全智能车库系统的设计.doc

1、- 1 - - 1 - 摘 要 随着我国经济的持续稳定增长和人民生活水平的不断提高， 我国轿车保有量直线上升，轿车进入家庭已成为必然趋势。 于是，停车难的问题逐渐成为各个城市迫切需要解决的问题。 城市停车 场 的建设成为越来越多的人关注的话题。如何把有限的空间最大的利用且不需要较大的人力成为新的研究课题。全智能停车库系统，以其充分利用空间，节约占地面积等显著特点，成为解决难停车问题的重要方法。全智能停车库是为城市建设提供的简单便利的附属设施，可以充分的利用城市有限的 空间来解决停车难的重要举措，可以缓解和解决繁华地段乱停车等问题，其社会 效益极其显著。 本文设计完成了智能立体车库系统控制系统的

2、软硬件系统。采用 PLC智能停车控制系统，并介绍其工作原理，采用智能化的车位监控管理，进出自动识别车辆进出的方法大大节省了停车时间及占地空间。 本文也对车库的自动控制系统中的电力拖动系统进行了研究，着重介绍了升降机，平移存取机构及门电机。 本文最后部分对智能立体车库的安全措施的设置及控制系统的软硬件抗干扰能力进行了设计，从而提高了车库的安全性与可靠性，保证了系统的正常工作。 关键词： PLC 控制； 智能控制； 控制策略 - 2 - - 2 - ABSTRACT Along with our country economy stabilizes growth continuously and

3、the improvement of peoples living standards, Chinese car retains the volume rises sharply, the car enters a family to already made inevitable trend.So, the problem of parking has become urgent problems to be solved in each city.City parking construction become more and more people focus on the topic

4、.How to use limited space maximum utilization and do not need much manpower is becoming a new research task.Intelligent parking system, in order to make full use of space, save covers an area of and other notable features, become solve difficult parking question important method.The intelligent park

5、ing garage is for the city to provide a simple and convenient facilities, can make full use of limited space of the city to solve the parking significant move, can solve the problems such as the downtown area of parking, the social benefit is remarkable This paper completed the design of intelligent

6、 stereo garage control system software and hardware system.Using PLC intelligent parking control system, and introduces its principle, adopts the intelligent parking management, import and automatic recognition of vehicle access method greatly saves the parking time and space. This article also to t

7、he garage in the automatic control system of electric drive system are studied, introduced emphatically the lift, translational access mechanism and door motor. In the last part of Intelligent Stereo Garage security settings and the control system hardware and software anti interference ability of d

8、esign, thereby improving the safety and reliability of the garage, to ensure the normal operation of the system. Key words: PLC control; intelligent control; control strategy - 3 - - 3 - 目 录 绪论 . - 4 - 1.1 智能停车场概述 . - 4 - 1.1.1 智能停车场的作用 . - 4 - 1.1.2 智能停车场在中国的发展 . - 5 - 2 智能停车场的介绍以及设计内容 . - 7 - 2.1

9、智能停车场的组成部分 . - 7 - 2.1.1 智能 出口控制系统 . - 7 - 2.1.2 智能入口控制系统 . - 8 - 2.1.3 实时监控 . - 9 - 2.1.4 智能停车场管理软件设计 . - 9 - 3. 智能停车场的具体设计 . - 11 - 3.1 元器件 . - 12 - 3.1.1 模板及铁柱 . 错误 !未定义书签。 3.1.2 按钮开关 . - 13 - 3.1.3 限位开关 . 错误 !未定义书签。 3.1.4 电机 . 错误 !未定义书签。 3.1.5 传感器 . 错误 !未定义书签。 3.1.6 中间继电器 . 错误 !未定义书签。 3.1.7 继电器插

10、座 . 错误 !未定义书签。 3.1.8 开关电源 . 错误 !未定义书签。 3.1.9 读卡器 . 错误 !未定义书签。 3.1.0 车位指示灯 . 错误 !未定义书签。 4.硬件汇总表 . 错误 !未定义书签。 结论 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 1 - 4 - - 4 - 1 绪论 1.1 智能车库系统的 概述 智能车库结构简单，安装方便，定位精 准，功能全面，存储量大，布局美观大方，设计人性化，系统稳定，存取便捷。正是由于作品具有以上特点，具有很大的市场应用前景。 智能立体车库管理系统采用非接触式智能 IC 卡 作为车辆出入停车场的凭证，以先进

11、的图像对比功能实时监控出入场车辆，以超大的 LED 显示屏引导车主寻找其所分配的车库车位，以稳定的通讯和强大的数据库管理每一辆车及车位信息，以先进的 电子地图 实时监控现场车辆停放的动态信息 ;完全解决了现有停车场 存在的安全隐患问题。 中国停车场大都是自走式，远不能满足汽车的增长对车位的要求 .智能立体停车库具有高密度的特点，是停车库中最为先进的形式。这种形式的车库容量大，大型的容量可达 1000 3000 个车位，调车速度快，自动化程度高，是各大城市解决停车难的最佳选择。智能立体停车库是集自动化 技术 、机器人技术、计算机技术为一体的智能化、立体 化的物流储运系统，能够自动而可靠地完成车辆

12、的存取以及相关信息的管理。对该系统的开发与研究，可以解决中国停车难的问题，具有非常大的理论意义和实用价值。 1.1.1 智能车库系统 的作用 智能停车场管理系统采用图形人机界面操作方式，具有操作简单、使用方便、功能先进等优点，车场使用者可以在最短的 时间进入或离开停车场，以提高车库管理质量，取得高的 经济效益和良好的社会效益。智能停车场管理系统设立自动收费站，无需操作员即可完成其收费管理工作。按其所在环境不同可分为内部智能停车场管 理系统和公用智能停车场管理系统二大类。内部停车场综合管理系统主要面向该停车场的固定车主与长期租车位的单位、公司及个 人。一般多用于单位自用停车场、公寓及住宅小区配套

13、停车场、办公楼的地下停车场、长期车位租借停车场与花园别墅小区停车场 等。此种停车场的特点是使用者固定，禁止外部车使用。公用智能停车场管理系统一般设在大型的公共场所，使用者通常是一次性 使用者，不仅对散客临时停车，而 且对内部用户的固定长期车辆进行服务，该停车场特点是：对固定长期车辆与临时车辆分别管理 ，共用出入口，分开管理。 - 5 - - 5 - 1.1.2 智能车库系统 在中国的发展 2000 年以后，我国汽车的销售量逐年攀升，特别是最近两年， 2010 和 2011年分别销售了 1800 万辆，预计 2012 年将超过 2000 万大关。汽车销量稳居世界第一。 2010 年 我国汽车保有

14、量超过 7000 万今年则以过亿。如此庞大的基数使现有的停车位处于爆棚的状态，而对于我国的交通而言更是巨大的挑战。由最早的人挨人到现在的车挤车，我们需要用科技来改变这种状况，所以我国 早 在 上个 世纪 80 年代初 就 开始研制和使用智能停车车库设备。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户商用面积的矛盾，智能停车车库设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大性。首先，智能停车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 40 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 80 90，如果采用地上多层（

15、 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。智能停车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，智能停车车库从管理上可以做到彻底的人车分流。 。 1.1.3 智能车库系统在国外的发展 随着城市经济的快速发展和汽车的大量增加，世界各国的大城市在不同时期，都出现了城市交通拥堵及停车难问题。欧美国家和亚洲国家采取的措施虽不尽相同，但立体化停车是各国都积极采用的措施，尤其是全自动化的智能式停车。发展较早较好的有日本、韩国、德国、法国、意大利、荷

16、兰、美国等。在亚洲，日本、韩国及 我国台湾省因地少车多，智能停车库应用最早、最广，其中日本的技术最为成熟先进。 在日本，智能式停车场已超出了单纯用于停车的功能，智能车库用大型广告牌和顶棚绿化装饰了起来，没有了冰冷机械钢架子的生硬，反而多了一种与城市商业、生态气息相吻合的问道，在一些主要街道，智能车库成了一道独特的景观，发展成了与城市环境融为一体，具有较强的实用性、观赏性和经济开发价值的城市建筑。 韩国智能停车设备的发展历程比较平稳。上世纪 70 年代中期为起步阶段， 90 年代- 6 - - 6 - 为供应使用阶段 .现在有停车设备制造企业 400 多家，主要通过引进日本的 技术和自我开发，每

17、年车库设备以 30%的速度发展。 1.2 智能车库 系统 的优点 智能 车库具有以下的优点，已成为解决城市“停车难”问题的重要途径和发展方向 : 1. 节省占地面积，节省大量投资。采用机械式停 车方式所需要的立体空间。而更可观的是占地面积的减少，传统的 10 层楼的停车库占地面积为 2.5动车位 (通常，传统的停车库很少超过 10 层 )，而 30 层的机械自动化停车库只占 0.7m 今车位。对于城市寸土寸金的面积不大的黄金地带，建立体车库无疑是很好的选择，经济效益相当可观。 2. 出入库管理方 便，省时省力。立体车库不需要车主找车，出入库管理全由电脑控制，操作简单，库内的存车数量、存车位置、

18、存车时间等均可以显示在操作盘上，一目了然。自动化程度相当高，存取车时间一般不超过 120 秒，省时省力。 3可避免车辆的丢失和损坏。完善的闭锁装置可保证汽车安然无恙，外部人员不能随意进出，汽车不会受到人为的损伤和丢失，车主可大为放心。 4. 配置灵活。规模可大可小，层数可多可少，可依附建筑物也可在建筑物内，可设在地上、地下，也可设在半地下，形式多样，适应性广。 以高科技装备解决停车问题将是我国城市 建设的必由之路，这一方面是国情使然，另一方面则是现代化建设的必然。 1.3 论文的主要研究内容与任务 本课题以智能立体车库为研究对象，着重对其控制系统进行设计研究，主要的内容和任务包括： （ 1）智

19、能立体车库总体方案设计 设计智能立体车库的总体方案，着重研究车库的自动控制系统中的控制器以及控制方案的选择。 （ 2）智能车库存取车策略的研究 优化智能车库的存取车控制策略，对存车优先、取车优先、原地待命三种工作方式存取车时间和能耗进行计算机仿真，得出最优的存取车策略以实现立体车库存取车效率和耗 能的最优化。 （ 3）控制系统的电力拖动系统 研究车库控制系统中的电力拖动系统。 - 7 - - 7 - （ 4）安全性与可靠性设计 设置智能车库系统的安全措施，设计控制系统软硬件的抗干扰措施，提高智能车库系统的安全性与可靠性，以保证系统正常工作。 1.5 本章小结 本章主要介绍了课题的研究背景和研究

20、意义，智能车库的国内外研究发展现状和主要发展趋势，最后简要介绍了本课题的研究内容和任务。 2 智能 立体 停 车 场 的 分类 及 介绍 2.1 智能 立体 停车场 的 分类 汽车保有量的快速增长，导致了城市停车场不足，这已经成为社会化问题，迫使 我们在城市紧凑的地域内对停车空间、停车方式进行新的探索，停车设备也由地面向地下、由单层向多高层发展，停车方式亦由坡道式向机械式发展，智能立体停车设备也由此应运而生。 智能立体停车设备按照结构类型，可分为以下几种： 2.1.1 升降横移类 这是 智能 立体停车设备最普遍的一种结构类型。（右侧的照片为应用于日本的升降横移式的停车设备产品） 升降横移式从结

21、构上讲，它通过载车板的垂直升降和水平移动来进行车辆的存取，设备结构简单，适用车型比较广泛，而且相对其他车库，安装和布置比较灵活，非常适用于地下以及室外停车。 升降 横移式 智能 立体停车设备结构非常灵活，可以根据具体应用情况将车库布置为两层或者两层以上，通过增加停车层数可以增加停车容量。整个单元由钢结构框架、托板、升降机构、平移机构和控制系统组成。托板的宽度试车辆大小而定。托板可以采用液压驱动升降机构或电机升降系统，电机功率为 2.2-3.7kw ,平移机构电机功率为 0.2kw ,升降平移时均为 20s 。在安全装置方面除紧急断电开关和自动急停的光电开关外，还有防止坠毁的安全锁。图 2.1

22、是升降横移式 智能 立体停车设备的结构示意图。 - 8 - - 8 - 2.1.2 电梯式 电梯式智能停 车设备是指以固定的或安装于可移动构架上的升降机作为汽车运输工具，并在电梯轿厢底部机构可将汽车做水平移动传送，使汽车自动平移至 螃道两侧泊车位并进行存放的机械式 智能 立体停车设备。 电梯式 智能 立体停车设备包括一个有入口的垂直框架结构，轿车通过入口被引导进来。停车空间是按照一排或者多排垂直排列。一个电梯包括一个可以在框架结构里上下移动的升降机。升降机适合于接收一个装载有轿车的载车盘 ； 在升降机上有一个推进器，这个推进器可以朝停车空间推进 ； 在每一个停车空间里都有一个搁板，而且这个搁板

23、不受推进器的约束 ； 搁板适用于支撑载车 盘 ； 并且有- 9 - - 9 - 一个 旋转器 轿车旋转到适合的姿态停泊在载车盘上面 。 如图 2.3 示，为了把一部汽车 (C)储存至车库，可以采取如下步骤 : 除了一个存储空间之外，载车盘 (P)在所有存储空间都被放置在架子 11并且车辆 (C)被放置在处于原始静态位置的升降机 2 上的载车盘 (P,)里。升降机 2 在没有载车盘的情况下被驱动上升到达存储空间 3(如图 3-7 中箭头U,所指方向 ).升降机 2停放在某一层，而在这一层推进器 4上面的载车盘 (P2)的下表面比架子 13 的位置要更高。然后推进器 4 开始推进进入到相应的存储空

24、间 11(如图 3-7 所示的 S1 箭头方向 )，与此同时升降机开始轻微的下降，然后由架子 1 支撑载有车辆的载车盘。 电梯式 智能 立体停车设备的出入口地面可以在整个停车设备的最上一层，最下一层或中间位置任一层，即所谓的上部出入式、下部出入式或中间出入式。车辆的出口和入口可以是同一个 (折返式 )，也可以前后分别设立 1个 (直通式 )，使车辆比较方便地前门进，后门出。 电梯式立体停车库与其它类型停车库相比较，具有以下特点 :(1)平面和空间的利用率较高 ； (2)控制系统先进，存取车迅速，运行平稳，运转效率较高 ； (3)具有安全可靠的机械及光电安全装置，同时由于 封闭可防火、防盗、防异

25、物伤害 :(4)与垂直循环类相比，整个系统不作整体运动，节省电能 :(5)噪声较低 ； (6)电脑操作，使用方便。因此电梯式停车库适用于如城市中的繁华中心区等需要车辆集中停放的场所。当然，这类停车设备也有一定缺点 :(1)升降机构的通道不能作为停车位使用 ； (2)垂直升降和水平横移动作之间有间歇，而使存取车周期加长 :(3)一次性投资设置需要较多资金。 2.1.3 循环式 循环式 智能 立体停车设备的工作原理是将停车用的托运盘在存储空间内成圆形 布置， 通过大型循环链条或者钢丝绳传动使其连续循环运转，并且托运盘上设有导轨和导轮，防止循环运动时发生摇晃。 循环式 智能 立体停车设备在结构分为垂

26、直循环式立体停车设备、水平循环式立体停车设备、索道循环式立体停车设备、圆形循环式立体停车设备和箱型循环式立体停车 设备。在传动方案上可以采用链条和钢丝绳传动。循环式智能立体停车设备可以独立设置，也可附设在建筑物内，存车数可多可少，大型车- 10 - - 10 - 库可用多套设备并列布置。与其他方式相比，此类车库不需要运输车辆所需的车道，因而所需的面积与容积量小，可根据建筑物和地形的不同来灵活配置，但由于受到传动功率的限制，循环式智能立体停车设备的停车容量比较 小，一般停车数量在 12 个车位以下。循环式智能立体停车设备在其出入口处一般都设置了回转盘，这样入库时车辆可前行进入，而出库时须倒车至转

27、盘上转向掉头。 垂直循环式的出入口可以布置在车库的下端，存车空间向上发展，也可以设置在中间，将存车空间分成地上和地下两个部分，如图 2.4 所示 水平循环式立体停车库的出入口可以布置在两端以及车库的中间，以适应不同场合的应用要求。循环式立体停车设备特点是：结构十分庞大，需要驱动力大，并且传动的距离相对较远，因此发出的振动和噪音也大。为降低振动和噪音，目前开发了共同基座式 方式，将驱动装置与基座一体化。循环式立体停车库采用计算机控制，实现了高度化自动化。按键输入所选的车位号，就能自动化完成存取车的全过程，它具有选择最佳运动方向、自动运算运行步数、自动显示选取的车位号、车位有车或无车、引导存取等功能；设备安全可靠，设有远红外线检测系统，配以声、光显示，确保使用安全；存取车时间短，调车时间最长不超过 130s 。但是，此类系统需要不停地循环，对于不是存取车高峰期来讲，造成较大的能源浪费。有时为了存取一辆车，需要循环一周才能实现，一旦系统的某一环节出现故障，则整个系统无法正常运行， 呈瘫痪状态，因此从长远效益来看并非最佳。 2.2 智能立体 停车库概念 (1)智能立体停车设备。