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毕业设计

基于PLC的四层四列式立体车库的设计

The design of four layer four column type stereo garage based on PLC

姓 名：

学 号： 080505213

系 别： 物理与电子信息工程系

专 业： 电气工程及其自动化

年 级： 2008级

指导教师：

2011年 12月 28日

摘 要

Abstract
Based on the present situation and development trend of domestic and foreign garage to do a full investigation on the basis of four layer, four column type garage structure model for the study. Up-down and translation stereo garage in terms of its components, can be divided into three parts: the garage structural parts, transmission parts and control system. This paper briefly introduces the main structure and characteristics of the garage, the garage control system also made a simple description. Lifting transverse-moving stereo parking equipment control system adopts PLC programmable controller, mainly manual, automatic, reset, stop four kinds of control methods. The system also includes a variety of security and alarm fire fighting measures.

目录
中英文摘要 I
1 绪论 1
1.1研究的目的和意义 1
1.2 国内研究发展现状 2
2 升降横移式立体车库机械部分设计 3
2.1 升降横移式立体车库工作原理 3
2.2 立体车库机械部分部件结构和功能 4
3 立体车库电气控制系统设计 7
3.1 电气控制系统整体设计 7
3.2 电气系统关键部分设计 8
4 PLC控制程序设计 10
4.1 PLC控制程序设计方法 10
4.2 I/O分配表 11
4.3 梯形图 12
4.3.1子程序 12
4.4安全系统 18
5 总结与展望 19
5.1总结 19
5.2展望 20
参考文献 21
附录 22
致谢 28

1 绪论
1.1研究的目的和意义
[1]目前我国经济正处高速发展时期，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，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。
1.2 国内研究发展现状
[2]图1.1 在我国广泛使用的升降横移式立体车库2 升降横移式立体车库机械部分设计
2.1 升降横移式立体车库工作原理
本设计的升降横移式立体车库是四层四列式的立体车库：第一层有三个停车位一个空位；第二层有三个停车位,一个空位；第三层与二层相同, 也是三个停车位，一个空位；第四层有四个停车位，该停车设备的出入口在第一层，最高层的停车板只可做升降动作，最低层的停车板只可做横移动作。中间两层停车即可做升降动作又可做横移动作。下三层均设有空位，台板通过横移动作变换空位，降下空位上方的汽车，取出汽车，最低层汽车无须倒车，便可直接开出。
升降横移式立体车库是利用在车板的升降或横向平移存取停放车辆的机械式停车设备。升降横移式立体车库每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板用过升、降、横移运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆完成存取过程。停泊在这类车库地面的车只作横移，不必升降，上层车位要将载车板或降到地面层，驾驶员才可进入车库内将汽车开进或开出车库。现在以四层四列13位个车位的立体车库说明车库的具体动作如图2.1所示。
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图2.1 车库的具体动作
假如停车库的状态如图（b）所示，其它车位有车，只有A42是空的，现在要把车放到A42停车位上，则首先将A42停车位下的车位移开，再将A43向上移至顶层，然后将A32，A22，A12向左移，最后将A42降至底层，车就可以停到A42上，图2.1为停车全过程的运动示意图，同样n层m列的存取车原理相同。
2.2 立体车库机械部分部件结构和功能
[3][4]
3 立体车库电气控制系统设计
3.1 电气控制系统整体设计
[5]用户进人车库时，在人口处的非接触式读卡机前感应区域晃一下自己的IC卡，读卡机自动把数据传送到PLC控制系统，PLC系统通过判断卡号，自动把对应的载车盘移动到人车交接的位置的置, 门盘自动移动到人车交接的位置，车库单元门自动打开。司机开车进入，按照指示灯信号指引入库，只有当车辆停放在安全位置后，停车正常指示灯才会亮启，司机停车到位，下车走出车库，在车库出口处晃一下IC卡，车库单元门自动关闭。移动载车盘时，系统严格按照各种检测信号的状态进行移动，检测信号包括超长检测，到位检测，极限位置检测等。若有载车盘运行不到位，车辆长度超出车库允许的长度，所有载车盘将不进行动作；若检测到急停信号，载车盘将停止一切动作，直至急停信号消失。以上信号均为硬件信号除此之外，还可以控制软件设置保护信号，比如时间，以保证因硬件损坏而导致信号失灵时主体设备及车辆的安全。
[6] [7]在升降横移式立体车库中，控制系统中主控单元的主要控制对象首先是车库内的横移电机和升降电机，控制系统就是使它们在不同的时间内实现正反转;其次是车库内的各种辅助装置，如指示灯及其各种安全设施等。为了保证载车板能横移到预定位置以及载车板能上升或下降到指定位置，采用了行程开关。为了判断载车板上有无车辆，采用了光电开关。一般小型车库选用按钮操作，界面清楚，易于操作，但对于大型车库来说要用上位机来进行对其控制。同时在车库中还采用了一些传感器如烟温传感器以及安全预警装置[8]。
3.2 电气系统关键部分设计
控制面板上的数码管可以显示车库车辆的存放情况，显示出车辆将要存放的车号位，如车库已存满车辆，数码管将不显示任何数字，红、绿、黄、粉四个指示灯能显示出车库的运行情况；红灯闪烁代表进车模式，绿灯闪烁代表取车模式，黄灯代表手动控制模式，粉红色灯闪烁代表系统处于等待选择状态，红色灯在系统处于选择状态时能代表车位已满，绿色灯则代表车位还有剩余。

4 PLC控制程序设计
4.1 PLC控制程序设计方法
4.2 I/O分配表

表4.1 I/O分配

防人、异物误闯入红外线检测装置

4.3 梯形图
4.3.1子程序
（1）变频器设置程序如图4.2所示[10]，变频器主要用于控制消防报警时蓬淋头出水的水量保持一定。使之持续高速的有效灭火。

图4.2 变频器设置
（2）（2）急停
在出现故障时能马上停止程序而进行修理。闭合X2，复位Y0-Y105如图4.4所示。

图4.5 选择车位
4.4安全系统
（1）设有断电、缺相、断相和相序保护：在主电源发生缺相，设备发生断相、反相时，保护器动作切断设备主电源。实际线路如图4.11。

图4.11 断电、缺相、断相和相序保护线路 图4.12 车辆定位装置
（2）延时保护：当车停不进设备时，设备将自动停止任何操作。试进入（设定）三次自动停止，处于保护状态，停止任何操作。
（3）防人、异物误闯入红外线检测装置：设置自动锁闭系统，当设备运转时，如有人或异物进入设备中，设备将会自动急停。带人员或异物离开设备后，按动“复位”按钮，设备将恢复运行。保证设备安全运转，以防误伤人员。用红外线检测。
（4）车辆定位：载车台的末端装有前、后、左、右限位装置。实际装置如图4.12所示。
（5）防止载车台坠落装置：设置防坠落装置，载车台运行到停车位后，为防止载车台因故突然落下，设防止坠落装置，保证入库车辆安全。
（6）汽车长度限制装置：设置超长光电检测装置。当进入设备的车辆超过适停车辆尺寸时，设备自动锁闭并报警提示。
（7）紧急停止装置：设置紧急制动开关，当出现异常情况时，能使停车设备立即停止运转。
（8）防止超限运行装置：设置限位开关，包括，上限位开关，下限位开关，左限位开关，右限位开关，极限开关等。当到位开关出现故障时，超限位开关能使设备停止工作。实际设备如图4.13。
（9）警示灯及警示蜂鸣器：设置设备运转信号显示。提示设备处于运转状态及对异常情况报警。实际设备如图4.14。
（10）电机自带自锁装置：防止车台自动下滑。

图4.13 限位开关 图4.14 设备运转信号显示装置

5 总结与展望
5.1总结
4.针对智能立体车库的功能要求，提出了控制系统的详细方案。为达到车库中的检测要求，确定了经济而适用的传感器。在车库自动控制系统中，选用了三菱FX2N系列的PLC可编程控制器，并对PLC功能和特点进行详细的分析，给出了接线图和控制程序。
5.2展望

参考文献
[1] 付翠玉，关景泰.立体车库发展的现状与挑战[M]. 机械设计与制造，2005；50-60
[2] 任伯森.机械式立体停车库.海洋出版社，2001；26-38
[3] 宋曼华等编.钢结构设计与计算.北京:机械与电子，2001；13-27
[4] 刘春丽. 升降横移式立体车库控制系统的研究[J]. 机电产品开发与创新, 2006,(3):40-45
[5] 杨小莉，基于PLC的立体车库控制系统设计，电工技术，2007(5):49-50
[6] 刘美莲，腾旭辉，熊光洁，吴雪. 基于PLC的立体车库控制系统设计. 微计算机信息，2009:42-44
[7] 张寿明. 立体车库PLC控制系统[J]. 昆明理大学学报，1998（5）:7-10
[8] 许光泞，赵德，陈贵娣. PLC在立体车库中的应用. 南昌航空工业学院学报，2003(4):76-81
[9] 王新生; 张华强; 基于PLC的立体车库控制系统设计[J]. 工业控制计算机.2005(3):42-43
[10] 王雪洁，王国雄，PLC与变频器在巷道堆垛式立体车库控制系统中的应用，起重运输机械，2005(2):19-20

附录

致谢
在这里我要特别感谢我的指导老师李忆的热情关怀和悉心指导。在我做毕业设计的过程中，老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在毕业设计的选题。构思和资料的收集方面，还是在设计的研究方法以及设计初定基本方案方面，我都得到了李忆老师悉心细致的教诲和无私的帮助。
然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我打下扎实的专业知识基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了他们的支持和鼓励，此次毕业设计才会顺利完成。