畢業(yè)設計立體車庫設計

1、論文題目 摘 要 立體車庫是專門實現(xiàn)各種車輛的自動停放及科學寄存的倉儲設施。隨著城市汽車 保有量的不斷增加，停車難問題己經成為大中型城市的一個普遍現(xiàn)象。機械式立體車 庫可充分利用上地資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢，最大限度地停放車輛，成為解決城市靜態(tài)交 通問題的重要途徑。本課題以較為典型的升降橫移式立體車庫為研究對象，綜合考慮 立體車庫制造成本和運行效率的雙重因素。 本文在對國內外車庫現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢做了充分調研的基礎上，選擇三層三列式車 庫結構為研究模型。升降橫移式立體車庫就其組成部分而言，可分為三大部分：車庫 結構部分、傳動機構部分和控制系統(tǒng)部分。本文簡單介紹了車庫的主體結構和特點， 對車庫的控制系統(tǒng)也

2、作了簡單的說明，依據(jù)升降橫移式立體車庫的運行原理，運用力 學理論對升降橫移式立體車庫的結構進行了全面的力學分析，包括升降橫移式立體車 庫的框架結構的強度、橫移傳動系統(tǒng)中軸的強度和升降傳動系統(tǒng)中軸的強度等。在對 升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的設計中，采用了先進的 plc 控制，運用歐姆龍公司的 編程軟件編制了升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的程序，并經調試、運行，證明采用可 編程序控制器(plc)作為控制系統(tǒng)簡單易行。其穩(wěn)定、可靠、快速、性價比高的特點使 得控制系統(tǒng)非常完美。為了使停車設備滿足使用要求，根據(jù)國家關于機械式停車設備 通用安全要求的標準、升降橫移式立體車庫的實際，在升降橫移式立體車庫中使用了

3、 一些必要的安全技術，這樣保證了車輛的絕對安全，使得整個車庫可以安全平穩(wěn)的運 行。 關鍵詞：關鍵詞：立體車庫，控制系統(tǒng)，可編程序控制器，鋼結構。 abstract： stereo garage is the storage which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile. as the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays, the hard-to-park problem has

4、become a common phenomenon. mechanical stereo garage can use land resource sufficiently and bring space advantage into play, and maximize the number of parking cars. it has become an important way for static traffic problem of cities. the issue studies the type mechanical parking system which named

5、up-down and translation stereo garage, and regards of the two factors of cost of manufacture and operational efficiency synthetically. on the basis of investigation on current situation and developing trend of garage in domestic and abroad, we choose three-layer and three-formulistic garage structur

6、e as the research model. according to the form of the dragging-forms of multi player up-down and translation ear-base, it is made of three parts: part of ear-base structure、part of driving- framework and part of control system. the paper simply introduces main structure and characteristics of garage

7、 and also gives a short introduction to its control system. the finite element reliability checking of steel structure of garage is utilized according to the operation principle of up-down and translation stereo garage, the mechanics was used to comprehensively analyze the up-down and translation st

8、ereo garage. including intension of the framework structure and axes, etc. the paper adopted plc as control system in designing the up-down and translation stereo garage, plc software of omron company was used to weave the program of control system, through debugging running. the result proved that

9、adopted plc as control system is simple and easy to realize. the characteristic of stabilization, credibility, speediness and high capability made the control system very perfection. in order to satisfy using demand in design stereo garage, according to criterion of mechanical parking systems-genera

10、l safety requirement and the facts of the up-down and translation stereo garage the paper introduced some safety technique which was used in the up-down and translation stereo garage. this can ensure absolute safety for car and make the whole stereo garage safety and running smooth. keywords：stereo

11、garage, control system, plc, steel structure . 目錄 第一章 緒論 .3 1.11.1 課題的背景和意義課題的背景和意義.3 3 1.21.2 課題的關鍵技術及其國內外研究發(fā)展現(xiàn)狀課題的關鍵技術及其國內外研究發(fā)展現(xiàn)狀.6 6 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 .6 1.2.2 國內研究現(xiàn)狀 .7 第二章 升降橫移式立體車庫機械部分設計 .10 2.12.1 升降橫移式立體車庫的基本結構升降橫移式立體車庫的基本結構.1010 2.1.1 升降橫移式立體車庫簡介 .10 2.1.2 立體車庫鋼結構設計 .13 2.22.2 立體車庫升降橫移機構設計立體車庫升降

12、橫移機構設計.2121 2.2.1 橫移機構設計 .21 2.2.2 載車板設計 .24 2.2.3 安全防護機構 .24 2.2.4 提升機構及軸的設計 .25 第三章 立體車庫電氣控制系統(tǒng)設計 .31 3.13.1 電氣控制系統(tǒng)整體設計電氣控制系統(tǒng)整體設計.3131 3.23.2 電氣系統(tǒng)關鍵部分設計電氣系統(tǒng)關鍵部分設計.3535 3.33.3 plcplc 控制程序設計控制程序設計 .3636 3.43.4 電氣安全裝置電氣安全裝置.4242 第四章 結論與展望 .45 4.14.1 結論結論.4545 4.24.2 展望展望.4545 感謝 .47 參考文獻 .48 第一章第一章 緒論

13、緒論 1.1 課題的背景和意義 隨著我國城市經濟和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來越多，而與此 相對應的是城市停車狀況的尷尬。以北京市為例，截止 2006 年底，市區(qū)僅有公共停車 場 827 處，共計車位 5.6 萬個，僅占市區(qū)機動車擁有量的 8.5，停車環(huán)境與城市規(guī)劃 的矛盾十分突出。上海的情況也讓人無法樂觀，僅有的 227 個地下車庫使用面積不足 60 萬平方米，只能滿足 1.3 萬輛機動車停放的要求，路邊停車漸呈泛濫之勢，比例高 達 64，而且還有繼續(xù)上升之勢。據(jù)建設部城市交通工程技術中心對全國 15 個大城 市停車現(xiàn)狀的調查，城市機動車保有量與停車位之比平均為 4.84：1，這

14、一比值對于渴 望“車者有其位”的車主來說，形式不容樂觀。停車難產生最主要的原因是城市建設 規(guī)劃上的準備不足。上世紀 80 年代初期，北京市權威部門對 2000 年北京汽車發(fā)展數(shù) 的預測僅僅是 70 萬80 萬輛，而事實上到新世紀鐘聲敲響之前，北京市汽車總量則 足足比預期多了 100 萬輛，其中私人小客車的數(shù)量就高達 45 萬輛。面對迅速發(fā)展的城 市車流，停車設施建設的落后也就不足為奇。據(jù)建設部停車技術開發(fā)推廣中心介紹， 北京市停車設施的“欠賬”最保守估計應為 2030。 停車問題是城市在發(fā)展過程中出現(xiàn)的靜態(tài)交通（車輛停放狀態(tài)）問題，靜態(tài)交通 是相對于動態(tài)交通（車輛行駛狀態(tài)）而存在的一種交通形態(tài)

15、，二者相互聯(lián)系，互相影 響，停車設施是城市靜態(tài)交通的主要內容，隨著城市的不斷發(fā)展，各種車輛的不斷增 加，對停車設施的需求也在不斷增加，如果兩者之間失去平衡，城市里就會出現(xiàn)停車 難的一系列問題。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國城市機動車輛平均增長速度在 15%-20%， 而同時期城市停車基礎設施的平均增長速度只有 2%-3%，特別是大城市的機動車擁有 量的增長速度遠遠超過停車基礎設施的增長速度，因此，我們必須重視城市停車難的 問題，并積極探求解決的措施。 專家們指出，解決城市靜態(tài)交通問題，大體分為軟硬兩種措施。所謂軟措施，就 是通過政策法規(guī)，限制路面停車，提高停車場利用效率，使部分車主更愿意改乘公共 交通

16、工具，以減少機動車對停車場的需求。而硬措施，主要包括增建停車場，建設地 下及立體停車場、利用其它空間滿足停車需求。而無論采取什么措施，在規(guī)劃后再收 拾殘局，于局限內彌補不足，政府和管理部門所需投入得精力和資金都不小。 隨著人類社會的不斷進步和科學技術的發(fā)展，人類的生產、生活方式趨于集中， 城市的規(guī)模越來越大，人們在城市里的生存空間卻越來越小，于是出現(xiàn)了要利用空間 的理念，城市中開始建設立體建筑、立體交通和立體停車。作為現(xiàn)代大都市的標志， 城市中心商住區(qū)高樓大廈林立，社區(qū)道路、高架交通干道、立交橋和地下鐵路，編織 出城市立體交通網(wǎng)，汽車的住宅-停車場也有了長足的發(fā)展，由平面停車向立體停車， 由簡

17、單的機械車庫向計算機管理高度自動化的現(xiàn)代立體停車演變，成為具有較強的實 用性、觀賞性和適合城市環(huán)境的建筑。伴隨著汽車進入家庭，城市動態(tài)、靜態(tài)交通管 理制度的不斷完善和人們對居住環(huán)境要求的提高，給停車產業(yè)提供了前所未有發(fā)展機 遇，停車產業(yè)市場前景廣闊。 作為現(xiàn)代大都市的標志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車滿 為患已成為當今快節(jié)奏社會中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車已成為人們的共識。目 前我國經濟正處在高速發(fā)展時期，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車進入家庭的步 伐正在加快，停車產業(yè)市場前景廣闊。機械式立體車庫既可以大面積使用，也可以見 縫插針設置，還能與地面停車場、地下車庫和停車樓組

18、合實施，是解決城市停車難最 有效的手段也是停車產業(yè)發(fā)展的必由之路。當前，我國許多大城市如北京、上海、深 圳都開始大力發(fā)展機械式立體停車產業(yè)。機械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許 多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫由于 要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù) 40 平方米的面積，而如果采用雙層機械 車庫，可使地面的使用率提高 8090，如果采用地上多層（21 層）立體式車庫的 話，50 平方米的土地面積上便可存放 40 輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源， 并節(jié)省土建開發(fā)成本。 機械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內或車 不停

19、準位置，由電子控制的整個設備便不會運轉。應該說，機械車庫從管理上可以做 到徹底的人車分流。 在地下車庫中采用機械存車，還可以免除采暖通風設施，因此，運行中的耗電量 比工人管理的地下車庫低得多。機械車庫一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺集裝而成。 這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每個組團中或每棟樓下 都可以隨機設立機械停車樓。這對眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便 條件。 近年來 ，隨著經濟的發(fā)展，我國的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽車 數(shù)量的不斷增加。截至 2003 年底，我國個人汽車保有量為 12427672 輛。其中，個人 轎車 4890387 輛，比 2

20、002 年增加 1462441 輛，增長率為 42.7%，但與此同時，汽車停 車場地的增長卻不能與之同步，汽車泊位與汽車數(shù)量的比例嚴重失調，由此帶來停車 難、違章停車、停車管理困難等一系列問題。當以往的路邊、人行道上停車、地下或 地面停車場均解決不了上述問題時，采用機械式立體停車設備是一個非常有效的措施。 機 械 式立 體停車設備又名立體車庫，它占地空間小，并且可最大限度地利用空間， 安全方便，是解決城市用地緊張，緩解停車難的一個有效手段。國家計委已明確機械 式立體停車設備及城市立體停車場為國家重點支持的產業(yè)，1998 年 1 月 1 日起執(zhí)行的 國家計委 6 號令把機械式停車序和立體停車場列

21、入“國家重點鼓勵發(fā)展的產業(yè)、 產品和技術日錄” ，國家海關總署對機械式停車產品規(guī)定“國內投資項目給予免征進口 稅” 、上述措施為我國立體車庫產業(yè)的成長提供了良好的條件、也為我國解決城市停車 間題提供了機會?？梢灶A見立體車庫具有非常廣闊的市場前景。 1.2 課題的關鍵技術及其國內外研究發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 早在 50 多年前，立體停車就在國外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對家庭使用的雙層停 車設備；利用住宅空地建起 2-4 層升降橫移停車設備；適合城市中心商住區(qū)使用的停 車樓和停車塔；利用廣場、建筑物下面的空間建設地下車庫。自 70 年代末起，世界經 濟高速發(fā)展，汽車逐漸普及，保有量不斷增

22、加，迫使地少人多、車多的國家、地區(qū)和 一些發(fā)達國家積極開展了機械式停車技術的研究開發(fā)和制造應用。以日本、美國、德 國等為代表的發(fā)達國家在停車技術領域的研究處于世界領先水平，韓國和我國的港、 澳、臺地區(qū)的停車業(yè)也通過引進-移植制造，得到了蓬勃發(fā)展，較好地解決了本地區(qū) 的停車難，并開始向外輸出技術和出口產品。 國外高容量的立體車庫 目前世界停車產業(yè)正向多元化發(fā)展，其停車技術幾乎包含了當今機械、電子、液 壓、光學、磁控和計算機技術等領域的所有成熟先進技術。機械方面，應用了許多新 材料、新工藝。設備結構采用模塊化設計，便于組合使用，易于安裝拆卸。鋼結構選 用新型優(yōu)質鋼材，既提高了設備的強度和剛度，又使

23、設備輕巧美觀，載車板采用一次 成型的鍍鋅板或彩涂板組裝，美觀、強韌、耐用?？刂萍夹g方面，廣泛采用可編程序 控制器和矢量變頻變壓調速閉環(huán)控制技術，使運行高速平穩(wěn)，節(jié)省電力，振動和噪音 也趨于最小。控制形式有，按鈕式、鎖匙式、ic 卡式、鍵盤式、觸摸屏式、遙控式等。 安全元件采用各種光柵顯示屏、光電管、機械式行程開關、磁性接近開關、光敏感應 開關等，安全保護裝置日臻完善，如汽車出入聲光引導和定位、汽車尺寸和重量自動 識別、限速保護與多重機構互鎖、停車泊位自動跟蹤、鏈條和鋼絲繩長度超范圍報警 和彈性變形自動補償、汽車圖象攝影對比安全檢測、自動消防滅火系統(tǒng)等。 日本是最早應用機械式車庫的國家之一，其在

24、上世紀 60 年代初就開發(fā)并使用可最 大限度的利用空間的機械式停車設備。當時日本全國汽車保有量大約為 500 萬輛，大 多采用的是垂直循環(huán)式停車設備。從 80 年代開始，日本開始向亞洲地區(qū)的韓國、中國 及臺灣地區(qū)出口產品及技術。韓國機械車庫技術是日本機械停車技術的派生。其機械 停車產業(yè)從 20 世紀 70 年代中期開始起步，80 年代開始引進日本技術，經過消化生產 和本土化，90 年代開始為供應使用階段。由于這幾個階段得到政府的高度重視，各種 機械停車設備得到普遍開發(fā)和利用，韓國近幾年增長速度都在 30%左右。目前韓國停 車設備行業(yè)進入穩(wěn)步發(fā)展階段。 1.2.2 國內研究現(xiàn)狀 我國機械式車庫的

25、早期研究開發(fā)工作是從 80 年代中期開始，90 年代開始引進和 生產停車設備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用。參照日本等國標準制定的 我國行業(yè)標準也于近幾年出臺，目前停車設備生產廠已發(fā)展到幾百家，生產各種類型 的停車設備，有些停車設備已開始出口。機械式立體車庫是一種具有綜合性能的建筑， 不僅包含了機械停車設備，其規(guī)劃建設涉及到區(qū)域整體景觀、交通疏導、建筑結構、 供電照明、通訊監(jiān)視、通風排水、環(huán)境保護、安全消防、收費管理等各學科領域，就 停車設備本身而言，其機械結構的發(fā)展已形成了停車設備獨有的技術特征，需要多學 科、多專業(yè)的復合型人才積極參與，把國外停車技術和各領域的成熟技術移植到我國 停

26、車產業(yè)，開發(fā)出安全、經濟、高效、節(jié)能、省地的產品，滿足國內外市場的需求。 在我國的停車產業(yè)發(fā)展中還存在一些問題，如沒有統(tǒng)一的技術標準；多數(shù)產品是 仿效或引進國外技術制造，技術水平低；缺少具有一定規(guī)模的企業(yè)，生產能力不足； 市場 競爭無序，個別企業(yè)為搶占市場，采取低價競爭；缺少科研設計單位的參與，技術 創(chuàng)新能力嚴重不足；政策不配套，對停車產業(yè)發(fā)展和管理嚴重滯后等。解決上述問題， 需要我們在政策市場、管理和技術多方面做出努力。政策方面應參照發(fā)達國家的有關 政策法規(guī)，規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數(shù)量，實現(xiàn)投資主體多元化，確定車 庫的管理屬性和停車收費標準，給予投資和經營者相應的優(yōu)惠政策，使其有利

27、可圖。 市場方面應建立車庫市場運行機制，利用價格杠桿調高占路停車收費標準，逐步消除 “路滿庫空”現(xiàn)象。鼓勵按市場規(guī)則經營車庫，并實施政府監(jiān)督和政策調控，使停車 產業(yè)良性發(fā)展。 在我國廣泛使用的升降橫移式立體車庫 第二章第二章 升降橫移式立體車庫機械部分設計升降橫移式立體車庫機械部分設計 2.1 升降橫移式立體車庫的基本結構升降橫移式立體車庫的基本結構 2.1.1 升降橫移式立體車庫簡介升降橫移式立體車庫簡介 1、立體車庫的工作原理 升降橫移式立體車庫是指利用載車板的升降或橫向平移存取停放車輛的機械式停 車設備。升降橫移式立體車庫每個車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升、 降、橫移運動到達

28、地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類 車庫地面的車只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需通過中間層橫移出空位， 將載車板升或降到地面層，駕駛員才可進入車庫內將汽車開進或開出車庫。圖 2.0 為 一個地上 7 車位的升降橫移式停車設備，其工作原理是：三層三個車位可以升降，二 層兩個車位可以升降和平移，一層的兩個車位只能橫向橫移，空車位供三層和二層的 車位下降時借用。1 、2 號車位可以直接存放車輛;7 號車位需下降后再存放車輛;3 號 車位，則需先將 1 號和 2 號載車板右移，再將 3 號載車板下降; 4 號車位，則需先將 2 號載車板右移，再將 4 號存車板下降；5

29、號車位需要先將 1、2、3、4 號四個載車板右 移，再將 5 號載車板下降；6 號車位則需要先將 2、4 號載車板右移，再將 6 號載車板 降下。由于升降橫移式停車設備對場地的適應性強，介紹系統(tǒng)各機械部分部件結構和 功能 可根據(jù)不同的地形和空間進行任意的組合、排列，規(guī)模可大可小，對土建的要求 比較低，因此，應用非常廣泛。 七車位升降橫移式立體車庫工作原理圖 2、立體車庫機械部分部件結構和功能 以三層三列式立體車庫為模型建立研究對象。升降橫移式立體車庫主要由結構框 架部分、載車板部分、橫移系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)六大部分組成。 下面我們重點對車庫的主要組成(圖2.1所示)進行分析。

30、 升降橫移式立體車庫主要組成 結構框架 立體車庫一般主要以鋼結構和鋼筋混凝土為主，在升降橫移式車庫中我們選用鋼 架結構(如圖2.0所示)。鋼架結構與其它建筑結構相比，具有如下特點： a.可靠性高 鋼材在生產時，整個過程可嚴格控制，質量比較穩(wěn)定，性能可靠。鋼材組織均勻， 接近于各向同性勻質體;鋼材的物理力學特性與工程力學對材料性能所作的基本假定符 合較好;鋼結構的實際工作性能比較符合目前采用的理論計算結果，計算結果可靠，所 以說鋼結構的可靠性高 b.材料的強度高，鋼結構自重小 與混凝土等材料相比，雖然鋼材的重力密度大，但它的強度和彈性模量較高，而 且強度與重力密度之比也高得多。鋼結構自重小，從而

31、便于運輸與安裝，可減輕基礎 的負荷，降低地基和基礎部分的造價。 c.材料的塑性和韌性好 鋼材的塑性好，鋼結構在一般條件不會因超載等而突然斷裂。破壞前一般都會產 生顯著的變形，易于被發(fā)現(xiàn)，可及時采取補救措施，避免重大事故發(fā)生。鋼材的韌性 好，鋼結構對動力荷載的適應性強，具有良好的吸能能力，抗震性能優(yōu)越。 d.鋼結構制造簡便，施工工期短 鋼結構一般在專業(yè)工廠制造，易實現(xiàn)機械化，生產效率和產品精度高，質量易于 保證，是工程結構中工業(yè)化程度最高的一種結構。構件制造完成后，運至施工現(xiàn)場拼 裝成結構。拼裝可采用安裝方便的螺栓連接，有時還可在地面拼裝成較大的單元，再 進行吊裝。施工工期短，可盡快發(fā)揮投資的經

32、濟效益。由于鋼結構具有連接的特性， 故易于加固、改建和拆遷。 e.鋼結構密閉性好 鋼結構采用焊接連接可制成水密性和氣密性較好的常壓和高壓結構、管道等。 f.鋼材的耐銹蝕性差 在沒有腐蝕介質的一般環(huán)境中，普通鋼材制成的鋼結構經除銹后再涂上合格的防銹涂 料，銹蝕問題并不嚴重。立體車庫多在沒有腐蝕介質的環(huán)境中，所以對鋼結構本身的 維護費用低。 結構主體采用熱制h 型鋼、槽鋼、角鋼和鋼板等型材制造，具有較好的強度和剛 度，輕巧、美觀，并可二次拆卸安裝，運輸方便。 上載車板及其提升系統(tǒng) 每塊上載車板都配有一套獨立的電機減速機與鏈傳動組合的傳動系統(tǒng)。其工作原 理如圖2.0 ，電機順時針旋轉時，載車板上升，

33、電機逆時針旋轉時，載車板下降。根 據(jù)載車板及車重確定鏈條所需的傳動力。根據(jù)傳動力及載車板的移動速度確定電機功 率。根據(jù)車身高度確定上下載車板間的距離，根據(jù)這個距離確定鏈條的長度，最后根 據(jù)傳動力確定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀及大小。 下載車板及其橫移系統(tǒng) 由于下載車板不需懸掛鏈條，所以為了節(jié)省材料，下載車板比上載車板要短。每 塊下載車板后部都配有一套獨立的電機減速機傳動系統(tǒng)，藏于載車板內。在下載車板 底部裝有四只鋼輪，可以在導軌上行走，其中兩只為主動輪，裝于長傳動軸兩端，另 兩只為獨立安裝的從動輪。電機減速機驅動長傳動軸運轉，長傳動軸上的主動鋼輪在 導軌上滾動行走從而使下載車板作橫向平移運動。根據(jù)載車

34、板及車輛的重量、行走速 度、滾輪與導軌間的摩擦系數(shù)確定橫移電機的驅動功率。 安全裝置 上載車板上裝有上下行程極限開關和防墜落安全裝置。防墜落安全裝置裝在縱梁 與上載車板上停位之間，在縱梁兩測各裝兩只掛鉤，上載車板兩側相應位置處各裝兩 只耳環(huán)，當上載車板上升到位后，縱梁下面的四只掛鉤便自動套入四只耳環(huán)內，以防 止升降電機常閉制動器慢釋放后，上載車板在汽車和載車板本身的重力作用下慢慢下 滑，壓壞下層汽車。另外也防止制動器一旦失靈，上載車板從上停車位墜落，砸壞下 層汽車。下載車板的安全裝置主要是行程極限開關和防碰撞板。行程極限開關的作用 是使載車板橫移到位后自動停止。防碰撞板的作用是：下載車板橫移時

35、，如果碰撞到 人、遺留行李或車主寵物時，切斷橫移電機電源，橫移停止。 控制系統(tǒng) 升降橫移式立體停車設備的控制系統(tǒng)采用plc 可編程序控制器控制，主要有手動、 自動、復位、急停四種控制方法。自動控制應用于平時的正常工作狀態(tài)，手動控制應 用于調試、維修狀態(tài)，復位應用于排除故障場合，急停應用于發(fā)現(xiàn)異常的緊急場合。 對于本文中所列的7車位升降橫移式立體停車設備，plc 主要要控制二、三層五個升 降電機的正反轉和一、二層四個橫移電機的正反轉。此外要控制上層車位上安全鉤的 電磁鐵和系統(tǒng)報警顯示裝置等。 第三章第三章 立體車庫電氣控制系統(tǒng)設計立體車庫電氣控制系統(tǒng)設計 3.1 電氣控制系統(tǒng)整體設計 整個車庫設

36、計由一臺 plc 對車庫進行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，通過 plc 控制載車板 縱橫傳動裝置以完成對車輛的存取操作。各車位內車輛的調入調出由 plc 根據(jù)當前各 車位的車輛存放情況，按照相應的調度策略調度車輛進出。 立體車庫的自動存取車控制系統(tǒng)包括弱電與強電兩套系統(tǒng)。弱電系統(tǒng)主要包括各 種信號的采集、報警與控制輸出。plc 輸出信號給接觸器線圈，控制接觸器的接通與 關斷。強電系統(tǒng)包括載車板電機控制線路、控制電機正反轉接觸器、到位限位及載車 板的上下行程限位。車庫采用車位檢測裝置代替人工找位，用升降裝置輸送汽車到位。 系統(tǒng)在面板處設有急停開關，當發(fā)生意外時，按下急停開關。 車庫系統(tǒng)控制原理框圖 升降橫移

37、式立體車庫的系統(tǒng)控制原理：操作者(人)要通過控制系統(tǒng)信息交流的平 臺(界面)把操作信息傳送給控制系統(tǒng)，經系統(tǒng)處理后，系統(tǒng)把可識別的控制信息通過 輔助設備驅動執(zhí)行結構，來完成車庫現(xiàn)場的運作。其系統(tǒng)控制原理框圖。 由于 plc 的可靠性、抗干擾能力強。國內外現(xiàn)有的升降橫移式立體車庫，它們的 系統(tǒng)控制形式大都采用可編程控制器控制，特別是應用在智能化要求程度高、多車尾、 大容量的現(xiàn)代化升降橫移式立體車庫中。plc 的可靠性、抗干擾能力強。 plc 的硬件系統(tǒng)結構框圖 在升降橫移式立體車庫中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對象首先是車庫內的 橫移電機和升降電機，控制系統(tǒng)就是使它們在不同的時間內實現(xiàn)正反轉;

38、其次是車庫內 的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設施等。為了保證載車板能橫移到預定位置 以及載車板能上升或下降到指定位置，采用了行程開關。為了判斷載車板上有無車輛， 采用 了光電開關。一般小型車庫選用按鈕操作，界面清楚，易于操作，但對于大型車庫來 說要用上位機來進行對其控制。同時在車庫中還采用了一些傳感器如煙溫傳感器以及 安全預警裝置，因本系統(tǒng)只有開關量輸入而無模擬量輸入，憑可編程序控制器本身的 抗干擾能力和隔離變壓器就能滿足要求，因此可不必再另外增加其它抗干擾措施。 3.2 電氣系統(tǒng)關鍵部分設計 plc 接線設計：在升降橫移式立體停車庫中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對 象首先是車庫內的橫

39、移電機和升降電機，控制系統(tǒng)就是使它們在不同的時間內實現(xiàn)正 反轉，其次是車庫內的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設施等。為了保證載車 板能橫移到預定位置以及載車板能上升或下降到指定位置，采用了行程開關。為了判 斷載車板上有無車輛，采用了光電開關。同時在車庫中還采用了一些傳感器如煙溫傳 感器以及安全預警裝置，其簡化接線圖。 簡化 plc 接線圖 電機控制及接線設計：在存取車時車位的升降不能同時進行，車位的升降和橫移 也不能同時進行，這兩個動作必須是互鎖的，即當上層車位在升降時，地面層車位不 能移動，反之亦然，并且上層車位每次只能有一個車位進行上下升降運動。這些在程 序中可采用聯(lián)鎖和互鎖的方法來解

40、決。 電機控制原理圖 3.3 plc 控制程序設計 本文所設計的plc存取車控制系統(tǒng)只針對上2層和3層的車位， 而對于1層車位， 存取車直接開進開出即可?？刂栖浖捎锰菪螆D語言編寫。程序流程見圖。需要說明 的是， 載車板用鏈條依靠載車板上的吊點懸吊在托架上， 在靜止狀態(tài)時， 防墜（安 全）掛鉤掛住載車板。在設計不同層進出車程序時運用了“ 并行分支與匯合” 的技 巧， 所謂并行分支指的是各分支流程可同時執(zhí)行， 待各流程動作全部結束后， 根據(jù) 相應執(zhí)行條件， 匯合狀態(tài)動作。即如果選擇第3層載車板進出車， 可以使一層二層同 時平移左移或右移，這樣， 控制系統(tǒng)能自動處理設備動作順序之間的聯(lián)鎖或雙重輸出

41、， 而且控制系統(tǒng)的試運行及故障檢查非常方便， 可節(jié)約大量時間， 提高工作效率。 存取車程序流程圖 根據(jù)車庫的運行控制要求，用戶應用程序采用模塊化結構， 由主循環(huán)程序和若干 子程序構成。用編程軟件支持的梯形圖邏輯語言編寫，系統(tǒng)應用的程序框圖如圖3.5 所示。程序設計方案如下： （1）初始化程序提出系統(tǒng)的控制信息，掃描各到位開關信號； （2）主控制程序按照進車優(yōu)先的原則，將最多的車位保持在進車位置。每個載車 板運動之前，需要先判斷目的地是否有空位，有空位才可以動作，前后動作互鎖。判 斷是否有空位是根據(jù)橫移電機所對應的到位行程開關動作信息來確定的。液壓升降系 統(tǒng)啟、停動作也是根據(jù)相應的到位行程開關來

42、確定； （3）故障報警程序故障報警程序能夠實時地采集設備異常信息，及時發(fā)出聲光報 警信號，提醒司機和管理人員進行處理。若在程序執(zhí)行過程中，有人、物侵入車庫空 間或車輛超長，plc將按照閉鎖關系停止設備運行，同時發(fā)出故障報警。該程序完整 而高效的完成了二層升降平移式車庫全部動作，具有安全可靠性。完全達到了作為民 用機電一體化設備所應具備的條件，充分發(fā)揮了它的作用。 控制程序采用模塊化編程形式， 車位運行過程中只需調用子程序模塊， 這樣大 大降低了程序的復雜程度， 方便了程序的修改， 而且為車位的拓展提供了便利條件。 整個程序包括主程序模塊、手動按鍵子程序模塊、緊急停車按鍵子程序模塊、初始化 程序

43、模塊、存取車位號賦值程序模塊、空車位號與移動車位號賦值程序模塊、載車板 平移運動程序模塊、光電開關子程序模塊、載車板升降運動程序模塊和故障報警子程 序模塊。 程序所用狀態(tài)元件、定時器及數(shù)據(jù)存儲器均選用具有掉電保護功能的元件， 當系 統(tǒng)掉電時元件保持掉電前的狀態(tài)， 以保存現(xiàn)場信息， 待上電后繼續(xù)完成被中斷的動 作當發(fā)生意外情況時， 按下急停按鈕中止系統(tǒng)的運行并保存現(xiàn)場斷點信息當出現(xiàn)電氣 或機械故障時， 如電機過載、過熱時自動中止系統(tǒng)運行， 并發(fā)出聲光報警， 同時系 統(tǒng)轉人手動方式進行故障處理。 所謂輸入輸出點定義是指整體輸入輸出點的分布和每個輸入輸出點的名稱定義， 它們會給程序的編制、系統(tǒng)的調試

44、和文本的打印等帶來很多方便。因為本系統(tǒng)是對開 關量控制的應用系統(tǒng)，并對控制速度要求不高，選用一般的可編程序控制器，其具有 的自診斷功能和采用的循環(huán)掃描工作方式完全能滿足要求。本系統(tǒng)輸入端有自動/手動 選擇開關，自動工作時有總開、總停按鈕，有上、下、左、右移動按鈕，車位號信號 輸入若干。輸出端需要控制9臺電機(4臺橫移小電機和5臺升降大電機)，加上一些用于 人機交流及安全檢測的數(shù)字量輸入輸出，如數(shù)字鍵盤輸入、led數(shù)碼顯示、安全檢測、 及各種操作按鈕等。再考慮到系統(tǒng)的可擴展性，選用omron公司的czooh系列的 160點可編程序控制器(96個信號輸入點，64個繼電器輸出點)完全滿足容量的要求。

45、我 們在分配輸入輸出點時按照控制功能分段，相同功能的輸入板和輸出板組成一組。一 般情況下輸入點與輸入信號，輸出點與輸出控制一對應。分配好后，按系統(tǒng)配置的通 道與接點號分配給每一個輸入信號和輸出信號。在本系統(tǒng)中報警器是幾個信號共用一 個輸出點，各報警因素邏輯關系并聯(lián)后接到報警輸出點。升降橫移式立體停車庫的輸 入點、輸出點的具體分布可按表3.1和表3.2進行，該表按照輸入、輸出部分不可重疊來 排列的。 輸入點分配 0000啟動按鈕0113-01153-4號車右限位開關 0001緊停按鈕0202-02043-4號車上限位開關 0002-0063-7號車按鈕0207-02093-4號車下限位開關 00

46、13門前光電開關0210-02125-7號車上限位開關 0014-00151-2號車左限位開關0212-02155-7號車下限位開關 0103-01041-2號車右限位開關0301-03071-7號車光電開關 0108-01103-4號車左限位開關0401-0600安全檢測型號若干 輸出點分配 01900-019011-2號電機左轉01912-019145-7號電機提升 01902-019031-2號電機右轉01800-018025-7號電機下降 01904-019053-4號電機左轉01710報警燈 01906-019073-4號電機右轉01711運行燈 01908-019093-4號電機提

47、升01712-017163-7號車防墜電磁鐵 01910-019113-4號電機下降安全檢測輸出型號若干 根據(jù)實際控制所需要的輸入輸出點數(shù)，選用歐姆龍公司czooh系列160點可編程 序控制器的存儲容量完全能滿足升降橫移式立體停車庫控制系統(tǒng)的要求。 本升降橫移式立體停車庫控制系統(tǒng)分為兩種工作方式：手動方式和全自動方式， 可用開關來進行選擇。其中手動方式主要用于調試維修或應急情況，也就是通過plc 實現(xiàn)“點動” ，即當選擇了車位號后，再按下“上” 、 “下” 、 “左” 、 “右”鍵，就可以把 載車板調整到預定的位置。全自動方式是立體停車庫的正常工作方式，當鍵入某載車 板進出命令后，系統(tǒng)可自動判

48、斷路徑并移動載車板，自動完成進出載車板動作，記憶 各載車板新的車位狀態(tài)，并刷新載車板有無車信息。在立體停車庫的控制系統(tǒng)中，最 主要的是要解決載車板的問題，如當車輛要從某一載車板取下時，我們要移開它下面 的所有載車板，這樣就涉及到怎樣移開的問題，怎樣移動才能使得所花的時間最少， 移動的方式最簡單，同時車位的移動引起的車位變化也需要我們用計算機進行記憶， 等下一次存取車的時候我們才能重新進行車位的移動，不至于引起混亂。 程序設計中，采用了模塊化的編程形式，車位運行過程中只需調用子程序模塊， 這樣大大降低了程序的復雜程度，方便了程序的修改，而且對于車位的拓展提供了便 利的條件。當車位從層數(shù)或排數(shù)上增

49、加時，只需就其中的一個子程序和主程序進行相 應的改動，而其它的子程序基本不必改動，大大減輕了以后重新編程的任務。在全自 動方式下由于載車板的位置是隨機的，即使對于二、三層的同一載車板進出車時，它 下層載車板的位置也可能不同，我們不可能把每一種情況都編制一個程序，經過分析， 我們發(fā)現(xiàn)同一層載車板的進出動作是相似的，可以把載車板進行分層處理，同一層的 使用同一類處理程序，就樣就使得程序大大減化了。為了減少進出車的時間，軟件在 設計不同層處理程序時采用“并行分支與匯合”的技巧，即如果選擇三層載車板的進 出，可以使一層和二層同時平移，這樣可以節(jié)約大量的時間，提高效率。 我們把該程序分為兩大部分來編制，

50、第一部分為主程序塊，第二部分為子程序塊， 該程序的運行原理如圖所示： 程序運行原理圖 主程序控制整個車庫的運行情況，調用子程序處理各種請求，當開機后，車庫控 制系統(tǒng)處于待命狀態(tài)，當進行車輛存取時，先存下層車位，然后再存上層車位，一層 車位的存取直接進行，一層以上車位的存取要進行車位的橫移和升降才能完成。在主 程序中有自動程序和手動程序的轉換開關;有出現(xiàn)緊急情況時的總停開關;有正常運行時 的運行指示燈，當有人進入車庫時，由于人擋住了光電開關，運行燈停止，車庫自動 停止運行;還有每個車位和立柱兩側的光電開關用它們來檢測車輛，當檢測到不符合規(guī) 定的項目時，車庫不能運行。 主程序如下所示： 00010

51、000 0001 0002 0003 0004 ld or and not and not out 00000 23115 00001 00409 01711 啟動按鈕 總停按鈕 手動與自動轉換開關 運行指示燈 0002 0003 0033 0034 0035 0036 0037 0005 0006 0007 0008 0009 0010 0011 0012 0013 0014 0015 0016 0017 0018 0019 0020 0021 0022 0023 0024 0025 0026 0027 0028 0029 0030 0158 0159 0160 0161 0162 0163

52、 0164 0165 0166 0167 0168 0169 0170 0171 0172 0173 0174 0175 0176 0177 0178 out ld sbs(91) ld mov(21) hroo mov(21) hr01 mov(21) hr03 ldnot and not and not and not and not and not and not and not and not and not and not and not and not and not and not and not and not out out ld 23010 mov(21) hr03 mov

53、(21) hr04 sbs(91) out 23009 ld 23009 sbs(91) ld 00012 or 23008 and 23113 and 23115 and not sbs(91) out 23008 ld 23008 mov(21) hr03 mov(21) hr04 sbs(91) out 23007 ld 23007 sbs(91) 23115 00409 #0005 00408 001 001 005 00308 00309 00310 00311 00312 00313 00314 00315 00400 00401 00402 00403 00404 00405 0

54、0406 00407 00408 23114 23113 001 005 #0003 #0002 00013 #0001 001 006 #0003 #0002 手動與自動轉換開關 手動與自動切換 賦值按鈕自動運行程序 光電開關 賦值按鈕自動運行程序 車停好否指示燈 第四章 結論與展望結論與展望 4.1 結論 隨著中國經濟的騰飛，城市化進程加快，汽車越來越快的走進工薪階層家庭，而 土地越來越緊缺的情況下，為解決城市停車難的問題，立體車庫是必然出路。我國立 體車庫發(fā)展雖經歷了十來年的發(fā)展，但仍處于初級的停車功能，是最原始的使用階段， 它的設計水平、經濟價值還有待于完善和開發(fā)。為此對立體車庫設計方

55、案優(yōu)化具有重 大的現(xiàn)實意義和潛在的市場經濟效益。本文在參閱了國內外有關立體停車庫的大量資 料的前提下，對升降橫移式立體車庫設計機構裝置和控制系統(tǒng)進行細致研究，得出了 以下重要的結論： 1.通過大量的調研工作，對自動化立體車庫的發(fā)展特點和發(fā)展方向進行了總結， 通過對市場需求的分析和對比國內外立體車庫的發(fā)展狀況，分析了智能立體車庫廣闊 的市場前景和趨勢。 2.為提高車庫生產的經濟效益，對車庫構架的鋼結構進行了優(yōu)化設計，節(jié)省了鋼 材，降低了建造成本。 3.在分析目前立體車庫常用的傳動系統(tǒng)基礎上，確定了本車庫的機械系統(tǒng)傳動方 案。分析各種載車板的提升方案，最終確定了最穩(wěn)定、可靠且經濟的方案。 4.針對

56、智能立體車庫的功能要求，提出了控制系統(tǒng)的詳細方案。為達到車庫中的 檢測要求，確定了經濟而適用的傳感器。在車庫自動控制系統(tǒng)中，選用了歐姆龍公司 的 czooh 型 plc 可編程控制器，并對 plc 功能和特點進行詳細的分析，給出了接 線圖和控制程序。 4.2 展望 雖然立體車庫目前在我國應用還較少，但我國城市人口密度較稠，隨著家庭轎車 的增加，立體車庫未來市場必將是巨大的，但對產品的需求，將會向兩個極端發(fā)展： 一個極端就是價格的極端，市場大量需要低價格的機械停車設備，它只要能夠達到增 加停車位的目的，能夠保證最基本的使用性能，以價格優(yōu)勢占領市場，這一部分的市 場份額預計將達到 50%-70%；

57、另一個極端就是技術與性能的極端，要求停車設備具有 優(yōu)越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。通過國內外機械停車設備使用 經驗的總結，可以發(fā)現(xiàn)人們在利用機械停車設備存取車時，比較追求的是存取車速度、 等待時間以及方便的程度。此外，未來的機械停車設備市場，也會更加注重完善的售 后服務系統(tǒng)、遠程監(jiān)控系統(tǒng)、遠程故障導處理系統(tǒng)。 機械立體停車庫的種類繁多，我們必須通過詳盡的技術分析才可以有明智的 決斷，利用一切可以利用的因素，建造出經濟技術合理和適應市場要求的機械立 體停車庫?？傊?，在我們面臨著建設現(xiàn)代化大都市的重任和土地資源異常奇缺的 情況下，使用機械立體停車庫是可行、明智的選擇，它的前景將是無

58、限美好的。 參考文獻 1 張啟君.立體車庫的主要型式及技術特點 m.機電產品開發(fā)與創(chuàng)新，1999； 2 付翠玉，關景泰.立體車庫發(fā)展的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn) m.機械設計與制造，2005； 3 中國重型機械工業(yè)協(xié)會，停車設備管理委員會編. 機械式立體車庫 m.海洋出 版社， 2001； 4 中國重型機械工業(yè)協(xié)會，停車設備管理委員會編. 機械式立體車庫 m.海洋出 版社， 2001； 5 任伯森等，機械式立體車庫.海洋出版社，2001； 6 國家機械工業(yè)局，機械行業(yè)標準簡易升降類機械式停車設備1999； 7 中華人民共和國機械工業(yè)部，機械行業(yè)標準機械式停車設備類別、型式與基 本參數(shù).1998； 8 國家機械

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