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題 目 升降旋轉(zhuǎn)式車庫PLC控制系統(tǒng)設計 學生姓名 學號 所在學院 專業(yè)班級 指導教師 完成地點 年 月 日 升降旋轉(zhuǎn)式車庫PLC控制系統(tǒng)設計 [摘要]：靜態(tài)交通問題是我國大中城市規(guī)劃和建設中一個需要迫切需要解決的問題。立體車庫的提出和投入使用，大大地緩解了這個城市問題。但鑒于現(xiàn)有的立體車庫大多是機械式的，沒有實現(xiàn)機電一體化，導致立體車庫的使用率很低。本文介紹了自動化立體車庫的主要類型和基本特點，著重以升降旋轉(zhuǎn)式自動化立體車庫結構、容量和安全問題以及PLC技術在立體車庫中的運用，按動按鈕即可完成汽車存取過程，操作簡單，存取方便?？刂齐娐凡糠植捎媒涣鹘佑|器傳統(tǒng)方式，使運行安全可靠。 [關鍵詞]：立體車庫； 升降旋轉(zhuǎn)式； PLC Design of lifting rotary stereo garage control system of PLC [Abstract]: The static transportation question is the question which in our country big or media-sized cities plan and the construction a need urgent needs to solve. Three-dimensional garage's statement and is operational, alleviated this urban question greatly. But in view of the fact that the existing three-dimensional garage mostly is the mechanical type, has not realized the integration of machinery, causes the three-dimensional garage the utilization ratio to be very low.This article introduced the automated three-dimensional garage's predominant type and the essential feature, promote the rotary system automation three-dimensional garage structure, the capacity and the security problem as well as the PLC technology emphatically in the three-dimensional garage utilization.The control circuit part selects the exchange contact device tradition method, causes the movement safe reliable. [Key word]：three-dimensional； garage promotion rotary； PLC 任務書? 院(系) 專業(yè)班級 學生姓名 一、畢業(yè)設計題目 升降旋轉(zhuǎn)式車庫PLC控制系統(tǒng)設計 二、畢業(yè)設計工作自 年 月_ __日 起至 年 月 日止 三、畢業(yè)設計進行地點: 四、畢業(yè)設計內(nèi)容要求： PLC近年來在工業(yè)控制系統(tǒng)方面發(fā)展很快。由于它采用軟件來改變控制過程，具有體積小、組裝靈活、構成簡單、抗干擾能力強、可靠性高等特點，已被廣泛應用在工程實踐中。 該課題主要研究內(nèi)容有：利用可編程控制技術進行升降旋轉(zhuǎn)式立體車庫控制系統(tǒng)設計。通過對控制對象特點的分析和研究、從PLC系統(tǒng)的選型、PLC的I/O點分配、電氣原理圖的繪制、控制程序的編寫等方面進行設計，對所設計的結果進行調(diào)試與仿真，并在試驗臺上進行模擬演示。 具體要求如下： 1）了解本次設計內(nèi)容，完成相關中英文資料收集整理工作； 2）結合所收集到的資料完成開題報告撰寫工作； 3) 了解車庫的機械結構及工作原理，明確升降旋轉(zhuǎn)式車庫對控制的要求； 4）根據(jù)所采用的控制方案，對PLC進行選型，進行I/O點分配； 5）根據(jù)I/O分配表，結合車庫工作過程，進行時序邏輯的繪制； 6）根據(jù)時序邏輯繪制程序流程圖，并加入必要的保護和信息顯示等內(nèi)容； 7）設計并制作相應的模擬實驗裝置，對所設計的程序進行驗證。 論文格式要求： 所撰寫的設計論文應符合當年機械工程學院對畢業(yè)（設計）論文格式的規(guī)范要求。 上交資料： 模擬實驗裝置、程序流程圖、I/O接線圖、畢業(yè)設計論文 指 導 教 師 系(教 研 室) 系(教研室)主任簽名 批準日期 接受設計任務開始執(zhí)行日期 學生簽名 目錄 引言 1 1.立體車庫概述 2 1.1立體車庫發(fā)展趨勢 2 1.2升降旋轉(zhuǎn)立體車庫的優(yōu)點 3 1.3本文的主要研究目標和研究內(nèi)容 3 1.3.1研究目標 3 1.3.2研究內(nèi)容 4 2.單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫機械部分設計 5 2.1 單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫的工作原理 5 2.2單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫的主要組成部分 5 2.2.1結構框架 5 2.2.2總體構成 5 2.2.3動力系統(tǒng)設計 6 2.3前后移動電動機的選擇及其計算 6 2.4各軸的功率及轉(zhuǎn)矩計算 7 2.5鋼絲繩選型 8 2.6立體車庫鋼結構 8 3．單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫控制系統(tǒng)設計概述 9 3.1立體車庫控制系統(tǒng)的主要要求 9 3.2立體車庫控制系統(tǒng)的總體設計 9 3.3控制系統(tǒng)的硬件構成 9 3.4 PLC控制設計 9 4．三菱PLC簡介 10 4.1三菱FX2N 系列PLC的性能指標和分類 10 4.2PLC系統(tǒng)的組成 10 4.3可編程序控制器的工作方式及編程語言 10 4.3.1PLC的掃描工作方式 10 4.3.2PLC的程序執(zhí)行過程 11 4.4 PLC選擇 11 4.5信號檢測 12 5.控制系統(tǒng)程序設計 13 5.1操作面板介紹 13 5.2 PLC I\O分配表 14 5.3PLC的外部接線圖 15 5.4PLC程序設計 16 5.4.1程序的總體結構設計 16 5.4.2公用程序 17 5.4.3手動方式 18 5.4.4自動程序 19 5.4.5回原點程序 22 5.4.6程序綜合與模擬調(diào)試 24 6. 單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫存取機構的安全保護措施 28 6.1概述 28 6.2安全裝置 28 6.2.1防墜裝置 28 6.2.2減震裝置 28 6.2.3立體停車庫緊急停車、誤操作報警 29 結論 30 致 謝 31 參考文獻 32 引言 隨著我國城市經(jīng)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(diào)查，城市機動車保有量與停車位之比平均為4.84：1，這一比值對于渴望“車者有其位”的車主來說，形式不容樂觀。停車難產(chǎn)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20－30％。 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)，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(nèi)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(nèi)彌補不足，政府和管理部門所需投入得精力和資金都不小。 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(nèi)或車不停準位置，由電子控制的整個設備便不會運轉(zhuǎn)。應該說，機械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。 近年來 ，隨著經(jīng)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2002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(diào)，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(chǎn)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入“國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術日錄”，國家海關總署對機械式停車產(chǎn)品規(guī)定“國內(nèi)投資項目給予免征進口稅”、上述措施為我國立體車庫產(chǎn)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。可以預見立體車庫具有非常廣闊的市場前景。 1.立體車庫概述 1.1立體車庫發(fā)展趨勢 隨著當今社會各種高新技術的引入，立體車庫正在向?qū)I(yè)化、復雜化、智能化和高自動化方向發(fā)展，重點表現(xiàn)為以下幾個方面: (1)專業(yè)化:立體車庫系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能正常運行而不出故障是用戶的首要要求，也是一套停車場系統(tǒng)的重中之重。因此，必須提高制造廠家的專業(yè)化程度，才能保證設備的可靠性，立體車庫的軟硬件設施及各種設備的配套也應當達到專業(yè)化程度。 (2)復雜化:立體車庫產(chǎn)業(yè)正在向多元化方向發(fā)展，它已經(jīng)不僅是純粹的機械設備，還包含了當今機械、電子、建筑、液壓、光學、磁控、管理和計算機技術等領域的大量先進技術。立體停車系統(tǒng)己經(jīng)日臻完善，如汽車出入車庫時采用聲光引導和定位、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、鏈繩長度超范圍報警和彈性變形自動補償、汽車安全檢測、圖像識別技術、科學管理等，各種領域先進技術的綜合使用，已經(jīng)使立體車庫成為一個獨立的大型復雜的高技術設備。 (3)智能化:立體車庫的發(fā)展越來越向著智能化方向發(fā)展，一些新技術正在迅速進入該領域，如變頻技術、全電腦控制系統(tǒng)、導航定位技術、圖像識別技術、傳感技術、光纖通訊技術、防火防盜系統(tǒng)、停電及電源故障的自動判別排除及處理系統(tǒng)等。對于全電腦自動控制系統(tǒng)，要開發(fā)、設計專用硬件系統(tǒng)和專用軟件，使之適用于存取車全過程的管理和控制，尤其是對于“模塊”閣架式立體車庫的電梯調(diào)配，自動送車找位、自動平層，應快捷、準確、可靠。系統(tǒng)安全裝置的設置要與動態(tài)過程安全檢測形成閉環(huán)，確保存取車過程的安全運行。 (4)高自動化:立體車庫的高自動化主要表現(xiàn)為先進的自動控制技術和科學的管理方法?？刂萍夹g和管理方法互為所長，大幅度提高了存取車效率。在控制方法上采用了遙控技術和自動識別系統(tǒng);車輛停靠穩(wěn)妥(在車庫外面需要自動轉(zhuǎn)向)后，車庫可以將汽車自動停放到合適的位置，可實現(xiàn)無人操作;在科學管理方面，計算機中心對停車場實行全方位管理，整個停車場完全在計算機監(jiān)控之下，包括設備監(jiān)控、出入口監(jiān)控、停車場內(nèi)部監(jiān)控，整個停車場運行的狀態(tài)信息都可以存入計算機，通過便捷的人機管理界面，實現(xiàn)車流量統(tǒng)計、系統(tǒng)故障查詢、收費狀況查詢、進出車輛信息查詢、系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時查詢同時可以設置打印報表功能。未來的車庫系統(tǒng)管理更開放、更靈活，整個管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)控制與管理一體化，系統(tǒng)操作更加簡便，功能更加強大。整個車庫的管理可以納入樓宇自動化系統(tǒng)，聯(lián)入網(wǎng)絡，形成一個綜合的計算機管理網(wǎng)絡信息系統(tǒng)，真正實現(xiàn)立體車庫的無人化管理。 車庫，是大中城市的熱門話題，隨著家用汽車的不斷增加，公共場所及社區(qū)內(nèi)存車矛盾、車擠綠地的問題將會越來越突出，在人們對生活質(zhì)量和環(huán)境意識不斷增強之時“車庫”日漸成為熱門話題，機械自動化立體車庫將會在新開發(fā)的樓盤及商業(yè)里大顯身手。  1.2升降旋轉(zhuǎn)立體車庫的優(yōu)點 (1)與傳統(tǒng)升降橫移類車庫相比，能夠100%增加上層停車位，無需因預留避讓空間而浪 寶貴的停車時間。在地下車庫使用，可比傳統(tǒng)升降橫移類車庫多增加停車位。 (2)占地面積少 車輛入庫無需倒車，設備占用空間面積少。與傳統(tǒng)二層升降橫移立體車庫相比，可節(jié)約場地建筑面積，降低建設成本。 (3)個性化 因地制宜，根據(jù)不同環(huán)境，即可單臺安裝，又可多臺安裝。產(chǎn)品適用于：建筑樓盤、寫字樓、住宅小區(qū)、企事業(yè)單位、私人房屋、別墅。產(chǎn)品可安裝于：室內(nèi)、地下車庫、戶外適當位置。 設備權屬清晰，可實現(xiàn)一車一固定車位。 (4)存、取車方便 免除車主的泊車畏懼。解決了傳統(tǒng)升降橫移機械車庫吊索的“窄門”約束。上層臺板經(jīng)移出、旋轉(zhuǎn)90度后降落地面，車主存取車均為無轉(zhuǎn)彎的直行方式，無需倒車，下層停車位等同于自然地面停車位。 (5)安全、可靠 具有與其他立體車庫產(chǎn)品無可比擬的優(yōu)勢獨立車位系統(tǒng)，獨立控制每一個車位，無需牽一發(fā)而動全身；即使發(fā)生停電或故障，每個上層車位均可通過手動釋放實現(xiàn)安全取車；配備動態(tài)防墜落機構，即使鏈條或其它傳動部件發(fā)生斷裂或失控，也能將臺板卡住不墜落。 (6)運行經(jīng)濟、操作簡單 每存取一臺車耗電約0.07千瓦時，管理員遙控操作，亦可由車主按鍵操作。 (7)結構簡潔 兩層停車臺由單個立柱支撐，四周無圍板，建筑通透性好，不是呆板的鋼框架結構，對周圍景觀影響較小。 (8)維護、保養(yǎng)方便 完善的維護保養(yǎng)方案，定時對設備進行檢查、保養(yǎng)。設備獨立系統(tǒng)運行，單臺設備維修不會影響相鄰及全部停車位。 1.3本文的主要研究目標和研究內(nèi)容 目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式等。在對國內(nèi)外各種同類產(chǎn)品進行分析的基礎上，再結合造價、技術難度以及用戶需求等各個方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)垂直升降式立體車庫形式比較多，規(guī)?？纱罂尚?，而且對場地的適應性較強，同時采用這類設備的車庫十分普遍。因此，最終確定研究對象為單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫。 1.3.1研究目標 (1)單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體停車設備總體結構的設計與研究；確定單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體停車設備的總體布局、運行方式，然后進行存取車方式、提升系統(tǒng)、鋼結構等各個組成部分的總體設計。 (2)單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體停車設備的存取機構設計；在分析比較的基礎上，確定車庫的存取車形式，然后由此詳細設計停車位、載車板和存取機構。 (3)單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體停車設備的升降驅(qū)動機構研究；首先通過比較，選定曳引驅(qū)動方式作為整個車庫的升降方式。然后設計升降平臺、安全機構等。并計算升降系統(tǒng)電機所需要的曳引能力和重量等。 1.3.2研究內(nèi)容 (1)通過查閱單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫的文獻，結合立體車庫的實例，加深理解垂直升降式立體車庫運行基本原理以及停車流程。 (2)確立了簡易垂直單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫存取機構設計方案，并對立體車庫所需電機等關鍵部件進行選型計算校核。 (3)在AutoCAD中繪制立體車庫結構簡圖，繪制PLC控制原理圖 第 4 頁 共 31頁 2.單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫機械部分設計 2.1 單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫的工作原理 簡易單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫是指利用載車板的升降旋轉(zhuǎn)來存取停放車輛的機械式停車設備。簡易垂直升降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旋轉(zhuǎn)、升、降運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫的車只作升降，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可進入車庫內(nèi)將汽車開進或開出車庫。 由于簡易垂直升降式停車設備對場地的適應性強，對土建的要求比較低，因此，應用非常廣泛。 2.2單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫的主要組成部分 單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫由車庫結構、載車板、傳動裝置、控制系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)五大部分組成。 2.2.1結構框架 在單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式車庫中我們選用鋼結構。，鋼結構具有以下優(yōu)點: （1）鋼結構材料強度高、塑性小、自重小鋼結構在一般條件下不會因超載等而突然斷裂，破壞前一般都會產(chǎn)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。而且自重小，便于運輸和搬運. （2）密封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。 （3）可靠性高鋼材組織均勻，能承受較大的載荷，物理性能和化學性能都比較好，也便于進行設計計算。 （4）制造簡單，施工周期短鋼結構一般在專業(yè)工廠制造，易實現(xiàn)機械化，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度高，質(zhì)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(jīng)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。 2.2.2總體構成 (1)載車板 載車板為旋轉(zhuǎn)升、降載車板，在升降載車板上配有獨立的電機用于傳動。載車板的材料也是選用鋼結構的材料，因為自重小強度高。 (2)傳動系統(tǒng) 傳動系統(tǒng)采用減速電機來實行運動， (3)控制系統(tǒng) 旋轉(zhuǎn)升降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(diào)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。 (4)安全裝置 可以采用很多形式來進行安全防護，可以采取制動器等。 2.2.3動力系統(tǒng)設計 提升方式可以基本分為以下列三種，可根據(jù)不同要求任意選用。 (1)鋼絲繩式提升型式 (2)鏈條式提升型式 (3)液壓式提升型式 在立體車庫設計中，各種提升方式特點如下： (1)采用鏈傳動：優(yōu)點是傳動簡單可靠，維修簡單，造價低廉;缺點是沖擊比較大，有提升高度的限制，安裝調(diào)試時需要注意是否有咬鏈的情況出現(xiàn)。 (2)采用鋼絲繩傳動：優(yōu)點是對車庫底盤可以提升的高度可以不加限制，造價比較低;缺點是因為需要外加鋼絲繩桶和剎車盤增加了安裝調(diào)試的時間和造價。 (3)采用液壓傳動：優(yōu)點是可以真正實現(xiàn)無級調(diào)速，結構緊湊，功率與重量比高、響應速度快、抗干擾能力強、誤差小精度高、低速平穩(wěn)性好、調(diào)速范圍寬、介質(zhì)自身可起冷卻潤滑作用、安全防爆等優(yōu)點;同時也具有元件昂貴、成本高、密封技術要求高、油液易污染、能源傳輸不便等缺點。 綜合考慮，因為此次設計的車庫簡易垂直升降式，要盡量的節(jié)約場地，要求噪聲較小，加上安裝和經(jīng)濟性的考慮，所以選擇了用鋼繩提升的方式。 2.3前后移動電動機的選擇及其計算 有效功率Pw=Fv1000=25000=5.0kw 傳動裝置總效率 皮帶傳送效率 齒輪嚙合效率（齒輪精度為7級） 滾動軸承效率 聯(lián)軸器效率 則傳動總效率 =0.834 所需電動機功率kw 查表可選Y系列三相異步電動機Y132M2-6型，額定功率kw 或選Y系列三相異步電動機Y160M2-8，額定功率kw 確定電動機轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速為r/min 現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速960 r/min及720 r/min兩種方案進行比較，查的電動機數(shù)據(jù)。計算出總傳動比. 方案1： 方案2: 比較兩方案可見方案一選用的電動機雖然質(zhì)量和價格較低，但總傳動比大。為使傳動裝置結構緊湊，決定選用方案2.電動機型號為Y160M2-8，額定功率kw，滿載轉(zhuǎn)速為720 r/min 2.4各軸的功率及轉(zhuǎn)矩計算 按表取，則減速器的傳動比為 取兩級齒輪減速器高速級的傳動比 ==4.51 則低速級的傳動比 0軸：電動機軸 kw r/min N·m I軸：減速器高速軸 kw r/min N·m II軸：減速器中間軸 kw r/min N·m III軸：減速器低速軸 kw r/min N·m IV軸：傳動軸 kw r/min N·m 2.5鋼絲繩選型 鋼絲繩一端與定滑輪相連結，鋼絲繩另一端纏繞在卷筒上，當載車板需要升降時，提升電機便會通過其正反轉(zhuǎn)來帶動卷筒順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)載車板的升和降。在此提升系統(tǒng)中鋼絲繩的強度對整個車庫的安全起到了至關重要的作用。磨損、腐蝕和疲勞斷裂是鋼絲繩的三種主要破壞形式，也是導致鋼絲繩報廢的三個主要原因。提升用鋼絲繩一般均為6X19，即六股十九絲，中間一根繩芯扭制而成，提升鋼絲繩工作時即承受拉應力，又承受彎曲應力，在這種重復應力作用下產(chǎn)生的疲勞破壞是它的主要破壞形式。這些應力的大小與卷筒、滑輪的結構、鋼絲繩本身的結構以及操作使用條件(如潤滑、材質(zhì)等)有關，在鋼絲繩中因磨損和腐蝕而造成的損失是很大的，但由于腐蝕進行的慢，一般可以根據(jù)繩內(nèi)鋼絲的損壞程度定期更換或修理來解決。而斷裂則常常會突然發(fā)生，往往導致災難性的設備事故和人身事故，所以鋼絲繩的斷裂破壞更為人們所重視，鋼絲繩突然斷裂事故中，絕大多數(shù)是因疲勞斷裂和磨損引起的，提升載車板的鋼絲繩主要破壞形式就是疲勞破壞和磨損。 鋼絲繩的總長度取決于提升高度等方面因素，同時鋼絲繩在卷筒上纏繞時一般情況下至少要多保留兩圈，這兩圈不但是安全圈而且是工作圈，是非常必要的，此外，為了保證鋼絲繩在隨卷筒繞進繞出和繞過滑輪時不發(fā)生“跳槽”，對鋼絲繩的允許偏角Y還有比較高的要求，這將直接影響到當鋼絲繩繞出最大時鋼絲繩與卷筒上接觸點的位置。 2.6立體車庫鋼結構 在車庫鋼結構設計中，包括軸心受力構件、立柱的設計。進行軸心受力構件設計時，軸心受拉構件應滿足強度和剛度要求，軸心受壓構件除應滿足強度、剛度要求外，還應滿足整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定要求。 設計時采用32a鋼，其屈服極限為235Mpa，抗拉強度為375-500Mpa。本車庫所限車型為小型車，最大容車重為2000kg，載車板重約500kg，所以每個車位所承受的最大重量為2000+500=2500kg 第 31 頁 共 31頁 3．單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫控制系統(tǒng)設計概述 3.1立體車庫控制系統(tǒng)的主要要求 (1)自動操作：存取車時，按鈕操作，只要按動開關按鈕，控制系統(tǒng)根據(jù)當前車庫情況，自動在最短的時間內(nèi)完成車輛的出入庫。 (2)安全護所控制：立體車庫不允許因錯誤動作造成車輛損壞，所以必須要有如光電檢測等安全設施，及時檢測車庫狀況，避免事故發(fā)生。 (3)高速、平穩(wěn)：為了縮短存取時間，要求傳動裝置以高速度運行，同時，要求傳動裝置具有自動減速功能，以保證安全、低噪聲與平穩(wěn)啟動和制動。 3.2立體車庫控制系統(tǒng)的總體設計 立體車庫是一種機電結合的產(chǎn)品，在控制系統(tǒng)的管理下來完成各種車輛的存儲和取出。一般來說，基于可編程控制器PLC的控制系統(tǒng)能夠適應和滿足立體車庫的高性能的使用要求。但是，因為PLC控制其顯示和文字處理功能比較差，難以實現(xiàn)網(wǎng)絡化管理。為了便于管理和維護，并能通過PC實現(xiàn)車庫的數(shù)據(jù)庫管理功能，整個立體車庫的控制系統(tǒng)以觸摸屏為用戶人機界面，以可編程控制器PLC為主控制器進行前端控制，并通過人機界面上的控制按鈕，由工作人員現(xiàn)場操作來實現(xiàn)對車庫的管理和控制。采用PC機為上位機，PLC為下位機，兩者之間的通信由PLC的串行通信。適配器模塊與PC機的RS-232接口通過串行通信數(shù)據(jù)線來完成。 3.3控制系統(tǒng)的硬件構成 由于該單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫控制系統(tǒng)控制量只有數(shù)字開關量，并且車庫要求高度的運行可靠性和快速性，因而選用三菱FX2N、系列可編程序控制器作為控制系統(tǒng)的主控機，三菱FX2N、系列PLC具有高速度、小型化、高級功能邏輯選件及定位控制等優(yōu)點，在基本單元上擴展可進行16-256點的靈活輸入輸出組合；可運用SFC（順序功能圖）方式和梯形圖兩種方式編程，指令系統(tǒng)豐富，編程方便，還具有數(shù)據(jù)處理和運算指令。 3.4 PLC控制設計 根據(jù)立體車庫存取車的流程，采用梯形圖形式進行設計，本車庫控制系統(tǒng)分手動操作和自動操作和回原位操作三部分。手動操作是專門用于車庫設備的安裝調(diào)試、維修和故障修理；自動操作為車庫正常運行時使用，安裝在控制室，方便用戶存、取車操作。兩套系統(tǒng)處于互鎖狀態(tài)，互不影響。程序設計方案如下： (1)判斷是否升降旋轉(zhuǎn)橫移。通過是否碰到限位開關來判斷是否升降旋轉(zhuǎn)橫移，來決定下一步動作。 (2)庫位記憶和清除。每次存車到位后，根據(jù)庫位上的光電檢測，防止手動自動轉(zhuǎn)換時出錯。存車時，將車開到載車板上，光電開關檢測汽車外形壓力傳感器檢測停放位置，此時根據(jù)指令判斷是否升降，根據(jù)用戶確定車子已經(jīng)到位按確定后，PLC即可發(fā)出指令讓升降機到上限位置后旋轉(zhuǎn)90，而后觸發(fā)存車指令，載車板橫移到庫車位，檢測車輛在人機界面顯示該庫位以有車，說明存車結束。取車過程類似，只是升降旋轉(zhuǎn)橫移移動順序有所不同。 4．三菱PLC簡介 4.1三菱FX2N 系列PLC的性能指標和分類 PLC的主要性能指標 （1）I／O點數(shù)是指可編程序控制器外部輸入、輸出端子數(shù)的總和。它標志著可以接多少個開關、按鈕和可以控制多少個負載。 存儲容量 （2）存儲容量是指可編程序控制器內(nèi)部用于存放用戶程序的存儲器容量，一般以步為單位，二進制16位即一個字為一步。 掃描速度 （3）可編程序控制器除了主模塊之外，通常都可配備一些可擴展模塊，以適應各種特殊應用的需要，如A／D模塊、D／A模塊、位置控制模塊等。 指令系統(tǒng) （4）指令系統(tǒng)是指一臺可編程序控制器指令的總和，它是衡量可編程序控制器功能強弱的主要指標。 4.2PLC系統(tǒng)的組成 PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其硬件結構與微型計算機控制系統(tǒng)相似。PLC也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。 一套PLC系統(tǒng)在硬件上由基本單元（包含中央處理單元、存儲器、輸入／輸出接口、內(nèi)部電源）、I／O擴展單元及外部設備組成。 4.3可編程序控制器的工作方式及編程語言 4.3.1PLC的掃描工作方式 可編程序控制器在進入RUN狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲的地址號遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結束。然后再從頭開始掃描，并周而復始地重要進行?？删幊绦蚩刂破鞴ぷ鲿r的掃描過程如圖4.1所示，包括五個階段：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC完成一次掃描過程所需的時間稱為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關。 開始 內(nèi)部處理 通信處理 RUN方式？ 輸入掃描 程序執(zhí)行 輸出處理 N Y 圖4.1 4.3.2PLC的程序執(zhí)行過程 PLC的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個主要階段，在PLC的實際工作過程中，每個掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段外，還要進行自診斷、與外設（如編程器、上位計算機）通信等處理。即一個掃描周期還應包含自診斷及與外設通信等時間。 PLC采用集中I／O刷新方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號發(fā)生變化，輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容也不會改變，還會影響本次循環(huán)的掃描結果。輸出信號的變化滯后于輸入信號的變化，這產(chǎn)生了PLC的輸入輸出響應滯后現(xiàn)象，最大滯后時間為2-3個掃描周期。 4.4 PLC選擇 本系統(tǒng)采用三菱公司的型號為FX2N-48MR的PLC, FX2N-48MR是日本三菱公司的可編程控制器(P,繼電器輸出及輸入24點,輸出24點.FX2N是FX系列中功能最強、速度最高的微型PLC，內(nèi)置用戶存儲器8K步，可擴展到16K步，最大可擴展到256個I/O點，可有多種特殊功能擴展，實現(xiàn)多種特殊控制功能（PID、高速計數(shù)、A/D、D/A、等）。有功能很強的數(shù)學指令集。通過通信擴展板或特殊適配器可實現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接。是一種具有結構緊湊、抗干擾能力強、使用方便、同類產(chǎn)品價格便宜等優(yōu)點。隨著電子科技發(fā)展及產(chǎn)業(yè)應用之需要，PLC的功能也日益強大，例如位置控制及網(wǎng)絡功能等。 4.5信號檢測 立體車庫的存取過程是自動完成的，從司機開車入庫到把車開出，全部過程在各項檢測的嚴密監(jiān)視下完成，完善的檢測手段是立體車庫安全可靠運行的保證。 (1)車輛外形尺寸檢測。對車的位置，長度，鋼繩安全等進行檢測。一旦發(fā)現(xiàn)超標就報警，并予以提示。 (2)存取車過程中的檢測。在橫移機構動作之前，檢查車位上有無汽車。在存取車過程中，對載車板上的汽車狀態(tài)進行監(jiān)測。 到位檢測用壓力傳感器，壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器。一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號，模擬信號是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號。 或在一段連續(xù)的時間間隔內(nèi)，其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現(xiàn)為任意數(shù)值的信號。而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。隨著半導體技術的發(fā)展，半導體壓力傳感器也應運而生。其特點是體積小、質(zhì)量輕、準確度高、溫度特性好。特別是隨著MEMS技術的發(fā)展，半導體傳感器向著微型化發(fā)展，而且其功耗小、可靠性高 超限檢測用對射型光電開關，對射型光電開關由發(fā)射器和接收器組成，結構上是兩者相互分離的，在光束被中斷的情況下會產(chǎn)生一個開關信號變化，典型的方式是位于同一軸線上的光電開關可以相互分開達50米。特征： (1)辨別不透明的反光物體； (2)有效距離大，因為光束跨越感應距離的時間僅一次； (3)不易受干擾，可以可靠合適的使用在野外或者有灰塵的環(huán)境中； (4)裝置的消耗高，兩個單元都必須敷設電纜。 5.控制系統(tǒng)程序設計 5.1操作面板介紹 立體車庫操作面板分布情況如圖示，車庫有手動，自動，回原位三種操作方式，用開關SA進行選擇.手動工作方式時，用操作按鈕（SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10)來點動執(zhí)行相應的個動作；自動工作方式時，車庫在原位，按下啟動按鈕SB3，自動執(zhí)行后移，左轉(zhuǎn)，下降，當車到位，人員按下確定按鈕SB4車庫再次啟動經(jīng)過，經(jīng)過，上升，右轉(zhuǎn)，后移回到原位停止，并在過程中有超限檢測，防墜裝置進行保護。如果車庫在最下位置是，按下回原位按鈕SB5，車庫自動運行回到原位停止。左上角分別為報警燈和車輛到位顯示燈，當車輛不在車位上安全位置時，或鋼絲繩斷裂時，報警燈變亮，車輛停到位時，車輛到位燈點亮，表明可以運行。如圖5.1所示。 圖5.1.控制面板 5.2 PLC I\O分配表 如表5.2所示輸入點數(shù)22，輸出點數(shù)10 表5.2 PLC I\O分配表 名稱 作用 X0 手動 X14 后限位 X1 回原位 X15 上升開關 X2 自動 X17 下降開關 X4 確定 X20 前移開關 X5 回原位開關 X21 后移開關 X10 上限位 X22 壓力傳感器 X11 下限位 X23 計數(shù)傳感器 X12 左限位 X24 光電開關 X13 右限位 X25 左旋開關 X14 前限位 X26 右旋開關 X27 楔形塊開關 X3 啟動 Y0 前移 Y3 上升 Y1 左旋 Y4 右旋 Y2 下降 Y5 后移 Y6 報警燈 Y7 到位燈 Y8 制動塊 Y9 稧型塊  5.3PLC的外部接線圖 選用FX2N-48MR的PLC,系統(tǒng)共有22個輸入設備和10個輸出設備，分別占用PLC的18個輸入點和8個輸出點，為保證在緊急情況下能可靠切斷PLC負載電源設置了交流接觸器KM。在PLC開始運行時按下電源按鈕，，SB1使KM線圈得電并自鎖，出現(xiàn)緊急情況時，按下急停按鈕SB2，KM觸電斷開電源。如圖5.3所示 圖5.3PLC I/O接線圖 5.4PLC程序設計 5.4.1程序的總體結構設計 如圖5.4示為立體車庫PLC梯形圖程序總體設計，將程序分為，公用程序，手動程序，自動程序，回原位程序，四個部分。假如選擇手動工作，則X0為ON，X1為OFF，此時PLC執(zhí)行完公用程序后，將跳過自動程序到P0處，由于X0常閉觸電為斷開，故執(zhí)行手動程序，執(zhí)行到P1處，由于X1常閉觸電閉合，所以又跳過回原位程序，到P2處，假設選擇回原位程序，則X0為OFF，X1為ON，跳過自動程序和手動程序執(zhí)行回原位程序。假設選擇自動程序，則X0，X1均為OFF,此時執(zhí)行完自動程序后，跳過手動和回原位程序。 圖5.4程序總體結構圖 5.4.2公用程序 當上限位開關，右限位開關，后限位開關常開觸點閉合，輔助繼電器M0變?yōu)镺N，表示車庫在原位。 公用程序用于自動和回原位程序的相互轉(zhuǎn)換處理，當系統(tǒng)處于手動工作方式時，必須將除初始不以外的各部，對應的輔助繼電器（M501--M506)復位，否則當系統(tǒng)從自動到手動工作方式，再從手動到自動工作方式時，可能會出現(xiàn)兩個活動步的異常情況，引起錯誤動作。 當車庫處于原點狀態(tài)（M0為ON),在開始執(zhí)行用戶程序M8002、系統(tǒng)處于手動、回原點狀態(tài)(X1，X0為ON)時，初始步對應的M500將被置位，為進入自動程序做好準備，若此時M0為OFF，M500將被復位，初始步不為活動步，系統(tǒng)不能在自動工作方式下工作。同時，光電限位裝置，防墜裝置，到位感應裝置工作。如圖5.5。 圖5.5公用程序梯形圖 5.4.3手動方式 如圖5.6所示手動工作時用X16,x17,x20,x21,x25,x26六個按鈕控制載車板上升，下降，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，前移，后移。為保證系統(tǒng)運行時正常安全，設置了一些必要的互鎖。例如，左行與右行互鎖，上升與下降互鎖。時序圖如5.7所示。 圖5.6手動程序梯形圖 X20 X14 Y5 Y0 圖5.7手動程序邏輯圖 5.4.4自動程序 如圖5.8示為車庫系統(tǒng)自動程序功能圖。使用通用指令的編程方式設計出自動程序如圖示。 系統(tǒng)處于原位時若打到自動擋，按下啟動按鈕，M501得電并自鎖，載車板前移，當碰到前限位開關X14，M502,得電自鎖，M501,斷電，載車板左轉(zhuǎn)，當碰到左限位開關X12時，M503得電自鎖，M502斷電，載車板下降，碰到下限位開關X11時M503斷電，載車板停止。當車到位到位燈亮后，按下確定按鈕，M504得電自鎖，載車板上升，碰到上限位開關X10時M505的電自鎖，M504斷電，載車板右轉(zhuǎn)，當碰到右限位開關時，M506得電自鎖，M505斷電，載車板后移，碰到后限位開關時，M506斷電系統(tǒng)回到原位，初始狀態(tài)被激活，為下次運行做好準備，在自動程序中加入防墜，和光電限位檢測開關輔助觸點，M2，M3若車超限或鋼繩斷裂，系統(tǒng)進行做保護，所有動作停止。時序圖為5.10.梯形圖為5.9. 圖5.8自動程序功能圖 圖為5.9自動程序梯形圖 X10 X13 X15 M500 X3 M501 X14 M502 X12 M503 X11 M504 X10 M505 X13 X15 M506 圖5.10自動程序時序邏輯圖 5.4.5回原點程序 如圖5.11示為自動回原點梯形圖，在回原點工作方式X1為ON，按下回原點按鈕X5，M4變?yōu)镺N，載車板上升，升到上限位開關X10為ON時，載車板右轉(zhuǎn)，到右限位X13時,X13變?yōu)镺N,載車板后移，碰到后限位開關X15時，X15為ON，載車板停止，M4被復位。這是原條件滿足，M0為ON，在公用程序中初始步M0被置位，為自動工作方式做好準備.時序圖為5.12 圖5.11回原位程序梯形圖 X1 X5 M4 Y3 Y2 X10 Y4 Y1 X13 Y5 Y0 X15 圖5.12回原位程序時序邏輯圖 5.4.6程序綜合與模擬調(diào)試 由于在分步分程序設計過程中已經(jīng)考慮各部分之間相互關系，因此只需將公用程序、手動程序、自動程序、回原位程序，按照總體結構綜合起來及為升降旋轉(zhuǎn)車庫控制系統(tǒng)的PLC程序。調(diào)試部分用了整體全部調(diào)試。梯形圖如5.13流程圖如圖5.14電氣原理圖見附錄圖A1 圖5.14程序流程圖 圖5.13總程序梯形圖 6. 單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫存取機構的安全保護措施 6.1概述 立體車庫的安全性是一個很重要的問題。我國現(xiàn)在的停車設備還不完善，所以安全問題就顯得特別重要，作為要長期使用而且使用比較頻繁的設備，安全是第一位的，只有設備安全運行的時間長，人們才能接受它。因為立體車庫的很多東西都還沒有標準，以下介紹幾種機械式防墜機構，它們將為停車帶來更好的安全保障。 6.2安全裝置 圖6.1塊式電磁制動器 6.2.1防墜裝置 要保證載車板在運行和停止過程中的絕對安全，必須采用防墜措施?？梢圆捎靡韵录蟹乐箟嬄涞难b置： ⑴鋼絲繩的防斷、防脫 提升載車板用鋼絲繩、滑輪、鏈輪來實現(xiàn)，采用霍爾元件來檢測鋼絲繩的斷頭數(shù)，把它傳輸給上位機儲存，到一定限度系統(tǒng)會自動報警。在滑輪上安裝一防脫機構。防脫機構可防止鋼絲繩由于有偏角或鋼絲繩松動而出現(xiàn)脫輪現(xiàn)象。 ⑵自帶剎車裝置 立體停車庫在運行中假如出現(xiàn)停電情況，從而可能發(fā)生卷筒倒轉(zhuǎn)，采用帶剎車的電機可防止卷筒倒轉(zhuǎn)，可避免搬運器掉下。本次設計采用的是專用停車設備電機，自帶剎車裝置。 6.2.2減震裝置 載車板底部裝有減振裝置，當載車板下降時工作，起減振、緩沖的作用，確保車輛在下降時的安全。 6.2.3立體停車庫緊急停車、誤操作報警 當立體停車庫正在運行，出現(xiàn)突發(fā)事件時，只需按下控制面板上的總停按鈕就可停止一切立體停車庫的動作，同時報警裝置工作，直到故障解除。當出現(xiàn)工作人員在控制面板上的誤操作時，系統(tǒng)報警且拒絕執(zhí)行指令，直到故障解除。 自動化立體停車庫的安全使用，是一個需要長期關注、各個環(huán)節(jié)來共同保障的系統(tǒng)性問題，在立體停車庫的使用中，還需要對各個保證安全的環(huán)節(jié)予以檢測和隨時予以調(diào)整，才能保證立體停車庫的安全，才能保證我們車輛的絕對安全，機械式立體停車設備這一新發(fā)展的機械才能給予人們放心使用的保證。 提升旋轉(zhuǎn)式車庫技術特點 1) 速度快、噪聲小，低震動符合城市環(huán)保要求。 2) 微型計算機控制，觸摸屏操作，簡便安全可靠前進入庫、前進出庫，等待時間短。 3) 高安全可靠性，設備經(jīng)萬次負載運行測試，故障率極低。 4) 采用交流變頻調(diào)速電機和計算機控制, 運行速度合理化, 可較大提高效率和降低能耗。 5) 設有斷電保護等多重安全防護措施，確保人車安全。 6) 操作簡便，既可集中管理，又可由客戶自己操作。 7) 具有獨特的旋轉(zhuǎn)托盤機構和車輛平面運送機構。 8) 該型車庫可以多個并行聯(lián)建, 適應較大存車需求。 9) 該型車庫還適用于底下車庫或半地下半地上設計。 結論 隨著中國經(jīng)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(jīng)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(jīng)濟價值還有待于完善和開發(fā)。為此對立體車庫設計方案優(yōu)化具有重大的現(xiàn)實意義和潛在的市場經(jīng)濟效益。本論文在參閱了國內(nèi)外有關立體停車庫的大量資料的前提下，對單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降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： ⑴通過大量的資料查閱，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(nèi)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。 ⑵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(jīng)濟的方案。 ⑶為了提高車庫可靠性，將來的車庫控制系統(tǒng)將采用成熟的編程器技術，使整個控制系統(tǒng)的可靠性大大的提高，完全實現(xiàn)進出車的自動控制。 ⑷為了提高車庫內(nèi)的安全性，將來的車庫將對庫內(nèi)和存取時的運行狀態(tài)參數(shù)將由車庫的檢測裝置，攝像機，傳感器等進行檢測。并將這些數(shù)據(jù)輸入計算機進行管理和控制，這樣大大的提高了車庫的安全性。 致 謝 畢業(yè)設計就快結束了，也就意味著我的大學生活也結束了，大學四年讓我收獲很多。在此我首先