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題 目 升降旋轉(zhuǎn)式車庫(kù)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)
所在學(xué)院
專業(yè)班級(jí)
指導(dǎo)教師
完成地點(diǎn)
年 月 日
升降旋轉(zhuǎn)式車庫(kù)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
[摘要]：靜態(tài)交通問題是我國(guó)大中城市規(guī)劃和建設(shè)中一個(gè)需要迫切需要解決的問題。立體車庫(kù)的提出和投入使用，大大地緩解了這個(gè)城市問題。但鑒于現(xiàn)有的立體車庫(kù)大多是機(jī)械式的，沒有實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，導(dǎo)致立體車庫(kù)的使用率很低。本文介紹了自動(dòng)化立體車庫(kù)的主要類型和基本特點(diǎn)，著重以升降旋轉(zhuǎn)式自動(dòng)化立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)、容量和安全問題以及PLC技術(shù)在立體車庫(kù)中的運(yùn)用，按動(dòng)按鈕即可完成汽車存取過程，操作簡(jiǎn)單，存取方便?？刂齐娐凡糠植捎媒涣鹘佑|器傳統(tǒng)方式，使運(yùn)行安全可靠。
[關(guān)鍵詞]：立體車庫(kù)； 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(wù)書?
院(系) 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 升降旋轉(zhuǎn)式車庫(kù)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
二、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作自 年 月_ __日 起至 年 月 日止
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn):
四、畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容要求：
PLC近年來(lái)在工業(yè)控制系統(tǒng)方面發(fā)展很快。由于它采用軟件來(lái)改變控制過程，具有體積小、組裝靈活、構(gòu)成簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用在工程實(shí)踐中。
該課題主要研究?jī)?nèi)容有：利用可編程控制技術(shù)進(jìn)行升降旋轉(zhuǎn)式立體車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過對(duì)控制對(duì)象特點(diǎn)的分析和研究、從PLC系統(tǒng)的選型、PLC的I/O點(diǎn)分配、電氣原理圖的繪制、控制程序的編寫等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)所設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行調(diào)試與仿真，并在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行模擬演示。
具體要求如下：
1）了解本次設(shè)計(jì)內(nèi)容，完成相關(guān)中英文資料收集整理工作；
2）結(jié)合所收集到的資料完成開題報(bào)告撰寫工作；
3) 了解車庫(kù)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及工作原理，明確升降旋轉(zhuǎn)式車庫(kù)對(duì)控制的要求；
4）根據(jù)所采用的控制方案，對(duì)PLC進(jìn)行選型，進(jìn)行I/O點(diǎn)分配；
5）根據(jù)I/O分配表，結(jié)合車庫(kù)工作過程，進(jìn)行時(shí)序邏輯的繪制；
6）根據(jù)時(shí)序邏輯繪制程序流程圖，并加入必要的保護(hù)和信息顯示等內(nèi)容；
7）設(shè)計(jì)并制作相應(yīng)的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)所設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行驗(yàn)證。
論文格式要求：
所撰寫的設(shè)計(jì)論文應(yīng)符合當(dāng)年機(jī)械工程學(xué)院對(duì)畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文格式的規(guī)范要求。
上交資料：
模擬實(shí)驗(yàn)裝置、程序流程圖、I/O接線圖、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
指 導(dǎo) 教 師 系(教 研 室)
系(教研室)主任簽名 批準(zhǔn)日期
接受設(shè)計(jì)任務(wù)開始執(zhí)行日期 學(xué)生簽名
目錄
引言 1
1.立體車庫(kù)概述 2
1.1立體車庫(kù)發(fā)展趨勢(shì) 2
1.2升降旋轉(zhuǎn)立體車庫(kù)的優(yōu)點(diǎn) 3
1.3本文的主要研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容 3
1.3.1研究目標(biāo) 3
1.3.2研究?jī)?nèi)容 4
2.單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫(kù)機(jī)械部分設(shè)計(jì) 5
2.1 單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫(kù)的工作原理 5
2.2單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫(kù)的主要組成部分 5
2.2.1結(jié)構(gòu)框架 5
2.2.2總體構(gòu)成 5
2.2.3動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6
2.3前后移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇及其計(jì)算 6
2.4各軸的功率及轉(zhuǎn)矩計(jì)算 7
2.5鋼絲繩選型 8
2.6立體車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu) 8
3．單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 9
3.1立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的主要要求 9
3.2立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 9
3.3控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 9
3.4 PLC控制設(shè)計(jì) 9
4．三菱PLC簡(jiǎn)介 10
4.1三菱FX2N 系列PLC的性能指標(biāo)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(yǔ)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(hào)檢測(cè) 12
5.控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 16
5.4.1程序的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
5.4.2公用程序 17
5.4.3手動(dòng)方式 18
5.4.4自動(dòng)程序 19
5.4.5回原點(diǎn)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(kù)存取機(jī)構(gòu)的安全保護(hù)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(kù)緊急停車、誤操作報(bào)警 29
結(jié)論 30
致 謝 31
參考文獻(xiàn) 32
引言
隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來(lái)越多，而與此相對(duì)應(yīng)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(chǎng)827處，共計(jì)車位5.6萬(wàn)個(gè)，僅占市區(qū)機(jī)動(dòng)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(wú)法樂觀，僅有的227個(gè)地下車庫(kù)使用面積不足60萬(wàn)平方米，只能滿足1.3萬(wàn)輛機(jī)動(dòng)車停放的要求，路邊停車漸呈泛濫之勢(shì)，比例高達(dá)64％，而且還有繼續(xù)上升之勢(shì)。據(jù)建設(shè)部城市交通工程技術(shù)中心對(duì)全國(guó)15個(gè)大城市停車現(xiàn)狀的調(diào)查，城市機(jī)動(dòng)車保有量與停車位之比平均為4.84：1，這一比值對(duì)于渴望“車者有其位”的車主來(lái)說，形式不容樂觀。停車難產(chǎn)生最主要的原因是城市建設(shè)規(guī)劃上的準(zhǔn)備不足。上世紀(jì)80年代初期，北京市權(quán)威部門對(duì)2000年北京汽車發(fā)展數(shù)的預(yù)測(cè)僅僅是70萬(wàn)－80萬(wàn)輛，而事實(shí)上到新世紀(jì)鐘聲敲響之前，北京市汽車總量則足足比預(yù)期多了100萬(wàn)輛，其中私人小客車的數(shù)量就高達(dá)45萬(wàn)輛。面對(duì)迅速發(fā)展的城市車流，停車設(shè)施建設(shè)的落后也就不足為奇。據(jù)建設(shè)部停車技術(shù)開發(fā)推廣中心介紹，北京市停車設(shè)施的“欠賬”最保守估計(jì)應(yīng)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(duì)于動(dòng)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(shè)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(duì)停車設(shè)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(huì)出現(xiàn)停車難的一系列問題。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車輛平均增長(zhǎng)速度在15%-20%，而同時(shí)期城市停車基礎(chǔ)設(shè)施的平均增長(zhǎng)速度只有2%-3%，特別是大城市的機(jī)動(dòng)車擁有量的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過停車基礎(chǔ)設(shè)施的增長(zhǎng)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(chǎng)利用效率，使部分車主更愿意改乘公共交通工具，以減少機(jī)動(dòng)車對(duì)停車場(chǎng)的需求。而硬措施，主要包括增建停車場(chǎng)，建設(shè)地下及立體停車場(chǎng)、利用其它空間滿足停車需求。而無(wú)論采取什么措施，在規(guī)劃后再收拾殘局，于局限內(nèi)彌補(bǔ)不足，政府和管理部門所需投入得精力和資金都不小。
機(jī)械車庫(kù)與地下車庫(kù)相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫(kù)內(nèi)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說，機(jī)械車庫(kù)從管理上可以做到徹底的人車分流。
近年來(lái) ，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)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(guó)個(gè)人汽車保有量為12427672輛。其中，個(gè)人轎車4890387輛，比2002年增加1462441輛，增長(zhǎng)率為42.7%，但與此同時(shí)，汽車停車場(chǎng)地的增長(zhǎng)卻不能與之同步，汽車泊位與汽車數(shù)量的比例嚴(yán)重失調(diào)，由此帶來(lái)停車難、違章停車、停車管理困難等一系列問題。當(dāng)以往的路邊、人行道上停車、地下或地面停車場(chǎng)均解決不了上述問題時(shí)，采用機(jī)械式立體停車設(shè)備是一個(gè)非常有效的措施。機(jī)械式立體停車設(shè)備又名立體車庫(kù)，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(gè)有效手段。國(guó)家計(jì)委已明確機(jī)械式立體停車設(shè)備及城市立體停車場(chǎng)為國(guó)家重點(diǎn)支持的產(chǎn)業(yè)，1998年1月1日起執(zhí)行的《國(guó)家計(jì)委6號(hào)令》把機(jī)械式停車序和立體停車場(chǎng)列入“國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)日錄”，國(guó)家海關(guān)總署對(duì)機(jī)械式停車產(chǎn)品規(guī)定“國(guó)內(nèi)投資項(xiàng)目給予免征進(jìn)口稅”、上述措施為我國(guó)立體車庫(kù)產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)提供了良好的條件、也為我國(guó)解決城市停車間題提供了機(jī)會(huì)?？梢灶A(yù)見立體車庫(kù)具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。
1.立體車庫(kù)概述
1.1立體車庫(kù)發(fā)展趨勢(shì)
隨著當(dāng)今社會(huì)各種高新技術(shù)的引入，立體車庫(kù)正在向?qū)I(yè)化、復(fù)雜化、智能化和高自動(dòng)化方向發(fā)展，重點(diǎn)表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:
(1)專業(yè)化:立體車庫(kù)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能正常運(yùn)行而不出故障是用戶的首要要求，也是一套停車場(chǎng)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(shè)備的可靠性，立體車庫(kù)的軟硬件設(shè)施及各種設(shè)備的配套也應(yīng)當(dāng)達(dá)到專業(yè)化程度。
(2)復(fù)雜化:立體車庫(kù)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(jī)械設(shè)備，還包含了當(dāng)今機(jī)械、電子、建筑、液壓、光學(xué)、磁控、管理和計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的大量先進(jìn)技術(shù)。立體停車系統(tǒng)己經(jīng)日臻完善，如汽車出入車庫(kù)時(shí)采用聲光引導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自動(dòng)識(shí)別、限速保護(hù)與多重機(jī)構(gòu)互鎖、停車泊位自動(dòng)跟蹤、鏈繩長(zhǎng)度超范圍報(bào)警和彈性變形自動(dòng)補(bǔ)償、汽車安全檢測(cè)、圖像識(shí)別技術(shù)、科學(xué)管理等，各種領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)的綜合使用，已經(jīng)使立體車庫(kù)成為一個(gè)獨(dú)立的大型復(fù)雜的高技術(shù)設(shè)備。
(3)智能化:立體車庫(kù)的發(fā)展越來(lái)越向著智能化方向發(fā)展，一些新技術(shù)正在迅速進(jìn)入該領(lǐng)域，如變頻技術(shù)、全電腦控制系統(tǒng)、導(dǎo)航定位技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、傳感技術(shù)、光纖通訊技術(shù)、防火防盜系統(tǒng)、停電及電源故障的自動(dòng)判別排除及處理系統(tǒng)等。對(duì)于全電腦自動(dòng)控制系統(tǒng)，要開發(fā)、設(shè)計(jì)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(duì)于“模塊”閣架式立體車庫(kù)的電梯調(diào)配，自動(dòng)送車找位、自動(dòng)平層，應(yīng)快捷、準(zhǔn)確、可靠。系統(tǒng)安全裝置的設(shè)置要與動(dòng)態(tài)過程安全檢測(cè)形成閉環(huán)，確保存取車過程的安全運(yùn)行。
(4)高自動(dòng)化:立體車庫(kù)的高自動(dòng)化主要表現(xiàn)為先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)和科學(xué)的管理方法?？刂萍夹g(shù)和管理方法互為所長(zhǎng)，大幅度提高了存取車效率。在控制方法上采用了遙控技術(shù)和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng);車輛?？糠€(wěn)妥(在車庫(kù)外面需要自動(dòng)轉(zhuǎn)向)后，車庫(kù)可以將汽車自動(dòng)停放到合適的位置，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作;在科學(xué)管理方面，計(jì)算機(jī)中心對(duì)停車場(chǎng)實(shí)行全方位管理，整個(gè)停車場(chǎng)完全在計(jì)算機(jī)監(jiān)控之下，包括設(shè)備監(jiān)控、出入口監(jiān)控、停車場(chǎng)內(nèi)部監(jiān)控，整個(gè)停車場(chǎng)運(yùn)行的狀態(tài)信息都可以存入計(jì)算機(jī)，通過便捷的人機(jī)管理界面，實(shí)現(xiàn)車流量統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)故障查詢、收費(fèi)狀況查詢、進(jìn)出車輛信息查詢、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)查詢同時(shí)可以設(shè)置打印報(bào)表功能。未來(lái)的車庫(kù)系統(tǒng)管理更開放、更靈活，整個(gè)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(jiǎn)便，功能更加強(qiáng)大。整個(gè)車庫(kù)的管理可以納入樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)綜合的計(jì)算機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)立體車庫(kù)的無(wú)人化管理。
車庫(kù)，是大中城市的熱門話題，隨著家用汽車的不斷增加，公共場(chǎng)所及社區(qū)內(nèi)存車矛盾、車擠綠地的問題將會(huì)越來(lái)越突出，在人們對(duì)生活質(zhì)量和環(huán)境意識(shí)不斷增強(qiáng)之時(shí)“車庫(kù)”日漸成為熱門話題，機(jī)械自動(dòng)化立體車庫(kù)將會(huì)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(kù)的優(yōu)點(diǎn)
(1)與傳統(tǒng)升降橫移類車庫(kù)相比，能夠100%增加上層停車位，無(wú)需因預(yù)留避讓空間而浪
寶貴的停車時(shí)間。在地下車庫(kù)使用，可比傳統(tǒng)升降橫移類車庫(kù)多增加停車位。
(2)占地面積少
車輛入庫(kù)無(wú)需倒車，設(shè)備占用空間面積少。與傳統(tǒng)二層升降橫移立體車庫(kù)相比，可節(jié)約場(chǎng)地建筑面積，降低建設(shè)成本。
(3)個(gè)性化
因地制宜，根據(jù)不同環(huán)境，即可單臺(tái)安裝，又可多臺(tái)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(kù)、戶外適當(dāng)位置。
設(shè)備權(quán)屬清晰，可實(shí)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(jī)械車庫(kù)吊索的“窄門”約束。上層臺(tái)板經(jīng)移出、旋轉(zhuǎn)90度后降落地面，車主存取車均為無(wú)轉(zhuǎn)彎的直行方式，無(wú)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(kù)產(chǎn)品無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)獨(dú)立車位系統(tǒng)，獨(dú)立控制每一個(gè)車位，無(wú)需牽一發(fā)而動(dòng)全身；即使發(fā)生停電或故障，每個(gè)上層車位均可通過手動(dòng)釋放實(shí)現(xiàn)安全取車；配備動(dòng)態(tài)防墜落機(jī)構(gòu)，即使鏈條或其它傳動(dòng)部件發(fā)生斷裂或失控，也能將臺(tái)板卡住不墜落。
(6)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、操作簡(jiǎn)單
每存取一臺(tái)車耗電約0.07千瓦時(shí)，管理員遙控操作，亦可由車主按鍵操作。
(7)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔
兩層停車臺(tái)由單個(gè)立柱支撐，四周無(wú)圍板，建筑通透性好，不是呆板的鋼框架結(jié)構(gòu)，對(duì)周圍景觀影響較小。
(8)維護(hù)、保養(yǎng)方便
完善的維護(hù)保養(yǎng)方案，定時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查、保養(yǎng)。設(shè)備獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行，單臺(tái)設(shè)備維修不會(huì)影響相鄰及全部停車位。
1.3本文的主要研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容
目前，立體車庫(kù)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(duì)國(guó)內(nèi)外各種同類產(chǎn)品進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，再結(jié)合造價(jià)、技術(shù)難度以及用戶需求等各個(gè)方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)垂直升降式立體車庫(kù)形式比較多，規(guī)?？纱罂尚。覍?duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性較強(qiáng)，同時(shí)采用這類設(shè)備的車庫(kù)十分普遍。因此，最終確定研究對(duì)象為單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫(kù)。
1.3.1研究目標(biāo)
(1)單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體停車設(shè)備總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究；確定單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體停車設(shè)備的總體布局、運(yùn)行方式，然后進(jìn)行存取車方式、提升系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)等各個(gè)組成部分的總體設(shè)計(jì)。
(2)單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體停車設(shè)備的存取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；在分析比較的基礎(chǔ)上，確定車庫(kù)的存取車形式，然后由此詳細(xì)設(shè)計(jì)停車位、載車板和存取機(jī)構(gòu)。
(3)單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體停車設(shè)備的升降驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)研究；首先通過比較，選定曳引驅(qū)動(dòng)方式作為整個(gè)車庫(kù)的升降方式。然后設(shè)計(jì)升降平臺(tái)、安全機(jī)構(gòu)等。并計(jì)算升降系統(tǒng)電機(jī)所需要的曳引能力和重量等。
1.3.2研究?jī)?nèi)容
(1)通過查閱單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫(kù)的文獻(xiàn)，結(jié)合立體車庫(kù)的實(shí)例，加深理解垂直升降式立體車庫(kù)運(yùn)行基本原理以及停車流程。
(2)確立了簡(jiǎn)易垂直單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫(kù)存取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)立體車庫(kù)所需電機(jī)等關(guān)鍵部件進(jìn)行選型計(jì)算校核。
(3)在AutoCAD中繪制立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，繪制PLC控制原理圖
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2.單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫(kù)機(jī)械部分設(shè)計(jì)
2.1 單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫(kù)的工作原理
簡(jiǎn)易單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫(kù)是指利用載車板的升降旋轉(zhuǎn)來(lái)存取停放車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。簡(jiǎn)易垂直升降式立體車庫(kù)每個(gè)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(yùn)動(dòng)到達(dá)地面層，駕駛員進(jìn)入車庫(kù)，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫(kù)的車只作升降，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可進(jìn)入車庫(kù)內(nèi)將汽車開進(jìn)或開出車庫(kù)。 由于簡(jiǎn)易垂直升降式停車設(shè)備對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)土建的要求比較低，因此，應(yīng)用非常廣泛。
2.2單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫(kù)的主要組成部分
單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫(kù)由車庫(kù)結(jié)構(gòu)、載車板、傳動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)五大部分組成。
2.2.1結(jié)構(gòu)框架
在單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式車庫(kù)中我們選用鋼結(jié)構(gòu)。，鋼結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn):
（1）鋼結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度高、塑性小、自重小鋼結(jié)構(gòu)在一般條件下不會(huì)因超載等而突然斷裂，破壞前一般都會(huì)產(chǎn)生顯著的變形，易于被發(fā)現(xiàn)，可及時(shí)采取補(bǔ)救措施，避免重大事故發(fā)生。而且自重小，便于運(yùn)輸和搬運(yùn).
（2）密封性好鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)、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(xué)性能都比較好，也便于進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
（4）制造簡(jiǎn)單，施工周期短鋼結(jié)構(gòu)一般在專業(yè)工廠制造，易實(shí)現(xiàn)機(jī)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(jié)構(gòu)中工業(yè)化程度最高的一種結(jié)構(gòu)。構(gòu)件制造完成后，運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)拼裝成結(jié)構(gòu)。拼裝可采用安裝方便的螺栓連接，有時(shí)還可在地面拼裝成較大的單元，再進(jìn)行吊裝。施工工期短，可盡快發(fā)揮投資的經(jīng)濟(jì)效益。由于鋼結(jié)構(gòu)具有連接的特性，故易于加固、改建和拆遷。
2.2.2總體構(gòu)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(dú)立的電機(jī)用于傳動(dòng)。載車板的材料也是選用鋼結(jié)構(gòu)的材料，因?yàn)樽灾匦?qiáng)度高。
(2)傳動(dòng)系統(tǒng)
傳動(dòng)系統(tǒng)采用減速電機(jī)來(lái)實(shí)行運(yùn)動(dòng)，
(3)控制系統(tǒng)
旋轉(zhuǎn)升降式立體停車設(shè)備的控制系統(tǒng)采用PLC 可編程序控制器控制，主要有手動(dòng)、自動(dòng)、復(fù)位、急停四種控制方法。自動(dòng)控制應(yīng)用于平時(shí)的正常工作狀態(tài)，手動(dòng)控制應(yīng)用于調(diào)試、維修狀態(tài)，復(fù)位應(yīng)用于排除故障場(chǎng)合，急停應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)異常的緊急場(chǎng)合。
(4)安全裝置
可以采用很多形式來(lái)進(jìn)行安全防護(hù)，可以采取制動(dòng)器等。
2.2.3動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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(kù)設(shè)計(jì)中，各種提升方式特點(diǎn)如下：
(1)采用鏈傳動(dòng)：優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)簡(jiǎn)單可靠，維修簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉;缺點(diǎn)是沖擊比較大，有提升高度的限制，安裝調(diào)試時(shí)需要注意是否有咬鏈的情況出現(xiàn)。
(2)采用鋼絲繩傳動(dòng)：優(yōu)點(diǎn)是對(duì)車庫(kù)底盤可以提升的高度可以不加限制，造價(jià)比較低;缺點(diǎn)是因?yàn)樾枰饧愉摻z繩桶和剎車盤增加了安裝調(diào)試的時(shí)間和造價(jià)。
(3)采用液壓傳動(dòng)：優(yōu)點(diǎn)是可以真正實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，功率與重量比高、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、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(rùn)滑作用、安全防爆等優(yōu)點(diǎn);同時(shí)也具有元件昂貴、成本高、密封技術(shù)要求高、油液易污染、能源傳輸不便等缺點(diǎn)。
綜合考慮，因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)的車庫(kù)簡(jiǎn)易垂直升降式，要盡量的節(jié)約場(chǎng)地，要求噪聲較小，加上安裝和經(jīng)濟(jì)性的考慮，所以選擇了用鋼繩提升的方式。
2.3前后移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇及其計(jì)算
有效功率Pw=Fv1000=25000=5.0kw
傳動(dòng)裝置總效率
皮帶傳送效率
齒輪嚙合效率（齒輪精度為7級(jí)）
滾動(dòng)軸承效率
聯(lián)軸器效率
則傳動(dòng)總效率
=0.834
所需電動(dòng)機(jī)功率kw
查表可選Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)Y132M2-6型，額定功率kw
或選Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)Y160M2-8，額定功率kw
確定電動(dòng)機(jī)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(jìn)行比較，查的電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)。計(jì)算出總傳動(dòng)比.
方案1： 方案2:
比較兩方案可見方案一選用的電動(dòng)機(jī)雖然質(zhì)量和價(jià)格較低，但總傳動(dòng)比大。為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案2.電動(dòng)機(jī)型號(hào)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(jì)算
按表取，則減速器的傳動(dòng)比為
取兩級(jí)齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比
==4.51
則低速級(jí)的傳動(dòng)比
0軸：電動(dòng)機(jī)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(dòng)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(jié)，鋼絲繩另一端纏繞在卷筒上，當(dāng)載車板需要升降時(shí)，提升電機(jī)便會(huì)通過其正反轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)卷筒順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)載車板的升和降。在此提升系統(tǒng)中鋼絲繩的強(qiáng)度對(duì)整個(gè)車庫(kù)的安全起到了至關(guān)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(dǎo)致鋼絲繩報(bào)廢的三個(gè)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(shí)即承受拉應(yīng)力，又承受彎曲應(yīng)力，在這種重復(fù)應(yīng)力作用下產(chǎn)生的疲勞破壞是它的主要破壞形式。這些應(yīng)力的大小與卷筒、滑輪的結(jié)構(gòu)、鋼絲繩本身的結(jié)構(gòu)以及操作使用條件(如潤(rùn)滑、材質(zhì)等)有關(guān)，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(jìn)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(lái)解決。而斷裂則常常會(huì)突然發(fā)生，往往導(dǎo)致災(zāi)難性的設(shè)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(zhǎng)度取決于提升高度等方面因素，同時(shí)鋼絲繩在卷筒上纏繞時(shí)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(jìn)繞出和繞過滑輪時(shí)不發(fā)生“跳槽”，對(duì)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(dāng)鋼絲繩繞出最大時(shí)鋼絲繩與卷筒上接觸點(diǎn)的位置。
2.6立體車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)
在車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，包括軸心受力構(gòu)件、立柱的設(shè)計(jì)。進(jìn)行軸心受力構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，軸心受拉構(gòu)件應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度要求，軸心受壓構(gòu)件除應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度要求外，還應(yīng)滿足整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定要求。
設(shè)計(jì)時(shí)采用32a鋼，其屈服極限為235Mpa，抗拉強(qiáng)度為375-500Mpa。本車庫(kù)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(gè)車位所承受的最大重量為2000+500=2500kg
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3．單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述
3.1立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的主要要求
(1)自動(dòng)操作：存取車時(shí)，按鈕操作，只要按動(dòng)開關(guān)按鈕，控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前車庫(kù)情況，自動(dòng)在最短的時(shí)間內(nèi)完成車輛的出入庫(kù)。
(2)安全護(hù)所控制：立體車庫(kù)不允許因錯(cuò)誤動(dòng)作造成車輛損壞，所以必須要有如光電檢測(cè)等安全設(shè)施，及時(shí)檢測(cè)車庫(kù)狀況，避免事故發(fā)生。
(3)高速、平穩(wěn)：為了縮短存取時(shí)間，要求傳動(dòng)裝置以高速度運(yùn)行，同時(shí)，要求傳動(dòng)裝置具有自動(dòng)減速功能，以保證安全、低噪聲與平穩(wěn)啟動(dòng)和制動(dòng)。
3.2立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
立體車庫(kù)是一種機(jī)電結(jié)合的產(chǎn)品，在控制系統(tǒng)的管理下來(lái)完成各種車輛的存儲(chǔ)和取出。一般來(lái)說，基于可編程控制器PLC的控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)和滿足立體車庫(kù)的高性能的使用要求。但是，因?yàn)镻LC控制其顯示和文字處理功能比較差，難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理。為了便于管理和維護(hù)，并能通過PC實(shí)現(xiàn)車庫(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，整個(gè)立體車庫(kù)的控制系統(tǒng)以觸摸屏為用戶人機(jī)界面，以可編程控制器PLC為主控制器進(jìn)行前端控制，并通過人機(jī)界面上的控制按鈕，由工作人員現(xiàn)場(chǎng)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)車庫(kù)的管理和控制。采用PC機(jī)為上位機(jī)，PLC為下位機(jī)，兩者之間的通信由PLC的串行通信。適配器模塊與PC機(jī)的RS-232接口通過串行通信數(shù)據(jù)線來(lái)完成。
3.3控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
由于該單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫(kù)控制系統(tǒng)控制量只有數(shù)字開關(guān)量，并且車庫(kù)要求高度的運(yùn)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(jī)，三菱FX2N、系列PLC具有高速度、小型化、高級(jí)功能邏輯選件及定位控制等優(yōu)點(diǎn)，在基本單元上擴(kuò)展可進(jìn)行16-256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合；可運(yùn)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(yùn)算指令。
3.4 PLC控制設(shè)計(jì)
根據(jù)立體車庫(kù)存取車的流程，采用梯形圖形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，本車庫(kù)控制系統(tǒng)分手動(dòng)操作和自動(dòng)操作和回原位操作三部分。手動(dòng)操作是專門用于車庫(kù)設(shè)備的安裝調(diào)試、維修和故障修理；自動(dòng)操作為車庫(kù)正常運(yùn)行時(shí)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(shè)計(jì)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(guān)來(lái)判斷是否升降旋轉(zhuǎn)橫移，來(lái)決定下一步動(dòng)作。
(2)庫(kù)位記憶和清除。每次存車到位后，根據(jù)庫(kù)位上的光電檢測(cè)，防止手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)出錯(cuò)。存車時(shí)，將車開到載車板上，光電開關(guān)檢測(cè)汽車外形壓力傳感器檢測(cè)停放位置，此時(shí)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(jī)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(kù)車位，檢測(cè)車輛在人機(jī)界面顯示該庫(kù)位以有車，說明存車結(jié)束。取車過程類似，只是升降旋轉(zhuǎn)橫移移動(dòng)順序有所不同。
4．三菱PLC簡(jiǎn)介
4.1三菱FX2N 系列PLC的性能指標(biāo)和分類
PLC的主要性能指標(biāo)
（1）I／O點(diǎn)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(biāo)志著可以接多少個(gè)開關(guān)、按鈕和可以控制多少個(gè)負(fù)載。
存儲(chǔ)容量
（2）存儲(chǔ)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(chǔ)器容量，一般以步為單位，二進(jìn)制16位即一個(gè)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(kuò)展模塊，以適應(yīng)各種特殊應(yīng)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(tái)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(qiáng)弱的主要指標(biāo)。
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(dòng)控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)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(chǔ)器、輸入／輸出接口、內(nèi)部電源）、I／O擴(kuò)展單元及外部設(shè)備組成。
4.3可編程序控制器的工作方式及編程語(yǔ)言
4.3.1PLC的掃描工作方式
可編程序控制器在進(jìn)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(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)的地址號(hào)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(jié)束。然后再?gòu)念^開始掃描，并周而復(fù)始地重要進(jìn)行?？删幊绦蚩刂破鞴ぷ鲿r(shí)的掃描過程如圖4.1所示，包括五個(gè)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(shí)間稱為掃描周期。掃描周期的長(zhǎng)短與用戶程序的長(zhǎng)度和掃描速度有關(guān)。
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(gè)主要階段，在PLC的實(shí)際工作過程中，每個(gè)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(gè)階段外，還要進(jìn)行自診斷、與外設(shè)（如編程器、上位計(jì)算機(jī)）通信等處理。即一個(gè)掃描周期還應(yīng)包含自診斷及與外設(shè)通信等時(shí)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(hào)發(fā)生變化，輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容也不會(huì)改變，還會(huì)影響本次循環(huán)的掃描結(jié)果。輸出信號(hào)的變化滯后于輸入信號(hào)的變化，這產(chǎn)生了PLC的輸入輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象，最大滯后時(shí)間為2-3個(gè)掃描周期。
4.4 PLC選擇
本系統(tǒng)采用三菱公司的型號(hào)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(diǎn),輸出24點(diǎn).FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC，內(nèi)置用戶存儲(chǔ)器8K步，可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，可有多種特殊功能擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多種特殊控制功能（PID、高速計(jì)數(shù)、A/D、D/A、等）。有功能很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接。是一種具有結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便、同類產(chǎn)品價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。隨著電子科技發(fā)展及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用之需要，PLC的功能也日益強(qiáng)大，例如位置控制及網(wǎng)絡(luò)功能等。
4.5信號(hào)檢測(cè)
立體車庫(kù)的存取過程是自動(dòng)完成的，從司機(jī)開車入庫(kù)到把車開出，全部過程在各項(xiàng)檢測(cè)的嚴(yán)密監(jiān)視下完成，完善的檢測(cè)手段是立體車庫(kù)安全可靠運(yùn)行的保證。
(1)車輛外形尺寸檢測(cè)。對(duì)車的位置，長(zhǎng)度，鋼繩安全等進(jìn)行檢測(cè)。一旦發(fā)現(xiàn)超標(biāo)就報(bào)警，并予以提示。
(2)存取車過程中的檢測(cè)。在橫移機(jī)構(gòu)動(dòng)作之前，檢查車位上有無(wú)汽車。在存取車過程中，對(duì)載車板上的汽車狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
到位檢測(cè)用壓力傳感器，壓力傳感器是工業(yè)實(shí)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(hào)，模擬信號(hào)是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號(hào)。 或在一段連續(xù)的時(shí)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(hào)。而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體壓力傳感器也應(yīng)運(yùn)而生。其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、準(zhǔn)確度高、溫度特性好。特別是隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)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(cè)用對(duì)射型光電開關(guān)，對(duì)射型光電開關(guān)由發(fā)射器和接收器組成，結(jié)構(gòu)上是兩者相互分離的，在光束被中斷的情況下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)信號(hào)變化，典型的方式是位于同一軸線上的光電開關(guān)可以相互分開達(dá)50米。特征：
(1)辨別不透明的反光物體；
(2)有效距離大，因?yàn)楣馐缭礁袘?yīng)距離的時(shí)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(gè)單元都必須敷設(shè)電纜。
5.控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
5.1操作面板介紹
立體車庫(kù)操作面板分布情況如圖示，車庫(kù)有手動(dòng)，自動(dòng)，回原位三種操作方式，用開關(guān)SA進(jìn)行選擇.手動(dòng)工作方式時(shí)，用操作按鈕（SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10)來(lái)點(diǎn)動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的個(gè)動(dòng)作；自動(dòng)工作方式時(shí)，車庫(kù)在原位，按下啟動(dòng)按鈕SB3，自動(dòng)執(zhí)行后移，左轉(zhuǎn)，下降，當(dāng)車到位，人員按下確定按鈕SB4車庫(kù)再次啟動(dòng)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(cè)，防墜裝置進(jìn)行保護(hù)。如果車庫(kù)在最下位置是，按下回原位按鈕SB5，車庫(kù)自動(dòng)運(yùn)行回到原位停止。左上角分別為報(bào)警燈和車輛到位顯示燈，當(dāng)車輛不在車位上安全位置時(shí)，或鋼絲繩斷裂時(shí)，報(bào)警燈變亮，車輛停到位時(shí)，車輛到位燈點(diǎn)亮，表明可以運(yùn)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(diǎn)數(shù)22，輸出點(diǎn)數(shù)10
表5.2 PLC I\O分配表
名稱
作用
X0
手動(dòng)
X14
后限位
X1
回原位
X15
上升開關(guān)
X2
自動(dòng)
X17
下降開關(guān)
X4
確定
X20
前移開關(guān)
X5
回原位開關(guān)
X21
后移開關(guān)
X10
上限位
X22
壓力傳感器
X11
下限位
X23
計(jì)數(shù)傳感器
X12
左限位
X24
光電開關(guān)
X13
右限位
X25
左旋開關(guān)
X14
前限位
X26
右旋開關(guān)
X27
楔形塊開關(guān)
X3
啟動(dòng)
Y0
前移
Y3
上升
Y1
左旋
Y4
右旋
Y2
下降
Y5
后移
Y6
報(bào)警燈
Y7
到位燈
Y8
制動(dòng)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(gè)輸入設(shè)備和10個(gè)輸出設(shè)備，分別占用PLC的18個(gè)輸入點(diǎn)和8個(gè)輸出點(diǎn)，為保證在緊急情況下能可靠切斷PLC負(fù)載電源設(shè)置了交流接觸器KM。在PLC開始運(yùn)行時(shí)按下電源按鈕，，SB1使KM線圈得電并自鎖，出現(xiàn)緊急情況時(shí)，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(shè)計(jì)
5.4.1程序的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如圖5.4示為立體車庫(kù)PLC梯形圖程序總體設(shè)計(jì)，將程序分為，公用程序，手動(dòng)程序，自動(dòng)程序，回原位程序，四個(gè)部分。假如選擇手動(dòng)工作，則X0為ON，X1為OFF，此時(shí)PLC執(zhí)行完公用程序后，將跳過自動(dòng)程序到P0處，由于X0常閉觸電為斷開，故執(zhí)行手動(dòng)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(shè)選擇回原位程序，則X0為OFF，X1為ON，跳過自動(dòng)程序和手動(dòng)程序執(zhí)行回原位程序。假設(shè)選擇自動(dòng)程序，則X0，X1均為OFF,此時(shí)執(zhí)行完自動(dòng)程序后，跳過手動(dòng)和回原位程序。
圖5.4程序總體結(jié)構(gòu)圖
5.4.2公用程序
當(dāng)上限位開關(guān)，右限位開關(guān)，后限位開關(guān)常開觸點(diǎn)閉合，輔助繼電器M0變?yōu)镺N，表示車庫(kù)在原位。
公用程序用于自動(dòng)和回原位程序的相互轉(zhuǎn)換處理，當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)工作方式時(shí)，必須將除初始不以外的各部，對(duì)應(yīng)的輔助繼電器（M501--M506)復(fù)位，否則當(dāng)系統(tǒng)從自動(dòng)到手動(dòng)工作方式，再?gòu)氖謩?dòng)到自動(dòng)工作方式時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)活動(dòng)步的異常情況，引起錯(cuò)誤動(dòng)作。
當(dāng)車庫(kù)處于原點(diǎn)狀態(tài)（M0為ON),在開始執(zhí)行用戶程序M8002、系統(tǒng)處于手動(dòng)、回原點(diǎn)狀態(tài)(X1，X0為ON)時(shí)，初始步對(duì)應(yīng)的M500將被置位，為進(jìn)入自動(dòng)程序做好準(zhǔn)備，若此時(shí)M0為OFF，M500將被復(fù)位，初始步不為活動(dòng)步，系統(tǒng)不能在自動(dòng)工作方式下工作。同時(shí)，光電限位裝置，防墜裝置，到位感應(yīng)裝置工作。如圖5.5。
圖5.5公用程序梯形圖
5.4.3手動(dòng)方式
如圖5.6所示手動(dòng)工作時(shí)用X16,x17,x20,x21,x25,x26六個(gè)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(yùn)行時(shí)正常安全，設(shè)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(shí)序圖如5.7所示。
圖5.6手動(dòng)程序梯形圖
X20
X14
Y5
Y0 圖5.7手動(dòng)程序邏輯圖
5.4.4自動(dòng)程序
如圖5.8示為車庫(kù)系統(tǒng)自動(dòng)程序功能圖。使用通用指令的編程方式設(shè)計(jì)出自動(dòng)程序如圖示。
系統(tǒng)處于原位時(shí)若打到自動(dòng)擋，按下啟動(dòng)按鈕，M501得電并自鎖，載車板前移，當(dāng)碰到前限位開關(guān)X14，M502,得電自鎖，M501,斷電，載車板左轉(zhuǎn)，當(dāng)碰到左限位開關(guān)X12時(shí)，M503得電自鎖，M502斷電，載車板下降，碰到下限位開關(guān)X11時(shí)M503斷電，載車板停止。當(dāng)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(guān)X10時(shí)M505的電自鎖，M504斷電，載車板右轉(zhuǎn)，當(dāng)碰到右限位開關(guān)時(shí)，M506得電自鎖，M505斷電，載車板后移，碰到后限位開關(guān)時(shí)，M506斷電系統(tǒng)回到原位，初始狀態(tài)被激活，為下次運(yùn)行做好準(zhǔn)備，在自動(dòng)程序中加入防墜，和光電限位檢測(cè)開關(guān)輔助觸點(diǎn)，M2，M3若車超限或鋼繩斷裂，系統(tǒng)進(jìn)行做保護(hù)，所有動(dòng)作停止。時(shí)序圖為5.10.梯形圖為5.9.
圖5.8自動(dòng)程序功能圖
圖為5.9自動(dòng)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(dòng)程序時(shí)序邏輯圖
5.4.5回原點(diǎn)程序
如圖5.11示為自動(dòng)回原點(diǎn)梯形圖，在回原點(diǎn)工作方式X1為ON，按下回原點(diǎn)按鈕X5，M4變?yōu)镺N，載車板上升，升到上限位開關(guān)X10為ON時(shí)，載車板右轉(zhuǎn)，到右限位X13時(shí),X13變?yōu)镺N,載車板后移，碰到后限位開關(guān)X15時(shí)，X15為ON，載車板停止，M4被復(fù)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(dòng)工作方式做好準(zhǔn)備.時(shí)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(shí)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(shè)計(jì)過程中已經(jīng)考慮各部分之間相互關(guān)系，因此只需將公用程序、手動(dòng)程序、自動(dòng)程序、回原位程序，按照總體結(jié)構(gòu)綜合起來(lái)及為升降旋轉(zhuǎn)車庫(kù)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(kù)存取機(jī)構(gòu)的安全保護(hù)措施
6.1概述
立體車庫(kù)的安全性是一個(gè)很重要的問題。我國(guó)現(xiàn)在的停車設(shè)備還不完善，所以安全問題就顯得特別重要，作為要長(zhǎng)期使用而且使用比較頻繁的設(shè)備，安全是第一位的，只有設(shè)備安全運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)，人們才能接受它。因?yàn)榱Ⅲw車庫(kù)的很多東西都還沒有標(biāo)準(zhǔn)，以下介紹幾種機(jī)械式防墜機(jī)構(gòu)，它們將為停車帶來(lái)更好的安全保障。
6.2安全裝置
圖6.1塊式電磁制動(dòng)器
6.2.1防墜裝置
要保證載車板在運(yùn)行和停止過程中的絕對(duì)安全，必須采用防墜措施。可以采用以下集中防止墜落的裝置：
⑴鋼絲繩的防斷、防脫
提升載車板用鋼絲繩、滑輪、鏈輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用霍爾元件來(lái)檢測(cè)鋼絲繩的斷頭數(shù)，把它傳輸給上位機(jī)儲(chǔ)存，到一定限度系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。在滑輪上安裝一防脫機(jī)構(gòu)。防脫機(jī)構(gòu)可防止鋼絲繩由于有偏角或鋼絲繩松動(dòng)而出現(xiàn)脫輪現(xiàn)象。
⑵自帶剎車裝置
立體停車庫(kù)在運(yùn)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(jī)可防止卷筒倒轉(zhuǎn)，可避免搬運(yùn)器掉下。本次設(shè)計(jì)采用的是專用停車設(shè)備電機(jī)，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(dāng)載車板下降時(shí)工作，起減振、緩沖的作用，確保車輛在下降時(shí)的安全。
6.2.3立體停車庫(kù)緊急停車、誤操作報(bào)警
當(dāng)立體停車庫(kù)正在運(yùn)行，出現(xiàn)突發(fā)事件時(shí)，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(kù)的動(dòng)作，同時(shí)報(bào)警裝置工作，直到故障解除。當(dāng)出現(xiàn)工作人員在控制面板上的誤操作時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警且拒絕執(zhí)行指令，直到故障解除。
自動(dòng)化立體停車庫(kù)的安全使用，是一個(gè)需要長(zhǎng)期關(guān)注、各個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)共同保障的系統(tǒng)性問題，在立體停車庫(kù)的使用中，還需要對(duì)各個(gè)保證安全的環(huán)節(jié)予以檢測(cè)和隨時(shí)予以調(diào)整，才能保證立體停車庫(kù)的安全，才能保證我們車輛的絕對(duì)安全，機(jī)械式立體停車設(shè)備這一新發(fā)展的機(jī)械才能給予人們放心使用的保證。
提升旋轉(zhuǎn)式車庫(kù)技術(shù)特點(diǎn)
1) 速度快、噪聲小，低震動(dòng)符合城市環(huán)保要求。
2) 微型計(jì)算機(jī)控制，觸摸屏操作，簡(jiǎn)便安全可靠前進(jìn)入庫(kù)、前進(jìn)出庫(kù)，等待時(shí)間短。
3) 高安全可靠性，設(shè)備經(jīng)萬(wàn)次負(fù)載運(yùn)行測(cè)試，故障率極低。
4) 采用交流變頻調(diào)速電機(jī)和計(jì)算機(jī)控制, 運(yùn)行速度合理化, 可較大提高效率和降低能耗。
5) 設(shè)有斷電保護(hù)等多重安全防護(hù)措施，確保人車安全。
6) 操作簡(jiǎn)便，既可集中管理，又可由客戶自己操作。
7) 具有獨(dú)特的旋轉(zhuǎn)托盤機(jī)構(gòu)和車輛平面運(yùn)送機(jī)構(gòu)。
8) 該型車庫(kù)可以多個(gè)并行聯(lián)建, 適應(yīng)較大存車需求。
9) 該型車庫(kù)還適用于底下車庫(kù)或半地下半地上設(shè)計(jì)。
結(jié)論
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，城市化進(jìn)程加快，汽車越來(lái)越快的走進(jìn)工薪階層家庭，而土地越來(lái)越緊缺的情況下，為解決城市停車難的問題，立體車庫(kù)是必然出路。我國(guó)立體車庫(kù)發(fā)展雖經(jīng)歷了十來(lái)年的發(fā)展，但仍處于初級(jí)的停車功能，是最原始的使用階段，它的設(shè)計(jì)水平、經(jīng)濟(jì)價(jià)值還有待于完善和開發(fā)。為此對(duì)立體車庫(kù)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和潛在的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。本論文在參閱了國(guó)內(nèi)外有關(guān)立體停車庫(kù)的大量資料的前提下，對(duì)單臂旋轉(zhuǎn)垂直升降式立體車庫(kù)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)裝置和控制系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致研究，得出了以下重要的結(jié)論：
⑴通過大量的資料查閱，對(duì)自動(dòng)化立體車庫(kù)的發(fā)展特點(diǎn)和發(fā)展方向進(jìn)行了總結(jié)，通過對(duì)市場(chǎng)需求的分析和對(duì)比國(guó)內(nèi)外立體車庫(kù)的發(fā)展?fàn)顩r，分析了智能立體車庫(kù)廣闊的市場(chǎng)前景和趨勢(shì)。
⑵在分析目前立體車庫(kù)常用的傳動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，確定了本車庫(kù)的機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)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(jì)的方案。
⑶為了提高車庫(kù)可靠性，將來(lái)的車庫(kù)控制系統(tǒng)將采用成熟的編程器技術(shù)，使整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性大大的提高，完全實(shí)現(xiàn)進(jìn)出車的自動(dòng)控制。
⑷為了提高車庫(kù)內(nèi)的安全性，將來(lái)的車庫(kù)將對(duì)庫(kù)內(nèi)和存取時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)將由車庫(kù)的檢測(cè)裝置，攝像機(jī)，傳感器等進(jìn)行檢測(cè)。并將這些數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理和控制，這樣大大的提高了車庫(kù)的安全性。
致 謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)就快結(jié)束了，也就意味著我的大學(xué)生活也結(jié)束了，大學(xué)四年讓我收獲很多。在此我首先