存取自動化，存取車速度慢，產(chǎn)生噪音，震 動大，能耗高，工作機(jī)動性較差，結(jié)構(gòu)易變形，存取室狹小， 存取車不

11、方便，目前較少使用。 3 巷道堆垛式 低噪聲，低能耗，自動化技術(shù)高，等待時間長，進(jìn)出口少。 4 垂直升降式 占地面積最小的一類，耗能低，存取高速智能化，環(huán)境影 響小，對地基消防要求咼，平均車位成本較咼。 比較各種車庫的優(yōu)缺點(diǎn)，垂直升降類車庫具有占地面積小、空間利用率高、 技術(shù)性能好、節(jié)能、噪聲低，速度高，出入車快，進(jìn)出入車方式自由、安全裝置 齊全可靠、操作簡單易維護(hù)等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。 垂直升降式立體車庫時一種綜合性能比 較優(yōu)良的車庫， 自動化程度價高，具有廣闊的發(fā)展前景。本文選定立體車庫類型 為垂直升降式立體車庫。洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 4 第二章 升降式立體車庫的系統(tǒng)總體設(shè)計 2.1 設(shè)計方案的分析

12、及比較 2.1.1方案一：出入口獨(dú)立的垂直升降式立體車庫 出入口獨(dú)立垂直升降式立體車庫，就是車庫的出入口獨(dú)立設(shè)置，存車時車輛 由入口駛?cè)胲噹?，取車時車輛由出口駛出車庫，車庫的每個車架里面只能容納一 輛車。 (1) 系統(tǒng)構(gòu)成：整體框架、升降機(jī)構(gòu)、自動控制系統(tǒng)。 (2) 功能分析 可對車輛起到支撐、保護(hù)、傳輸、自動存取的作用。此種車庫不設(shè)換向機(jī)構(gòu)， 不具有換向功能。 優(yōu)點(diǎn) 該種設(shè)計方案，將車庫的出入口獨(dú)立設(shè)置，可以保證車輛的駛?cè)敕较蚝婉偝?方向一致，避免了車輛的調(diào)頭工作，減少了存取車的等待時間。 缺點(diǎn) 該種設(shè)計方案，由于每個車位內(nèi)只能容納一輛車，整個車庫的容量不會很大。 如果想增加容量，則必須將車

13、庫加高，但是勢必會對周圍的建筑物產(chǎn)生影響。 車 庫出入口獨(dú)立，不配備換向設(shè)備，則必須在車庫出口前面留有足夠的空間給車輛 行駛，這樣就增加了車庫的附屬建筑面積。 車庫具有兩個口，增加了車庫控制系 統(tǒng)的設(shè)計與編制難度，增加了控制設(shè)備。對于內(nèi)部建筑面積緊張的小區(qū)來說， 這 種設(shè)計方案并不是一個最優(yōu)秀的方案。 2.1.2方案二：出入口混合無換向的垂直升降式立體車庫 洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 5 出入口混合無換向垂直升降式立體車庫，就是車庫只有一個口，既作為入口， 也作為出口。車庫沒有換向機(jī)構(gòu)，車輛自己進(jìn)行調(diào)頭，車庫的每個載車板面只能 容納一輛車。 (1) 系統(tǒng)構(gòu)成：整體框架、升降機(jī)構(gòu)、自動控制系統(tǒng)。 (2

14、) 功能分析 可對車輛起到支撐、保護(hù)、傳輸、自動存取的作用。此種車庫不設(shè)換向機(jī)構(gòu)， 不具有換向功能。 (3) 優(yōu)點(diǎn) 該種設(shè)計方案，不配備換向機(jī)構(gòu)，減少了車庫的設(shè)計難度，建造費(fèi)用和復(fù)雜 程度。由于只有一個車庫口，該車庫適合于建設(shè)在小的邊緣處， 不會對小區(qū)內(nèi)的 住宅樓產(chǎn)生過多的遮擋或者噪聲等影響， 只具有一個車庫口，同時也減少了車庫 控制系統(tǒng)的設(shè)計與編制難度，減少了控制設(shè)備。 (4) 缺點(diǎn) 該種設(shè)計方案，由于只有一個車庫口，在存取車輛高峰時會增加車輛的等待 時間和存取時間。由于不配備換向設(shè)備，則必須在車庫口前面留有足夠的空間給 車輛進(jìn)行調(diào)頭，這樣就增加了車庫的附屬建筑面積。 該種方案比較適合內(nèi)部建

15、筑 面積寬松的小區(qū)。 2.1.3方案三：出入口混合帶換向的垂直升降式立體車庫 出入口混合帶換向垂直升降式立體車庫，就是車庫只有一個口，既作為入口， 也作為出口。車庫具有換向機(jī)構(gòu)，車輛駛出車庫時在換向機(jī)構(gòu)上換向駛離車庫。 車庫的每個車架里面只能容納一輛車。 (1) 系統(tǒng)構(gòu)成：整體框架、升降機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)、自動控制系統(tǒng) (2) 功能分析 可對車輛起到支撐、保護(hù)、傳輸、自動存取的作用。此種車庫設(shè)有換向機(jī)構(gòu)， 具有換向功能。 優(yōu)點(diǎn) 車庫具有換向機(jī)構(gòu)，則車庫口不用預(yù)留出車輛調(diào)頭的空間， 可以相應(yīng)的減少 車庫的附屬建筑面積。由于只有一個車庫口，該車庫適合于建設(shè)在小區(qū)的邊緣處， 不會對小區(qū)內(nèi)的洛陽理工學(xué)院課

16、程設(shè)計 6 住宅樓產(chǎn)生過多的噪聲等影響， 同時也減少了車庫控制系統(tǒng)的設(shè) 計與編制難度，減少了控制設(shè)備。故該種方案非常適合建筑在內(nèi)部建筑面積比較 緊張的小區(qū)內(nèi)。 缺點(diǎn) 該種設(shè)計方案，雖然功能較多，但由于只有一個出入口，在存取車輛高峰時 車輛的等待時間和存取時間會有所增加， 并且會造成秩序混亂。由于設(shè)計了換向 機(jī)構(gòu)，在一定程度上增加了車庫的設(shè)計難度與建筑成本。 2.2 立體車庫總體方案系統(tǒng)分析 通過綜合分析上述三種方案，從占地面積以及建筑成本考慮，出入口混合無 換向垂直升降式的立體車庫最適合大部分城市住宅小區(qū)，因此確定為本設(shè)計的總 體方案。 本文所設(shè)計的垂直升降式立體車庫適用的車型為中小型轎車。占

17、用空間小， 操作方便，安全性能好，可廣泛用于住宅小區(qū)及停車場。其設(shè)計參數(shù)如下 ：所停 放車輛總長5.2m，總寬2.0m，總高1.9m。對總體功能進(jìn)行分析，可知升降功 能、支承功能可由機(jī)械系統(tǒng)來實現(xiàn)，如升降機(jī)構(gòu)實現(xiàn)升降功能，而控制功能要由 自動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。采用交流雙速電動機(jī)作為主拖動系統(tǒng)和可編程控制器 PLC 實現(xiàn)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖 2-1所示。洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 7 動力 提供 存放中小型 轎車 支承 儲存 保護(hù) 圖 2-1 功能結(jié)構(gòu)框圖 洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 8 第三章立體車庫系統(tǒng)硬件設(shè)計 3.1 檢測傳感器的選擇 3.1.1 中間繼電器 它是由固定鐵芯、動鐵芯、彈簧、動觸點(diǎn)

18、、靜觸點(diǎn)、線圈、接線端子和外殼 組成。線圈通電，動鐵芯在電磁力作用下動作吸合，帶動動觸點(diǎn)動作，使常閉觸 點(diǎn)分開，常開觸點(diǎn)閉合；線圈斷電，動鐵芯在彈簧的作用下帶動動觸點(diǎn)復(fù)位接點(diǎn) 裝置電氣參數(shù)及控制形式： 觸頭功率30VA （阻性負(fù)載） 最高工作電壓220VA.C 最大工作電流10A 控制形式：上下限、雙上限、雙下限 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。 3.1.2接觸器 交流接觸器利用主接點(diǎn)來開閉電路，用輔助接點(diǎn)來導(dǎo)通控制回路。主接點(diǎn)一 般是常開接點(diǎn)，而輔助接點(diǎn)常有兩對常開接點(diǎn)和常閉接點(diǎn)， 小型的接觸器也經(jīng)常 作為中間繼電器配合主電路使用。 交流接觸器的接點(diǎn)，由銀鎢合金制成，具有良 洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計

19、 9 好的導(dǎo)電性和耐高溫?zé)g性。交流接觸器動作的動力源于交流通過帶鐵芯線圈產(chǎn) 生的磁場，電磁鐵芯由兩個山字形的幼硅鋼片疊成，其中一個固定鐵芯，套 有線圈，工作電壓可多種選擇。為了使磁力穩(wěn)定，鐵芯的吸合面加上短路環(huán)。交 流接觸器在失電后，依靠彈簧復(fù)位。另一半是活動鐵芯，構(gòu)造和固定鐵芯一樣， 用以帶動主接點(diǎn)和輔助接點(diǎn)的閉合斷開。20A以上的接觸器加有滅弧罩，利用電 路斷開時產(chǎn)生的電磁力，快速拉斷電弧，保護(hù)接點(diǎn)。接觸器具可高頻率操作，做 為電源開啟與切斷控制時，最高操作頻率可達(dá)每小時 1200次。接觸器的使用壽 命很高，機(jī)械壽命通常為數(shù)百萬次至一千萬次， 電壽命一般則為數(shù)十萬次至數(shù)百 萬次。 根據(jù)本

20、設(shè)計的需要以及接觸器的特點(diǎn)，我選擇400V63A線圈220V三相接觸 器BLB87額定工作電壓：250VAC額定工作電流：10A。 3.1.3按鈕開關(guān) 按鈕開關(guān)是一種結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用十分廣泛的主令電器。在電氣自動控 制電路中，用于手動發(fā)出控制信號以控制接觸器、繼電器、電磁起動器等。 選擇型號為LA19 11A/D的額定工作電壓：380VAC額定工作電流：5A,的 按鈕開關(guān)。 3.1.4行程開關(guān) 滾輪式行程開關(guān)。其結(jié)構(gòu)原理，當(dāng)被控機(jī)械上的撞塊撞擊帶有滾輪的撞桿時 撞桿轉(zhuǎn)向右邊，帶動凸輪轉(zhuǎn)動，頂下推桿,使微動開關(guān)中的觸點(diǎn)迅速動作。當(dāng)運(yùn)動 機(jī)械返回時，在復(fù)位彈簧的作用下，各部分動作部件復(fù)位。選擇型號為

21、 JLXK1 311制動防護(hù)式的行程開關(guān)。 額定工作電壓：500VAQ額定工作電流：5A, 個常開一個常閉觸頭。 3.2 電動機(jī)的選擇 本設(shè)計的立體停車庫是四層16車位，每層4庫位。其控制結(jié)構(gòu)主要由一臺交 流雙速電動作為主拖動升降電動機(jī)，4臺的交流電動機(jī)作為四角平層的補(bǔ)償電動 機(jī)，1臺開門電動機(jī)，1臺縱向移動電動機(jī)，2臺橫向移動電動機(jī)組成。 洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 10 3.2.1升降電動機(jī)的類型選取 在車庫運(yùn)行過程中，升降電動機(jī)需頻繁的啟動、制動、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，而且負(fù) 荷變化大，經(jīng)常工作在重點(diǎn)短時狀態(tài)、電動狀態(tài)、制動狀態(tài)下，對電機(jī)要求較高。 根據(jù)工作性質(zhì)，也因電動機(jī)應(yīng)該有以下特點(diǎn)： （1） 能頻

22、繁的制動啟動。 （2） 啟動電流較小。 （3） 要有發(fā)電制動的特性，能由電動機(jī)本身的性質(zhì)來控制曳引系統(tǒng)在滿載下行 和空載上行時的速度。 （4） 要有較硬的機(jī)械特性，不會因升降架載重的變化而引起提升速度的過大變 化。 （5） 電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，運(yùn)行噪聲低。 普通交流感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻低，機(jī)械特性好，轉(zhuǎn)差率S小，運(yùn)行效率高。 可是這類交流感應(yīng)電動機(jī)的啟動電流大，一般為額定電流的 47倍，同時啟動 轉(zhuǎn)矩也較大，一般為額定轉(zhuǎn)矩的 35倍。如果選用為曳引系統(tǒng)的電動機(jī)，會因 為也因系統(tǒng)的頻繁啟動，它的啟動電流會造成電網(wǎng)電壓的大幅度波動， 還會增加 電動機(jī)的發(fā)熱量，使得溫度超過允許的限度，所以普通

23、交流電機(jī)不適合用做車庫 升降電動機(jī)。在此，車庫的升降電動機(jī)選用交流雙速電動機(jī)， 其性能滿足上述拖 動系統(tǒng)的各項要求。 3.2.1升降電動機(jī)的型號選取 功率：由式 P -K Q V “102 i 式中：K為車庫的平衡系數(shù)，一般為0.4-0.5 C為額定載重量（kg） V為車庫的運(yùn)行速度 為車庫的效率 i為鋼絲繩索繩倍率 根據(jù)前面設(shè)計，取Q=1600kg v=2m/s，考慮導(dǎo)向輪、導(dǎo)軌與導(dǎo)靴的摩擦阻力 以及鋼絲繩的僵性阻力，取n =0.85，計算得，P=20.2kW選取電機(jī)功率P=22kW 選用YTD225M4/16的主交流雙速電動機(jī)。其參數(shù)如下：功率：22KV，電壓：380V, 電流：23A。具

24、有噪聲低，振動小，洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 11 運(yùn)行平穩(wěn)的特點(diǎn)。 同理選擇YDF-2111的7.5kw的交流電動機(jī)作為四角平層的補(bǔ)償電動機(jī)。其參 數(shù)如下：功率：7.5KW，電流：5A 升降主電機(jī)的主電路圖如圖3-2所示。 3.3 PLC 的選型 本設(shè)計采用西門子S7-200系列的的CPU226空制，有24輸入點(diǎn)和16個輸出 點(diǎn)。另外選用五個擴(kuò)展模塊，其中 2個數(shù)字量輸入模塊EM221其類型為16點(diǎn) 24VDC輸入；3個數(shù)字量輸入/輸出模塊EM223其類型為16點(diǎn)24VDC輸入/16 點(diǎn) 24VDC俞出。PLC CPU22參數(shù)：洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 12 晶體管輸出 輸入電壓：20.4-28.8V

25、 DC ; 輸出電流：0.5A; 功耗：11W 數(shù)據(jù)存儲器：24KB I/O特性：24輸入/16輸出； 模塊擴(kuò)展：最多擴(kuò)展7個； 定時器總數(shù)：256個； 接口：兩個RS-485接口； PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3-2所示。PLC與計算機(jī)的通信圖如3-3所示 EPROMA I/O 單 無 洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 13 3.4 汽車自動識別系統(tǒng)的選取 自動存取車系統(tǒng)是立體車庫控制的核心，由 BCD控制，而其中汽車的自動 識別更是重中之重。汽車的自動識別主要是通過非接觸式 IC卡來實現(xiàn)的。非接 觸卡內(nèi)含有唯一的獨(dú)立的卡號，使用時，技術(shù)人員需在讀卡器有效讀區(qū)內(nèi)（一般 5-10CM將卡片輕輕一晃，便將卡內(nèi)信

26、息輸入讀讀卡器內(nèi)，實現(xiàn)考勤、收費(fèi)管理。 本設(shè)計選用的非接觸式芯片是 FM11RF08芯片，采用0.6卩mCMOEEPRO工 藝，容量為1K 8Bit/s ,EEPROM是具有邏輯處理功能的多用途非接觸射頻卡芯 片，內(nèi)含加密控制和通訊邏輯電路，具有極高的保密性能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 3-2所示. 因此，汽車的自動識別原理如下： 在車庫入口 （也是出口） 處設(shè)一個非接觸式IC卡讀卡器， 用戶進(jìn)入車庫時, 在門口刷卡進(jìn)入，讀卡機(jī)自動把數(shù)據(jù)傳送到 BCD BCD系統(tǒng)自動判斷該卡是否有 效，若有效，則庫門打開，系統(tǒng)把轎廂移到人車交接位置，至此，完成汽車的自 動識別。 第四章 立體車庫系統(tǒng)的軟件設(shè)計 4.1

27、 立體車庫控制系統(tǒng)的組成 立體車庫控制系統(tǒng)組成有自動收費(fèi)管理系統(tǒng)、 自動存取車系統(tǒng)、安監(jiān)保護(hù)系 數(shù)字部分 電踣 控制與算 術(shù)單元 應(yīng)用選擇 1認(rèn)證存取 控制電路 加密單元 天線 射頻接口 圖 3-5 非接觸式 IC 卡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 14 統(tǒng)。 自動收費(fèi)管理系統(tǒng)是在車庫管理設(shè)立收費(fèi)機(jī)， 無需操作員即可完成其收費(fèi)管 理工作，用戶直接在收費(fèi)讀卡機(jī)上刷繳費(fèi)卡即可。 監(jiān)控安保系統(tǒng)是指在中央控制室進(jìn)行監(jiān)視控制車庫現(xiàn)場的運(yùn)行狀況。 它具有 運(yùn)動檢測、視頻監(jiān)控、出入口控制、防盜識別報警等功能，可以實現(xiàn)無人看守。 自動存取車系統(tǒng)由出入口管理站、計算機(jī)監(jiān)控中心等部分構(gòu)成。它具有車位 管理功能

28、、運(yùn)行監(jiān)控功能、自動門及遠(yuǎn)程診斷功能等。出入口管理站設(shè)有光電開 關(guān)、限位開關(guān)、庫門、存車卡閱讀器、顯示器、指示燈等。計算機(jī)監(jiān)控中心設(shè)有 車位管理系統(tǒng)，可以查詢當(dāng)前車庫的存取車情況和車位狀態(tài)等，并可查詢車庫存 取車的詳細(xì)記錄檔案。若車庫內(nèi)沒有存車位，出入口管理站的顯示器上會顯示車 庫已滿，并且指示燈同時會亮起，此時拒絕任何車輛入內(nèi)。若車庫并未存滿，則 依據(jù)當(dāng)前的車位狀況，系統(tǒng)還可以提供最佳的存取車路線， 節(jié)省時間，提高存取 車效率。 本設(shè)計著重分析自動存車系統(tǒng)。 4.2 立體車庫控制系統(tǒng)的工作原理 當(dāng)有車輛要進(jìn)入車庫存車時，自動存取車系統(tǒng)的車位管理子系統(tǒng)確認(rèn)是否有 車位，若無則需等待；若有，則讀

29、繳費(fèi)卡，記錄時間，同時監(jiān)控安保系統(tǒng)自動捕 捉車輛圖像，確定信息并與繳費(fèi)卡信息相對應(yīng)，以備車輛出庫時核對，保證車輛 安全，同時檢測器檢測信號告知PLC要增加一輛汽車的數(shù)量，并在車庫門前指示 板上的數(shù)碼管顯示，最后控制門關(guān)閉。車輛出庫時，如果車輛自然信息與繳費(fèi)卡 信息不符，則控制系統(tǒng)不允許車輛出庫：如相符，則自動收費(fèi)系統(tǒng)按停車時間在 卡中扣除費(fèi)用，門開啟，車輛出庫，同時要使車輛數(shù)量減少，用 DEC功能指令使洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 圖 4-2 存、取車流程示意圖 15 記錄車輛數(shù)的數(shù)據(jù)寄存器D（減1,在顯示器上顯示出來，最后庫門關(guān)閉 車庫自動存取控制系統(tǒng)采用取車優(yōu)先的原則， 并且存取車的時間不超過 1

30、40s，車庫系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)用紅、綠、黃三種指示燈表示，紅燈表示有人正在進(jìn)行 存取車操作，請稍候；綠燈表示目前無人操作，可進(jìn)行操作；黃燈表示系統(tǒng)有故 障不能工作。 存、取車流程圖如圖4-1所示 *完畢等待呼叫 4.3 立體車庫主要線路的 PLC 程序設(shè)計 4.3.1立體車庫主要控制線路的PLC程序設(shè)計 洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 16 （1） 定義元器件名和分配I/O號PLC控制的立體車庫I/O對應(yīng)關(guān)系如下表。 （2） 平層控制線路，采用四角平層方式，由四臺平層補(bǔ)償電動機(jī)各自控制, 占四個輸入點(diǎn)。 （3） 減速感應(yīng)器，位于每層主行程開關(guān)（除頂層、底層外，上下各一個） 400口處。 （4） 橫向、縱向控制

31、線路，升降臺在上升的過程中，同時向后移動。 PLC 控制的立體車庫I/O分配表如表4-1所示。 表 4-1 I/O 資源分配表 （輸入）元件器名 符號 對應(yīng) PLC 的 I/O 號 啟動按鈕 SB0 I0.0 存車按鈕 SB1 I0.1 取車按鈕 SB2 I0.2 緊急制動按鈕 SB3 I0.3 一至四層 A 區(qū)呼叫按鈕 SBA1 SBA2 SBA3 SBA4 I0.4-I0.7 一至四層 B 區(qū)呼叫按鈕 SBB1 SBB2 SBB3 SBB4 I1.0-I1.3 一至四層 C 區(qū)呼叫按鈕 SBC1 SBC2 SBC3 SBC4 I1.4-I1.7 一至四層區(qū)呼叫按鈕 SBD1 SBD2 SB

32、D3 SBD4 I2.0-I2.3 1-4 層 4 個 1 角平層行程開關(guān) ST11、ST21、ST31、ST41 I2.4-I2.7 1-4 層 4 個 2 角平層行程開關(guān) ST12、ST22、ST32、ST42 I3.0-I3.3 1-4 層 4 個 3 角平層行程開關(guān) ST13、ST23、ST33、ST43 I3.4-I3.7 1-4 層 4 個 4 角平層行程開關(guān) ST14、ST24、ST34、ST44 I4.0-I4.3 1-4 層 4 個減速行程開關(guān) ST10、ST20、ST30、ST40 I4.4-I4.7 下限位開關(guān) SQ1 I5.0 （輸出）元件器名 符號 對應(yīng) PLC 的

33、I/O 號 上行接觸器 KM1 Q0.0 下行接觸器 KM2 Q0.1 低速接觸器 KM3 Q0.2 高速接觸器 KM4 Q0.3 洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 17 短路切除低速電抗接觸器 KM31 Q0.4 短路切除高速電抗接觸器 KM41 Q0.5 橫向左移電動機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn) KMF1 KMF2 Q0.6 Q0.7 橫向右移電動機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn) KMF3 KMF4 Q1.0 Q1.1 縱向電動機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn) KZ1、KZ2 Q1.2 Q1.3 每層 1-4 角正向平層接觸器 KM11-KM14 Q1.4-Q1.7 每層 1-4 角反向平層接觸器 KM21-KM24 Q2.0-Q2.3 一至四層 A 區(qū)車

34、位狀態(tài)指示 HL1-HL4 Q2.4-Q2.7 一至四層區(qū)車位狀態(tài)指示 HL5-HL8 Q3.0-Q3.3 一至四層 C 區(qū)車位狀態(tài)指示 HL9-HL12 Q3.4-Q3.7 一至四層區(qū)車位狀態(tài)指示 HL13-HL16 Q4.0-Q4.3 上行中間繼電器 KA1 Q4.4 下行中間繼電器 KA2 Q4.5 四角均平層正向中間繼電器 KA3 Q4.6 四角均平層反向中間繼電器 KA4 Q4.7 1-4 層庫層感應(yīng)中間繼電器 KA11-KA14 Q5.0-Q5.3 1-4 層指層中間繼電器 KA21-KA24 Q5.4-Q5.7 1-4 層 A 區(qū)呼叫中間繼電器 KAA1-KAA4 Q6.0-Q6

35、.3 1-4 層 B 區(qū)呼叫中間繼電器 KAB1-KAB4 Q6.4-Q6.7 1-4 層 C 區(qū)呼叫中間繼電器 KAC1-KAC4 Q7.0-Q7.3 1-4 層區(qū)呼叫中間繼電器 KAD1-KAD4 Q7.4-Q7.7 由上表可知PLC有40個輸入點(diǎn)64個輸出點(diǎn)，因此選用PLC時可選用西 門子S7-200CPU226 個，輸入點(diǎn)24，輸出點(diǎn)數(shù)16 ; 一個擴(kuò)展模塊EM22332 數(shù)字量輸入，32數(shù)字量輸出，二個擴(kuò)展模塊 EM222為16數(shù)字量輸出。洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 18 432立體車庫主要控制線路的I/O外部接線圖 由I/O資源的分配表可以繪出立體車庫控制系統(tǒng)的外部接線圖。 PLCI/O

36、接線 圖如圖4-3所示。 11 PE | 均茫 SB1比 SB2儒 L ； QO.O DO 0 m.i 心 10 2 QD rq Hui pKM2 廠| KM3 SB4 咗 x 5 SEJuL- _ 壺 SBB1 _ SEB2 山 SBB4 SBCl - SBC2 山 1 SEC3 山 扌匕1 UP 且tJUUUg 口訂 3 76 5 4 32 iqTe 5 転転 3 -200CPU226 2 S r 8 goop co 卜) 1 = 一 b 5 4 3 ii KNI4 |i BM31 11 mi Wl 廠| KNF2 II KWF3 廠| SBDi % SBE3 STL1 Itetr VT的

37、趙 ST31 & SHI JL G U fc. 12.1 Z I 2 S Qi 5 12 3 12 4 QI 6 12 5 Qi 7 .12. 6 - ( (I KM11 11 KM12 11 KM13 pi KM14 洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 19 Q2Q2Q2Q2 9595050505059595 5 5 T T 7 7 5 5 5 55.5. Q Q Q 3 3 4 45 5 6 6T TO O1 12 23 34 45 56 6T TO O1 12 23 3 4 4 5 5 s s T T Q2.Q2.似亞能Q2Q2Q3Q3Q3Q3Q3Q39 9Q3Q3Q3Q3Q3Q3Q3Q3Q4Q4圖

38、4-3 PLC I/O 接線圖 洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 20 4.4 立體車庫主要線路的模塊分析 4.4.1車位指定線路 在立體車庫的門廳呼叫電路中，門廳的控制只有一個，置于車庫庫門入口處 因為車輛的入庫操作都在庫門入口處進(jìn)行， 其他庫層無操作按鈕。但車架移到指 定層并平層后，自動起動橫向左或右移動電動機(jī)，將載車板推入指定位置（ A區(qū) 或C區(qū)）并鎖住。在此僅列出指定A區(qū)一至四層車位時的控制梯形圖。 其梯形圖 如圖4-4所示。 圖 4-4 車位指定控制梯形圖洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 21 442升降臺選向電路 升降臺運(yùn)行過程，存在上行和下行狀態(tài)，當(dāng)升降臺完全處于整個運(yùn)行周 期時，即一個運(yùn)動周期起始于初

39、始位置、終止于初始位置，平時處于靜止?fàn)顟B(tài)， 此時載重箱的選向電路無關(guān)緊要。但當(dāng)在運(yùn)動中需要選向時，如：將車存在 3 層A區(qū)，同時想取4層C區(qū)車時，升降臺不需返回，完成存車操作后，直接到 4層C區(qū)取車，此時，選向電路起作用，該電路類似電梯的選向電路?？刂铺菪?圖如下圖4-5所示，本設(shè)計給出了 A區(qū)的呼叫選向。對于C區(qū)呼叫，只需將C 區(qū)呼叫中間繼電器觸電并聯(lián)在同層 A區(qū)呼叫觸點(diǎn)上即可。 圖 4-5 升降臺選向電路的控制梯形圖洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 22 443庫層感應(yīng)控制電路 庫層感應(yīng)由每層4角主平層行程開關(guān)的閉合與斷開完成，感應(yīng)出庫層信號， 用于指層、選層、選向、門廳呼叫的信號等。感應(yīng)信號信號只有

40、在升降臺移動至 上層或下層時才消失。升降臺的上下感應(yīng)信號都來自每層 4角主平層行程開關(guān)的 觸點(diǎn)。當(dāng)升降臺在1層時，1層4角主平層行程開關(guān)閉合，則1層庫層感應(yīng)中間 繼電器接通并保持，同時接通指質(zhì)層中間繼電器。可見，升降臺上升至某一層時， 相應(yīng)的庫層感應(yīng)中間繼電器接通指層中間繼電器。當(dāng)升降臺下降時，原理同上， 該電路梯形圖如圖4-6所示。 Q44| 獸_ Q4* 5 圖 4-6 庫層感應(yīng)控制梯形圖洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 23 444橫向移動取車控制電路 當(dāng)某區(qū)呼叫時，升降臺首先響應(yīng)庫層信號，接通庫層感應(yīng)中間繼電器并保 持，當(dāng)升降臺到達(dá)該層時，斷開庫層感應(yīng)信號，然后判斷哪一區(qū)呼叫，待四角均 平層（每角

41、行程開關(guān)到位）以后，起動橫向左右移動電動機(jī)，將載車板送入相應(yīng) 車位，現(xiàn)以A、C兩區(qū)的去車控制為例進(jìn)行設(shè)計分析，橫向移動電動機(jī)控制梯形 圖4-7所示。 I笛嚴(yán).” 嚴(yán).0|嚴(yán)” | 12.51 I I3.ll 113,511 114. 11 |Q6.11 | 圖 4-7 橫向左右移動取車控制梯形圖QCL 6 Q47 Q4 QL 0 13.7 |I4. 嚴(yán)牛 Q4Q4I24| II M4 IM Cd |Q7 0| I 12.” 嚴(yán)嚴(yán) 3| 嚴(yán) 3| | _ 洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 24 第五章仿真調(diào)試 5.1 硬件調(diào)試 硬件實施方面主要是進(jìn)行控制柜等硬件設(shè)計及現(xiàn)場施工。主要內(nèi)容： 1. 設(shè)計控制柜和

42、操作臺等部分的電器布置圖及安裝接線圖。 2. 設(shè)計系統(tǒng)各部分之間的電氣互聯(lián)圖。 3. 根據(jù)施工圖紙進(jìn)行現(xiàn)場接線，并進(jìn)行具體檢查。 由于程序設(shè)計與硬件實施可同時進(jìn)行，因此 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計周期可大大縮 短。 5.2 軟件調(diào)試 將設(shè)計好的程序?qū)懭隤LC后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯 誤。用戶程序一般先在實驗室模擬調(diào)試，實際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕 來模擬，各輸出量的通/斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接 PLC實際的負(fù)載（如接觸器、電磁閥等）。在調(diào)試時應(yīng)充分考慮各種可能的情況， 對系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、 各種可能 的進(jìn)展路

43、線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時修改梯形圖和 PLC 中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。 5.3 系統(tǒng)聯(lián)調(diào) 聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。聯(lián)機(jī)調(diào)試過程應(yīng)循 序漸進(jìn)，從PLC只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實際負(fù)載等逐步進(jìn)行 調(diào)試。如不符合要求，則對硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部份程序即可。全 部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過一段時間運(yùn)行，假如工作正常、程序不需要修 改，應(yīng)將程序固化到EPRO中，洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 25 以防程序丟失。 結(jié)論 在參閱了國內(nèi)外有關(guān)立體停車庫的大量資料的前提下，對垂直提升式立體停車庫的控 制

44、系統(tǒng)進(jìn)行了細(xì)致研究，得出了以下重要結(jié)論： 通過大量的調(diào)研工作，對自動化立體車庫的發(fā)展特點(diǎn)和發(fā)展方向進(jìn)行了總 結(jié)，通過對市場需求的分析和對比國內(nèi)外車庫的發(fā)展?fàn)顩r， 分析了智能立體車庫 的廣闊市場前景。 針對智能立體車庫的功能要求，提出了控制系統(tǒng)的詳細(xì)方案。為達(dá)到車庫中 的檢測要求，確定了經(jīng)濟(jì)而適用的電氣安全裝置。 本文設(shè)計的是一個四層 20車位的垂直升降式立體停車庫。本設(shè)計采用 S7-200系列的PLC編程，來實現(xiàn)存車和取車的控制。在設(shè)計的過程中遇到了許 多許多的問題最后通過在網(wǎng)上查閱資料， 和同學(xué)和老師討論得到解決。由于自己 知識面的不夠，還不能夠設(shè)計出一個全自動化的立體停車系統(tǒng)。 全自動化智

45、能停 車系統(tǒng)是未來停車系統(tǒng)的一個發(fā)展方向，在此領(lǐng)域我還要不斷的學(xué)習(xí)。 中國的立體車庫現(xiàn)在還處于一個初級階段，大部分都需要操作人員的參與。 隨著技術(shù)的發(fā)展，對智能模塊和檢測系統(tǒng)的不斷更新，控制系統(tǒng)將向全自動智能 化方向發(fā)展。隨著汽車數(shù)量的增加，泊車位的問題不斷加劇，將進(jìn)一步促進(jìn)車庫 技術(shù)的革新。 由于知識寬度和深度的限制，我對立體車庫的設(shè)計中還存在著諸多問題，我 深刻的認(rèn)識到，我的能力還需要很大的提高。在今后的道路上，我一定會再接再 厲，不斷努力攀登。洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計 26 參考文獻(xiàn) 1 張培志電氣控制與可編程序控制器 M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2007 2 王永華現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù)

46、 M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2002 3 呂景泉.可編程控制器技術(shù)教程 M.北京：高等教育出版社， 2001 4 廖常初 PLC 應(yīng)用技術(shù)問答M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006:123-125. 王得勝，韓紅彪電氣控制系統(tǒng)設(shè)計北京：電子工業(yè)出版社,2011:127-129. 張萬忠，劉明芹電器與 PLC 控制技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008:94-96. 7 張培仁傳感器原理、檢測及應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社，2012:134-135. 8 殷洪義可編程序控制器選擇、設(shè)計與維護(hù) M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003 9 周萬珍，高鴻斌 PLC 分析與設(shè)計應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社，2004 10 王庭有可編程控制器原理及應(yīng)用 國防工業(yè)出版社 11 謝克明夏路易可編程控制器原理與程序設(shè)計 電子工業(yè)出版社 12 張壽明等立體車庫 PL(控制系統(tǒng) 昆明理工大學(xué)學(xué)報 1998.5 13 汪曉光等可編程序控制器原理及應(yīng)用 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1998 14 蔣圣平，顏景龍，裴煥斗 PL C 在立體車庫系統(tǒng)中的應(yīng)用J .華北工學(xué)院測試技術(shù) 學(xué)報，2000 , (2). 15 常斗南.PLC 運(yùn)動控制實例及解析M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2010