立体停车场机构结构设计6台车大学论文.docx

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立体停车场机构结构设计6台车大学论文

摘要

立体车库是我的主营产品之一。

坚持科学技术是第一生产力，坚持技术进步，推进科技创新。

下面是介绍的是立体车库垂直循环式：

汽车停车托架上,所有的托架作升降循环运动。

这种升降循环运动由电机、减速机构通过特殊的链传动来实现,车位数一般在50辆以内。

车位数与电机功率、传动件强度密切相关,占地面积小,空间利用率高,可以建成地上、半地上、地下式的,而出入口均可设以地面,也可单独设置或安装于建筑物内,或数套并排设置。

通过上面的介绍相信大家对立体车库垂直循环式有了进一步了解！

本秉承“质量第一”的原则，为您提供可靠的保证，倡导以质量求生存，以拼搏求进取，以务实求效益。

欢迎新老客户前来洽谈业务。

关键词：

垂直循环；立体车库；机械系统

Abstract

Stereogarageisoneofmymainproducts.Adheretoscienceandtechnologyisthefirstproductiveforces,adheretotechnologicalprogress,promotescientificandtechnologicalinnovation.Thefollowingistheintroductionoftheverticalcirculationofthree-dimensionalgarage:

Inthecarparkingbracket,allthebracketforliftingcyclemovement.Themovementoftheliftingcycleisrealizedbythespecialchaintransmissionofthemotorandthespeedreductionmechanism,andthenumberofthevehiclesisgenerallywithin50units.Carnumberandpowerofthemotor,transmissionpartsstrengthiscloselyrelatedtothecoversanareaofsmall,spaceutilizationrate,canbebuiltontheground,semiground,undergroundandentrancecanbearrangedontheground,alsocanbesetseparatelyorinstalledinabuilding,orthenumberofsetsarearrangedsidebyside.

Throughtheaboveintroduction,Ibelievewehaveafurtherunderstandingoftheverticalcirculationofthree-dimensionalgarage!

Thisadheringtothe"qualityfirst"principle,toprovideyouwithareliableguarantee,topromotethequalityofsurvival,tostriveforprogress,pragmaticandefficiency.Welcomenewandoldcustomerscometonegotiatebusiness.

Keywords:

Verticalcirculation;stereogarage;mechanicalsystem

第一章前言

1.1本课题研究的背景及意义

近些年来，伴随着我国人民物质生活水平的不断改善，我国机动车保有量越来越多，由于不合理的城市规划，停车设施的短缺、管理不善及其他一些原因，导致道路资源一天比一天紧张，交通供需矛盾日益显现出来。

尤其是在静态交通中，传统停车场已经不能满足越来越多的停车需要。

基于停车难的现实问题，让静态交通在道路上停车，对于本来就拥挤的动态交通和一寸土一寸金的城市空地上，无疑会让已经拥挤的道路问题越来越严重。

因此必须高度重视城市面临的停车难问题，并积极寻找解决办法。

现在城市交通拥堵和停车难已经成为主要的社会问题，造成这些问题的主要原因是城市化的发展和人们生活水平的日益提高。

我们可以通过动用各级政府的力量，出台各种鼓励修建停车场的相关政策以及使用立体式停车库位的措施解决这些问题。

面对停车难问题，我们要从源头上想办法来解决这个难题。

这就要求我们要从停车位建设和对车辆停放的管理两方面进行，以立体停车场为主要的停放地点，如果有需要可以短暂性的在路外以及公共区域停车。

之前停车位的控制系统大多数采用继电器，但是继电器控制系统有许多的不足之处。

首先，它的体积很大，比较笨重。

其次，它的控制很不稳定，需要许多人进行维护。

除了继电器控制系统之外，还有的一些控制系统用的是单片机。

但是这些控制系统在输入、输出部分上会有很大的消耗，并且它们系统的稳定性不好和抗干扰性差等因素也会让机器经常需要人员维护。

但是PLC自身的抗干扰、适用能力以及它的应用范围都是特别优秀的，这样，就会让我们设计的此车库的发展就有了更高的发展前景。

PLC有在应用灵活方面有着无与伦比的优点，编程简便、且容易修改，配置也是很灵活的，同时它的结构模块化、功能齐全也是PLC技术应用的有力条件；安装简单、调试方便；体积小、能耗低，PLC的这一系列优点使它赢得了诸多智能立体车库的青睐，加之其价格逐年下降，所以实用性和现实性很强。

1.2国内外的发展及研究现状

机械式智能立体车库的出现，很好地解决了世界各国停车难的问题，欧美国家是最早开始使用立体车库的国家。

世界上第一个机械升降车库是1920年在美国修建成功的。

并且，随着科技的发展，在随后的二三十年间，汽车日渐趋于大众化，其他的国家都开始进行一些立体车库的研究，并且也都取得了不错的成果。

尤其是亚洲的一些国家，因为他们的土地资源稀缺，故而对于立体车库的使用就相对的比较广泛。

在亚洲，最先使用立体车库的是日本，从日本开始进行机械停车设备的研究开始，已经有50年的历史了，他们每年间所生产的机械停车位就有十几万了，并且是以升降横移类作为主要目标的。

虽然我国总的土地面积挺大，但是由于我国人口基数大，以至于我们人均占有的土地面积就会非常少，土地资源匮乏还是很严重的。

而我们国家是在上世纪80年代才开始的，那时候还是处于起步阶段的，一直到90年代，我们的机械停车设备才开始了技术引进，再加上我们的自主研发，很快就取得了相应的发展，目前都已经成为新兴的停车设备行业了。

到了2006年底时，对于智能停车设备的研究企业已经翻了十几倍，包括全国的27个省市自治区的94个城市，而拥有智能停车设备设施的有284个。

由此可以看出，我们国家这个的行业的发展是非常迅速的。

并且，我国的智能停车设备方面的生产力、质量等等一些方面，都已经跟国际的高端水准相接近了。

智能立体车库的许多设备采用了现在机械、电子、光学、磁控、计算机等许多领域的先进技术，例如激光测距、交流变频调速技术、PLC、IC卡、总线控制技术、触摸屏等等，极大地提高了产品在技术含量、智能化程度、运行安全可靠性等方面的性能。

近年来，越来越重视智能立体停车设备的研发工作，国内多家研究机构都进行了技术力量的投入，对智能立体停车设备的许多方面进行了研究，取得了很大的成果。

虽然机械式智能立体停车设施在我国作为一个新兴的产业，具有不可估量的发展前景，但是现在还没有进入一个快速的发展阶段，主要是因为我国在智能立体停车设备行业当中的发展还存在着许多不足之处：

首先，虽然这个行业的企业已经具备一定的规模，但是他们的发展不平衡，大中型企业较少，仅20家左右，剩下的则是一些中小企业，中小企业技术力量相对比较薄弱，缺乏企业的自主开发能力；其次，智能立体车库对于安全方面的要求很高，然而有的企业自主研发的设施没有进行更加深入的研究，不能保障产品的安全性、可靠性和耐久性；第三，市场竞争杂乱，目前国内总体生产能力过剩，价格比较低，政府在对待智能立体停车产业发展方面的政策严重滞后；此外，平面停车场收费便宜，加上人们的意识还没有完全转变，都将成为智能立体停车设施难以普及的拦路虎。

由此看来，想要加快我国智能停车设备产业的发展，我们需要在政策、市场、管理和技术等多方面进行努力。

1.3论文的主要内容

这篇论文是有关设计一种可靠性高、便于操作的智能立体车库控制方法，它的基本设计原理是利用载车板改变位置（其系统为PLC）产生一个没有障碍的垂直通道，然后通过上层车位上下移动来存取车辆，PLC中主要的控制对象是车库内的横移小电机和升降大电机，以便它们在不同时间实现正反转，再控制车库内的其他的辅助装置。

本次设计的智能立体车库分为上、下两层。

上层车库不可以平移仅仅用来上升与下降，下层车库也只是能进行左右移动。

这次设计的新型智能立体车库中总共有6个车位，其中下层有一个为空位作为交换车位，可为载车盘提供一个上下的无障碍通道，另外5个车位用于存放车辆。

当下层车位进出车时，不需要移动其他托盘就可直接进行进出车处理。

当上层车位进出车时，首先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的平移处理，直到下方为空才可进行下降动作到达下层，进行进出车处理，进出车完毕后上升回到原位置。

研究的具体内容包括：

1.对新型智能立体车库PLC控制方案进行总体设计；

2.选择控制系统中所需硬件并进行控制系统设计（CPU选型、输入输出接口配置、

各电器元件选型等）；

3.控制系统程序设计（梯形图、语句表程序等）；

4.对控制系统的工作原理进行分析和说明；

5.介绍PLC基础知识，包含PLC的由来发展、功能、工作原理、S7-200PLC指

令以及编程软件等内容介绍；

6.智能立体车库控制特性、PLC系统控制要求；

7.控制设计，包含：

制定程序流程图、分配PLCI/O接口、绘制控制电路外部接

线图、编制程序；

8.实现程序的调试。

第二章可编程控制器的概述

2.1PLC的发展

PLC的发展与计算机技术、数字技术、通信网络技术、半导体技术、控制技术等的发展密切联系相辅相成，PLC的发展需要这些高新技术的辅助，而PLC对他们的需求也恰恰是这些高新技术发展的理由，双方都是互相利用共同促进。

近年来，PLC以高速状态发展，下面就是PLC发展的四个主要阶段：

1969年到1972年，PLC技术处于初始阶段，只能进行一些计数计时、顺序控制和简单的逻辑运算等功能。

1973年到1978年是PLC发展的成熟时期，这个阶段的PLC控制系统功能更加全面。

它通过与具有众多优点的继电器控制系统结合起来，使它逐渐完美的面向工业控制。

PLC从此开始了实用化的新篇章。

1978年到1984年，PLC处于快速发展阶段，这时的PLC一直处于快速发展，它的CPU采用8位和16位的微处理器，功能相对增强完善，加快了处理速度。

容错技术和自我诊断功能有所发展，也同时具备了通信功能和远程I/O能力，同时也添加了很多特殊功能。

自此，开始形分布式通信网络体系。

1984年至今，PLC处于继续发展阶段，这时的PLC用户存储量增大，可以进行在线仿真，人机对话、排错和纠错能力增强，加快了软件开发的周期。

就我国目前经济的发展前景，PLC的应用领域还将日益扩大，其功能也将日益强大，作为增长速度最快的工业控制器它将会继续发展下去。

其主要的发展方向，一是朝着大型化的方向发展，二是向着小型化的方向发展，从而完成不同要求的控制和适应不同的场合。

大型化

PLC控制技术为了满足不同种控制系统的不同需求，不断地向大存储量、高性能、

快速、增加I\O点数方向发展，表现如下：

网络通信功能加强；

智能模块得到发展；

编程语言、编程工具走向标准化、高级化；

发展外部故障诊断功能；

编程组态软件得到迅速发展；

实现软件、硬件标准化。

小型化

占地面积小、功能全面、价格容易接受、简单容易操作是小型PLC发展的未来趋势。

PLC发展的目标就是占领中小型工业控制场合，使PLC不仅能取代继电器，同时还能超过继电器控制系统。

2.2PLC的分类及功能特点

PLC一般可按功能、控制规模、结构形式分类。

（1）按PLC的功能分类，有低、中和高档三类；

（2）按PLC的控制规模分类，可以分为小、中、大型机三类；

（3）按PLC的整体结构形式，有叠装式和模块式。

PLC面向工业控制的鲜明特点有以下几点：

可靠性好、抗干扰能力强；

灵活性好、通用性强、功能齐全；

编程简单、使用方便；

模块化结构；

安装简便、调试方便。

2.3PLC的基本结构及工作原理

中央处理器（CPU）、电源、存储器、输入/输出（I/O）接口、编程器等是PLC的基本组成单元。

中央处理单元

中央处理单元由小型处理器与控制接口电路两部分组成，是PLC最主要的一个组成部分。

存储器

PLC系统中的存储器主要是用来对使用者程序的保存和对系统本身程序的保存。

输入、输出单元

PLC的CPU与立体车库设备的连接是通过输入、输出单元完成的。

编程器

编程器有简单的和智能的两类。

它是PLC外部一个比较重要的设备，主要是帮助使用者更好的使用系统程序。

电源单元

电源单元是用来给PLC供电的，一般采用开关电源，它的首要作用是把用户提供的电源转换成PLC系统内各个耗电部分可以正常工作时所需的电源。

PLC的电源主要特点是，占地空间小、重量轻、输入电压范围宽、抗干扰能力强、高效。

PLC需要由控制系统的管理，通过运行一定的应用程序来完成用户的需求，否则就无法正常完成用户的任务。

PLC为了确保每次在进行用户程序操作时系统的正常运行，就一定要完成通信信息处理、内部处理、CPU自我诊断检查三个必备环节。

之后，PLC会对使用者程序执行进行一个扫描周期的扫描，扫描完成后，还要通过四个过程来达到数据处理的目的，这四个过程分别是：

“系统自监测”、“与数字处理器交换信息”、“与编程器交换信息”、“网络通讯”。

PLC将一遍又一遍的重复扫描，一遍一遍的执行以上过程，直到停机。

PLC的工作过程如图2-1所示。

图2-1PLC的工作过程

第三章新型智能立体车库控制系统的总体设计

3.1控制系统的选择

本设计其实是根据日趋成熟与自动化程度逐渐提高的PLC技术，针对当前车库管理系统中个别系统管理不全面、安全得不到保证、集成自动化程度不高和运行速度提不起来等这些问题，经过科技领域许多专家学者的不懈努力，设计出了这种新型智能立体车库控制系统。

传统的设备通常采用继电器控制系统进行，但继电器控制系统体积比较很大，并且控制稳定性又比较差，需要大量人员进行维护，除此之外更无法进行数学计算。

在继电器控制系统之外，还有以单片机作为控制中心的控制系统，传统的车库通常以单片机作为控制核心，但这样做在输入输出的接口上会有很大的消耗，并且它的不稳定性和抗干扰性比较差等因素同样会让机器经常需要人员进行维护。

但是以单片机为核心的PLC技术就能避免这些很多的干扰因素，作为可编程的PLC是一种微型的控制装置，主要由工业微型计算机、输入输出设备、也有抗干扰的电路组成。

并且它的工作是有顺序的有周期性的。

那么，这个可编程的PLC也是有些特点的，我们从三个方面来看。

在此装置的输入输出端口采用了抗干扰的措施，这样抗干扰能力会有很大程度的提高，即便是在恶劣的环境中同样可以工作。

这就是第一个方面，可靠性高。

我们在制造过程中应用了很多的集成电路以及微处理器，同时应用软件编程，大大的减少了硬连线，安装便捷。

这是第二个方面，体积缩小，便于安装。

编成器模块化，通过各种模块的自由灵活组合，形成各种控制系统，这样对于各种情况的适应能力都特别强。

这就是第三个方面，通用性好。

基于PLC以上种种优点能够满足新型智能立体车库的各种性能要求，因此我们本次设计的立体车库的控制系统决定采用PLC。

3.2控制系统原理

本文设计的车库是小型的双层5车位的车库，示意图如下3-1

图3-1车库示意图

立体车库分为上、下两层。

上层只能进行升降动作，下层只能进行平移动作。

立体车库中总共有6个车位，其中一个为空位，可为载车盘提供上升和下降的通道，另外5个车位用于存放车辆。

当下层车位需要存取车辆时，不需要改变别的载车板的位置就可以直接完成车辆的存取过程。

当上层车位存取车时，第一步要做的是判断其对应的下方通道是不是畅通，如果不畅通，也就是其对应的下层车位上有载车板，那么我们首先要将载车板移开，直到建立一个无障碍通道后才可以将上层的车位下降至底层，进行存取过程，车辆存取过程完毕后，载车板复位。

本文设计的智能立体车库只涉及到两个车位的存取，位于底层的车辆自然可以直接开出。

由此智能车库的运行原理可以知道，对于高层的车位中车辆的存取，是通过载车板的横移产生的垂直通道所实现的。

也就是说，通过高层车位的升降实现的。

载车板的运行是通过PLC技术所控制的，在这个系统中，主要通过车库导线小型电动机与大型起重电动机控制,产量在不同的时间相反旋转效应和在车库里其他辅助设备,如灯光,等等。

此次所设计的智能车库虽说只有上下两层五个车位而已，我们的智能车库的要求却是非常严格的，在各个环节中均是非常严格的，也只有如此，我们的设计才会完美。

当然，这之中的重点，自然是存取车辆时人们的安全问题，我们的要求是百分之百确保人的安全。

也只有如此，我们的设计才会被采纳。

针对如何可以让载车板横移、升降到完美的预判位置，并且是准确无误的，我们应用了行程开关。

对于判断载车板上是否有车辆，我们采用了光电开关，让它在不同位置都会有不同的的功能，再一步提高了它的实用性。

我们为了判断车辆有没有停放到指定位置，于是在载车板下面的两侧分别准备了关电开关的接收设备和发射设备。

同是，我们在载车板对角上的光电开关，是为了判断载车板上是否有车辆。

在车库的门口附近，在车位的入口两侧，我们安置了光电开关，这样可以起检测到外界是否有不符合规定的的动作或者在车位横移时是否有突发情况的出现。

就像，在车辆没有停妥这也包括动作区域能有任何动物的情况，在运行途中有别的车辆想要进入的状况等等的这些意外情况，光电开关就会被遮挡，PLC便会2接收到信号，这时，PLC的输入就会发生变化，蜂鸣器就会报警，设备运行自然就停止了。

3.3控制按钮

  控制要求：

1.系统上电时控制面板上的电源指示亮起（红色LED）。

2.按下启动按键控制面板上的运行指示灯亮起（绿色LED）。

3.按下停止按键控制面板上的运行指示灯熄灭（绿色LED）。

4.临时停车时，直接开进开出即可因此不需要考虑。

5.长存车时间停车时，将车开到拖车盘上然后操作人机界面 按存车按键选择空车库。

若按下4号车库拖车盘将自动将车运送到4号车库的库门口。

6.取出车，取出和存车同理取车者按下取车按键然后选择取几号车库的车。

若按4号车库拖车将自动运行到4号车库口等待车子停好后将自动回到原点。

图3-2人机界面面板图

通过检测车位运行状态和其它参数，控制电机轮流工作，合理调度电机运行。

系统通过计算机以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地 反映系统工作状态以及车位位置等 参数，并通过PLC通讯模块与监测监控主机实现数据交换，该系统具有运行可靠、操作方便 、自动化程度高等特点。

如图5 

图3-3

① １号车位、2号车位、3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 下排车位上的汽车可以直接开出； 

④ 上排车位的汽车，要想开出需要先按下相应车位标号呼叫按键，再按下叫车按键，然后下排车位先左右移动，让出位置，上排车位降至下层，再进出车辆。

3.4控制部分参量设计

1.检测信号：

车库检测信号是控制程序执行的重要依据。

控制程序根据检测到的信号顺序执行，控制输出。

对每个上、下层载车盘，其运行状态只有上升、下降动作，载车盘停放位置只有上位或下位，所以都有以下检测信号：

载车盘上认趾，载车盘上极限，载车盘下认趾，载车盘下极限。

在载车盘上位，均设有安全挂钩，挂钩也为两种状态，即挂钩通电打开和断电闭合，并通过一个特定的行程开关来获取挂钩状态信息。

载车盘向上运行过程中，检测到上认趾信号，则自动停止运行，如果上认趾开关被损坏，系统未检测到信号，载车盘会继续向上运行，当运行到上极限开关处时，上极限信号就会切断电机电源，使电机停电，无法继续运行，起着双重保险的作用。

载车盘向下运行过程中，首先打开对应的挂钩，系统检测到挂钩打开的信号后，系统开始下降，如果挂钩未打开，载车盘不会下降。

下降过程中，当检测到下认趾信号时，自动停止运行，如果下认趾开关被损坏，系统未检测到信号，载车盘会继续向下运行，当运行到下极限开关处时，下极限信号就会切断电机电源，使电机停电，无法继续运行，起着双重保险的作用。

PLC还设有延时保护，在载车盘开始运行的同时，PLC开始计时，当计时时间到，而载车盘未运行到位时，载车盘停止运行，同时系统报警。

另外，若两道认址开关均被损坏，载车盘运行到位而无信号返回时，载车盘会继续向上或下运行，从而发生不可预料的事故，但通过PLC的时间保护，则可对载车盘的运行起到第三层保护的作用。

对中层载车盘，其运行状态只有左、右移动动作，载车盘停放位置只有左位或右位，所以有以下检测信号：

4在D位，4在E位，5在E位，5在F位，12在M位，12在N位，13在N位，13在O位。

4号载车盘右移时，检测到E位信号，则停止运行；左移时，检测到D位信号，则停止运行。

5号载车盘右移时，检测到F位信号，则停止运行；5号载车盘左移时，检测到E位信号，则停止运行。

12号载车盘左移时，检测到M位信号，则停止运行；右移时，检测到N位信号，则停止运行。

13号载车盘左移时，检测到N位信号，则停止运行；右移时，检测到O位信号，则停止运行。

由于此车库为前后双列停放车辆，后排车的出入就得依赖前排的过桥车，过桥车的控制将是后排车出入的关键。

过桥车有三个运行位置，即左、中、右，所以有三个检测信号：

过桥车在D，过桥车在E，过桥车在F。

另外，每个车位设有车辆超长检测，当系统检测到超长信号时，所有载车盘均不能动作，以保护车辆的安全。

车库入口处设有人员误入检测，防止人员在载车盘运行过程中误入，发生意外；也有在车库入口处设有升降门或栏杆，起着防止人员误入的作用，但升降门或栏杆的开启关闭受系统运行状态联锁控制。

2.急停信号：

系统必须在明显处设有急停开关，当发生意外时，按下急停开关，断所有电机的电源，使载车盘无法继续运行，以保护人员及设备的安全。

3.输出控制信号：

系统输出控制信号包括控制电机运行方向信号，控制电机运行信号，控制电磁铁得、失电信号，控制灯光报警信号，控制车库照明信号。

（一）强电系统：

强电部分包括控制电机正反转接触器，控制电机运行接触器。

PLC输出信号给接触器线圈，控制接触器的接通与关断。

（二）系统设计：

系统采用PLC控制，分设自动，手动，检修三种状态。

检修状态下，所有检测信号不参与控制。

在手动与自动方式时，所有信号进入PLC，PLC按照外部检测信号，输出控制信号，控制电机正反转接触器线圈和电机接触器线圈，以控制各载车盘运行。

系统联动联锁控制：

1、上层载车盘不在上位或运行不到上位，中层载车盘及过桥车不能运行。

2、下层载车盘不在下位或运行不到下位中层载车盘及过