1、 2014 届毕业生毕业论文（设计） 题目：基于 PLC 的升降横移式立体车库设计 院 (系 )别 信息科学与电气工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 号 姓 名 指导教师 二一 四 年 六 月 原创声明 本人 XXX 郑重声明：所呈交的论文 “基于 PLC 的升降横移式立体车库设计 ”，是本人在导师 XXX 老师的指导下开展研究 工作所取得的成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果，尊重知识产权，并愿为此承担一切法律责任。 论文作者
2、 (签字 )： 日期： 2014 年 6 月 8 日 I 摘 要 随着时代的变化，科学技术的快速发展，城市人口的不断增加，人多地少的问题也日益凸出。近年来随着我国经济 飞速增长，人们的生活水平不断提高，汽车拥有率也迅速上升，以往那种单平面的停车场或者停车坪已经不能够满足人们的需求。停车位多、占用空间少、操作简单、安全可靠也成为人们对新时代车库的要求，而立体车库的出现则正好满足了人们的需求，消除了车多地少、有车没处停的局面。 目前常见的机械式立体停车库有升降横移式、垂直循环式、多层循环式、水平循环式、平面移动式、巷道堆垛式、垂直升降类和简易升降式 8 种，其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安
3、全可靠、造价低等优点，在国内车库市场占有较大的市场份额。由于可编程控制器 (PLC)集 微机技术、自动化技术、通讯技术为一体，可靠性强、性价比高、设计紧凑、扩展性好、操作方便，因此经常在自动停车系统中作为电控核心。本文主要通过对升降横移式立体车库设计原理的研究，探讨了应用可程序设计控制器 PLC在 升降横移式立体车库中 的应用。 关键字 ：立体车库，升降横移式， PLC II Abstract Along with the change of the times, the rapid development of science and technology, increasing urban
4、 population, people much less problem is also a growing bulge. In recent years, as Chinas rapid economic growth, peoples standard of living continues to improve, rapid rise in car ownership, instead of doing the single plane or parked in the parking lot at no longer being able to meet peoples needs.
5、 Parking space, take up little space, easy operation, safety and reliability requirements of the new era the garage, garage appeared to cater to the demand, eliminating the car much less, the car did not stop. Mechanical stereo garage currently common lifting and transferring, vertical circulating s
6、tyle, multilayer circulating style, level loop, plane type, stacking type, vertical lift and easy lift roadway type 8, lifting and transferring of classes to their simple structure, easy to operate, safe and reliable, low cost advantages in the domestic garage market account for a large share of the
7、 market. Because of the programmable logic controller (PLC) set of computer technology, automation technology, communications technology as a whole, high reliability, high performance, compact design, scalability, ease of operation, often in electronic-controlled automatic parking system as the core
8、. This article mainly by lifting and transferring cubic garage design principle study explored the application of programming controller PLC application in lifting and transferring cubic garage. Keywords: Parking, Lifting and transferring, PLC III 目 录 前 言 . 1 1 绪论 . 2 1.1 立体车库的国内外发展现状 . 2 1.2 设计车库的选
9、型 . 3 2 升降横移式立体车库 . 4 2.1 升降横移式立体车库的主要组成部分 . 4 2.2 升降横移式立体车库车位结构 . 4 2.3 升降横移式立体车库的工作原理和运行图示 . 4 3 升降横移式立体车库的硬件系统设计 . 6 3.1 控制原理说明 . 6 3.2 控制系统的 PLC 单元的选择 . 6 3.2.1 各型 PLC 简介 . 6 3.2.2 PLC 型号的选择 . 7 3.3 传感元件的选择 . 7 3.4 行程开关 . 8 3.5 驱动元件以及减速器选择 . 9 4 升降横移式立体车库的控制系统设计 . 10 4.1 基本控制原理说明 . 10 4.2 升降横移式立
10、体车库的控制任务 . 10 4.3 控制程序流程图 .11 4.4 PLC 的 I/O 端口资源配置 . 13 4.5 升降横移式立体车库控制程序 . 15 总 结 . 22 致 谢 . 23 参考文献 . 24 附录 I/O 控制原理图 . 25 XXX 毕业设计（论文） 1 前 言 机械式立体车库就是以立体化的方式用机 械 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 车 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
11、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 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。 随着人民生活水平的不断提高，越来越多的人购买了私家车 ， 对城市的交通和环境起着重大的影响。而停车难问题的出现，也给机械停车设备行业带来了巨大的商机和广阔的市场。在这商机与竞争并存的时候，我国的机械停车设备行业也将从快速发展阶段进入稳定发展阶段。未来市场是巨大的，但对产品的需求，将会向两个极端发展：一个极端就是价格的极端，市场大量需要低价格的机械停车设备，它只要能够达到增加停车位的目的，能够保证最基本的使用性能，以价格优势占领市场，这一部分的市场份额预计将达到 70%-8
12、0%；另一个极端就是技术与性能的极端，要求停车设备具有优越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。通过国内外机械停车设备使用经验的总结，可以发现人们在利用机械停车设备存取车时，首先追求的是存取车速度、等待时间以及方便程度。此外，未来的机械停车 设备市场，将更加注重完善的售后服务系统，远程监控系统、远程故障 处理系统将是用户追求的目标。随着我国经济持续快速的发展，城市规划的完善，机械停车设备行业将成为一个充满生机的朝阳行业，机械停车设备的技术也将得到长足的发展。 XXX：基于 PLC 的升降横移式立体车库设计 2 1 绪论 1.1 立 体车库的国内外发展现状 机械式立体停车是解决各大城市停车
13、难问题的有效途径，最早起源于欧美国家。1920 年，美国就建成第一座机械升降汽车库， 50 年代后，随着私人汽车的大量涌现，美国、西欧的国家相继发明了多种形式的立体车库。德国和意大利等欧洲国家从事停车设备的开发和生产也比较早，较好的公司有 :意大利的 sotefin、 InterPark、德国的 Pa1is等，优势主要在于巷道堆垛类的产品。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，因此立体停车设备的应用不是很多 。 由于土地资源紧张在亚洲某些国家的表现尤为 突出，机械式立体车库在亚洲的应用较为广泛。亚洲的停车设备技术起源于日本，日本自 20 世纪 60 年代开始从事机械停车设备的开
14、发、生产、销售和服务，迄今已有近五十年的历史。目前日本国内生产机械式停车设备的公司约 100 多家，比较大的公司有新明和、石川岛播磨、日精、三菱重工等。自 90 年代起，日本每年投入运行的机械停车泊位都在 10 万以上，目前已全部投入使用机械式停车位超过 300 多万个，其中以升降横移类为主。日本立体停车设备的技术优势主要在于多层升降横移类、垂直升降类、水平循环类、垂直循环类、简易升降类等产品上。韩国的机械 停车设备技术是日本技术的派生，产业从 20 世纪 70 年代中期开始起步，80 年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化， 90 年代开始进入供应使用阶段。由于韩国政府的高度重视，各种机
15、械停车设备得到普遍开发和利用，近几年泊位增长速度都在 30%左右，目前韩国立体停车设备行业进入稳步发展阶段。 我国是从 20 世纪 80 年代初开始研制和使用机械停车设备的。 80 年代尚处于起步阶段， 90 年代以来，机械停车设备逐渐步入了技术引进与自主研发相结合的初步发展阶段，得到了较快的发展，已经形成为新兴的停车设备行业。据统计， 1997 年全国只 有 9 个机械式停车设备生产企业，只有 11 个省、市、自治区的 13 个城市拥有机械式停车设备。而截至 2006 年底，全国的机械式停车设备生产企业已发展到 100 多家，已有 27 个省、市、自治区的 94 个城市兴建机械式立体停车库，
16、全国机械式停车库 (泊位 )拥有量达到284， 752 个。目前，我国的机械停车设备在生产能力和产品质量方面，已接近国外先进水平 1。 许多设备采用了当前机械、电子、光学、磁控、计算机等领域的先进技术，例如交流变频调速技术、激光测距、 PLC、 IC 卡、触摸屏、总线控制技术等，大大提高了产品在技术含量、智能程 度、运行可靠性等方面的性能 2。近年来，立体停车设备的自主研发工作也越来越被重视，国内许多研究机构都投入技术力量，对机械立体停车设备的各个方面，例如结构优化、控制系统设计、存取策略优化、可靠性分析、生产工艺等方面进行研究，取得了很多的成果。与此同时，国家也逐步配套与停车产业相关的法规和
17、各项标准，先后制订了多项停车设备的行业标准和行业规范，以加强规划引导、技术开发XXX 毕业设计（论文） 3 和标准化工作。 虽然机械式立体停车库在中国作为新兴的产业，具有相当可观的发展前景，但是目前仍未进入高速发展时期，主要因为我国的立体停车设备行业的发 展存在着一些问题 :首先，虽然行业里的企业已经形成一定的规模，但是发展不平衡，骨干的大中型企业在20 家左右，其它的则是中小企业居多，中小企业技术力量薄弱，靠仿效或引进国外的技术，缺乏自主开发能力 ； 其次，机械式立体车库是对安全性能要求很高 的机电一体化设备，但是有些自主研发的产品缺乏深入的研究 ，产品的可靠性、安全性、耐久性还不能完全保障
18、 ； 第三，市场竞争无序，目前总体生产能力过剩，价格偏低 ;政府在对立体停车产业发展的政策方面严重滞后 ； 此外，平面停车场收费低廉以及人们在意识上尚未完全转变，也是立体停车难以普及的重要原 因。由此看来，为加快我国机械停车设备产业的发展，需要在政策、市场、管理和技术等多方面做出努力。 1.2 设计车库的选型 通过对各种类型立体车库特点的比较 ，结合技术可行性和推广实用性，本文的立体车库设计类型为升降横移式，这是因为在 各 种类型的车库中，升降横移式立体车库采用模块化设计，车位从几个到上百个都可以，能够有效利用各种不同的场地环境，能有效利用场地空间 ，具有空间利用率高、技术性能好、能耗低、噪声
19、小、速度快、操作简单、维护方便等优点，具有广阔的发展前景 3。图 1.1 为升降横移式立体车库。 图 1.1 升 降横移式立体车库实物图 Fig 1.1 Lifting and transferring parking equipment picture XXX：基于 PLC 的升降横移式立体车库设计 4 2 升降横移式立体车库 2.1 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 4。本文主要研究其控制系统。 2.2 升降横移式立体车库车位结构 升降横移式立体车库结构为 XY 二维矩阵模式，可设计为多层、多列，
20、车库提供总容量车位数为： P=XY-(X-1) （即除了最顶上一层，其他每层均 要留出一个 交换车位 ） 其中： X 为二维矩阵的行，即车库的层数 Y 为二维矩阵的列，即车库的列数 2.3 升降横移式立体车库的工作原理和运行图示 升降横移式车库每个车位均有载车板，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。停泊在这类车库内底层 的车只作横移，不必升降，上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位，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开出车库，每个车位升降均由一台电机驱动，通过链条拖动搬运器垂直升降，横向移动借助导轨，也 是利用
21、一台电机实现车位的移动，它的主要优点在于同一层的车位移动独立，可以自由动作，并且动作时间短，缩短了存取车的时间。 升降横移式立体车库为多层多列布置，除顶层外每层设一 个 空位，作为交换车位，除底层以外的所有车位均能自行升降，除顶层以外的所有车位均能自行横移，当某一车位需存取车辆时，该车位下方到空位之间的 所有车位向空位方向横移一个车位的距离，该车位下方形成 升降通道，此时，该车位便可自由升降，当车位降至地面时，车辆便可开进或开出，见图 2.1（假设图中每一格为一个车位，没有标号的格子为预留的交换车位） 。 图 2.1 升降横移式立体车库车位示意图 Fig 2.1 Lifting and tra
22、nsferring cubic garage spaces XXX 毕业设计（论文） 5 (1) 升降横移式立体车库，包括多层结构的框架，在框架上设置有横移导轨，底层横移导轨上设置有可以沿导轨移动的 载车板 ，上层横移导轨上设置有可以沿导轨移动的载车板 ，以及通过链条连接在载车架上可以升降的 载车板 。其特征在于：框架上除顶层以外的其他每一层均有一空闲的 载车板 位置，作为上层载车盘下降的通道，载车架的一端的横梁上安装有升降电机和减速器并通过链轮和链条带动传动轴 。传动轴上安装有四个链轮，每个链轮带动一根链条，链条的是一端设计成套状，绕在载车架纵梁上的链轮组上，另一端则绕过一个链轮与 载车板
23、连接。载车架上设计有防坠挂钩，用于悬挂 载车板 。防坠挂钩由电磁铁和复位弹簧控制它的弹出与复位。 (2) 升降横移式立体车库的出入库方法，其特征在于包括如下步骤： 将除顶层以外的每一层空闲的车位集中在同一纵向位置上，作为初始位置。 如有汽车入库按如下步骤进行： a) 如需进入底层的停车位直接驶入即可。 b) 如需进入底层以外的上层车位，先将位于上层车位纵轴线和初始空闲车位纵轴线之间的所 有该上层车位下面的 载车板 同时向初始空闲车位方向横移一个 载车板 位置；然后将该上层停车位的 载车板 垂直放下直到底层，将车辆驶入 载车板 后，再将 载车板 垂直升高到原来的位置；最后将其它 载车板 横移回到初始位置。 如有汽车出库按如下步骤进行。 a) 如底层汽车出库直接驶出载车板 即可。 b) 如有除底层以外的上层车位的车出库，先将位于该上层车位纵轴线和初始空闲车位纵轴线之间的所有该上层停车位下面的载车架同时向初始空闲车位方向横移一个载车架 位置；然后将该上层车位的载车板垂直放下直到底层；将车辆驶出载车板 后，再将 载车板 垂直升高到 原来的位置；最后将其他 载车板 横移回到初始位置。
