基于PLC的立体停车库设计 .doc
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1、分类号毕 业 设 计(论 文)题目 基于PLC控制的立体停车库设计 并列英文题目Design of three-dimensional Garage Control System Based On PLC 系部 机电工程系 专业 机电一体化 姓名 班级 指导教师 职称助教论文报告提交日期2011年6月6日 郑州电力高等专科学校摘要现在,在我国,拥有车辆的人口越来越多,以往那种露天停车场越来越不能满足市场的需求。对于多停车位、少占空间、使用操作简单、安全可靠的“立体停车库”的建设,是解决目前寸土寸金的大都市内停车难的有效办法。通过可编程控制器PLC控制车位空间位置的变动,使车可以实现多重单层平面
2、停车的功能。本研究课题利用CPU226编程并对垂直升降横移式立体车库进行设研究与设计,通过一定的机械结构实现车库的半自动化运行。关键词:立体车库 可编程控制器PLC 升降横移.AbstractNow, more and more people have individual cars in our country. The open-parking ground couldnt meet the needs of the markets. Owning a construct of mechanical parking system which has more parking space,
3、less room, simple method of operation, Safe and reliable performance is an effective method to solve the problem of parking. This system controls the change of the empty wagon position by PLC, which will reach the aim that makes the car realize the function of multiple single plane parking. This res
4、earch programs by CPU226, and set up a research of the vertical lifting and transferring parking whose aim is to achieve semi-automatic operation through the design of certain mechanical structure of the garage .Keywords: construct of mechanical parking system Programmable Controller Lifting and tra
5、nsferring目录第1章 绪论3第2章 立体车库总方案选择52.1五车位立体车库总方案分析52.2空车位的选择62.3 控制环节设计7第3章 机械结构设计93.1 横移装置设计93.1.1底层横移装置93.1.2 载车板横移方式93.2上层升降机构103.3 安全防坠装置103.4电动机的选用计算113.5减速器的选用123.6出入口及通道13第4章 立体车库的电气控制部分设计144.1工作原理144.2车库控制系统硬件设计144.3 检测系统设计154.3.1车位认址信号164.3.2车位停车信号174.3.3 车位正确停放信号184.3.4系统正常运行信号检测194.3.5车位满信号检
6、测194.3.6 火灾报警信号194.4车库控制系统软件设计204.4.1 PLC控制系统设计204.5控制流程及PLC选择204.5.1控制流程图214.5.2 PLC设计要求234.5.3 PLC输入、输出点分配244.5.4 PLC的选择264.5.5 PLC接线图28第5章 编程29总结及展望43致谢45附录:中英互译46参考文献66第1章 绪论近年来,随着经济的发展,我国的城市化水平的提高,汽车数量的不断增加。截至2003年底,我国个人汽车保有量为12427672辆。其中,个人轿车4890387辆,比2002年增加1462441辆,增长率为42.7%,但同时,汽车停车场地的增长却不能
7、与之同步,汽车泊位与汽车数量的比例严重失调,由此带来停车难、违章停车、停车管理困难等一系列难题。当以往的路边、人行道上停车、地下或地面停车场均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措施。机械式立体停车设备又名立体车库,它占地面积小,并且可最大限度地利用空间,安全方便,是解决城市用地紧张,缓解停车难的一个有效手段。随着人类社会的不断进步和科学技术的发展,人类的生产、生活方式趋于集中,城市的规模越来越大,人们再城市里德生存空间却越来越小,于是出现了要利用空间的理念,城市中开始建设立体建筑、立体交通和立体停车。作为现代答都市的标志,城市中心商住区高楼大厦林立,社区道路、高架交通干
8、道、立交桥和地下铁路,编织出城市立体交通网,汽车的住宅停车场也有了长足的发展,由平面停车向立体停车,由简单的机械车库向计算机管理高度自动化的现代立体停车演变,成为具有较强的实用性、观赏性和适合城市环境的建筑。伴随着汽车进入家庭,城市动态、静态交通管理制度的不断完善和人们对居住环境要求的提高,给停车产业提供了前所未有的发展机遇,停车产业市场前景广阔。作为现代大都市的标志,立体建筑和立体交通都有了显著发展,道路拥挤、车满为患已成为当今快节奏社会中的最不和谐之音,发展立体停车已成为人们的共识。目前,我国经济正处在高速发展时期,随着人们生活水平的不断提高,汽车进入家庭的步伐正在加快,停车产业市场前景广
9、阔。机械式立体车库既可以大面积使用,也可以见缝插针设置,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手段,也是停车产业发展的必由之路。 目前,立体车库要有以下几种形式:升降横移式、巷道堆垛式、垂直升降式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式等。在对国内外各种同类产品进行分析的基础上,再结合造价、技术难度以及用户需求等各方面的因素,可以发现升降横移式立体车库形势比较多,规模可大可小,而且,对场地的适应性较强,同时,采用这类设备的车库十分普遍。因此,本论文最终决定研究对象为升降横移式立体车库。 第2章 立体车库总方案选择2.1五车位立体车库总方案分析 图2-1此车位分
10、为 上下两层,上下层都有三个车位,上层的三个车位可全用于停车,下层的车位要有一个空位,用于上层所停车辆的上与下。车位的编号如上图所示。根据设计任务书的基本要求和给出的相关依据,下面列出了三种方案进行比较,以供选择选择:a)底层边位作为出入口兼周转空车位;b)底层中间位作为出入口兼周转空车位;c)底层3个车位均为出入口,其中任意一个均可用于周转;d)底层中间座位出口兼周转空位,其余两个也可作为出口。以上四种方案的示意图如图2-2所示。3 2 1 6 5 4 3 2 1 6 5 4 3 2 1 6 5 4 1111 周转空位 周转空位 均可作口兼周转位 3 2 1 6 5 4 可作出口 出口兼周转
11、空位 可作出口 图2-2 对这四种方案的比较如下表2-1:1方案2方案3方案4方案(1)存取车最多/最少移动的车辆数5/13/13/0 3/0(2)横移机构数目2211(3)升降机构数目 2333 表 2-1由表2-1第(1)项满载时存取车时最多/最少移动的车辆数的分析结果可知:方案3、4在存取某一辆车时,对其他车位上车辆的影响最小。这样车库工作时就最安全,速度最快,顾客满意度最高。由表2-1第(2)项横移机构数目的分析结果可知:方案3、4的横移机构只有底层的一套,前两个方案则在二层也须设计安装横移机构。而在二层安装横移机构一方面要考虑该横移机构与升降机构的合理过渡,另一方面对车库的整个框架建
12、筑也提出了更高的承载和结构要求。这都给设计及施工带来一定的困难,也必然增加相应的建设资金。方案3与方案4相比:存车时,若4、5号车位都有车,若要在3号车位停车,需要4、5号载车板都横移来提供四号空位。若空车位兼周转车位留在5号车位,只需移动一个载车板即可。由此看来,将空车位留在5号车位更经济划算。因而,采用方案4.2.2空车位的选择以取车为例:方案(1):将4、6车位任何一个作为空车位以4车位作为空车位进行说明:若3号车位的正下方没有停有车辆,若要取3号车位上的车,只需让3号在车板垂直下降即可:若3号车位的正下方刚好停有车辆,且5号车位也停有车辆,要取3号车位上的车时,首先要将要5号车位上的车
13、横移至4号车位上,再将6号车位上的车横移至5号车位上空出6号车位,此时,再将3号载车板下降。方案(2):将5号车位作为空车位若要取2号车位上的车,直接让2好在车板下降即可.若要取1号或是3号车位上的车.如果它们的下方刚好是空车位,直接让载车板下降即可;如果正下方停有车辆(以取3号车为例进行说明),只需将3号车正下方的6号停车位的车横移至5号空位,将3号载车板下降即可。(1)、(2)方案相比较很容易看出,将5号车位设置为空车位移动的车辆最少,节省了电源,省去了很多麻烦。因而,空车位的选择采用方案(2)。23 控制环节设计当车辆进入停车系统时存车过程有两种设计方案:方案一:全过程采用自动控制: 停
14、车:当车辆将要进入停车库时,在车库外面设有的光电开关会收到信号传输到PLC控制系统,系统会自行计算出最近距离的空车位,如果空车位在第一层,当车板自动移开后,车辆进入车库内进行停车操作;如果空车位在上层,载车板先移下来,当碰到底层的限位开关时自动停止,此时,当车板才自动移开,车辆准许进入停车库进行停车。取车:需要取车时,若车辆位于第一层,直接进入停车库取车;如果车辆位于上层停车位(以取3号车位上的车为例),上层停车板下降到下限位之前先判断6号车位是否有车辆:若检测开关检测到6号车位没有停有车辆,上层载车板直接下降到下限位;若检测开关检测到6号车位停有车辆,6号车位的载车板先横移到5号车位上,移动
15、到位,遇到限位开关,3号载车板开始下降。车辆取走后,3号载车板回到原来的位置,6号载车板从回到5号车位回到6号车位的位置。 方案二:全过程采用自动控制和手动控制: 停车:当车辆要进入停车库时,位于停车系统外部的光电开关会将收 集到的信号传输到操作室,此时操作员会在控制面板上点击空车位,如果空车位刚好位于下层,车辆进入停车库进行停车;如果空车位位于上层,载车板会自动下降到下限位,此时,车辆进入停车库开始停车。 取车:取车时,操作员在操作面板上点击所取车辆所在的车位,若车辆位于下层停车位,直接将车辆取走即可;若车辆位于上层停车位,需要先判断它的正下方是否停有车辆,判断的过程同全自动控制取车时判断的
16、过程一样。 在这两个方案中, 方案一面临一个问题:把车辆停在上层停车位后,要保证人员从载车板上安全走出来后上层载车板再上升。经过讨论,我们的解决方案是在停车系统中安装一个利用波特率检测载车板上的人是否全部离开的仪器。当人全部离开载车板后,载车板再上升。这样,保证了人员的安全。由于方案二中有人工操作,因而,不存在这样的问题,只要在车主取走车后操作人员控制车位上升即可。上述两种方案中,当车辆进入载车板时,要在进入车库门的地方安装一个光电开关,用于检测车辆是否完全进入载车板。这样,能保证载车板上升时车辆的安全问题,同时避免了载车板载着车辆上升过程中的磨蹭现象。相比之下,方案二因为有人员的加入,在一定
17、程度上降低了编程的工作量,节省了材料,降低了成本。因而,在本设计中采用方案二。第3章 机械结构设计3.1 横移装置设计升降装置采用电梯式垂直升降结构,包括:(1)电机、减速箱和制动器;(2)传动部件,包括升降链条、导轨等;(3)升降导轨和对重导轨。电动机通过链条使载车台升降,同时对重也相应运动,平衡重量,这样有利于减小电机功率。3.1.1底层横移装置目前在有轨起重设备的运行中,横移机构的驱动方式,即驱动轮的布置通常有:对面双轮驱动、单边中心驱动、对角双轮驱动、四角四轮驱动和一角单轮驱动等五种形式,本设计采用对面双轮驱动的方式,它是由电机通过传动轴带动两边轨道上的驱动轮一起工作。它的特点是集中驱
18、动,使驱动轮的转速相等,从而保证了下停车板横移时各轮的同步运行,提高了运动的平稳性。另外对下停车板的整体刚度要求不高,对传动轴的加工要求较低。图3-1 横移驱动方式对面驱动单边驱动对角驱动一角驱动四角驱动3.1.2 载车板横移方式载车横移的方式:链传动载车式,车辆与载车板一起提升,且与载车板一起由链传动通过导轨横移至存车室。上载车板结构1-下载车板;2-滚轮;3-横移导轨;4-导轨路基;5-上载车板支承架的槽钢;6-架高用的角铁或槽钢;7-立柱;8-导向板;9-斜拉杆;10-上载车板;11-引坡段(以上各部件将在后文作详细设计介绍)图3-23.2上层升降机构上将结构采用链条式结构,在车库的上方
19、各安装一台电动机并通过齿轮,链条等各部位的传动来实现停车般的上升和下降。传动部分采用单相交流220V恒速电动机,转速为9r/min,它可提供稳定的力矩,使车库升降稳定。3.3 安全防坠装置上载车板上装有上下行程极限开关和防坠落安全装置。坠落安全装置装在纵梁与上载车板上停位之间,在纵梁两侧各装有两只挂钩,上载车板两侧相应位置处各装有两只耳环,当上载车板上升到位后,纵梁下面得四只挂钩便自动套入四只耳环内,以防止升降电机常闭制动器慢释放后,上载车板在汽车和载车板本身的重力作用下慢慢下滑,压坏下层汽车。下载车板的安全装置主要是行程极限开关和防碰撞板。行程极限开关的作用是使载车板横移到位后自动停止。防碰
20、撞板得作用是:下载车板横移时,如果碰到人、遗留行李或车主宠物时,切断横移电源,横移停止。机械结构如图3-3所示: 图3-3:防坠机构的简图及工作原理 工作原理:默认状态下挂钩被弹簧片弹向右侧,防止载车板坠落;电磁铁通电挂钩被拉向左侧释放载车板。3.4电动机的选用计算电动机的驱动力是通过主动轮与轨道间的粘着摩擦实现的。设电机输出的牵引力最大值为F,而总牵引力是各从动轮的运行静摩擦力FC和运动惯性力Fa之和,于是主动轮不打滑的条件为。单个从动轮的滚动摩阻力偶矩M用下式计算: 式中,滚动摩阻系数,查得钢质车轮与钢轨的滚动摩阻系数=0.05mm;N滚轮与钢轨支承面的正压力N。于是Nmm。设滚轮的直径r
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