自动化立体车库的设计——毕业设计论文.doc

1、 湘潭职业技术学院 毕业设计说明书 题 目： 自动化立体车库的设计 院 系： 医电学院 专 业： 机电一体化 班 级： 学生姓名： 学 号： 同组学生： 指导教师： 完成日期： 年 月 日 2 目录 第一章 立体车库设 计 背景 . 7 1.2 立体车库设计的内容 . 7 1.3 立体车库 设计的目的及意 . 8 1.4 立体车库在国内外的发展现状及趋势 . 8 1.5 自动化立体车库的描述 . 9 1.6 技术的选取 . 9 第二章 立体车库系统硬件方面的设计 . 9 2.1 升降横移式立体车库的基本结构 . 9 2.2 定位控制系统结构设计 . 12 2.21定位控制系统的组成 . 12

2、2.22立体车库控制系统的原理 . 12 2.3 弱电系统 . 13 2.4 强电系统 . 14 第三章 立体车库系统软件方面的设计 . 15 3.1 可编程控制器的选择 . 15 3.4 定位控制系统程 序设 计 . 17 3.7 存取车信号处理 操作 . 20 第四章 升降横移式立体停车库梯形图 . 21 1.7 4.3 升降横移式立体停车库梯形图 . 37 总 结 . 55 3 4 摘 要 立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。随着城市汽车保有量的不断增加，停车难问题己经成为大中型城市的一个普遍现象。机械式立体车库可充分利用上地资源，发挥空间优势，最大限度地停放车辆，

3、成为解决城市静态交通问题的重要途径。运用车库多变型的结构既节约了土地又能使其达到用途广泛。本课题以较为典型的升降横移式立体车库为研究对象，综合考虑立体车库制造成本用途广泛和运行效率的双重因素。 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，选择多层多列式车库结构为研究模型。升降横移式立体车库就其组成部分而言，可分为三大部分：车库结构部分、传动机构部分和控制系统部分。本文简单介绍了车库的主体结构和特点，对车库的控制系统也作了简单的说明。在对升降横移式立体车库控制系统的设计中，采用了先进的 PLC 控制，运用西门子公司的编程软件编制了升降横移式立体车库控制系统的程序，并经调试、运行，证明

4、采用可编程序控制器 (PLC)作为控制系统简单易行。其稳定、可靠、快速、性价比高的特点使得控制系统非常完美。为了使停车设备满足使用要求，根据国家关于机械式停车设备通 用安全要求的标准、升降横移式立体车库的实际，在升降横移式立体车库中使用了一些必要的安全技术，这样保证了车辆的绝对安全，使得整个车库可以安全平稳的运行。 关键词： 立体车库，控制系统，可编程序控制器，车库结构。 5 Abstract： Stereo garage is the storage facility for automatic parking and scientific storage of various vehicl

5、es. With the increasing number of urban car ownership, parking difficult problem has become a common phenomenon in large and medium-sized cities. Mechanical three-dimensional garage can make full use of Shangdi resources, play a space advantage, to maximize the parking of vehicles, to become an impo

6、rtant way to solve the problem of urban static traffic. The structure of the garage can not only save the land, but also make it reach a wide range of uses. This subject to more typical of up-down and translation stereo garage as the research object, considering three-dimensional garage manufacturin

7、g cost has a wide range of application and the efficiency of the two factors. The in the garage to the domestic and foreign status and development trend of do based on sufficient investigation, selection of multi row and multi type garage structure as the research model. The up-down and translation

8、stereo garage is the composition part can be divided into three parts: garage structural parts, transmission parts and control system part. This paper simply introduces the main structure and characteristics of the garage, the garage control system also made a simple description. In the up-down and

9、translation stereo garage control system design, using the advanced PLC control, the use of Siemens programming software the up-down and translation stereo garage control system program, and after commissioning, operation, it is proved that the programmable controller (PLC) as control system is simp

10、le and easy to realize. Its stable, reliable, fast, cost-effective features make the control system is very perfect. In order to make parking equipment to meet the use requirements, according to the state of mechanical parking equipment General requirements for safety standards, up-down and translat

11、ion stereo garage actual, in the up-down and translation stereo garage used some necessary safety technology so as to ensure the absolute safety for vehicles, makes the garage can be safe and stable operation. 6 Keywords: stereo garage, control system, programmable logic controller, garage structure

12、. 7 第一章 立体车库的设计背景即主要内容 立体车库设计 背景 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。以北京市为例，截止 2007 年底，市区仅有公共停车场 828 处，共计车位 5.7 万个，仅占市区机动车拥有量的 8.6 ，停车环境与城市规划的矛盾十分突出。上海的情况 也让人无法乐观，仅有的 229 个地下车库使用面积不足60 万平方米，只能满足 1.3 万辆机动车停放的要求，路边停车渐呈泛滥之势， 比例高达 64 ，而且还有继续上升之势。据建设部城市交通工程技术中心对全国 15 个大城市停车现状的调查，城市机动车保有量与停车

13、位之比平均为 4： 84： 1，这一比值对于渴望“车者有其位”的车主来说，形式不容乐观。停车难产生最主要的原因是城市建设规划上的准备不足。上世纪 80 年代初期，北京市权威部门对 2000 年北京汽车发展数的预测仅仅是 70 万 80 万辆，而事实上到新世纪钟声敲响之前，北京市汽车总量则足足比预期多了 100 万辆，其中私人小客车的数量就高达 45 万辆。面对迅速发展的城市车流，停车设施建设的落后也就不足为奇。据建 设部停车技术开发推广中心介绍，北京市停车设施的“欠账”最保守估计应为 20 30 。 停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通问题，静态交通是相对于动态交通而存在的一种交通形态，二

14、者相互联系，互相影响，停车设施是城市静态交通的主要内容，随着城市的不断发展，各种车辆的不断增加，对停车设施的需求也在不断增加，如果两者之间失去平衡，城市里就会出现停车难的一系列问题。数据显示，最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在 15%-20%，而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有 2%-3%，特别是大城市的机动车拥有量的增长 速度远远超过停车基础设施的增长速度，因此，我们必须重视城市停车难的问题，并积极探求解决的措施。 专家们指出，解决城市静态交通问题，大体分为软硬两种措施。所谓软措施，就是通过政策法规，限制路面停车，提高停车场利用效率，使部分车主更愿意改乘公共交通工具，以减少机动车

15、对停车场的需求。而硬措施，主要包括增建停车场，建设地下及立体停车场、利用其它空间满足停车需求。而无论采取什么措施，在规划后再收拾残局，于局限内弥补不足，政府和管理部门所需投入得精力和资金都不小。 立体车库设计的内容 本课题的主要内容是基于西门子 S7-100 系列 PLC 的立体车库控制系统的设计，升降横移类机械停车库利用托盘移位产生 输送 通道 ,实现高层车位升降存取车辆。其车位结构为矩阵形式 ,可设计为多层和多列。立体车库结构特点是：底层 不需要改动 ,以上每层的停车位都需要配有存取传送带 。 在整个车库之中配有由 PLC 控制显示的是否8 有空位装置，整个系统的操作流程的是由工作平台将车

16、送到指定的位置，再由工作平台和车库车位配合完成存车过程。取车过程也是由工作平台和停车位的配合完成取车的目的。在车库的结构设计中采取可变形多层次的目的而设计。可以达到既节约土地又能使其有围墙车库两 用的多功能形态。 立体车库 设计的目的及意 作为现代大都市的标志，城市中心商住区高楼大厦林立，社区道路、高架交通干道、立交桥和地下铁路，编织出城市立体交通网，汽车的住宅 -停车场也有了长足的发展，由平面停车向立体停车，由简单的机械车库向计算机管理高度自动化的现代立体停车演变，成为具有较强的实用性、观赏性和适合城市环境的建筑。作为现代大都市的标志，立体建筑和立体交通都有了显著发展，道路拥挤、车满为患已成

17、为当今快节奏社会中的最不和谐之音，发展立体停车已成为人们的共识。目前我国经济正处在高速发展时期，随着人们生活水 平的不断提高，汽车进入家庭的步伐正在加快，停车产业市场前景广阔。立体车库既可以大面积使用，城市停车难最有效的手段，机械车库与传统的自然地下车也可以见缝插针设置，还能与地面停车场、地下车库和停车楼组合实施，是解决库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，立体车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据 45 平方米的面积，而如果采用多层立体多功能车库，可使地面的使用率提高 82 90 ，如果采用地上 21 层立体式车库的话， 50 平方米的土地面积上

18、便可存放 40 辆车，这可以大大地节省有 限的土地资源，并节省土建开发成本。 自动化立体车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。当以往的路 边、人行道上停车、地下或地面停车场均解决不了

19、上述问题时，采用机械式立体停车设备是一个非常有效的措施。立体停车设备又名机械立体车库，它占地空间小，并且可最大限度地利用空间，安全方便，立体车库的设计目的：是解决城市用地紧张，缓解停车难的一个有效手段。可以预见立体车库具有非常广阔的市场前景。 立体车库在国内外的发展现状及趋势 车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车 设 备 的发展在国外，尤其在日本已有近 3040年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于 90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有9 十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为 1:1，为了解决停车位占地面积与住

20、户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。 立体 机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据 45平方米的面积，而如果采用双层机械 车库，可使地面的使用率提高 8090 ，如果采用地上多层（ 21层）立体式车库的话， 50平方米的土地面积上便可存放 40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省 土建 开发成本。 机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车

21、库从管理上可以做到彻底的人车分流。 自动化立体车库的描述 目前，立体车库主要有以下几种形 式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式等。在对国内外各种同类产品进行分析的基础上，再结合造价、技术难度以及用户需求等各个方面的因素，可以发现升降横移式立体车库形式比较多，规模可大可小，而且对场地的适应性较强，同时采用这类设备的车库十分普遍。因此，最终确定研究对象为升降横移式立体车库。 技术的选取 立体车库系统设计与调试的主要步骤，如 1.1 图所示 图 1.1 立体车库控制系统的修订步骤 在本次课题设计过程中主要考虑以下几点： 1深入的了解 和分析立体车库的 工

22、艺条件和控制要求。 2根据立体车库的控制系统的功能要求，确定系统的设计系统结构。 3根据所设计的场所，选择电动机的类型。 4根据 I/O 的点数选择合适的 PLC 的类型。 5分配 I/O 点，分配 PLC 的输入、输出点。 6设计立体车库系统的梯形图设计。 7将程序输入 PLC 程序进行调试，查出错误，让程序更加完善。 第二章 立体车库系统硬件方面的设计 2.1 升降横移式立体车库的基本结构 升降横移式立体车库是指利用载车工作平台的升降或横向平移存取停放车辆的机10 械式停车设备。升降横移式立体车库每个车位均有存取 履带，所需存取车辆的载车工作平台通过升、降、横移运动到达地面层，驾驶员进入车

23、库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库地面的车不必改动直接存取，上层车位要将通过载车工作平台升或降到地面层，驾驶员才可进入车库内将汽车开进或开出车库。由下图所示。为一个地上 5 车位的升降横移式停车设备 ， 其工作原理是 ： 第二层三个车位有存取输送履带，一层的两个车位直接存取。空车可以通过 PLC 的程序控制进行补给。 4,、 5、 6 号车位可以直接存放车辆 ;1、 2、 3 号车位将由载车工作平台的升降进行停放车辆。由于升降横移式停车设备对场地的适应性强 ， 介绍系统各机械部分部件结构和功能 可根据不同的地形和空间进行任意的组合、排列 ， 规模可大可小 ， 对土建的要求比较低 ， 因

24、此 ，应用非常广泛。 图 2.2 a可靠性高 钢材和混泥土在生产时，整个过程可严格控制，质量比较稳定，性能可靠。钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体 ;钢材的物理力学特性与工程力学对材料性能所作的基本假定符合较好 ;钢结构的实际工作性能比较符合目前采用的理论计算结果，计算结果可靠，所以说钢结构的可靠性高。 b材料的强度高，钢结构自重小 钢铁与混凝土等材料相比，虽然钢材的重力密度大，但它的强度 和弹性模量较高，而且强度与重力密度之比也高得多。钢结构自重小，从而便于运输与安装，可减轻基础的负荷，降低地基和基础部分的造价。 c材料的塑性和韧性好 钢材的塑性好，钢结构在一般条件不会因超载等而突然断裂。破坏前一般都会产生显著的变形，易于被发现，可及时采取补救措施，避免重大事故发生。钢材的韧性好，钢结构对动力荷载的适应性强，具有良好的吸能能力，抗震性能优越。 d钢结构制造简便，施工工期短 钢结构一般在专业工厂制造，易实现机械化，生产效率和产品精度高，质易于保证，是工程结构中工业化程度最高的一种结构。构件 制造完成后，运至施工现场拼装成结构。拼装可采用安装方便的螺栓连接，有时还可在地面拼装成较大的单元，再进行吊装。施工工期短，可尽快发挥投资的经济效益。由于钢结构具有连接的特性，故易于加固、改建和拆迁。 e钢结构密闭性好 钢结构采用焊接连接可制成水密性和气密性较好的常压和高压结构、管道等。