基于PLC的住宅小区立体停车设备的设计电气自动化技术毕业设计论文(1).doc 12页

'毕业设计论文设计(论文)题目：基于PLC的住宅小区立体停车设备的设计系（院）：自动化工程系专业：电气自动化技术起迄日期:2015年11月日~月日设计(论文)地点:校内指导教师:向丹学生姓名：周灿斌学号：131203158发任务书日期:2015年月日 1绪论11.1立体车库概述11.1.1概述11.1.2立体车库的分类及其特点11.2立体车的国内外发展情况81.2.1国内发展情况81.2.2国外发展情况92部分立体车库控制方式的比较92.1立体车库的控制形式92.1.1继电器控制92.1.2可编程控制器（PLC）控制102.1.3单片微机(SingleChipMicroComputer)控制112.2立体车库控制方式的比较122.2.1升降横移立体车库的控制系统122.2.2垂直循环式车库的控制系统122.2.3巷道堆垛式132.2.4水平循环式132.3几种立体车库的特点及比较152.4选择设计的立体车库163升降横移式立体车库163.1升降横移式立体车库的主要组成部分163.2升降横移式立体车库车位结构173.3升降横移式立体车库的结构及运行规图174升降横移式立体停车库的硬件系统184.1控制系统控制核心单元的选择184.2传感器的选择194.3行程开关204.4驱动元件204.5控制系统PLC硬件接线图215升降横移式立体停车库的软件系统235.1软件所要完成的控制任务235.2控制程序流程图236升降横移式立体车库的控制系统256.1升降横移式立体车库的控制系统256.2升降横移式立体停车库3×6控制系统266.2.1升降横移式立体停车库控制系统的控制任务266.2.2升降横移式立体停车库控制系统的基本要求276.3PLC的I/O口资源配置296.4升降横移式立体车库的梯形图32总结43参考文献44致谢44附录A立体车库主程序45附录B组态仿真脚本程序及仿真结果45 第一章绪论1.1立体车库概述1.1.1概述随着我国经济的飞速发展，城市人口日益增多，特别是随着改革开放以来，我国进入了汽车拥有率迅速上升时候。以往那种单层平面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。 立体车库是一种以单层平面停车场为核心、多平面的空间停车车库，通过可编程控制器(Programming Logic Controller，简称PLC)控制车位空间位置的变动,使车位能够实现空间到平面的转化，实现多重单层平面停车的功能。升降横移式立体车库利用托盘移位产生垂直通道，实现多层车位的升降来存取车辆。多层式立体车库采用高架式存放，它的特点是节省土地面积，即在一个单位的面积上各异容纳多个车位，同时，可以根据场地的大小，变化排列，具有灵活多变的特性。停车位有一个横移矩形框架及一个悬挂盘组成，悬挂盘为保安全采用链条传动或钢丝绳传动。传动件密封于横移框架中，可免受风吹雨淋，对延长寿命及降低维护费用有明显效果。 立体车库除以上独特性以外，更具备详尽完善的安全保护功能以及引进国外技术与器件的电脑全自动操作，管理系统。 立体车库边缘构成的垂直面上，按任意路线(任意曲线)自由运动。自由运动装置内装有一送机构，能自动的从停车位上将车取出，运送到车库相应的存车位时，自动将车存入，或者自动的从车库存车位上将车取出，移送到出车位时，自动将车移出放到出车位上，从而完成存车与取车过程。1.1.2立体车库的类型自动化停车库是机电合一的大型复杂产品，机械部分相当于人的躯体，电器部分相当于人的神经。机与电的高度合一，使自动化停车库成了现代科学技术的综合产品。目前市面上常见的机械式立体停车库有:升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等8种，其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点，在国内车库市场占有绝对优势的市场份额。(1)升降横移类(代号SH)采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式立体停车库叫做升降横移类停车库。其上作原理为:一层车位只能横移，中间车位即可横移又可升降，上层车位只能升降，该类车库通过各层车位的移动来实现车辆的存取(见图1.1升降横移类)。9 图1.1升降横移类特点：（1）节省占地，配置灵活，建设周期短。 （2）价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。 （3）可采用自动控制，构造简单，安全可靠。 （4）存取车迅速，等候时间短。（5）运行平稳，工作噪声低。 （6）适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。(2)垂直循环类(代号CH)垂直循环类机械式停车库是采用垂直方向作循环运动的停车系统来存取车辆的停车设备。这种停车设备的工作原理是电机通过减速机带动传动机构，在牵引机构—链条上，每隔一定距离安装一个存车托架，当电机启动时，存车托架随链条起做循环运动，达到存取车的目的(见图1.2垂直循环类)。特点：（1）控制简单，动力单一，占地面积小。（2）存取车迅速，等候时间短。（3）经济，灵活，省电。（4）适用于车辆不多的机关单位，停车区域等。9 图1.2垂直循环类(3)水平循环类(代号SX)采用一个水平循环运动的车位系统来存取停放车辆的停车库叫水平循环类停车库。其工作原理是存取停放车辆的车位系统在水平面上作循环运动，将所需存取车辆的载车板移到出入口处，驾驶员再将汽车存入或取出(见图1.3水平循环类)。特点：（1）不需进出车道，经济环保。（2）占地少，而且操作方便、结构简单、维护方便、费用低，比较安全。（3）存取车辆效率低，一般不能大规模建设、大规模停车。9 (4)多层循环类(代号DX)多层循环类停车库是通过使载车板作上下循环运动，而实现车辆多层存放的多层循环式停车设备，减少了占地面积，提高了存取车的自动化程度(见图1.4多层循环类)。(5)平)盯移动类(代号PY)采用在同一层上用搬运台车或起重机平面移动车辆，或使载车板平面横移实现存取车辆，亦可用搬运台车和升降机配合实现多层平面移动来存取停放车辆的机械式停车设备叫平面移动类停车库(见图1.5平面移动类)。（6）巷道堆垛式立体车库9 巷道堆垛式立体车库借用仓库式管理模式，采用堆垛机、桥式起重机等搬运设备，将车辆通过水平移动或垂直移动放到相应的载车板上，从而达到存取车辆目的的停车设备叫做巷道堆垛式立体车库。巷道堆垛式立体车库采用先进的控制系统，采用激光自动控制等先进设备，从而达到全自动的立体车库，他的出现，解决了当今社会迫切希望得到处理的大型自动化停车难题。巷道堆垛式立体车库一般适用于大型的、密集型的停车场，地上地下均可，可以有效利用有限的空间。巷道堆垛式立体车库的每个载车板的移动都相对独立，故而提高了存取车辆的速度。同时，巷道堆垛式立体车库采用全封闭式管理，隔离了人和设备，安全、可靠。如图1.6所示：(7)垂直升降式立体车库也称为塔式机械式立体停车库，它是通过电梯和安装在相应位置的横移机构，以提高车辆或汽车板块滑动实现获取车辆的机械式停车设备升降机机。这就是所谓的塔式库或机械式停车库电梯类型。垂直升降停车库比较快的在中国的发展，特别是在一些公司，如电梯，由于这类设备的升降机构电梯配件，但其大量的研究，并批量生产。垂直升降停车库电梯工程上的葫芦元两侧布局的空间相似，一般地需要一辆车转盘，省去了司机掉头。如图1.7所示：              （8）简易升降式立体停车库一般在2层以上，具有升降机构或俯仰机构，达到存取车的简单机械式停车设备。简单的起重机械式停车设备一般为准无人方式。一个停车场停放的两辆汽车,适合拥有多辆汽车的家庭。 9 结构简单实用，无需特殊地基的要求。可任意迁移，搬迁安装容易或根据地面情况，独立及多台设备。有防盗的特殊钥匙开关和汽车安全防滑装置。如图1.8所 示1.2立体车的国内外发展情况1.2.1国内发展情况自20世纪初，全国前前后后举办了多个相关停车设施的展览，于2006年10月在上海举行的“ 2006上海国际停车设备和智能系统展览会”同样热闹非凡，吸引了来自德国，日本的参与者，美国和停车设备，自动停车场设备能力和技术能力来完成一个先进程度等世界知名制造商已被广泛认可和接受的世界 机械车库的早期研究和开发工作是从80年代中期， 20世纪90年代开始引进停车场和生产设备，已在北京，上海，广州，深圳等地使用。参见我们的行业的日本和其他国家的标准，近年来，标准的出台，目前停车设备生产厂已发展到几百个，生产各类停车设备，停车设施，部分已经开始出口。机械式停车库是建设有一个全面的表现不仅包括机械式停车设备，规划建设关系到整个景观区，交通控制，建筑结构，动力照明，通讯，监控，通风，排水，环保，消防安全，各种学科，如管理费，停车设备本身，其发展一直是机械结构的形成独有的技术特点停车设施，需要多学科，多学科的复合型人才积极参与科技的各个领域，国外停车成熟的技术为我们的停车产业，安全，经济，高效，节能，省的产品，以满足国内外市场的需求发展。 9 仍有在中国的工业开发园区的一些问题，因为没有统一的技术标准;多数产品是仿效或引进国外技术，技术水平低的;企业缺乏具有一定规模，生产能力不足的;无序的市场竞争，个别企业为了抢占市场，价格竞争回吐;缺乏参与，技术创新能力严重不足的科研设计单位;政策不配套，停车产业的发展严重滞后和管理。解决这些问题，我们需要市场在政策，管理和技术方面的努力。政策应参照有关政策规定进行开发，规划确定私人和公共停车位的合理数量，实现投资主体多元化，以确定物业及停车场管理费，投资及运营商给予适当的奖励，以使其有利可图。市场化运作机制，建立车库市场，占道路使用价格杠杆来增加停车费，逐步消除“路满库空”的现象。鼓励按照市场规律车库，以及政府监督和政策调控，停车产业健康发展的实施工作。1.2.2国外发展情况早在60年前，就是停车有些在海外的发展，自动化停车设备系统在世界各地的发展很不平衡，德国最早开发，技术领先的地位，平维和多层停车库系列，已开发小时 - ， U型和V型。由于日本国土面积小，使用最广泛的，自1959年以来， 1983年以后推出的三维机械停车库建设技术，已建成的一共有25,454对大陆形式的机械车库，每股平均体积座车达到约10辆，可达到一百多辆。从70年代末起，车库容量的5％ -7 ％的年增长速度，已经赶上了4％ -6 ％以上的汽车保有量，技术特点从来看同期的年均增长率，日本人更注重垂直自动立体车库的发展，集约化自动立体车库即开发。自20世纪初，在全国举办了多个展览及相关停车设施，自动停车设备和技术能力完全的能力，先进程度已被广泛认可和接受的世界。该国的经济发展和建设阶段，有多种立体车库外资进入中国市场。 已经出现了双停车设备适合于家庭使用;利用居住空间建造2-4层升降横移式停车设备;适合在城市中心商业区停车楼和停车塔使用;广场，下面的建筑地下车库的空间。自从20世纪70年代后期以来，世界经济，汽车的日益普及，快速发展增加所有权，迫使人口密集，车多的国家，地区和一些发达国家积极在机械式立体停车技术的研究和开发，工业领域。研究在日本，美国，德国和停车技术领域代表的其他国家处于世界领先地位，韩国和中国的香港，澳门和台湾地区也通过引进停车产业的 - 移植制造，得到了蓬勃发展在一很好地解决了停车难的地区，并开始出口出来的技术和产品出口。 车库往往是要考虑后期建设的唯一的事情。他们往往很大，而且注重实用性，只提供必要的停车空间，车辆没有过多考虑审美需求。它也是开发商不愿花费一部分的成本，但不能回避然而，随着城市和交通运输技术的进步作用的扩大的作用和大小，车库必须重新定义。第二章部分立体车库控制方式的比较2.1立体车库的控制形式车库控制形式是根据车库的具体情况选定，要综合考虑到其规模、应用场合等各方面因素而定，在车库众多的控制系统中有三种比较常见的控制形式:继电器逻辑电路控制、可编程序设计控制器控制、单片机控制。2.1.1继电器控制继电器通俗意义上说就是开关，在条件满足的情况下关闭或开启。我们生活中常用的一种控制设备在条件满足的情况下开启和关闭。 9 继电器控制系统具有电路直观、结构简单、价格低廉等优点。继电器控制系统适用于简单一些的逻辑控制电路，在电路中继电器类似计算机中的基本逻辑电路，组成了各种各样的控制电路。随着工业的飞速发展，要求控制系统的越来越复杂，同时其可靠指标也越来越高，在实际应用中仅依靠继电器触点的通断来实现控制不可避免存在一些缺点：触点转换时间造成响应速度慢，降低了控制精度；触点频繁通断容易产生电火花，耗电量大，影响使用寿命；不同电路继电器不能通用，对复杂逻辑关系设计不容易实现；继电器触点长时间使用容易磨损；继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重后果。对一个装有上百个继电器的设备，其控制箱是庞大而笨重的。继电器控制系统必须是手工接线、安装，在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，并且如果有简单的改动，也需要花费大量的时间及人力物力去改动、安装和调试，使用调整很不方便。2.1.2可编程控制器（PLC）控制PLC是已经完成系统设计的一种控制设备，特点是具有通用性强、使用方便、适用面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等。只要规划好输入输出信号，再用PLC指令根据控制要求编排出PLC控制程序即可。同时，PLC指令比汇编语言或C语言要容易掌握的多。 PLC不但可以很容易的完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立各种生产机械的数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。 继电器控制系统、单片机控制系统和PLC控制系统是现代机电设备及生产过程常用的控制方式，研究选择哪一种控制方式更适合，需要通过对系统的可靠性、技术的适用性、经济的合理性等方面进行比较论证，最后确定系统控制方案。对于有如下设计要求的系统，应该选择PLC控制系统。 （1）输入/输出信号较多，且以开关量为主，也有少量模拟电路。 （2）控制对象工艺复杂，逻辑设计部分用继电接触器控制难度大。（3）有工艺变化或控制系统扩充的可能性。 （4）现场处于工业环境，又要求控制系统具有较高的可靠性。 （5）系统调试比较方便，能现场进行。 下图为PLC控制系统设计与调试一般步骤：  9 2.1.3单片微机(SingleChipMicroComputer)控制单片机就是我们通常所说的微控制器，是CPU，RAM，ROM（EPROM），定时器/计数器，1/0接口全部集成在一个单一的硅芯片。单片机在机械和电气设备的控制是一个比较常见的一种，由于它的控制功能，体积小，成本低，功耗低，成本低，使用方便，可直接安装在设备，所以在20世纪自上世纪80年代迅速发展起来。理论上也可用于停车场设备系统，但实际上在图书馆停车场控制系统，单片机控制还没有得到广泛的应用，其原因主要有以下几点： 1单片机控制系统的开发周期较长，耗费更多的时间系统调试;  2单片微处理器的抗干扰能力比较弱，所以在现场的工作环境非常苛刻;  3单片机驱动器本身较弱，但对停车库系统，执行部件是电机，是一种强大的动力系统，这需要由弱强电驱动，随着驱动的环节，系统的可靠性下降了; 9 4芯片的微电脑控制系统，这基本上是一个控制程序，汇编语言，汇编语言虽然功能比较强大，但准备工作程序是比较大的。 因此，在升降横移车库控制系统的应用单片机尚不成熟，而且对停车库系统的研究和发展的一个方向。2.2立体车库控制方式的比较1、PLC与继电器比较 （1）控制方式 继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制；PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可。 （2）控制速度 继电器控制逻辑是依靠触电的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象；PLC是有程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。 （3）延时控制 继电器控制系统使靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难；PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。 2、PLC与单片机比较 单片机在精度和速度要求很高的地方使用性好，但要面对外围电路和干扰，程序混乱等必须考虑的问题。PLC是建立在单片机之上的产品，从工程的角度，对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，可靠性好，因为其稳定性和抗干扰性很高。PLC对一些大型、稳定性要求很高的控制比较适用。PLC编程简单，可现场修改程序，可将数据直接送入管理计算机，可直接驱动电磁阀，用户程序存储器可以扩展，用软件程序代替硬件接线，输入输出信号可直接和外界设备相连。2.2.1升降横移立体车库的控制系统9'