基于PLC的垂直升降类立体车库的设计

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膂芃蚂螀袂葿薈蝿羄节蒄袈肇蒇莀袇腿芀虿袆罿肃蚅袅肁莈薁袄膃膁蒇袄袃莇莃袃羅腿蚁羂肈莅薇羁膀膈蒃羀袀莃荿罿肂膆螈羈膄蒁蚄羈芆芄薀羇羆蒀蒆薃肈芃莂薂膁蒈蚀蚁袀芁薆蚁羃蒆蒂蚀膅艿蒈虿芇膂螇蚈羇莇蚃蚇聿膀蕿蚆膂莆蒅蚅袁膈莁螅羄莄虿螄肆膇薅螃芈莂薁螂羈芅蒇螁肀蒁莃螀膂芃蚂螀袂葿薈蝿羄节蒄袈肇蒇莀袇腿芀虿袆罿肃蚅袅肁莈薁袄膃膁蒇袄袃莇莃袃羅腿蚁羂肈莅薇羁膀膈蒃羀袀莃荿罿肂膆螈羈膄蒁蚄羈芆芄薀羇羆蒀蒆薃肈芃莂薂膁蒈蚀蚁袀芁薆蚁羃蒆蒂蚀膅艿蒈虿芇膂螇蚈羇莇蚃蚇聿膀蕿蚆膂莆蒅蚅袁膈莁螅羄莄虿螄肆膇薅螃芈莂薁螂羈芅蒇螁肀蒁莃螀膂芃蚂螀袂葿薈蝿羄节蒄袈肇蒇莀袇腿芀虿袆罿肃蚅袅肁莈薁袄膃膁蒇袄袃莇莃袃羅腿蚁羂肈莅薇羁膀膈蒃羀袀莃荿罿肂膆螈羈膄蒁蚄羈芆芄薀羇羆蒀蒆薃肈芃莂薂膁蒈蚀蚁袀芁薆蚁羃蒆蒂蚀膅艿蒈虿芇膂螇蚈羇莇蚃蚇聿膀蕿蚆膂莆蒅蚅袁膈莁螅羄莄虿螄肆膇薅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄肇莆莄蚀肇肆薀薆蚃膈莂蒂蚂芁薈螀螁羀莁蚆螀肃薆薂螀膅荿薈蝿莇膂袇螈肇蒇螃螇腿芀虿螆芁蒆薅螅羁芈蒁袄肃蒄蝿袄膆芇蚅袃莈蒂蚁袂肈芅薇袁膀薀蒃袀节莃螂衿羂蕿蚈袈肄莁薄羈膇薇蒀羇艿莀螈羆罿膃螄羅膁蒈蚀羄芃芁薆羃羃蒆蒂羃肅艿螁羂膇蒅蚇肁芀芇薃肀罿蒃葿聿肂芆袈肈芄薁螄 摘 要随着社会的进步，轿车进入家庭已不再是什么新鲜事了，而人们买车后却发现他们辛苦买来的车竟然找不到停车的地方，那是因为与日俱增的车与有限的停车空间两者的矛盾越来越深化。针对这一问题，我认为立体车库的研究时必要的，所以在此次毕业设计中，我选择了公共场所停车用立体车库的设计。目前社会上有很多成熟技术的停车设备比如：升降横移类；垂直循环类；水平循环类；平面移动类；巷道堆垛类；垂直升降类；简易升降类。通过对这些车库类型特点的比较与分析，我最终选择了垂直升降类作为设计的车库类型。论文以研究工作的进展顺序为序，分章、节逐一论述了课题的背景，国内外研究现状，目的意义，设计过程。在设计过程部分，详细论述了设备总体结构设计、控制系统设计、PLC 程序设计和安全防护设计等。关键词 立体车库，控制系统，PLC，安全性毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线AbstractWith the advancement of our society, into the family car is nothing new. And people buy a car only to find that their hard work has not bought the car parking place. That is because the growing and the limited car parking space to deepen the growing contradictions between the two. To solve this problem, I think that the parking study is necessary. Therefore, in the graduation project, I chose a public place parking garage with three-dimensional design. At present in the society has very many mature technical parking facility for instance :Rises and falls horizontally moves the kind; Vertical circulation class; Level circulation class; Plane migration class; The tunnel piles up the kind; Vertical fluctuation class; Simple fluctuation class. Through to these garage type characteristics comparisions and the analysis, I has finally chosen the Vertical fluctuation class achievement design garage type. The paper take research work progess order as foreword, divided chapter,the festival elaborated the topic background one by one, comparing with foreign research and domestic research, the goal and the significance, the design process. At partial in the design process ,in detail elaborated the equipment overall structural design, the control system, procedure design of plc and the safe protection design.KEYWORDS mechanical parking system，control system，PLC，secrity毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线目录摘 要 .1ABSTRACT2第一章 绪 论 51.1 课题的背景和意义 .51.2 课题的关键技术及其国内外研究发展现状 71.2.1 国外现状分析 .71.2.2 国内研究现状 .71.3 车库选型 .91.3.1 立体车库的主要技术指标 91.3.2 车库选型 .91.4 本课题研究内容 .11第二章 系统介绍 122.1 垂直升降式停车设备概况 122.2 钢架结构 .132.3 升降装置 .142.4 立体车库车位 .142.5 存取装置 .152.5.1 存取方式的选择 162.5.2 链动载车板式 162.5.3 载车板结构 162.6 回转升降装置 .172.7 存取车过程 .182.8 安全防护装置设置 .22第三章 升降机构拖动系统 .223.1 升降机构的总体布置 223.2 升降机构驱动系统 25毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线3.2.1 升降电机的选择 253.2.2 曳引电机容量计算 25第四章控制系统设计 264.1 立体车库控制系统的主要要求 264.2 立体车库控制系统的总体设计 264.3 控制系统的硬件构成 274.3.1 升降机驱动系统主电路 274.3.2 垂直立体车库控制系统保护 274.4 控制系统的核心元件 304.4.1 PLC 型号选择要求 .304.4.2 西门子 s7-200PLC 简介 314.4.4 本系统 PLCI/O 分配点布置 .344.5 电气安全装置 .364.6 电气设备选型 .394.6.1 升降机构主电机的选择 394.6.2 断路器选择 404.6.3 车位、车架电机及转盘电机的选择 .404.6.4 熔断器选择 404.7 控制程序 .414.7.1 主程序 414.7.2 部分子程序 42第五章 结论与展望 435.1 结论 .445.2 展望 .44致谢 .45参 考 文 献 .46毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线第一章 绪 论1.1 课题的背景和意义近几年来，随着我国国民经济和汽车制造业的迅速发展，汽车保有量快速增长。北京、上海等大城市以每年 15 万辆的速度增加，而道路建设及停车位的建设远低于此。停车难所导致的占道停车、占用绿地停车，不仅使交通堵塞问题更加严重，而且涉及到投资环境和城市现象，日益引来各方人士的关注。如果停车难问题和交通拥挤问题得不道妥善解决，将同时影响了轿车进入家庭的步子，影响汽车制造业的迅速发展，影响国民经济的稳步持续发展。 以西安为例，目前西安市区的停车难问题，一部分是因客观上车位过少以及车场缺乏造成的。比如钟楼商业核心街区，周边道路拥挤，商场改造后虽然建了地下车库，但仍难以满足需要。随着汽车数量日益剧增，解决停车问题日益严重，尤其是居民小区、人型公共消费场所等，寸一上如金，停车场向空间发展，己势在必行。根据有关市场调查，目前在大中型城市对立体车库的年需求量至少为 10 万个车位，但该类产品供应量很少，国内只有 30 家左右企业的少量产品供应市场。外国的相关公司吞好这一巨大的市场，目前开始有产品向中国出口，但足其价格高，使用成本与收费高，使国内市场难以接受，限制其推广使用在我国，除北京、上海等特大城市外，沿海工业发达、人口密集的城市和地区也已经陆续开始安装和使用立体停车库，表现出强劲的市场需求。所以从技术、市场、政策等诸多因素分析，该项目已经具备了良好的开发条件 就有重要的现实意义。随着人类社会的不断进步和科学技术的发展，人类的生产、生活方式趋于集中，城市的规模越来越大，人们在城市里的生存空间却越来越小，于是出现了要利用空间的理念，城市中开始建设立体建筑、立体交通和立体停车。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。伴随着汽车进入家庭，城市动态、静态交通管理制度的不断完善和人们对居住环境要求的提高，给停车产业提供了前所未有发展机遇，停车产业市场前景广阔。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，停车产业市场毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线前景广阔。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，也是停车产业发展的必由之路。当前，我国许多大城市如北京、上海、深圳都开始大力发展机械式立体停车产业。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 8090，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。立体车库与传统的自然地下车库想比，有许多方面多显示出优越性：首先，立体车库具有突出的节地优势。以往的底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，如果采用双层立体车库，可以使地面的使用率提高 80%-90%。例如采用地上多层立体车库，50 平方米的地面积上便可存放放 10 辆车，这可以大大地节省有限的上地资源，少量节省建设开发成本。其次，立体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条便不会运转。应该说，立体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。立体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立体车库。这对目前车库短缺的小区解决停车难的问题提供了有效途径。近年来 ，随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车数量的不断增加。但与此同时，汽车停车场地的增长却不能与之同步，汽车泊位与汽车数量的比例严重失调，由此带来停车难、违章停车、停车管理困难等一系列问题。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，是解决城市用地紧张，缓解停车难的一个有效手段。国家计委已明确机械式立体停车设备及城市立体停车场为国家重点支持的产业，1998 年 1 月 1 日起执行的国家计委 6 号令把机械式停车序和立体停车场列入“国家重点鼓励发展的产业、产品和技术日录”，国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资项目给予免征进口税”、上述措施为我国立体车库产业的成长提供了良好的条件、也为我国解决城市停车间题提供了机会。可以预见立体车库具有非常广阔的市场前景。毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线1.2 课题的关键技术及其国内外研究发展现状1.2.1 国外现状分析早在 50 多年前，立体停车就在国外有所发展，先后出现了针对家庭使用的双层停车设备；利用住宅空地建起 2-4 层升降横移停车设备；适合城市中心商住区使用的停车楼和停车塔；利用广场、建筑物下面的空间建设地下车库。自 70 年代末起，世界经济高速发展，汽车逐渐普及，保有量不断增加，迫使地少人多、车多的国家、地区和一些发达国家积极开展了机械式停车技术的研究开发和制造应用。以日本、美国、德国等为代表的发达国家在停车技术领域的研究处于世界领先水平，韩国和我国的港、澳、台地区的停车业也通过引进-移植制造，得到了蓬勃发展，较好地解决了本地区的停车难，并开始向外输出技术和出口产品。日本是最早应用机械式车库的国家之一，其在上世纪 60 年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机械式停车设备。当时日本全国汽车保有量大约为 500 万辆，大多采用的是垂直循环式停车设备。从 80 年代开始，日本开始向亚洲地区的韩国、中国及台湾地区出口产品及技术。韩国机械车库技术是日本机械停车技术的派生。其机械停车产业从 20 世纪 70 年代中期开始起步，80 年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化，90 年代开始为供应使用阶段。由于这几个阶段得到政府的高度重视，各种机械停车设备得到普遍开发和利用，韩国近几年增长速度都在 30%左右。目前韩国停车设备行业进入稳步发展阶段。由于欧洲国家土地资源比较丰富，停车问题表现不是很突出，停车应用设备不是很多，产品形式多为垂直升降式，多层升降横移式应用也不错。德国的停车业比较发达，生产设备的厂家有 30 家左右。德国和意大利等欧洲国家的停车库优势在垂直升降式产品上。1.2.2 国内研究现状我国立体车库设备的产品经引进技术和自我研究开发，生产水平有了很大的提高，许多设备采用了当前机械、电子、液压、光学、磁控和计算机等领域的先进技术，如采用交流变频调速系统，使运行高速、平稳、省电、减少振动和噪声；控制形式有按钮式、IC 卡式、触摸屏式、密码钥匙式、遥控式等，有些设备还采用了总线控制技术；传动装置采用内藏式，以增大停车空间并保护各种传动元件不受污染和腐蚀，提高了设备的耐久性；机械结构中采用了模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸，缩短施工周期；还采用一些新材料、新工艺，如采用“H”型钢做钢梁，组合的镀锌板或一体成型的镀锌板做载车板；安全保护方面采用了声光引导及定位装置，自动消防灭火系统等。目前品种的满足率已达 90%左右，有的品种填补了国内空白，毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线产品国产化率达到 50%以上。目前，立体停车设备的研究工作在国内也得到逐步的重视，国内许多研究院所和高等院校都投入技术力量，对立体停车设备的各个方面，例如结构设计、控制系统、存取策略、可靠性分析、以及生产工艺等方面进行研究，取得了一系列的成果。与此同时，国家也进一步发展和完善与停车产业相关的法规和各项标准，先后制定了多项停车设备的行业标准和行业规范，加强规划引导、技术开发和标准化工作。同时，从中央到地方，都颁布了一系列的法规条文，对停车行业的发展进行规划管理。从 2004 年起，国家质量监督检验检疫总局对停车设备生产企业进行许可证评审工作，规定在 2005 年 3 月 31 日前未取得生产许可证的企业，不得从事停车设备的生产工作。我国机械式车库的早期研究开发工作是从 80 年代中期开始，90 年代开始引进和生产停车设备，在北京、上海、广州、深圳等地都有使用。参照日本等国标准制定的我国行业标准也于近几年出台，目前停车设备生产厂已发展到几百家，生产各种类型的停车设备，有些停车设备已开始出口。机械式立体车库是一种具有综合性能的建筑，不仅包含了机械停车设备，其规划建设涉及到区域整体景观、交通疏导、建筑结构、供电照明、通讯监视、通风排水、环境保护、安全消防、收费管理等各学科领域，就停车设备本身而言，其机械结构的发展已形成了停车设备独有的技术特征，需要多学科、多专业的复合型人才积极参与，把国外停车技术和各领域的成熟技术移植到我国停车产业，开发出安全、经济、高效、节能、省地的产品，满足国内外市场的需求。在我国的停车产业发展中还存在一些问题，如没有统一的技术标准；多数产品是仿效或引进国外技术制造，技术水平低；缺少具有一定规模的企业，生产能力不足；市场竞争无序，个别企业为抢占市场，采取低价竞争；缺少科研设计单位的参与，技术创新能力严重不足；政策不配套，对停车产业发展和管理严重滞后等。解决上述问题，需要我们在政策市场、管理和技术多方面做出努力。政策方面应参照发达国家的有关政策法规，规划确定出专用和公共停车位的合理数量，实现投资主体多元化，确定车库的管理属性和停车收费标准，给予投资和经营者相应的优惠政策，使其有利可图。市场方面应建立车库市场运行机制，利用价格杠杆调高占路停车收费标准，逐步消除“路满库空”现象。鼓励按市场规则经营车库，并实施政府监督和政策调控，使停车产业良性发展。1.3 车库选型机械式车库在设计和选择库型时应考虑以下因素：停车库的容量、停放车的规格、停车库的存（取）车时间、停车库所服务的区域半径、车位周转率等。同时必须考虑土地价格、土建成本，设备投资及投资回报率等因素。一般情况下，不同类别的机械式停车库都有其独特的优毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线点和特点，只有正确选用才能充分发挥停车设备的作用。1.3.1 立体车库的主要技术指标（1）适用车型 大多数汽车都是按标准外形来生产的，根据汽车尺寸的不同，选择适用车型，设计时可采用标准车型尺寸，参考下表 1-1，根据存取设备的运动精度在各个方向上加大安全余量，一般取 200-300mm，由此而算出车位空间。表 1-1 汽车设计车型外廓尺寸及重量外型尺寸（m）车型长 宽 高重量（t）小 4.8 1.7 1.6 1.5中 5.05 1.85 1.6 1.6小型车 大 5.06 2.05 1.65 2.2轻型车 5.05 1.85 2 2（2）库容与库容利用率和存取时间 利用有限的占地面积停放更多的车辆即库容最大是立体车库最根本的设计目标，同时尽可能缩短停车库存取时间。1.3.2 车库选型各种机械式立体车库适用场合及特点见下表 1-2。毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线表 1-2 各种机械式立体车库特点及使用序号 类型 特点及使用1 升降横移式 结构简单、操作简便、能耗造价低、设置灵活、自动化程度较低、因受力链绳及存取时间的限制，可建停车规模有限，一般层高不超过 5 层，占地面积大。2 垂直循环式 占地面积小，存取自动化，存取车速度慢，产生噪音，震动大，能耗高，工作机动性较差，结构易变形，存取室狭小，存取车不方便，目前较少使用。3 水平循环式 结构简单，与垂直循环式比较，产生的噪音低震动小，能耗低，占地面积大目前较少使用。4 多层循环式 自动存取，方便快捷，具有较广的适用性，地下利用率较高，适合地下室安装。5 平面移动式 形式多样，适用范围广。6 巷道堆垛式 低噪声，低能耗，自动化技术高，等待时间长，进出口少。7 垂直升降式 占地面积最小的一类，耗能低，存取高速智能化， ，环境影响小，对地基消防要求高，平均车位成本较高。8 简易升降式 结构简单，操作容易。9 汽车升降机 节省空间，提高车库利用率，但仅起搬运作用。比较各种车库德优缺点，垂直升降类车库具有占地面积消、平面和空间利用率高、技术性能好、节能、噪声低，速度高，出入车快，进出入车方式自由、安全装置齐全可靠、操作简单易维护等独特优点。垂直升降式立体车库时一种综合性能比较优良的车库，自动化程度价高，具有广阔的发展前景。本文选定垂直升降式立体车库如图 1-1，重点讨论控制系统设计的关键技术。毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线侧面图 正面图图 1-1 垂直升降式车库1.4 本课题研究内容论文在查阅大量资料的基础上，完成了一套实用有效的垂直升降式机械停车设备整体结构的设计工作，并在文中一次阐述停车设备中各个重要环节的设计过程。主要有以内容：1、垂直升降式立体车库总体结构的设计与研究在对国内外同类产品进行分析的基础上，结合造价、技术难度以及用户需求等各个方面的指标，确定垂直升降式立体停车库的总体布局、运行方式，然后进行存取车方式、提升系统、钢结构、控制系统等部的总体设计。2、垂直升降式立体车库的升降机构拖动系统研究首先通过比较，选定曳引驱动方式作为整个车库的升降方式。然后设计升降平台、安全机构、配重系统等。并计算升降系统所需的曳引能力、平很配重的重量等。3、垂直升降式立体车库控制系统的设计毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线通过确定立体车库的控制系统，利用西门子 s7-200 完成对立体车库控制系统的设计与实现。计算并选择其中涉及电气器件4、西门子 s7-200 PLC 介绍。第二章 系统介绍2.1 垂直升降式停车设备概况垂直升降式停车设备习惯上称为电梯式立体车库，同时亦可称为塔式停车库，它是将存车位分布在井道周围，然后通过提升机构在井道内做升降运动，实现该车辆存取功能的机械式停车设备。此类车库一般每层可存两辆车，整个车库一般在 10 层以上，可以停放 20-60 辆汽车，而占地面积不到 50 平方米，所以具有很高的平面和空间利用率，具有高效节能、噪声低、安全可靠、操作简单、维护方便等特点。最适合建在寸土寸金的城市中心区。在 20 世纪 20 年代，已经出现了电梯式立体停车库。当时是以汽车专用电梯作为提升工具，驾驶员（或泊车员）需随车升降存取车辆。到 60 年代后期，欧、美、日等发达国家的大都市都出现了停车难问题，这使得立体车库开始发展和普及。欧洲的德国、意大利等国家开始建造大型的电梯式立体停车库，此时已经实现机械横移存取车辆，无需驾驶员跟车上下。到 80 年代末90 年代初，随着微机技术、可编程技术以及交流变频技术的发展和成熟，以电梯位核心的电梯式立体车库开始在日本、欧、美、韩国、台湾等地大量兴起，称为机械式立体车库的一大主流。垂直升降式停车设备主要由钢结构骨架、提升装置、横移装置、停车检测系统、电控系统、安全保护系统、自动消防系统等组成，是一种技术含量很高的科技产品。垂直升降式停车设备的工作原理是：存车时，用提升机构将车辆和载车板提升到指定的楼层，然后用安装在提升轿厢的横移机构将车辆和载车板存入村车位；取车时，通过横移机构将指定车位上的车辆和载车板取出送入提升机构，提升机构下降到出口处，车辆离去。本文研究的垂直升降式立体车库以 8 层 16 车位为例如图 2-1，每层 2 个车位，分 A 区，B区。 2.2 钢架结构整个停车库钢结构骨架的实际问题非常复杂，要建立它受力情况的基本方程很难，甚至不可能。为此，必须应用有限单元法进行分析，这样才能对整个停车库钢结构骨架的受力做出正确的分析。有限单元分析的基础就是弹性连续体的离散化，即把整个连续停车库钢结构骨架分毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线割成有限个单元组成的集合体。停车库钢结构骨架主要由一些型钢通过螺栓连接或焊接而成，对它进行单元划分时比较容易，通常以连接点作为节点。钢架结构包括：1）主结构架，用于承受车库自身部件重量和存入车辆重量；2）内部结构支架，用于构成存车室和支撑停车库内一些机械和电气部件。钢结构的设计应符合GB/T3811起重机设计规范 的规定。必要时可以对一些钢结构架侵锌或电镀锌。28 层7 层6 层5 层4 层3 层2 层1 层1 升降装置 2 钢架结构 3 回转装置 4 存取装置图 2-1 垂直升降式立体车库示意图2.3 升降装置升降装置包括：（1）曳引驱动电机；（2）传动部件，包括钢丝绳和滑轮、传送履带等；（3）搬运器，由载车台组成，载车台是左右竖框和前后横梁组成的巨型框架，用于升降时支托车辆；（4）对重和平衡链；（5）升降导轨和对重导轨。曳引驱动级通过钢丝绳使载车台升降，同时对重也相应运动，平衡重量，这样有利于减小电机功率。毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线2.4 立体车库车位国际中机械式停车设备中用来停放车辆的各具体位置称为车位，一般称为停车位。停车位的尺寸和布置形式直接影响车库的占地面积、车库车辆存取时间和车库成本。位了合理利用土地面积、减少车辆存取时间和降低车库的成本，需要合理布置停车位。 垂直升降式停车设备的停车位置在提升井道的两侧。按载车板沿进入停车位方向，布置方式有串列车位布置和并列车位布置两种。串列车位布置方式是指载车板沿车身纵向进入停车位，停车位与提升井道纵向并列。串列车位布置的平面界面是一个狭长的长方形，存取车辆时，移动行程需大于车身纵向长度，一般超过 5 米。并列布置方式是指载车板沿车身横向进入停车位，停车位与井道横向并列，车位布置的平面截面近似于一个正方形，其存取行程约 2 米。与串列布置形式相比，并列布置具有存取行程短，存取时间少，布局合理的优点，而串列布置形式一般应用于对平面截面形状有特殊要求的场合。垂直升降式立体车库的停车位采取并列布置形式，沿车辆横向方向布置在提升井道两边。按国家标准并结合其他要求考虑，将车库的停车位宽度定 2600mm，长度位 5600mm，高度1800mm。停车位结构如图 2-2（停车位等轴侧视图）所示，停车位上演横向中心线对称布置两根钢梁，用以支撑载车板，钢梁上安装有滑轮，减少载车板在进入停车位时的抹茶。承载钢梁并不是水平安装在停车位的钢结构上，而是稍微向提升井道方向倾斜一个很小的角度，以保证钢梁上的载车板不会因为各种因素影响而向停车位外侧滑动。为确保载车板不会因为各种不确定因素从停车位上向井道滑动，在停车位外侧的横梁上，安装两个保险钩。在停放车辆时，保险钩卡住载车板，防止在载车板滑动。在存取车辆时，横移机构压下保险钩，存入或取出载车板。动作完成后，保险钩在弹簧力的作用下自动复原，勾住载车板。保险钩示意图见图 2-3 所示。毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线图 2-2 停车位等轴侧视图保险钩弹簧图 2-3 保险钩结构示意图2.5 存取装置在立体车库中要完成的主要任务就是如何在最短的时间内安全地完成车辆的存取，而立体车库中曳引升降机的速度已经设定，因此设计一套合理而安全的存取装置和一套旋转装置将成为本车库设计的重要任务。如果设计合理，不仅可以减少存取车辆的时间，还可以增加车辆存取过程中的安全性。毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线2.5.1 存取方式的选择垂直升降式立体车库存取方式主要有：（1）滑叉载车式：车辆与载车板一起提升，且与载车板一起由三级滑叉装置横移至存车室。（2）链传动载车式：车辆与载车板一起提升，且与载车板一起由链传动横移至存车室。（3）叉梳载车式：车辆由升降装置的梳叉提升，且通过梳叉横移把车辆送至存车室相交错的叉齿上。（4）履带输送式：搬运器在车辆前后轮处有两个主动履带，横移时由这两个主动履带带动存车室上的被动履带，将车辆送至存车室。其中滑叉载车式和链传动载车式存取车方式是指每个停车位都有一个放置车辆的载车板，通过对载车板的存取实现存取汽车。而本文研究对象为滑叉载车式与履带输送式的结合，即车位上有一履带还有一载车板。每次存车之前，升降装置先到车位取载车板；每次取车之后，升降装置再把载车板送回车位。2.5.2 链动载车板式本文研究对象是一个链传动载车板式，升降机中有一个电动机驱动升降机中的履带，每个车位中也有一个电机驱动车位履带传送载车板。每次存车之前升降机先到相应车位取载车板，而每次存车结束之后升降机会将载车板放回相应车位 。2.5.3 载车板结构载车板放置在钢结构架中的载车板架上，用于搬运和支托车辆。载车板应采用