南工院基于plc的立体车库控制系统说明书.docx

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基于plc的立体车库控制系统

摘要

随着我国经济的飞速发展，城市人口日益增多，特别是改革开放以来，城市汽车量的不断增加。

以往那种单层平面的停车场也越来越不能满足市场的需求。

对多停车位、少占空间、使用造作简单、安全可靠的立体停车库的建设是解决目前寸土寸金的大城市内停车难的有效办法。

随着我国国民经济的快速发展，越来越多的汽车进入家庭，使得我国城市停车难问题日益近年来，随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车的数量不断增加。

但与此同时，汽车停车场地的增长却不能与之同步，汽车泊位与汽车数量严重比例失调，由此带来停车难，违章停车，停车管理困难等一系列问题。

由此，自动化立体车库便应运而生了。

通过可编程控制器

PLC控制车位的空间位置变动，使车位能够实现空间停车的功能。

升降横移立体车停车库利用托盘移位产生垂直通道，实现多层车位的升降来取车辆。

论文以研究工作的进展顺序为序，分章、节逐一论述了课题的来源，目的及意义，设计过程，在设计中遇到的问题与难点及其解决方法与措施。

在设计过程部分，详细论述了设备总体结构设计、横移传动系统设计、运输传动系统设计、存取车结构设计、

PLC控制系统设计。

本文介绍了基于可编程控制器（PLC）的车库控制系统，简述了升降横移式立体停车库的工作原理、结构特点、并通过PLC软件设计及其优化，实现了立体车库的自动控制。

整个系统由载车部分、传动系统、控制系统等组成。

用PLC内的预置程序来控制整个系统的运行，用电机的正反转来控制车位的上下左右移动实现存取车的自动化。

该系统又具有以下保护功能：

急停、断电保护。

本系统实现了立体车库的智能化、自动化，不仅可以应用于商场超市等人员密集区域，还易于推广到小区。

立体车库，对于提高劳动生产率、提高社会效率具有实际应用价值。

（价值或意义）

关键词：

立体车库，立体停车库，可编程控制器，自动控制，PLC

Abstract

Keywords:

II

目 录

摘要 I

Abstract II

1绪 论 1

1.1课题设计的目的及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3课题设计的内容 2

2PLC的简介与立体车库的概述 3

2.1可编程控制器的介绍 3

2.2PLC控制系统设计的基本原则和步骤 4

2.3立体停车库概述 5

3升降横移立体车库硬件的设计 7

3.1升降横移式立体车库的基本结构 7

3.2立体停车库的原理框图 7

3.3主电路图 8

3.4辅助电路设计 10

3.5元器件介绍及选型 11

4立体车库控制系统软件的设计 15

4.1PLC设计流程图 15

4.2PLC的端子接线图 16

4.3立体车库的I/O分配表 18

4.4梯形图设计 19

5结论与展望 22

5.1 结论 22

5.2 展望 22

致谢 23

参考文献 24

1绪 论

1.1本课题研究的内容及意义

本课题研究的内容是：

自动立体车库的结构设计，包括自动立体车库的总体方案设计，有关零件部件的选型计算，结构强度校核及液压系统设计，并绘制出装配图和零件图纸。

本课题研究的意义是：

自动立体车库是我国的新兴产业，具有广阔的发展前景。

随着我国经济快速的发展，城市交通拥堵和停车难的问题成了影响城市发展的重要因素之一，传统的车库己经不能适应城市发展的要求，再加上我国汽车保有量的不断增加，自动立体车库成为解决这一问题的必然途径[1]。

机械式立体车库具有空间利用率高，节省城市有限的土地资源；具有建造成本较低、建造周期较短；车辆停放入车库快速便捷、自动车库更加安全，还具有节约能源等优点。

同时自动立体车库还可以在有限的土地上停放更多的车辆，便于集中管理，减少管理费用和人员等的优势，在各个小区或空地都可以根据当地的实际情况进行立体车库的建设，可大大缓解这些地方停车难的问题，这对现在车库紧张的小区和其他人员较多的公共场所提供了很好的解决方法。

因此，机械式立体车库具有广阔的应用前景。

而自动立体车库的结构设计是车库建设及运行的重要环节，其设计水平与质量直接影响到用户的安全和建造成本。

合理的结构设计可最大限度的利用有限的土地空间，缓解城市中停车难的问题。

而目前我国自动立体车库加工生产厂家没有统一的标准：

大多数自动立体车库行业的生产厂家大多以国外现有产品或技术为基础进行制造，对产品创新开发能力差，没有自己的知识产权；我国对立体车库的新技术引入研究较少，而对立体车库的主体结构桁架钢研究和优化才刚刚起步，不能形成较大的生产加工规模。

机械式自动立体车库种类较多，按照现在立体车库的发展，可将它分为巷道堆垛式立体车库，垂直升降式立体车库，垂直循环式立体车库，圆形水平循环式立体车库等。

根据运行方式和结构特点可分为：

升降横移式立体车库，水平循环式立体车库，垂直循环式立体车库，多层循环式立体车库，堆垛式立体车库，平面移动式立体车库，垂直升降式立体车库，简易升降式立体车库等八大类[2]。

1、升降横移式立体车库：

整机特点，可有效利用空间，提高空间利用率达数倍。

存取车快捷便利，其结构使用跨梁结构设计，使车辆出入无障碍。

采用PLC控制，自动化程度高，人机界面好，多种操作方式可选配，操作简便，同时环保节能，低噪音。

但下层车库必须有一空位用于车库升降。

0

2、垂直循环式立体车库：

车库采取垂直方向做循环运动进行对车辆存取的方式的立体车库。

垂直循环式立体车库调车时间短，取车快速，占地面积小，可设置在地面上或半地上半，可独立或附设在建筑物内，还可多台组合。

3、水平循环式立体车库：

采用水平循环运动来存取车辆的机械式立体车库。

水平循环式立体车库可以省去进出车道，充分利用狭长地形的地方建车库，降低通风装置的费用，若多层重叠可为大型停车场，但车库只有一个出入El，存取车时间较长，实用性差。

4、简易升降式立体车库：

其结构大多为一个车位泊两台车，构造简单实用，无需特殊地面基础要求。

适合装置于工厂、别墅、住宅停车场。

5、多层循环式立体车库：

其工作原理是使载车板作上下循环运动来进行车辆的调取工作。

6、堆垛式立体车库：

通过升降机、行走台车及横移装置输送载车板实现存取车操作，整个过程全自动完成，可设置于地上或，充分利用有效空间。

载车板的升降和行走同时

运行，存取车方便快捷。

全封闭式管理，安全可靠，保障人、车安全[3]。

从机械式自动立体车库的类型上看，应用较多的是升降横移式立体车库，占自动车库总量的绝大部分，其所占比例随着机械式立体车库的发展还会继续上升[4]。

所以本文详细对升降横移式自动立体车库结构设计进行研究。

1.2国内外的发展概况

机械式立体车库经过几十年的发展，已由初期的半自动化控制方式发展到全自动化的控制方式；机械结构也发展到了模块化设计，便于组合、拆卸；使用材料和工艺也都有了突飞猛进的发展[5]。

如今，立体车库在西欧、东南亚、韩国、日本都得到了广泛的应用，形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业[6]。

国外的发展状况

国外经济发达国家其自动立体车库在过去的几十年中已经得到了充分的发展。

日本是一个人口众多人均土地资源较少的国家，由于其经济发达，停车难的问题早就出现，同时也带动了自动立体车库的发展、使其发展至今已经较为完善，现已经发展出较多车库种类。

同时日本在车库的技术研究与开发、制造、管理等方面的水平都处于亚洲领先地位，所建成的立体停车场的数量和其容车量也居于世界前列。

如今在日本全国建设并使用的自动立体车库的停车位已有300万个，大部分自动立体车库是升降横移式车库。

而日本的优势主要在多层升降横移车库、水平循环车库、垂直循环车库、简易升降车库、垂直升降车库等产品上。

而在韩国自动立体车库的技术发展主要受到其邻国日本的技术影响。

韩国的立体车库产业从上世纪70年代中期进入起步阶段，在发展过程中又从其邻国日本引进相关技术，再对引进技术后不断改进，最后90年代立体车库展业进入大规模使用阶段。

经过这几个阶段的快速发展再加上韩国政府的大力支持，自动立体车库在韩国国内得到大规模的应用和再开发，使得韩国这几年的自动立体车库产业增长速度加快

7

到30％左右[7]，使现在其产业进入稳步发展阶段。

国外的机械式立体车库发源于上世纪20年代的美国，美国建成世界上第一座机械升降汽车库，但需要由司机自己开车来完成车辆的存取；50年代以后，伴随着小汽车的大量增加，在西欧、东南亚、韩国和日本立体车库也得到了广泛的应用，并形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业完整体系[8]。

这些国家和公司从上世纪六十年代初就开发并使用可最大限度地利用空间的机械式停车设备，经过几十年的不断发展，自动立体车库从结构、控制、驱动、监测等方面不断地更新换代，日趋完善。

而自动立体车库的外形也发生了较大的变化，使原来生硬机械钢架子的立体车库变成了一道独特的城市景观。

国内的发展现状

我国经济快速发展的同时汽车的数量也在快速发展，尤其在我国的大中城市。

汽车数量的增长同时也造成了路面的拥堵，许多车辆面临着停车难的问题。

面对这些问题，我国需要大量的停车设施和相关配套设备。

据有关方面统计，截止到2008年底的数据，我国生产汽车数量增长到近一千万台，同比增长5％左右[9]。

由于我国停车位新建的速度远远达不到每年汽车增长的数量，致使每年我国仅在停车位的缺口数量就在300多万个左右，城市现有的停车位远远不能满足人们的需要。

当前我国的车位数量与汽车数量之比约为1:

5，而正常的平衡比例应当是1:

1.2，与我国现有情况差距很大，需要大量增加停

车位，在城市土地资源紧缺的情况下通过地面增加车位己成为城市发展的巨大矛盾指引[10]。

为了解决这些，我国从二十世纪八十年代开始使用机械式停车设备。

此时我国的立体车库技术较为落后仅只能进行自我的研究和开发，此阶段生产企业无法满足用户的需求，而自动车库种类单一，技术落后，无法满足用户较大的要求。

到二十世纪九十年代，我国开始从国外引进技术，由于大量国外企业进入中国的立体车库行业，形成了比较多的中外合资企业。

而有些有实力的中国企业开始向国外引进先进的技术，在国内由于其生产成本与国外相比较为低廉，这些企业利用国外先进技术并根据我国现有经济情况开发出符合我国的先进的自动立体车库。

到如今经过近30年的发展历史，尤其是2000年以后得到了高速发展，现在我国的自动立体车库行业正处于快速发展阶段并很快进入稳定发展阶段，未来市场巨大。

尤其在，我国的大中型城市中，自动立体车库需要巨大。

但用户对产品的要求有两点，第一点是降低产品的价格，第二点是提高产品技术和性能。

随着我国经济持续快速发展，城市规划不断完善，自动立体车库将使一个充满生机的朝阳产业，它的技术将得到长远发展。

在我国随着现代各种高科技技术的发展，诸如计算机技术和电子技术的高速发展，越

来越多的新功能被引入到立体车库中，让其向专业化、复杂化和智能化方向发展。

重点表现为以下几个方面：

①专业化:

立体车库系统稳定可靠能正常运行而不出故障是用户的首要要求也是一套停车场系统的重中之重。

制造厂家的专业化程度越来越强如保

证设备的可靠性立体车库的软硬件设施及各种设备的配套都达到专业化程度。

②复杂化:

立体车库产业正在向多元化方向发展它已经不仅是纯粹的机械设备还包含了当今机械、电子、建筑、液压、光学、磁控、管理和计算机技术等领域的大量先进技术。

立体停车系统己经日臻完善如汽车出入车库时采用声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车安全检测、图像识别技术、科学管理等各种领域先进技术的综合使用已经使立体车库成为一个独立