1、本科毕业论文（20 届）立体车库智能化存取设计所在学院专业班级 机械电子工程学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名：毕业设计任务书设计题目： 立体车库智能化存取设计 1设计的主要任务及目标通过本次毕业设计使学生了解和掌握毕业设计应遵循的步骤和程序，通过对智能化立体车库的学习，了解立体车库的工作原理及控制方法。通过采用信号检测技术，完成车辆的识别，结合存取技术，完成车辆进出车库信息的实时监控。 2设计的基本要求和内容（1）了解智能化车库的工作原理与控制方法。（2）了解实际生活中
2、的立体车库车辆特征识别方法。（3）掌握西门子 S7-200 PLC 自由通讯口的通讯方式。（4）实现条码扫描枪和 PLC 的通讯连接。（5）采用信号检测技术，完成对车辆信息的识别。3主要参考文献1李雪雪，柯尊忠.PLC 在立体车库自动控制中的应用研究J.机电产品开发与创新，2003(3)2常斗南，可编程程序控制器M，北京：机械工业出版社，1998.73高钦和.可编程控制器应用技术与设计.北京：人民邮电大学出版社，2004.4廖常初.可编程控制器的编程方法与工业应用.重庆：重庆大学出版社，20014进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 查阅资料，总体规划，完成开题 2014 年 3 月 10
3、 日-2014 年 3 月 16 日2 分析立体车库工作原理 2014 年 3 月 17 日-2014 年 3 月 23 日3 实现车辆特征信息的捕获抓取 2014 年 3 月 24 日-2014 年 5 月 11 日4 设计智能存取环节并在实验台验证 2014 年 5 月 12 日-2014 年 5 月 31 日5 校验设计，整理论文，准备答辩 2014 年 6 月 01 日-2014 年 6 月 18 日立体车库智能化存取设计摘要： 随 着 我 国 汽 车 工 业 的 发 展 和 鼓 励 轿 车 进 入 家 庭 等一系列相关政策实施 ， 特别是伴随着大城市经济社会的发展和城市现代化水平的提
4、高 ， 使得城市交通拥挤的矛盾日益突出 。 为了解决停车空间的问题，立体车库应运而生。但是传统的立体车库具有存取车不够智能，所需时间较多的缺陷。本设计分析了立体车库发展现状和趋势，利用条码扫描枪来模拟车辆特征信息识别装置，将其与 PLC 相连接，实现对车辆特征信息的识别和提取，使得车辆进出库更为智能化。关键词：立体车库，PLC，条码扫描枪，智能化Intelligent stereo garage access designAbstract:With the development of Chinas automobile industry and encouraging the cars in
5、to the family, and a series of related policy, especially with the development of the city economy and society and the improvement of city modernization level, makes the problem of traffic congestion is becoming more and more prominent. In order to solve the problem of parking Spaces, parking arises
6、 at the historic moment. But the traditional stereo garage has access to car smart enough, need more time to defect.This design three-dimensional garage development status and trend are analyzed, using bar code scanning guns to simulate the recognition of vehicles characteristic information device,
7、connected with the PLC, to realize the recognition of vehicles characteristic information extraction, and make more intelligent vehicle and outbound.Keywords: stereo garage, PLC, bar code scanning guns, intellectualizationI目 录1 前言 .11.1 课题研究意义 .11.2 立体车库发展趋势 .21.3 课题研究内容及手段 .32 自动化立体车库 .42.1 自动化立体车库
8、类型及组成 .42.1.1 升降横移式立体车库工作原理 .52.1.2 升降横移式立体车库车辆特征信息识别 .62.2 立体仓库模型的基本结构 .93 特征信息识别系统的选择 .103.1 识别系统的选择 .103.1.1 条码识别技术概述 .103.1.2 条形码的选择及应用 .113.1.3 条形码阅读器的选择及应用 .133.2PLC 系统设计原则 .143.3 西门子 S7-200 型 PLC 介绍 .154 特征信息识别系统的设计 .174.1 识别系统的功能 .174.2 识别系统的配置 .174.2.1 系统配置概述 .174.2.2 主要串口简介 .184.3 自由口通讯接口介
9、绍 .204.3.1 可利用的用于自由口通讯的特殊寄存器 .224.3.2 通讯中断方式实现接收数据 .244.4 软件设计 .25结 论 .31参考文献 .32致 谢 .3311 前言1.1 课题研究意义随 着 我 国 汽 车 工 业 的 发 展 和 鼓 励 轿 车 进 入 家 庭 等一系列相关政策实施 ， 特别是伴随着大城市经济社会的发展和城市现代化水平的提高 ， 使得城市交通拥挤的矛盾日益突出 。 城市车位与车辆较为合理的比例应该 为 1.2 1， 也就是说除 了 100%的基本停 车 位 之 外 ， 还需要 20%的 公 共 停 车 位 。 然而 ， 目前 我 国 城 市 机 动 车
10、辆 的 保 有 量与 停 车 位 之 比 大 约 为 5 1， 也就是说停车位的满足率只有 20%左右 。 停车位严重不足 ， 造成机动车非法停放 、 占道停放现象日益严重 ， 造成静态交通混乱现象 。 而道路系统的发展将会受到静态交通设施的制约 ， 撇开静态交 通 来 解 决 城 市 交 通 问 题 ， 是不 可 能 取 得 彻 底 成 功 的 ， 反 而 可 能 会 使 动 态 交 通 和 静 态 交 通 的 关 系 形 成 恶 性 循 环 。 在寸 土 寸 金 的 城 市 里 ， 能 否 解 决 城 市 交 通 堵 塞 和 停 车 难 的 问 题 ， 已 成 为 影 响 制 约 城 市
11、建 设 和经 济 发 展 的 一 个 重 要 因 素 。 因 此 ， 具 有 占 地 面 积 小 ， 库 容 量 大 ， 存 取 车 自 动 迅 速 的 智 能 化立 体 车 库 就 应 运 而 生 。截止到 2012 年我国立体车位的数量已达 70022511 个，而面对全国汽车保有量的不断攀升，现有的车位数量已经远不能满足实际需求。又由于汽车的增加会直接造成交通拥堵、空气污染和建设用地的增加等负面影响，鉴于此，建造立体车库已经是迫在眉睫。由于中国立体车库的销售模式与世界同步，立体车库安装地点的特异性，使得制造商会根据客户的需求打造立体车库设计方案进而制造出相应的产品，所以可以认为立体车库的
12、销售数量与生产数量大体相同。历年来住宅小区对立体车库的需求均在 50%以上，而公共配套和单位自用的用户保持在 20%左右。说明立体车库的下游用户对产品的需求长期保持稳定的增长趋势。对立体车库而言 ， 传统意义上的自动化只是利 用 传 感 和 光 电 元 件 把 车 辆 自 动 随机 地 存 入 和 取 出 车 库的车位 ， 存取顺序和车位的管理还没有达到科学化 、 智能化 、合理化 1。 而目前的研究任务可以充分利用计算机的高级决策功能 ， 通过对车辆的存取顺序进行决策控制研究 ， 提高了车库的整体效率和利 用 率 ， 减 少 了 车 辆 的 存 取 时间 和 存 取 车 的 能 耗 2。 这
13、 一 研 究 无 疑 是 把 自 动 化 立 体 车 库 推 向 智 能 化 发 展 方 向 。21.2 立体车库发展趋势1.供需趋势未来 5 年，从潜在需求的角度来讲，可以断言：中国将会成为世界上最大的立体车库需求市场。从供给的角度来讲，中国作为最大的立体车库需求市场，其需求量直接刺激了国内供给商家的技术革新及其发展，生产力将迅速提升，加上本土化的优势，也可以与国外寡头垄断企业各自占据一方市场。但是无论从中国还是世界过去几年的汽车产量与相应的立体车库增加数量都可以看出来，汽车泊位需求远远大于立体车库泊位供给。即便是在如此大的市场潜力诱惑下，因为机械立体车库不是高收益、快回报的投资项目，加之没
14、有硬性的政策扶持，所以，其生产力水平仍然落后于汽车产业的平均生产力水平，因此未来相当长的一段时间内，立体车库供方市场远不能满足需求市场。2.竞争格局演变趋势目前全球立体车库产品市场出现寡头垄断格局。但随着发展中国家企业研发实力的不断增强，产品性能与知名品牌差异逐渐缩小，未来全球立体车库产品市场必将出现多极化的市场竞争格局。3.技术趋势立体车库市场的发展，对技术提出了更高的要求。除了原本的自动化、安全性、智能性要逐渐提高之外，还应该根据实际的场地面积、空间高度以及地下设施来设计立体车库方案，尽可能获得更大的存车倍数 ，兼顾设备可能性与施工可能性，“使不可能变为可能” ，简化维保环节，使之尽可能简
15、单易行。通过技术革新，降低产业成本，从而在保障下游商户利润的同时，实现产业利润的最大化。4.政策趋势“车库”问题已成为大中城市的热点问题。立体车库的兴建，不仅能减少土地的占用面积缓解目前城市中道路空间狭小的矛盾，还能缓解交通状况适应城市高节奏快速发展的需要。此外，立体车库也可配合市政建设带动一大批第三产业的兴起，可谓有百利而无一害，为城市向更大规模发展提供有利的条件。立体车库也带来一些不利影响，其变频设备、发动机等也会制造噪音，因此需要环保部门出台相应政策，规范产品的质量。另外，高空作业必然存在危险，因此也需要在操作安全等方面出台相应政策。31.3 课题研究内容及手段1.研究或需解决的问题本设
16、计需要实现立体车库的智能化存取，需要涉及到 PLC 串口自由通讯的问题。本设计主要需要解决的是：在普通立体车库工作原理的基础上，增添车辆特征信息抓捕装置，并使之与外界建立连接，实现对进出库车辆的实时监控，以达到对其智能化存取的目的。2.课题研究手段（1）查阅与立体车库工作原理相关的书籍和论文，了解相关设计思路及其方法和经验；（2）本课题涉及到 PLC 串口自由口通讯的问题，需针对拟采用的条码扫描器和西门子 S7-200 系列 PLC 进行专项学习；（3）编写程序，以实现条码扫描器和 PLC 的通讯连接，用条码代替车辆特征信息建立特征信息识别系统，并检验系统的稳定性；（4）将调试结果和设计初衷相
17、比对，并改进、优化设计。42 自动化立体车库2.1 自动化立体车库类型及组成根据立体车库的修建位置及在空间伸缩方向的不同，立体停车库的主要类型有：升降横移式、垂直升降式、巷道堆垛式和地下停车场等。它们的类型众多，设计各有不同，库容量变化比较大，可满足不同用户要求。但它们都具有建筑面积小，停车层数多，地上和地下空间利用率高的优点。停相同数量车的情况下，在车辆流量大的繁华地段建一座立体停车库比建一地面停车场节省将近 50%70% 的投资。严格的车库管理还保证了车库运行的安全性和可靠性，为存车人提供了最大的方便，存车人只需把车开到指定位置，下面的事都可由车库控制系统来完成。升降横移式立体车库结构组成
18、：升降横移式立体车库主要由四部份组成：机械部分、电机驱动部分、控制管理部分、安全防护措施。1.机械部分：由车架、起升结构和双向平移结构组成，它是车库的主架。2.电机驱动部分：由多个电机组成，由它来平移机构和升降机构的运行，完成搬运器的上下和左右移动，以完成存取车过程。3.控制管理部分：立体车库控制系统随着它所采用的控制智能化程度不同而不同。图 2.1 升降横移式立体车库图52.1.1 升降横移式立体车库工作原理升降横移式立体停车库由于适应性强而备受青睐，该类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。停泊在这类车库内地面的
19、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，该车位下方形成一升降通道，此时，该车位便可自由升降
20、，当车位降至地面时，车辆便可开进或开出，见图 2.2。图 2.2 车库示意图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盘，上层横移导轨上设置有可以沿导轨移动的载车架，以及通过链条连接在载车架上可以升降的载车盘。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盘位置，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盘连接。载车架上设计有防坠挂钩，用于悬挂载车盘。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：
