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浙 江 工 业 大 学 成 人 教 育 学 院毕 业 设 计 说 明 书 (论 文 )论 文 题 目 ： 多 层 升 降 横 移 式 立 体 车 库 控 制 系 统 的 设 计 学 生 姓 名指 导 教 师专 业 班 级教 学 点 浙 江 工 业 大 学 萧 山 分 院提 交 日 期 2013 年 5 月 25 日 浙 江 工 业 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 I 摘 要升 降 横 移 式 立 体 车 库 采 用 模 块 化 设 计 ， 每 单 元 可 设 计 成 两 层 、 三 层 、 四 层 、 五 层 、半 地 下 等 多 种 形 式 ， 车 位 数 从 几 个 到 上 百 个 。 此 立 体 车 库 适 用 于 地 面 及 地 下 停 车 场 ， 配置 灵 活 ， 造 价 较 低 。描 述 了 多 层 升 降 横 移 式 立 体 停 车 库 的 运 行 原 理 和 结 构 特 点 ， 介 绍 了 其 控 制 系 统 的 组成 、 PLC控 制 的 实 现 和 控 制 软 件 的 设 计 ， 实 现 了 立 体 车 库 的 自 动 控 制 。立 体 车 库 的 自 动 存 取 车 控 制 系 统 包 括 弱 电 与 强 电 两 套 系 统 。1.弱 电 系 统 主 要 包 括 自 动 方 式 停 车 、 超 长 检 测 、 到 位 检 测 、 极 限 位 置 检 测 、 人 员 误 入 检 测 、 急 停 各 种 信 号 的 检 测 、 采 集 ； 报 警 与 控 制 输 出 。2.强 电 系 统 包 括 控 制 电 机 正 反 转 接 触 器 ， 控 制 电 机 运 行 接 触 器 。 PLC输 出 信 号 给 接触 器 线 圈 ， 控 制 接 触 器 的 接 通 与 关 断 。关 键 词 ： 多 层 升 降 横 移 式 立 体 停 车 库 ； PLC控 制 系 统 ； 强 电 系 统 ； 弱 电 系 统 。 浙 江 工 业 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 II 目 录摘 要 .I目 录 . II第 1 章 绪 论 . 11.1 立 体 车 库 设 计 背 景 .11.2 立 体 车 库 设 计 的 内 容 .11.3 立 体 车 库 设 计 的 目 的 及 意 .21.4 立 体 车 库 在 国 内 外 的 发 展 现 状 及 趋 势 .2第 2 章 系 统 控 制 方 案 的 设 定 .42.1 自 动 化 立 体 车 库 的 描 述 .4 2.2 技 术 的 选 取 . 4第 3 章 立 体 车 库 系 统 硬 件 方 面 的 设 计 .63.1 升 降 横 移 式 立 体 车 库 的 基 本 结 构 .63.2 定 位 控 制 系 统 结 构 设 计 .93.3 弱 电 系 统 . 103.4 强 电 系 统 . 11第 4 章 升 降 横 移 式 立 体 车 库 系 统 软 件 方 面 的 设 计 .124.1 可 编 程 控 制 器 的 选 择 .124.2 定 位 控 制 系 统 程 序 设 计 .144.3 PLC 定 位 控 制 系 统 的 梯 形 图 设 计 设 计 .164.4 存 取 车 信 号 处 理 操 作 .16 第 5 章 总 结 . 18参 考 文 献 . 19致 谢 .20附 录 1.21 浙 江 工 业 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 1 第 1 章 绪 论1.1 立 体 车 库 设 计 背 景随 着 我 国 城 市 经 济 和 汽 车 工 业 的 迅 速 发 展 ， 拥 有 私 家 车 的 家 庭 越 来 越 多 ， 而 与 此 相 对 应 的 是 城市 停 车 状 况 的 尴 尬 。 以 北 京 市 为 例 ， 截 止 2007 年 底 ， 市 区 仅 有 公 共 停 车 场 828 处 ， 共 计 车 位 5.7 万个 ， 仅 占 市 区 机 动 车 拥 有 量 的 8.6 ， 停 车 环 境 与 城 市 规 划 的 矛 盾 十 分 突 出 。 上 海 的 情 况 也 让 人 无 法乐 观 ， 仅 有 的 229 个 地 下 车 库 使 用 面 积 不 足 60 万 平 方 米 ， 只 能 满 足 1.3 万 辆 机 动 车 停 放 的 要 求 ， 路边 停 车 渐 呈 泛 滥 之 势 ， 比 例 高 达 64 ， 而 且 还 有 继 续 上 升 之 势 。 据 建 设 部 城 市 交 通 工 程 技 术 中 心 对全 国 15 个 大 城 市 停 车 现 状 的 调 查 ， 城 市 机 动 车 保 有 量 与 停 车 位 之 比 平 均 为 4： 84： 1， 这 一 比 值 对 于 渴 望 “ 车 者 有 其 位 ” 的 车 主 来 说 ， 形 式 不 容 乐 观 。 停 车 难 产 生 最 主 要 的 原 因 是 城 市 建 设 规 划 上 的准 备 不 足 。 上 世 纪 80 年 代 初 期 ， 北 京 市 权 威 部 门 对 2000 年 北 京 汽 车 发 展 数 的 预 测 仅 仅 是 70 万 80万 辆 ， 而 事 实 上 到 新 世 纪 钟 声 敲 响 之 前 ， 北 京 市 汽 车 总 量 则 足 足 比 预 期 多 了 100 万 辆 ， 其 中 私 人 小客 车 的 数 量 就 高 达 45 万 辆 。 面 对 迅 速 发 展 的 城 市 车 流 ， 停 车 设 施 建 设 的 落 后 也 就 不 足 为 奇 。 据 建 设部 停 车 技 术 开 发 推 广 中 心 介 绍 ， 北 京 市 停 车 设 施 的 “ 欠 账 ” 最 保 守 估 计 应 为 20 30 。停 车 问 题 是 城 市 在 发 展 过 程 中 出 现 的 静 态 交 通 问 题 ， 静 态 交 通 是 相 对 于 动 态 交 通 而 存 在 的 一 种交 通 形 态 ， 二 者 相 互 联 系 ， 互 相 影 响 ， 停 车 设 施 是 城 市 静 态 交 通 的 主 要 内 容 ， 随 着 城 市 的 不 断 发 展 ，各 种 车 辆 的 不 断 增 加 ， 对 停 车 设 施 的 需 求 也 在 不 断 增 加 ， 如 果 两 者 之 间 失 去 平 衡 ， 城 市 里 就 会 出 现停 车 难 的 一 系 列 问 题 。 数 据 显 示 ， 最 近 几 年 我 国 城 市 机 动 车 辆 平 均 增 长 速 度 在 15%-20%， 而 同 时 期城 市 停 车 基 础 设 施 的 平 均 增 长 速 度 只 有 2%-3%， 特 别 是 大 城 市 的 机 动 车 拥 有 量 的 增 长 速 度 远 远 超 过 停 车 基 础 设 施 的 增 长 速 度 ， 因 此 ， 我 们 必 须 重 视 城 市 停 车 难 的 问 题 ， 并 积 极 探 求 解 决 的 措 施 。专 家 们 指 出 ， 解 决 城 市 静 态 交 通 问 题 ， 大 体 分 为 软 硬 两 种 措 施 。 所 谓 软 措 施 ， 就 是 通 过 政 策 法规 ， 限 制 路 面 停 车 ， 提 高 停 车 场 利 用 效 率 ， 使 部 分 车 主 更 愿 意 改 乘 公 共 交 通 工 具 ， 以 减 少 机 动 车 对停 车 场 的 需 求 。 而 硬 措 施 ， 主 要 包 括 增 建 停 车 场 ， 建 设 地 下 及 立 体 停 车 场 、 利 用 其 它 空 间 满 足 停 车需 求 。 而 无 论 采 取 什 么 措 施 ， 在 规 划 后 再 收 拾 残 局 ， 于 局 限 内 弥 补 不 足 ， 政 府 和 管 理 部 门 所 需 投 入得 精 力 和 资 金 都 不 小 。1.2 立 体 车 库 设 计 的 内 容本 课 题 的 主 要 内 容 是 基 于 欧 姆 龙 CP1E 系 列 PLC 的 立 体 车 库 控 制 系 统 的 设 计 ， 升 降 横 移 类 机 械 停 车 库 利 用 托 盘 移 位 产 生 垂 直 通 道 ,实 现 高 层 车 位 升 降 存 取 车 辆 。 其 车 位 结 构 为 2 维 矩 阵 形 式 ,可 设计 为 多 层 和 多 列 。 由 于 受 收 链 装 置 及 进 出 车 时 间 的 限 制 ,一 般 为 24 层 (国 家 规 定 最 高 为 4 层 ),2 层 、3 层 者 居 多 ,现 以 典 型 的 地 上 23 升 降 横 移 式 为 例 ,说 明 停 车 库 的 运 行 原 理 。 浙 江 工 业 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 2 立 体 车 库 结 构 特 点 是 ： 底 层 只 能 平 移 ,顶 层 只 能 升 降 。 除 顶 层 外 ,底 层 都 必 须 预 留 一 个 空 车 位 ,供 进 出 车 升 降 之 用 。 当 底 层 车 位 进 出 车 时 ,无 需 移 动 其 他 托 盘 就 可 直 接 进 出 车 ;顶 层 进 出 车 时 ,先 要 判断 其 对 应 的 下 方 位 置 是 否 为 空 ,不 为 空 时 要 进 行 相 应 的 平 移 处 理 ,直 到 下 方 为 空 才 可 进 行 下 降 动 作 ,进 出 车 完 成 后 再 上 升 回 到 原 位 置 。 其 运 动 的 总 原 则 是 ： 升 降 复 位 ,平 移 不 复 位 。1.3 立 体 车 库 设 计 的 目 的 及 意作 为 现 代 大 都 市 的 标 志 ， 城 市 中 心 商 住 区 高 楼 大 厦 林 立 ， 社 区 道 路 、 高 架 交 通 干 道 、 立 交 桥 和地 下 铁 路 ， 编 织 出 城 市 立 体 交 通 网 ， 汽 车 的 住 宅 -停 车 场 也 有 了 长 足 的 发 展 ， 由 平 面 停 车 向 立 体 停车 ， 由 简 单 的 机 械 车 库 向 计 算 机 管 理 高 度 自 动 化 的 现 代 立 体 停 车 演 变 ， 成 为 具 有 较 强 的 实 用 性 、 观 赏 性 和 适 合 城 市 环 境 的 建 筑 。 作 为 现 代 大 都 市 的 标 志 ， 立 体 建 筑 和 立 体 交 通 都 有 了 显 著 发 展 ， 道 路拥 挤 、 车 满 为 患 已 成 为 当 今 快 节 奏 社 会 中 的 最 不 和 谐 之 音 ， 发 展 立 体 停 车 已 成 为 人 们 的 共 识 。 目 前我 国 经 济 正 处 在 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 。 首 先 ， 机 械 车 库 具 有 突 出 的 节 地 优 势 。 以 往 的 地 下 车 库 由 于要 留 出 足 够 的 行 车 通 道 ， 平 均 一 辆 车 就 要 占 据 40 平 方 米 的 面 积 ， 而 如 果 采 用 双 层 机 械 车 库 ， 可 使 地面 的 使 用 率 提 高 80 90 ， 如 果 采 用 地 上 21 层 立 体 式 车 库 的 话 ， 50 平 方 米 的 土 地 面 积 上 便 可 存放 40 辆 车 ， 这 可 以 大 大 地 节 省 有 限 的 土 地 资 源 ， 并 节 省 土 建 开 发 成 本 。机 械 车 库 与 地 下 车 库 相 比 可 更 加 有 效 地 保 证 人 身 和 车 辆 的 安 全 ， 人 在 车 库 内 或 车 不 停 准 位 置 ， 由 电 子 控 制 的 整 个 设 备 便 不 会 运 转 。 应 该 说 ， 机 械 车 库 从 管 理 上 可 以 做 到 彻 底 的 人 车 分 流 。 在 地 下车 库 中 采 用 机 械 存 车 ， 还 可 以 免 除 采 暖 通 风 设 施 ， 因 此 ， 运 行 中 的 耗 电 量 比 工 人 管 理 的 地 下 车 库 低得 多 。 机 械 车 库 一 般 不 做 成 套 系 统 ， 而 是 以 单 台 集 装 而 成 。 这 样 可 以 充 分 发 挥 其 用 地 少 、 可 化 整 为零 的 优 势 ， 在 住 宅 区 的 每 个 组 团 中 或 每 栋 楼 下 都 可 以 随 机 设 立 机 械 停 车 楼 。 这 对 眼 下 车 库 短 缺 的 小区 解 决 停 车 难 的 问 题 提 供 了 方 便 条 件 。 当 以 往 的 路 边 、 人 行 道 上 停 车 、 地 下 或 地 面 停 车 场 均 解 决 不了 上 述 问 题 时 ， 采 用 机 械 式 立 体 停 车 设 备 是 一 个 非 常 有 效 的 措 施 。 机 械 式 立 体 停 车 设 备 又 名 立 体 车库 ， 它 占 地 空 间 小 ， 并 且 可 最 大 限 度 地 利 用 空 间 ， 安 全 方 便 ， 立 体 车 库 的 设 计 目 的 ： 是 解 决 城 市 用地 紧 张 ， 缓 解 停 车 难 的 一 个 有 效 手 段 。 可 以 预 见 立 体 车 库 具 有 非 常 广 阔 的 市 场 前 景 。1.4 立 体 车 库 在 国 内 外 的 发 展 现 状 及 趋 势车 辆 无 处 停 放 的 问 题 是 城 市 的 社 会 、 经 济 、 交 通 发 展 到 一 定 程 度 产 生 的 结 果 ， 立 体 停 车 设 备 的 发 展 在 国 外 ， 尤 其 在 日 本 已 有 近 3040年 的 历 史 ， 无 论 在 技 术 上 还 是 在 经 验 上 均 已 获 得 了 成 功 。 我 国也 于 90年 代 初 开 始 研 究 开 发 机 械 立 体 停 车 设 备 ， 距 今 已 有 十 年 的 历 程 。 由 于 很 多 新 建 小 区 内 住 户 与车 位 的 配 比 为 1:1， 为 了 解 决 停 车 位 占 地 面 积 与 住 户 商 用 面 积 的 矛 盾 ， 立 体 机 械 停 车 设 备 以 其 平 均 单车 占 地 面 积 小 的 独 特 特 性 ， 已 被 广 大 用 户 接 受 。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 。 首 先 ， 机 械 车 库 具 有 突 出的 节 地 优 势 。 以 往 的 地 下 车 库 由 于 要 留 出 足 够 的 行 车 通 道 ， 平 均 一 辆 车 就 要 占 据 40平 方 米 的 面 积 ， 浙 江 工 业 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 3 而 如 果 采 用 双 层 机 械 车 库 ， 可 使 地 面 的 使 用 率 提 高 80 90 ， 如 果 采 用 地 上 多 层 （ 21层 ） 立 体 式车 库 的 话 ， 50平 方 米 的 土 地 面 积 上 便 可 存 放 40辆 车 ， 这 可 以 大 大 地 节 省 有 限 的 土 地 资 源 ， 并 节 省 土建 开 发 成 本 。机 械 车 库 与 地 下 车 库 相 比 可 更 加 有 效 地 保 证 人 身 和 车 辆 的 安 全 ， 人 在 车 库 内 或 车 不 停 准 位 置 ，由 电 子 控 制 的 整 个 设 备 便 不 会 运 转 。 应 该 说 ， 机 械 车 库 从 管 理 上 可 以 做 到 彻 底 的 人 车 分 流 。 浙 江 工 业 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 4 第 2 章 系 统 控 制 方 案 的 设 定2.1 自 动 化 立 体 车 库 的 描 述目 前 ， 立 体 车 库 主 要 有 以 下 几 种 形 式 ： 升 降 横 移 式 、 巷 道 堆 垛 式 、 垂 直 提 升 式 、 垂 直 循 环 式 、箱 型 水 平 循 环 式 、 圆 形 水 平 循 环 式 等 。 在 对 国 内 外 各 种 同 类 产 品 进 行 分 析 的 基 础 上 ， 再 结 合 造 价 、技 术 难 度 以 及 用 户 需 求 等 各 个 方 面 的 因 素 ， 可 以 发 现 升 降 横 移 式 立 体 车 库 形 式 比 较 多 ， 规 模 可 大 可小 ， 而 且 对 场 地 的 适 应 性 较 强 ， 同 时 采 用 这 类 设 备 的 车 库 十 分 普 遍 。 因 此 ， 最 终 确 定 研 究 对 象 为 升降 横 移 式 立 体 车 库 。 。2.2 技 术 的 选 取 立 体 车 库 系 统 设 计 与 调 试 的 主 要 步 骤 ， 如 图 2.1 所 示 图 2.1 立 体 车 库 控 制 系 统 的 修 订 步 骤在 本 次 课 题 设 计 过 程 中 主 要 考 虑 以 下 几 点 ：1 深 入 的 了 解 和 分 析 立 体 车 库 的 工 艺 条 件 和 控 制 要 求 。2 根 据 立 体 车 库 的 控 制 系 统 的 功 能 要 求 ， 确 定 系 统 的 设 计 系 统 结 构 。3 根 据 所 设 计 的 场 所 ， 选 择 电 动 机 的 类 型 。 浙 江 工 业 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 5 4 根 据 I/O 的 点 数 选 择 合 适 的 PLC 的 类 型 。5 分 配 I/O 点 ， 分 配 PLC 的 输 入 、 输 出 点 。6 设 计 立 体 车 库 系 统 的 梯 形 图 设 计 。7 将 程 序 输 入 PLC 程 序 进 行 调 试 ， 查 出 错 误 ， 让 程 序 更 加 完 善 。 浙 江 工 业 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 6 第 3 章 立 体 车 库 系 统 硬 件 方 面 的 设 计3.1 升 降 横 移 式 立 体 车 库 的 基 本 结 构升 降 横 移 式 立 体 车 库 是 指 利 用 载 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 通 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 升 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 。 图3.1 为 一 个 地 上 5 车 位 的 升 降 横 移 式 停 车 设 备 ， 其 工 作 原 理 是 ： 第 二 层 三 个 车 位 可 以 升 降 ， 一 层 的两 个 车 位 只 能 横 向 横 移 ， 空 车 位 供 二 层 的 车 位 下 降 时 借 用 。 1 、 2 号 车 位 可 以 直 接 存 放 车 辆 ;5 号 车 位 需 下 降 后 再 存 放 车 辆 ;3 号 车 位 ， 则 需 先 将 1 号 和 2 号 载 车 板 右 移 ， 再 将 3 号 载 车 板 下 降 ; 4 号 车位 ， 则 需 先 将 2 号 载 车 板 右 移 ， 再 将 4 号 存 车 板 下 降 ； 由 于 升 降 横 移 式 停 车 设 备 对 场 地 的 适 应 性 强 ，介 绍 系 统 各 机 械 部 分 部 件 结 构 和 功 能 可 根 据 不 同 的 地 形 和 空 间 进 行 任 意 的 组 合 、 排 列 ， 规 模 可 大 可小 ， 对 土 建 的 要 求 比 较 低 ， 因 此 ， 应 用 非 常 广 泛 。 图 3.1 五 车 位 升 降 横 移 式 立 体 车 库 工 作 原 理 图本 设 计 以 两 层 三 列 式 立 体 车 库 为 模 型 建 立 研 究 对 象 。 升 降 横 移 式 立 体 车 库 主 要 由 结 构 框 架 部 分 、载 车 板 部 分 、 横 移 系 统 、 提 升 系 统 、 控 制 系 统 、 安 全 防 护 系 统 六 大 部 分 组 成 。 下 面 我 们 重 点 对 车 库的 主 要 组 成 (图 3.2所 示 )进 行 分 析 。 浙 江 工 业 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 7 图 3.2 升 降 横 移 式 立 体 车 库 主 要 组 成1 结 构 框 架立 体 车 库 一 般 主 要 以 钢 结 构 和 钢 筋 混 凝 土 为 主 ， 在 升 降 横 移 式 车 库 中 我 们 选 用 钢 架 结 构 (如 图 3.3所 示 )。 钢 架 结 构 与 其 它 建 筑 结 构 相 比 ， 具 有 如 下 特 点 ： 图 3.3 立 体 车 库 的 结 构 框 架a 可 靠 性 高钢 材 在 生 产 时 ， 整 个 过 程 可 严 格 控 制 ， 质 量 比 较 稳 定 ， 性 能 可 靠 。 钢 材 组 织 均 匀 ， 接 近 于 各 向同 性 匀 质 体 ;钢 材 的 物 理 力 学 特 性 与 工 程 力 学 对 材 料 性 能 所 作 的 基 本 假 定 符 合 较 好 ;钢 结 构 的 实 际 工作 性 能 比 较 符 合 目 前 采 用 的 理 论 计 算 结 果 ， 计 算 结 果 可 靠 ， 所 以 说 钢 结 构 的 可 靠 性 高 。b 材 料 的 强 度 高 ， 钢 结 构 自 重 小与 混 凝 土 等 材 料 相 比 ， 虽 然 钢 材 的 重 力 密 度 大 ， 但 它 的 强 度 和 弹 性 模 量 较 高 ， 而 且 强 度 与 重 力 浙 江 工 业 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 8 密 度 之 比 也 高 得 多 。 钢 结 构 自 重 小 ， 从 而 便 于 运 输 与 安 装 ， 可 减 轻 基 础 的 负 荷 ， 降 低 地 基 和 基 础 部分 的 造 价 。c 材 料 的 塑 性 和 韧 性 好钢 材 的 塑 性 好 ， 钢 结 构 在 一 般 条 件 不 会 因 超 载 等 而 突 然 断 裂 。 破 坏 前 一 般 都 会 产 生显 著 的 变 形 ， 易 于 被 发 现 ， 可 及 时 采 取 补 救 措 施 ， 避 免 重 大 事 故 发 生 。 钢 材 的 韧 性 好 ， 钢 结 构 对 动力 荷 载 的 适 应 性 强 ， 具 有 良 好 的 吸 能 能 力 ， 抗 震 性 能 优 越 。d 钢 结 构 制 造 简 便 ， 施 工 工 期 短钢 结 构 一 般 在 专 业 工 厂 制 造 ， 易 实 现 机 械 化 ， 生 产 效 率 和 产 品 精 度 高 ， 质 易 于 保 证 ， 是 工 程 结构 中 工 业 化 程 度 最 高 的 一 种 结 构 。 构 件 制 造 完 成 后 ， 运 至 施 工 现 场 拼 装 成 结 构 。 拼 装 可 采 用 安 装 方便 的 螺 栓 连 接 ， 有 时 还 可 在 地 面 拼 装 成 较 大 的 单 元 ， 再 进 行 吊 装 。 施 工 工 期 短 ， 可 尽 快 发 挥 投 资 的 经 济 效 益 。 由 于 钢 结 构 具 有 连 接 的 特 性 ， 故 易 于 加 固 、 改 建 和 拆 迁 。e 钢 结 构 密 闭 性 好钢 结 构 采 用 焊 接 连 接 可 制 成 水 密 性 和 气 密 性 较 好 的 常 压 和 高 压 结 构 、 管 道 等 。f 钢 材 的 耐 锈 蚀 性 差在 没 有 腐 蚀 介 质 的 一 般 环 境 中 ， 普 通 钢 材 制 成 的 钢 结 构 经 除 锈 后 再 涂 上 合 格 的 防 锈 涂 料 ， 锈 蚀 问 题并 不 严 重 。 立 体 车 库 多 在 没 有 腐 蚀 介 质 的 环 境 中 ， 所 以 对 钢 结 构 本 身 的 维 护 费 用 低 。结 构 主 体 采 用 热 制 H 型 钢 、 槽 钢 、 角 钢 和 钢 板 等 型 材 制 造 ， 具 有 较 好 的 强 度 和 刚 度 ， 轻 巧 、 美观 ， 并 可 二 次 拆 卸 安 装 ， 运 输 方 便 。2 上 载 车 板 及 其 提 升 系 统每 块 上 载 车 板 都 配 有 一 套 独 立 的 电 机 减 速 机 与 链 传 动 组 合 的 传 动 系 统 。 其 工 作 原 理 如 图 3.1所 示 ， 电 机 顺 时 针 旋 转 时 ， 载 车 板 上 升 ， 电 机 逆 时 针 旋 转 时 ， 载 车 板 下 降 。 根 据 载 车 板 及 车 重 确 定 链条 所 需 的 传 动 力 。 根 据 传 动 力 及 载 车 板 的 移 动 速 度 确 定 电 机 功 率 。 根 据 车 身 高 度 确 定 上 下 载 车 板 间的 距 离 ， 根 据 这 个 距 离 确 定 链 条 的 长 度 ， 最 后 根 据 传 动 力 确 定 链 轮 大 小 ， 链 节 形 状 及 大 小 。3 下 载 车 板 及 其 横 移 系 统由 于 下 载 车 板 不 需 悬 挂 链 条 ， 所 以 为 了 节 省 材 料 ， 下 载 车 板 比 上 载 车 板 要 短 。 每 块 下 载 车 板 后部 都 配 有 一 套 独 立 的 电 机 减 速 机 传 动 系 统 ， 藏 于 载 车 板 内 。 在 下 载 车 板 底 部 装 有 四 只 钢 轮 ， 可 以 在导 轨 上 行 走 ， 其 中 两 只 为 主 动 轮 ， 装 于 长 传 动 轴 两 端 ， 另 两 只 为 独 立 安 装 的 从 动 轮 。 电 机 减 速 机 驱动 长 传 动 轴 运 转 ， 长 传 动 轴 上 的 主 动 钢 轮 在 导 轨 上 滚 动 行 走 从 而 使 下 载 车 板 作 横 向 平 移 运 动 。 根 据载 车 板 及 车 辆 的 重 量 、 行 走 速 度 、 滚 轮 与 导 轨 间 的 摩 擦 系 数 确 定 横 移 电 机 的 驱 动 功 率 。4 安 全 装 置 上 载 车 板 上 装 有 上 下 行 程 极 限 开 关 和 防 坠 落 安 全 装 置 。 防 坠 落 安 全 装 置 装 在 纵 梁 与 上 载 车 板 上停 位 之 间 ， 在 纵 梁 两 测 各 装 两 只 挂 钩 ， 上 载 车 板 两 侧 相 应 位 置 处 各 装 两 只 耳 环 ， 当 上 载 车 板 上 升 到位 后 ， 纵 梁 下 面 的 四 只 挂 钩 便 自 动 套 入 四 只 耳 环 内 ， 以 防 止 升 降 电 机 常 闭 制 动 器 慢 释 放 后 ， 上 载 车板 在 汽 车 和 载 车 板 本 身 的 重 力 作 用 下 慢 慢 下 滑 ， 压 坏 下 层 汽 车 。 另 外 也 防 止 制 动 器 一 旦 失 灵 ， 上 载 浙 江 工 业 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 9 车 板 从 上 停 车 位 坠 落 ， 砸 坏 下 层 汽 车 。 下 载 车 板 的 安 全 装 置 主 要 是 行 程 极 限 开 关 和 防 碰 撞 板 。 行 程极 限 开 关 的 作 用 是 使 载 车 板 横 移 到 位 后 自 动 停 止 。 防 碰 撞 板 的 作 用 是 ： 下 载 车 板 横 移 时 ， 如 果 碰 撞到 人 、 遗 留 行 李 或 车 主 宠 物 时 ， 切 断 横 移 电 机 电 源 ， 横 移 停 止 。5 控 制 系 统升 降 横 移 式 立 体 停 车 设 备 的 控 制 系 统 采 用 PLC 可 编 程 序 控 制 器 控 制 ， 主 要 有 手 动 、 自 动 、 复 位 、急 停 四 种 控 制 方 法 。 自 动 控 制 应 用 于 平 时 的 正 常 工 作 状 态 ， 手 动 控 制 应 用 于 调 试 、 维 修 状 态 ， 复 位应 用 于 排 除 故 障 场 合 ， 急 停 应 用 于 发 现 异 常 的 紧 急 场 合 。 对 于 本 文 中 所 列 的 5车 位 升 降 横 移 式 立 体 停车 设 备 ， PLC 主 要 要 控 制 二 层 三 个 升 降 电 机 的 正 反 转 和 一 层 横 移 电 机 的 正 反 转 。 此 外 要 控 制 上 层 车位 上 安 全 钩 的 电 磁 铁 和 系 统 报 警 显 示 装 置 等 。3.2 定 位 控 制 系 统 结 构 设 计 3.2.1定 位 控 制 系 统 的 组 成系 统 主 要 由 ： PLC、 组 态 监 控 部 分 、 电 气 传 动 部 分 、 检 测 部 分 、 手 动 控 制 部 分 、 支 架 模 型 组 成 。PLC程 序 设 计 要 求 ：a 号 车 位 、 2号 车 位 、 3 号 车 位 只 能 上 下 移 动 ， 不 能 左 右 移 动 ；b 4 号 车 位 、 5 号 车 位 只 能 左 右 移 动 ， 不 能 上 下 移 动 ；c 下 排 车 位 上 的 汽 车 可 以 直 接 开 出 ；d 上 排 车 位 的 汽 车 ， 要 想 开 出 需 要 先 按 下 相 应 车 位 标 号 呼 叫 按 键 ， 再 按 下 叫 车 按 键 ， 然 后 下 排车 位 先 左 右 移 动 ， 让 出 位 置 ， 上 排 车 位 降 至 下 层 ， 再 进 出 车 辆 。3.2.2立 体 车 库 控 制 系 统 的 原 理 整 个 车 库 设 计 由 一 台 PLC 对 车 库 进 行 统 一 的 管 理 和 监 控 ， 通 过 PLC 控 制 载 车 板 纵 横 传 动 装 置 以完 成 对 车 辆 的 存 取 操 作 。 各 车 位 内 车 辆 的 调 入 调 出 由 PLC 根 据 当 前 各 车 位 的 车 辆 存 放 情 况 ， 按 照 相应 的 调 度 策 略 调 度 车 辆 进 出 。立 体 车 库 的 自 动 存 取 车 控 制 系 统 包 括 弱 电 与 强 电 两 套 系 统 。 弱 电 系 统 主 要 包 括 各 种 信 号 的 采 集 、报 警 与 控 制 输 出 。 PLC 输 出 信 号 给 接 触 器 线 圈 ， 控 制 接 触 器 的 接 通 与 关 断 。 强 电 系 统 包 括 载 车 板 电机 控 制 线 路 、 控 制 电 机 正 反 转 接 触 器 、 到 位 限 位 及 载 车 板 的 上 下 行 程 限 位 。 车 库 采 用 车 位 检 测 装 置代 替 人 工 找 位 ， 用 升 降 装 置 输 送 汽 车 到 位 。 系 统 在 面 板 处 设 有 急 停 开 关 ， 当 发 生 意 外 时 ， 按 下 急 停开 关 ， 断 掉 所 有 电 机 的 电 源 ， 使 载 车 盘 无 法 继 续 运 行 ， 以 保 护 人 员 及 设 备 的 安 全 。系 统 输 出 控 制 信 号 包 括 控 制 电 机 运 行 方 向 信 号 ， 控 制 电 机 运 行 信 号 ， 控 制 电 磁 铁 得 、 失 电 信 号 ，控 制 灯 光 报 警 信 号 ， 控 制 车 库 照 明 信 号 。 升 降 横 移 式 立 体 车 库 是 一 种 比 较 典 型 的 跨 学 科 机 电 一 体 化 产 品 ， 集 机 械 、 电 子 、 信 息 技 术 于 一体 。 其 中 ， 电 子 技 术 、 信 息 技 术 和 传 感 技 术 的 合 理 运 用 与 组 合 构 成 了 车 库 的 控 制 系 统 。 升 降 横 移 式 浙 江 工 业 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 10 立 体 车 库 的 控 制 系 统 是 整 个 车 库 系 统 的 重 要 组 成 部 分 ， 也 是 车 库 系 统 的 核 心 。 执 行 机 构 是 “ 四 肢 ” ，框 架 是 “ 躯 体 ” ， 那 么 控 制 系 统 就 是 “ 大 脑 ” 。 它 指 挥 着 车 库 的 每 个 运 作 过 程 ， 并 对 整 个 系 统 的 状 态过 程 进 行 监 控 。升 降 横 移 式 立 体 车 库 的 系 统 控 制 原 理 ： 操 作 者 (人 )要 通 过 控 制 系 统 信 息 交 流 的 平 台 (界 面 )把 操作 信 息 传 送 给 控 制 系 统 ， 经 系 统 处 理 后 ， 系 统 把 可 识 别 的 控 制 信 息 通 过 辅 助 设 备 驱 动 执 行 结 构 ， 来完 成 车 库 现 场 的 运 作 。 其 系 统 控 制 原 理 框 图 ， 如 图 3.4 所 示 。由 于 PLC 的 可 靠 性 、 抗 干 扰 能 力 强 。 国 内 外 现 有 的 升 降 横 移 式 立 体 车 库 ， 它 们 的 系 统 控 制 形 式大 都 采 用 可 编 程 控 制 器 控 制 ， 特 别 是 应 用 在 智 能 化 要 求 程 度 高 、 多 车 尾 、 大 容 量 的 现 代 化 升 降 横 移式 立 体 车 库 中 。 PLC的 可 靠 性 、 抗 干 扰 能 力 强 。 图 3.4 车 库 系 统 控 制 原 理 框 图在 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 ， 因 本 系 统 只 有 开 关 量 输 入 而 无 模 拟 量 输 入 ， 凭 可 编 程 序 控 制器 本 身 的 抗 干 扰 能 力 和 隔 离 变 压 器 就 能 满 足 要 求 ， 因 此 可 不 必 再 另 外 增 加 其 它 抗 干 扰 措 施 。3.3 弱 电 系 统 （ 1） 检 测 信 号 ： 车 库 检 测 信 号 是 控 制 程 序 执 行 的 重 要 依 据 。 控 制 程 序 根 据 检 测 到 的 信 号 顺 序 执行 ， 控 制 输 出 。对 每 个 上 、 下 层 载 车 盘 ， 其 运 行 状 态 只 有 上 升 、 下 降 动 作 ， 载 车 盘 停 放 位 置 只 有 上 位 或 下 位 ，所 以 都 有 以 下 检 测 信 号 ： 载 车 盘 上 认 趾 ， 载 车 盘 上 极 限 ， 载 车 盘 下 认 趾 ， 载 车 盘 下 极 限 。 在 载 车 盘上 位 ， 均 设 有 安 全 挂 钩 ， 挂 钩 也 为 两 种 状 态 ， 即 挂 钩 通 电 打 开 和 断 电 闭 合 ， 并 通 过 一 个 特 定 的 行 程 浙 江 工 业 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 11 开 关 来 获 取 挂 钩 状 态 信 息 。 载 车 盘 向 上 运 行 过 程 中 ， 检 测 到 上 认 趾 信 号 ， 则 自 动 停 止 运 行 ， 如 果 上认 趾 开 关 被 损 坏 ， 系 统 未 检 测 到 信 号 ， 载 车 盘 会 继 续 向 上 运 行 ， 当 运 行 到 上 极 限 开 关 处 时 ， 上 极 限信 号 就 会 切 断 电 机 电 源 ， 使 电 机 停 电 ， 无 法 继 续 运 行 ， 起 着 双 重 保 险 的 作 用 。 载 车 盘 向 下 运 行 过 程中 ， 首 先 打 开 对 应 的 挂 钩 ， 系 统 检 测 到 挂 钩 打 开 的 信 号 后 ， 系 统 开 始 下 降 ， 如 果 挂 钩 未 打 开 ， 载 车盘 不 会 下 降 。 下 降 过 程 中 ， 当 检 测 到 下 认 趾 信 号 时 ， 自 动 停 止 运 行 ， 如 果 下 认 趾 开 关 被 损 坏 ， 系 统未 检 测 到 信 号 ， 载 车 盘 会 继 续 向 下 运 行 ， 当 运 行 到 下 极 限 开 关 处 时 ， 下 极 限 信 号 就 会 切 断 电 机 电 源 ，使 电 机 停 电 ， 无 法 继 续 运 行 ， 起 着 双 重 保 险 的 作 用 。 PLC还 设 有 延 时 保 护 ， 在 载 车 盘 开 始 运 行 的 同时 ， PLC开 始 计 时 ， 当 计 时 时 间 到 ， 而 载 车 盘 未 运 行 到 位 时 ， 载 车 盘 停 止 运 行 ， 同 时 系 统 报 警 。 另外 ， 若 两 道 认 址 开 关 均 被 损 坏 ， 载 车 盘 运 行 到 位 而 无 信 号 返 回 时 ， 载 车 盘 会 继 续 向 上 或 下 运 行 ， 从 而 发 生 不 可 预 料 的 事 故 ， 但 通 过 PLC 的 时 间 保 护 ， 则 可 对 载 车 盘 的 运 行 起 到 第 三 层 保 护 的 作 用 。（ 2） 急 停 信 号 ： 系 统 必 须 在 明 显 处 设 有 急 停 开 关 ， 当 发 生 意 外 时 ， 按 下 急 停 开 关 ， 断 所 有 电 机的 电 源 ， 使 载 车 盘 无 法 继 续 运 行 ， 以 保 护 人 员 及 设 备 的 安 全 。（ 3） 输 出 控 制 信 号 ： 系 统 输 出 控 制 信 号 包 括 控 制 电 机 运 行 方 向 信 号 ， 控 制 电 机 运 行 信 号 ， 控 制电 磁 铁 得 、 失 电 信 号 ， 控 制 灯 光 报 警 信 号 ， 控 制 车 库 照 明 信 号 。（ 4） 保 护 信 号 ： 车 库 在 运 行 过 程 中 ， 需 要 完 备 的 自 我 保 护 装 置 ， 这 其 中 就 需 要 一 系 列 光 电 开 关 、接 近 开 关 、 行 程 开 关 等 对 载 车 盘 准 确 运 行 到 位 起 着 关 键 性 的 作 用 ， 独 特 的 防 坠 落 装 置 、 断 绳 报 警 装置 、 超 速 保 护 装 置 对 车 辆 的 安 全 起 到 保 护 作 用 。 车 辆 超 长 检 测 、 车 辆 停 车 不 到 位 检 测 、 以 及 人 员误 入 检 测 等 信 号 对 车 辆 及 人 员 的 安 全 起 着 决 定 性 的 作 用 。 另 外 ， 每 个 车 位 设 有 车 辆 超 长 检 测 ， 当 系 统 检 测 到 超 长 信 号 时 ， 所 有 载 车 盘 均 不 能 动 作 ， 以 保 护 车 辆 的 安 全 。 车 库 入 口 处 设 有 人 员 误 入 检 测 ，防 止 人 员 在 载 车 盘 运 行 过 程 中 误 入 ， 发 生 意 外 ； 也 有 在 车 库 入 口 处 设 有 升 降 门 或 栏 杆 ， 起 着 防 止 人员 误 入 的 作 用 ， 但 升 降 门 或 栏 杆 的 开 启 关 闭 受 系 统 运 行 状 态 联 锁 控 制 。3.4 强 电 系 统强 电 部 分 包 括 控 制 电 机 正 反 转 接 触 器 ， 控 制 电 机 运 行 接 触 器 。 PLC输 出 信 号 给 接 触 器 线 圈 ， 控 制接 触 器 的 接 通 与 关 断 。 浙 江 工 业 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 12 第 4 章 升 降 横 移 式 立 体 车 库 系 统 软 件 方 面 的 设 计4.1 可 编 程 控 制 器 的 选 择系 统 核 心 部 分 采 用 欧 姆 龙 CP1E-N30 为 控 制 元 件 ， 它 是 CP 系 列 中 功 能 最 强 、 速 度 最 高 的 微 型 可编 程 控 制 器 。 它