1、本科毕业论文（20 届）立体车库自动控制系统的仿真设计所在学院专业班级 自动化学生姓名指导教师完成日期目 录1 引言1.1 本题设计的背景 .11.2 本题设计的内容 .11.3 本题设计的目的及意义 .22 系统方案2.1 自动化立体车库的描述 .32.2 系统设计的基本步骤 .33 系统硬件选型与设计3.1 硬件系统总体设计 .53.2 升降横移式立体车库的基本结构 .73.3 PLC 控制模块的设计 .93.4 电气原理图的设计 .174 系统软件设计与实现4.1 系统主程序设计 .184.2 梯形图 .205 仿真结果参考文献 .24致谢 .25附录一 .26附录二 .2911 引言1
2、.1 本题设计的背景近些年来我国的经济高速发展，无论是城市经济还是汽车工业都取得了长足的发展，每家每户都开始拥有自己的私家汽车。城市停车难的问题一下子就出现在我们大众的面前。根据国家有关部门对我国的一些大中城市进行的停车基本情况的调查，城市的机动车占有量与城市的停车位的比例大概为 9：764：3，就此数据而言，对于想要拥有一个车位的车主而言，形式特别的严峻。停车困难的问题也表现出国家建设部门对于这一趋势的误判与准备不充分。停车困难的问题在我们的城市建设中呈现的是一种静态交通的问题，而静态交通又是相对于动态交通而说体现出来的一种不同的交通形态，两者的联系十分紧密，又相互的影响着，静态交通的问题主
3、要又体现在停车设施上，伴随着我国经济的快速发展，各种机动车辆也在持续的增加，相对城市车位与停车设施也在增加，但是如果二者之间的增加比例失衡，城就会出现一系列的不平衡问题。相关调查表明，近些年来我国的城市机动车辆的增长速度大概在在 14%-19%左右，但是城市停车设施的增占率却只有 2%-3%。所以，这个问题在我们的面前我们不能不去重视，并寻求一个有效的措施去解决。相关的技术人员表示，要解决停车的静态交通问题，可以分为软硬两种措施。软措施指的是，通过相关的国家政策与法规，限制路面的停车并提高停车场的空间利用效率，让部分车主更愿意使用公共交通工具而非私家车，以达到减少对车位及停车场的依赖程度。硬措
4、施指的是，主要包括增加建设停车场的数量，并建设地下和立体停车场、利用一些个多的空间来满足车位的增长。1.2 本题设计的内容本课题研究的的主要内容是立体车库自动控制系统的仿真设计，通过 PLC-200 来达到控制操作的功能。升降横移类机械停车库是利用托盘上下左右的移动产生垂直通道,从而达到高层车位峡江和中层车位横移的功能。其车位结构是 3 层 8 车位。由于受收链装置及进出车时间的影响,一般为 24 层(国家规定最高为 4 层),2 层、3 层者比较多,现以典型的地上 3层 8 车位升降横移式为例子。该停车库结构特点为：顶层和底层只能升降，中间层及第二层只能平移，除了顶层和底层外,中层都必须留下
5、一个空车位来实现横移,供进出车升降之用。当中层车位进出车时,不需移动其他托盘就可以直接进出车;顶层和底层进出车时 ,预要判断其对应的上方位置和下方位2置是否为空,不为空的时候中层的车位要要进行相应的平移处理,底层上方和顶层下方的车位为空才可以进行上升和下降的位移。1.3 本题设计的目的及意义现在的大都市建设都取得了很到发展，无论是立体建筑还是立体交通都取得了非常明显的发展，从而出现的交通堵塞、停车困难的问题在城市生活中都显得格格不入于，所以发展立体停车库已经到了一个很大急切的问题。目前我国的经济正处于飞速发展的时期，国家的建设和国民的经济也有了长足的发展，机动车对于人民来说已经显得很普遍，所以
6、相对来说停车产业市场前景非常广阔。立体车库不但方便，而且可以见缝插针设置，还能与地面停车场、地下车库和停车楼组合实施，是解决城市停车难最有效的方法，机械车库与传统的自然地下车库相比较，在很多方面都显示出了优越性。首先，机械车库具有明显的节地优势。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 平方米左右的面积，但是如果采用双层机械车库，可使地面的利用率提高 8090，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便可存放 40 辆车，这不仅可以大大地节省有限的土地资源，而且可以节省土建开发成本。机械车库和地下车库相比可以更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库
7、内或车没有停准位置，由电子控制的整个设备便不会运行。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，还可以避免采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库要低很多。机械车库一般不做成套的系统，而是以单台集装而成。这样既可以充分发挥其用地少、也可化整为零的优势，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。这目前车库短缺的小区为解决停车难的问题提供了方便的条件。当以往的路边、人行道上停车、地下或地面停车场都解决不了上述问题时，采用机械式立体停车设备是一个非常有效的方法和措施。机械式立体停车设备又名立体车库，它占地空间非常小，并且可最大限度地利用空间，
8、安全方便，达到立体车库的设计目的：是解决城市用地紧张，缓解停车难非常有效的手段。可以预知立体车库具有非常广阔的市场前景。32 系统方案2.1 自动化立体车库的描述目前，主要有一下几种形式的立体停车库，它们分别是：升降横移式停车库、巷道堆垛式停车库、垂直提升式停车库、垂直循环式停车库、箱型水平循环式停车库、圆形水平循环式停车库这些车库都是在国内外各种形式的相关产品进行相关分析的框架上，同时结合相关的造价以及相关的技术难度和用户需求等一系列的因素，我们可以发现立体车库的的形式品种多种多样，规模可大可小，最关键的是对场地的的适应性特别的强，最为使用的是它为空间的解决提供了相当大的优势。同时采用这类设
9、备的车库十分普遍。因此，我们最后把课题定为为升降横移式自动立体停车库。2.2 系统设计的基本步骤立体车库系统的调试与仿真的主要步骤 南昌航空大学科技学院 2014 届学士学位论文 4图 2.2 立体车库控制系统的设计步骤在本次课题设计过程中主要考虑以下几点：1）更加深入的了解和分析立体车库的外在条件和控制要求；2）根据立体车库的功能和要求，确定系统的设计系统结构与标准；3）根据所设计的场所和实际情况，严格的选择电机的类型；4）根据 I/O 的点数选择相应合适的 PLC 的类型；5）分配 I/O 点，做好 PLC 的输入点、输出点的分配；6）设计立体车库系统的梯形图设计；7）将程序输入 PLC
10、程序进行调试，查出相应的错误，让程序更加的完善。53 系统硬件的选型与设计3.1 硬件系统总体设计3.1.1 硬件系统结构设计立体仓库存储系统主要是由PLC控制模块如图和步进驱动模块、丝杆驱动模块、工件推出模块、立体仓库和气源处理组件等部件组成。图 3.1 PLC 控制模块与步进驱动器模块6图 3.2 丝杆驱动模块图 3.3 立体车库模型3.1.2 精确定位原理升降横移式立体停车库的控制系统中，大量存在的是电机的启停信号和传感器的检测信号等开关量信号，控制模式为逻辑控制和顺序控制，故选择 PLC 作为主控单元进行控制系统设计，该控制系统选择西门子 S7-300的 PLC 作 为 主 控 单 元
11、 。 升7降 横 移 式 立 体 停 车 库 的 各 种 传 感 器 检 测 信 号 通 过 数 字 输 入 通 道 输 入 到 PLC 控制器，PLC 经 过 运 算 ， 通 过 输 出 通 道 将 输 出 信 号 下 传 给 立 体 停 车 库 ， 完 成 对 升 降 电 机 、 横移电 机 等 执行元件的控制动作，控制系统的信息流程。 图 3.12 信息流程图1) 控制箱。控制箱是控制系统的操作界面，应该设有车位选择按钮、启动/ 停止按钮、急停按钮、复位按钮、自动/点动切换按钮等控制按钮。 2) 车位是否有车的检测。为了确定载车板是否存在车辆，每个载车板都安装了传感器以判断载车板是否有车
12、。3) 准确定位检测。为了保证载车板是否运动到指定位置，应在相应的车位上安装检测载车板是否升降或横移到位的检测装置。3.2 升降横移式立体车库的基本结构升降横移式立体车库由底盘、三层八车位停车场、运动机械部分及电气控制部分等四部分组成。机械部分采用滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件组成，拖动元件为步进电机、直流电机。电气控制是由西门子 S7-200 系列可编程序控制器(PLC)、步进电机驱动电源模块、开关电源、位置传感器等器件组成。升降电机。载车板升降所需功率较大，所以选择的是交流电机。载车板的升降通过电机的正反转控制。8横移电机。使用小型交流电机，通过横移电机的正反转控制载车板的横移运动。控
13、制面板上的开关、按钮功能及车位号图 3.2 控制面板具体的操作步骤如下：按 钮 ：启动 ：车库的启动按钮，当按下启动按钮，启动二字会显示在左方的显示屏中，在启动按钮的内部，绿色发光 2 极管发光，表示启动成功。停止 ：车库的停止按钮，当按下停止按钮，关闭二字会显示在左方的显示屏中，在停止按钮的内部，红色发光 2 极管发光，表示系统已经停止。液晶显示屏：在显示启动和停止之外，当系统运行出现问题，也会出现相应提示。急停按钮：车库发生意外时，当按下急停开关，会使所有的电机电源切断电源，致使系统停止运行，达到保护人员及设备的安全的效果。3X2 黄色按钮：相应的按钮代表相应的车位。当按下其中一个时，系统会自动将按钮所表示的车位移动到水平层及第二层，这样便可以把车顺利的取出。程序设计要求：1）1 号车位、2 号车位、3 号车位、6 号车位、7 号车位、8 号车位只能上下移动，不能左右移动；2）4 号车位、5 号车位只能左右移动，不能上下移动；3）中排车位上的汽车可以直接开出；4）上排车位的汽车和下排的汽车，要想开出需要先按下相应车位按键，然后中
