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多车位轿车立体停车库PLC控制系统设计XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX UNIVERSITY毕 业 设 计题 目 多车位轿车立体停车库PLC控制 系统设计英文题目 Design of a Multi-layer Parking Garage Based on PLC Control Syetem院 系 机械与材料工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 XXXX 年 级 (机材A0916) 指导教师 XXXX 二零一四年六月摘 要 立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的存储设施。近年来随着中国经济的飞速发展,城市人口日益增多,特别是随着改革开放以来,中国进入了汽车拥有率进入急速上升时期。机械式立体车库可充分利用地上资源,发挥空间优势,最大限度地停放车辆,成为解决城市静态交通问题的重要途径。本课题以较为典型的升降横移式立体车库为研究对象,综合介绍了升降横移式立体车库的运行模式和操作模式。本课题以典型常见的地上33升降横移式为例,说明了停车库的运行原理。本文在对国内外车库现状及发展趋势做了充分调研的基础上,选择三层三列式车库结构为研究模型。升降横移式立体车库就其组成部分而言,可分为三大部分:车库结构部分、传动机构部分和控制系统部分。本文简单介绍了车库的主体结构和特点,对车库的控制系统也作了详细的说明。依据升降横移式立体车库的运行原理,运用理论对升降横移式立体车库的结构进行了全面的分析,包括升降横移式立体车库的框架结构的机械强度、横移传动系统中轴的强度和升降传动系统中轴的强度等。在对升降横移式立体车库控制系统的设计中,采用了常见的的PLC控制,运用三菱公司的编程软件编制了升降横移式立体车库控制系统的程序,并经调试、运行,证明采用可编程序控制器(PLC)作为控制系统简单易行。其稳定、可靠、快速、性价比高的特点使得控制系统更加稳定可行。为了使停车设备满足使用要求,根据国家关于机械式停车设备通用安全要求的标准、升降横移式立体车库的实际运行,在升降横移式立体车库中采取了一些必要的安全技术,这样保证了车辆的绝对安全,使得整个车库能够安全平稳的运行。【关键词】:立体车库;控制系统;PLC;安全平稳Abstract Stereo garage is specifically implement check of vehicles automatic parking and scientific storage acilities. With the increasing of urban car ownership, parking problem has become a common phenomenon of large and medium-sized cities. Mechanical stereo garage can make full use of land resources, making full use of the advantages of space and maximize the parked vehicles, become the important way to solve the problem of urban static traffic. This topic was typical to lift move transversely type parking equipment as the research object, considering the three-dimensional garage dual factors of manufacturing cost and operation efficiency.Based on the garage at home and abroad present situation and the development trend on the basis of investigation and choose three layer three column type garage structure as the research model. Lifting and moving type stereo garage in terms of their component parts, can be divided into three parts: the garage structural parts, transmission parts and control system. This article simply introduces the main structure and characteristics of garage, the garage control system also made a simple description, based on three-dimensional garage lifting and moving type, the operation principle of using the theory of three-dimensional garage for lifting and moving structure has carried on the comprehensive analysis, including the lifting of the frame transverse transmission system and elevator drive system of axial strength and so on. In three-dimensional garage for lifting and moving the design of control system, adopt advanced PLC control, by use of mitsubishis programming software developed lifting and moving type three-dimensional garage control system application, and the debugging and running, prove that using programmable controller (PLC) as control system is simple. Its stable, reliable, rapid, cost-effective features make control according to the state of mechanical parking equipment general safety standards, lift the lateral movement type parking equipment and actual use in the lift move transversely type parking equipment necessary security technology, so that ensures the complete safety of the vehicle, make the whole garage can be safe and smooth operation.【Key words】: Stereo garage; Control system; The PLC; safe and smooth目 录前言1第一章 绪 论21.1 课题研究的背景和意义21.2 国内外现状51.3 本文的主要工作目标和意义8第二章 系统方案的设定92.1 方案论证92.2 自动化立体车库常见形式102.3 升降横移式立体库控制系统整体方案102.4 本章小结11第三章 立体车库机械部分设计123.1 立体车库的基本结构123.1.1 升降横移式立体车库的工作原理123.1.2 立体车库主要机械构件及其功能133.2 立体车库中的安全防护装置143.3 本章小结15第四章 立体车库控制系统硬件设计164.1 电气控制系统整体设计164.2 硬件系统配置164.2.1 PLC概述164.2.2 PLC的工作方式174.3 其它硬件资源配置184.4 本章小结19第五章 立体车库控制系统软件设计205.1 PLC的特点及选型205.2 PLC的I/O口资源配置215.3 电气控制系统PLC接线图225.4 PLC控制程序设计255.5 控制系统程序梯形图265.6 本章小结27第六章 立体车库控制系统程序仿真286.1以3号载车板的进与出车仿真调试286.2本章小结35结 论36谢 辞37参考文献38附 录39前言立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的储存设施,随着城市汽车拥有量的不断增加,停车难问题已经成为大中城市的一个普遍现象。机械式立体车库可充分利用地上资源,发挥空间优势,最大限度地停放车辆,成为解决城市静态交通问题的重要途径。本课题以较为典型的升降横移式立体车库为研究对象,综合考虑制造成本和运行效率的双重因素。本设计主要是对车库的控制系统设计及设备总体结构设计,确保客户停车取车方便快捷和安全。详细论述了控制系统设计的基础上,选择三层三列式车库结构为研究模型。升降横移式立体车库就组成部分而言,可分为三大部分:车库结构部分、传动机构部分和控制系统部分。依据升降横移式立体车库的运行原理,在对升降横移式立体车库控制系统的设计中,采用了先进的PLC控制,运用三菱公司的编程软件编制了升降横移式立体车库控制系统的程序,并经调试、运行,证明采用可编程控制器(PLC)作为控制系统简单易行。第一章 绪 论立体车库的发展有着重要的意义,立体车库可充分利用地上资源,发挥空间优势,最大限度地停放车辆,成为解决城市静态交通问题的重要途径。本课题以较为典型的升降横移式立体车库为研究对象。 1.1 课题研究的背景和意义随着中国城市经济和汽车工业的迅速发展,拥有私家车的家庭越来越多,而与此相对应的是城市停车状况的尴尬。以北京市为例,截止 底,市区仅有公共停车场827处,共计车位5.6万个,仅占市区机动车拥有量的8.5,停车环境与城市规划的矛盾十分突出。据建设部城市交通工程技术中心对全国15个大城市停车现状的调查,城市机动车保有量与停车位之比平均为4.84:1,这一比值对于渴望”车者有其位”的车主来说,形式不容乐观。停车难产生最主要的原因是城市建设规划上的准备不足。上世纪80年代初期,北京市权威部门对 北京汽车发展数的预测仅仅是70万80万辆,而事实上到新世纪钟声敲响之前,北京市汽车总量则足足比预期多了100万辆,其中私人小客车的数量就高达45万辆。面对迅速发展的城市车流,停车设施建设的落后也就不足为奇。据建设部停车技术开发推广中心介绍,北京市停车设施的”欠账”最保守估计应为2030。图1-1 被汽车占领的城市停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通(车辆停放状态)问题,静态交通是相对于动态交通(车辆行驶状态)而存在的一种交通形态,二者相互联系,互相影响,停车设施是城市静态交通的主要内容,随着城市的不断发展,各种车辆的不断增加,对停车设施的需求也在不断增加,如果两者之间失去平衡,城市里就会出现停车难的一系列问题。数据显示,最近几年中国城市机动车辆平均增长速度在15%-20%,而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有2%-3%,特别是大城市的机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度,因此,我们必须重视城市停车难的问题,并积极探求解决的措施。专家们指出,解决城市静态交通问题,大致分为软硬两种措施。所谓软措施,就是经过政策法规,限制路面停车,提高停车场利用效率,使部分车主更愿意改乘公共交通工具,以减少机动车对停车场的需求。而硬措施,主要包括增建停车场,建设地下及立体停车场、利用其它空间满足停车需求。而无论采取什么措施,在规划后再收拾残局,于局限内弥补不足,政府和管理部门所需投入得精力和资金都不小。图1-2 先进的自动化立体车库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,人们在城市里的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。作为现代大都市的标志,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。当前中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阔。机械式立体车库既能够大面积使用,也能够见缝插针设置,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。当前,中国许多大城市如北京、上海、深圳都开始大力发展机械式立体停车产业。机械车库与传统的自然地下车库相比,在许多方面都显示出优越性。首先,机械车库具有突出的节地优势。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平方米的面积,而如果采用双层机械车库,可使地面的使用率提高8090,如果采用地上多层(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,这能够大大地节省有限的土地资源,并节省土建开发成本。 机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全,人在车库内或车不停准位置,由电子控制的整个设备便不会运转。应该说,机械车库从管理上能够做到彻底的人车分流。 在地下车库中采用机械存车,还能够免除采暖通风设施,因此,运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统,而是以单台集装而成。这样能够充分发挥其用地少、可化整为零的优势,在住宅区的每个组团中或每栋楼下都能够随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。近年来 ,随着经济的发展,中国的城市化水平加快和人民生活水平的提高,汽车数量的不断增加。截至 底,中国个人汽车保有量为12427672辆。其中,个人轿车4890387辆,比 增加1462441辆,增长率为42.7%,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问题。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,它占地空间小,而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。国家计委已明确机械式立体停车设备及城市立体停车场为国家重点支持的产业。上述措施为中国立体车库产业的成长提供了良好的条件、也为中国解决城市停车空间问题提供了机会。能够预见立体车库具有非常广阔的市场前景。1.2 国内外现状早在50多年前,立体停车就在国外有所发展,先后出现了针对家庭使用的双层停车设备;利用住宅空地建起2-4层升降横移停车设备;适合城市中心商住区使用的停车楼和停车塔;利用广场、建筑物下面的空间建设地下车库。自70年代末起,世界经济高速发展,汽车逐渐普及,保有量不断增加,迫使地少人多、车多的国家、地区和一些发达国家积极开展了机械式停车技术的研究开发和制造应用。以日本、美国、德国等为代表的发达国家在停车技术领域的研究处于世界领先水平,韩国和中国的港、澳、台地区的停车行业也经过引进-移植制造,得到了蓬勃发展,较好地解决了本地区的停车难,并开始向外输出技术和出口产品。图1-3 国外高容量的立体车库当前世界停车产业正向多元化发展,其停车技术几乎包含了当今机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等领域的所有成熟先进技术。机械方面,应用了许多新材料、新工艺。设备结构采用模块化设计,便于组合使用,易于安装拆卸。钢结构选用新型优质钢材,既提高了设备的强度和刚度,又使设备轻巧美观,载车板采用一次成型的镀锌板或彩涂板组装,美观、强韧、耐用。控制技术方面,广泛采用可编程序控制器和矢量变频变压调速闭环控制技术,使运行高速平稳,节省电力,振动和噪音也趋于最小。控制形式有,按钮式、锁匙式、IC卡式、键盘式、触摸屏式、遥控式等。安全元件采用各种光栅显示屏、光电管、机械式行程开关、磁性接近开关、光敏感应开关等,安全保护装置日臻完善,如汽车出入声光引导和定位、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、链条和钢丝绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车图象摄影对比安全检测、自动消防灭火系统等。日本是最早应用机械式车库的国家之一,其在上世纪60年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机械式停车设备。当时日本全国汽车保有量大约为500万辆,大多采用的是垂直循环式停车设备。从80年代开始,日本开始向亚洲地区的韩国、中国及台湾地区出口产品及技术。韩国机械车库技术是日本机械停车技术的派生。其机械停车产业从20世纪70年代中期开始起步,80年代开始引进日本技术,经过消化生产和本土化,90年代开始为供应使用阶段。由于这几个阶段得到政府的高度重视,各种机械停车设备得到普遍开发和利用,韩国近几年增长速度都在30%左右。当前韩国停车设备行业进入稳步发展阶段。图1-4 韩国LG公司研发的塔式中国机械式车库的早期研究开发工作是从80年代中期开始,90年代开始引进和生产停车设备,在北京、上海、广州、深圳等地都有使用。参照日本等国标准制定的中国行业标准也于近几年出台,当前停车设备生产厂已发展到几百家,生产各种类型的停车设备,有些停车设备已开始出口。机械式立体车库是一种具有综合性能的建筑,不但包含了机械停车设备,其规划建设涉及到区域整体景观、交通疏导、建筑结构、供电照明、通讯监视、通风排水、环境保护、安全消防、收费管理等各学科领域,就停车设备本身而言,其机械结构的发展已形成了停车设备独有的技术特征,需要多学科、多专业的复合型人才积极参与,把国外停车技术和各领域的成熟技术移植到中国停车产业,开发出安全、经济、高效、节能、省地的产品,满足国内外市场的需求。在中国的停车产业发展中还存在一些问题,如没有统一的技术标准;多数产品是仿效或引进国外技术制造,技术水平低;缺少具有一定规模的企业,生产能力不足;市场竞争无序,个别企业为抢占市场,采取低价竞争;缺少科研设计单位的参与,技术创新能力严重不足;政策不配套,对停车产业发展和管理严重滞后等。解决上述问题,需要我们在政策市场、管理和技术多方面做出努力。政策方面应参照发达国家的有关政策法规,规划确定出专用和公共停车位的合理数量,实现投资主体多元化,确定车库的管理属性和停车收费标准,给予投资和经营者相应的优惠政策,使其有利可图。市场方面应建立车库市场运行机制,利用价格杠杆调高占路停车收费标准,逐步消除”路满库空”现象。鼓励按市场规则经营车库,并实施政府监督和政策调控,使停车产业良性发展。图1-5 在中国广泛使用的升降横移式立体车库 1.3 本文的主要工作目标和意义当前,立体车库主要有以下几种形式:升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、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个方面的因素,能够发现升降横移式立体车库形式比较多,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,本文最终确定研究对象为升降横移式立体车库。本课题的主要内容是基于三菱FX2N系列PLC的立体车库控制系统的设计,升降横移类停车库利用托盘移位产生垂直通道,实现高层车位升降存取车辆。由于受收链装置及存取车时间的限制,一般为24层(国家规定最高为4层),2层、3层者居多,现以典型常见的地上33升降横移式为例,说明停车库的运行原理。立体车库结构特点是:最底层只能平移,最顶层只能升降,中间层既可升降也可平移。除顶层外,底层都必须预留一个空车位,供进出车升降之用。当底层车位进出车时,无需移动其它托盘就可直接进出车;顶层进出车时,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,直到下方为空才可执行下降动作,进出车完成后再上升回到原位置。第二章 系统方案的设定降横移式立体停车库的系统控制选择PLC作为设计中的主控制系统,能够更好的满足设计要求,达到设计的目的。PLC可靠性高、环境适应性强、使用方便、灵活、具有顺序、周期性的工作特征和体积小等优点2.1 方案论证随着中国城市经济和汽车工业的迅速发展,拥有私家车的家庭越来越多。因此顺应时下的现状立体车库迅速发展起来,其设计也在不断的趋向于完善化,本车库模型系统的设计也有很多不同的方法。我们对车库模型控制作了两种设计方案,并对其进行了研究和讨论方案一:基于单片机的立体车库模型控制系统设计。采用单片机作为主控制器来控制步进电机的控制系统,系统所要设计的控制电路较多,较为复杂。(1)单片机抗干扰能力比较弱,因此对现场工作环境要求很苛刻。 (2)单片机控制系统开发周期比较长,系统调试耗时比较多。(3)单片机自身就是弱电驱动,可是对于停车库运行系统来说,执行部件是电机,属强电系统,这就需要由弱电驱动强电,随着驱动环节的增加,系统的可靠性就会下降。 (4)单片机控制系统,其控制程序基本上是汇编语言,汇编语言虽然功能比较强大,可是程序编制工作量比较大。 因此,单片机在升降横移式立体停车库控制系统中的应用现在还不成熟,只是停车库系统研究开发的一个方向。方案二:基于PLC立体车库模型控制系统设计。它具有很多其它设计方法不可比拟的优点: (1)可靠性高、环境适应性强:可编程控制器输入/输出端口均采用继电器和光电耦合器件,采取了隔离和抗干扰措施,因此具有很强的抗干扰能力。(2)通用性好:由于可编程控制器采用模块化结构,一般有CPU模块、电源模块、PID模块、模拟输入和输出模块等,能够用这些模块灵活的组成各种不同的控制系统,对不同的控制系统,只需选取不同的模块即可,因而具有很好的适用性。 (3)使用方便、灵活:对于不同的控制系统,当硬件结构选定后,如果输入/输出作很小的变动时,只需修改相应程序即可,无需对系统连线做较大的修改,减少了现场调试的工作量,使用起来灵活方便。 (4)具有顺序、周期性的工作特征。(5)体积小:由于在制造时采用了大规模集成电路和微处理器,用软件编程代替了硬连线,便于安装,实现了小型化。 综上所述:我们选择方案二,即PLC作为设计中的主控制系统,能够更好的满足设计要求,达到设计的目的。2.2 自动化立体车库常见形式当前,立体车库主要有以下几种形式:升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、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、技术难度以及市场需求等各个方面的因素,能够发现升降横移式立体车库形式比较多,规模可大可小,而且对场地的适应性较强,采用这类设备的车库十分普遍。因此,最终确定研究对象为升降横移式立体车库。 2.3 升降横移式立体库控制系统整体方案升降横移式立体停车库是一种比较典型的跨学科机电一体化产品,集机械、电子、信息和电气技术于一体。升降横移式立体停车库的控制系统是整个车库系统的核心组成部分。如果说执行机构是”四肢”,框架是”区体”,那么控制系统就是”大脑”。它指导着车库的每个运作过程,并对整个系统的状态过程进行监控。 升降横移式立体停车库的系统控制原理:操作者(人)要经过控制系统信息交流的平台(界面)把操作信息传送给控制系统,经经系统处理后,然后系统把可识别的控制信息经过控制设备(PLC)来驱动执行结构,进而完成车库现场的运作。同时该动作的信息经过检测装置传送到检测系统,经处理后反馈到控制系统的监控界面,这样操作者就能够直观的看到车库现场的运行实况了,由此 能够使车库更安全的运行。整个系统控制原理框图,如图2-1所示。图2-1 立体车库系统控制整体框图2.4 本章小结本章讨论了立体车库控制系统的设定,比较了单片机控制系统和PLC控制系统的优缺点,最后选择PLC作为设计中的主控制系统,能够更好的满足设计要求,达到设计的目的。第三章 立体车库机械部分设计立体车库采用的方式为升降横移式立体车库升降横移式立体车库采用模块化设计,每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式,车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场,配置灵活,造价较低。3.1 立体车库的基本结构3.1.1 升降横移式立体车库的工作原理升降横移式立体车库每个车位都有载车板,车辆停在载车板上,最下层的载车板只做左右横移,不能升降,中间层车位能够左右横移和升降,上层车位只能升降,不能横移,若中间层车位需要存取车,则需下层车位移出空位,才能降至底层,上层车位需要存取车,则需要中间层车位和下层车位移出空位方能下降至底层。存车时,当载车板到位后,驾驶员将车开上载车板后下车离开,中间层和上层载车板升至所在层位;取车时,下层车位直接开出,上层和中间层则是载车板降至底层后,等驾驶员进入车库开走汽车后,载车板回至所在层位。下图为一个地上33型七车位的升降横移式立体车库,其工作原理是:上层载车板能够做升降运动,中间层载车板能够做升降运动和横移运动,下层载车板只能做横移运动。经过中间层和下层的空位,利用载车板横移变换空位,将汽车停到上层或降至下层,第一层的汽车可直接开进和开出,无需变换位置。 图3-1 七车位升降横移式立体车库工作原理图如图3-1所示:1 、2号车位能够直接存取车辆;7 号车位需下降后再存取车辆;3 号车位,则需先将1 号和2号载车板右移,再将3号载车板下降后才能存取车辆; 4号车位,则需先将2号载车板右移,再将4号载车板下降后才能存取车辆;5号车位需要先将1、2、3、4号四个载车板右移,再将5号载车板下降后才能存取车辆;6号车位则需要先将2、4号载车板右移,再将6号载车板下降后才能存取车辆。升降横移式立体车库对场地的适应性很强,因此可根据不同的地形和空间进行相应的构建,规模可大可小,对场地的要求比较低,因此应用非常广泛。3.1.2 立体车库主要机械构件及其功能33型升降横移式立体车库,其主要有六大部分组成,分别是:结构框架部分,载车板部分,横移系统,升降系统,控制系统,安全防护系统。1框架立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主,在本文中,选择用钢结构。钢结构一般在专业工厂制造,易实现机械化,生产效率和产品精度高,质量易于保证,是工程结构中工业化程度最高的一种结构。构件制造完成后,运至施工现场拼装成结构。拼装可采用安装方便的螺栓连接,有时还可在地面拼装成较大的单元,再进行吊装。施工工期短,可尽快发挥投资的经济效益。由于钢结构具有连接的特性,故易于加固、改建和拆迁。2一层载车板横移传动系统第一层车位设置在地面上,汽车的存取能够直接在对应的位置进行,车辆驶上载车板后,只能实现水平移动的方式。传动方式为电动机带动主动链轮,使链条带动从动链轮从而带动主轴,进而驱动行走轮带动载车板在导轨上做横移运动,采用这种链传动方式与齿轮齿条传动方式相比,结构简单,成本低。同样能够达到传动准确,效率高的目的。3二层载车板升降横移传动系统第二层车位是由一个横移矩形框架及一个悬挂载车板组成,汽车驶上载车板后不光要进行横移运动,还要进行垂直升降运动。横移传动方式为:横移电动机带动横移主动链轮,使链条带动横移从动链轮从而带动横移主轴,进而驱动行走轮带动横移框架,实现二层载车板的横移运动做横移运动。升降传动方式为:升降电动机带动升降主动链轮,使链条带动升降从动链轮从而带动升降主轴,进而驱动升降链轮带动升降链条,从而带动载车板,实现二层载车板的垂直升降运动。4三层载车板垂直升降运动的传动系统第三层车位是由一个焊接在立体车库骨架上的框架和一个悬挂载车板组成的。当汽车驶上载车板后,只能进行垂直升降运动。升降传动方式为:电动机带动主动链轮,使链条带动从动链轮从而带动主轴,进而驱动升降链轮带动升降链条,从而带动载车板,实现二层载车板的垂直升降运动。 5安全装置在立体车库上层停车位和下层停车位的纵梁处装有上下行程限位开关,在中间层和底层车库横梁两端装有左右行程限位开关。上载车板上装有防坠落安全装置,防坠落安全装置安装在纵梁和上载车板停泊位置之间,在纵梁两边各安装两只电磁铁控制的挂钩,载车板两侧相应位置装两只勾环,当上载车板上升到位后,纵梁上安装的四只挂钩便会自动勾住四只勾环,以防止当升降电机制动器失灵后,上载车板汽车和上载车板坠落,从而压毁下层的汽车。行程限位开关的作用是当载车板到达位置是自动停止。6控制系统升降横移式立体车库的控制系统采用PLC控制,主要有自动,手动和急停三种控制方式,立体车库一般采用自动控制方式工作,当出现紧急异常的情况时候使用急停控制。3.2 立体车库中的安全防护装置车库是用来存放汽车的,汽车由人驾驶而且汽车的价格是很昂贵的,因此车库一旦发生事故,所造成的人员和经济损失会很大,因此,我们要将事故防范于未然。为此车库的安全防护措施应该做到以下几点,并安装相应的防护设备。1. 急停措施:在控制盒上安装红色的紧急停止开关,当发生异常情况时,按下急停开关能使立体车库立即停止运转。2阻车装置:为了防止汽车在载车板上发生滑动,应该在载车板后端和前端安装一高25mm以上的阻车挡块,司机在停车时应将汽车停在载车板合适的位置上,并拉好手刹。3限位保护:立体车库的载车板在升降和横移过程中是靠定位开关来定位的,为了防止定位开关出现故障而导致事故,因此在上升定位上方,下降定位下方,左移定位左边,右移定位右边分别装有限位开关。当定位开关出现故障时,一旦限位开关触碰到载车板时,限位开关立即使车库停止工作。4载车板固定装置:当载车板到达指定位置后,为防止载车板下滑或因故坠落,损害其下方的车或人,因此安装电磁铁控制的挂钩形式的防坠装置。当载车板停靠到位时,电磁铁由通电状态转为失电状态,驱动挂钩勾住铁环。当载车板要下脱离铁环。电磁铁由失电状态转为通电状态,按下急停按钮使车库立即停止。3.3 本章小结本章介绍了3X3型升降横移式立体车库的工作原理,以及它的框架、传动系统、控制系统和立体车库中的安全防护装置中所采取的急停措施、阻车装置、限位保护和载车板固定装置。第四章 立体车库控制系统硬件设计立体车库的控制系统由PLC控制和管理,根据实际需求最终选择了我所学习熟悉的三菱FX2N80MR(40个输入点、40个输出点)为PLC型号,并简单介绍了其它硬件资源的配置。4.1 电气控制系统整体设计整个车库由一台PLC对其进行管理和监控,由PLC来控制载车板升降横移传动装置,完成车辆的存取操作,各车位车辆的存取由PLC根据当前各车位的停放情况,按照相应的策略来调动载车板,以存取车辆。4.2 硬件系统配置4.2.1 PLC概述 1. PLC的分类一般,PLC产品可按结构形式、控制规模等进行分类。按结构形式不同, 能够分为整体式和模块式两类。按控制规模大小、则能够分为小型、中型和大型PLC三种类型。 2. PLC系统的组成PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置,其硬件结构与微型计算机控制系统相似。PLC也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。 3. PLC的硬件结构一套PLC系统在硬件上由基本单元(包含中央处理单元、存储器(RAM/ROM)、输入输出接口、内部电源)、I/O扩展单元及外部设备组成。图4-1为PLC的硬件内部结构图。图4-1 PLC的硬件内部结构图图3为三菱FX2N小型PLC产品主机示意图。本课题中FX2N80MR为基本单元,(40个输入点、40个输出点),M表示基本单元、R表示该单元为继电器输出型。4.2.2 PLC的工作方式开始内部处理通信处理RUN方式?输入扫描程序执行输出处理NY 1. PLC的扫描工作方式图4-2 PLC的扫描过程可编程序控制器在进入RUN状态之后,采用循环扫描方式工作。从第一条指令开始,在无中断或跳转控制的情况下,按程序存储的地址号递增的顺序逐条执行程序,即按顺序逐条执行程序,直到程序结束。然后再从头开始扫描,并周而复始地重要进行。可编程序控制器工作时的扫描过程如图4-2所示,包括五个阶段:内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行、输出处理。PLC完成一次扫描过程所需的时间称为扫描周期。扫描周期的长短与用户程序的长度和扫描速度有关。输入端子输入映象寄存器输出映像寄存器输出锁存器输出端子输入 .输出程序执行阶段输入采样阶段输出刷新阶段X001Y001Y001M1读读 图4-3 PLC的程序执行过程2. PLC的程序执行过程 PLC的程序的执行过程一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个主要阶段,如图4-3所示。4.3 其它硬件资源配置 1. 继电器和接触器在立体车库中,由于载车板的运行过程并不是连续的,而是根据按钮操作进行动作的,因此需要PLC根据当前按钮的情况来控制载车板的启动和停止,在本系统中,需要用到18个接触器,分别是:1号载车板左移接触器,1号载车板右移接触器,2号载车板左移接触器,2号载车板右移接触器,3号载车板左移接触器,3号载车板右移接触器,4号载车板左移接触器,4号载车板右移接触器,3号载车板上升接触器,3号载车板下降接触器,4号载车板上升接触器,4号载车板下降接触器,5号载车板上升接触器,5号载车板下降接触器,6号载车板上升接触器,6号载车板下降接触器,7号载车板上升接触器,7号载车板下降接触器。用到了一个继电器,用来控制PLC的启动。 2. 电动机三相异步电动机的工作