立体车库的毕业设计.docx
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立体车库的毕业设计
摘要
立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。
随着城市汽车保有量的不断增加，停车难问题己经成为大中型城市的一个普遍现象。
机械式立体车库可充分利用上地资源，发挥空间优势，最大限度地停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。
本课题以较为典型的升降横移式立体车库为研究对象，综合考虑立体车库制造成本和运行效率的双重因素。
本文在对国内外车库现状及发展趋势做了充分调研的基础上，选择三层三列式车库结构为研究模型。
升降横移式立体车库就其组成部分而言，可分为三大部分：
车库结构部分、传动机构部分和控制系统部分。
本文简单介绍了车库的主体结构和特点，对车库的控制系统也作了简单的说明，在对升降横移式立体车库控制系统的设计中，采用了先进的PLC控制，运用欧姆龙公司的编程软件编制了升降横移式立体车库控制系统的程序，并经调试、运行，证明采用可编程序控制器（PLC）作为控制系统简单易行。
其稳定、可靠、快速、性价比高的特点使得控制系统非常完美。
为了使停车设备满足使用要求，根据国家关于机械式停车设备通用安全要求的标准、升降横移式立体车库的实际，在升降横移式立体车库中使用了一些必要的安全技术，这样保证了车辆的绝对安全，使得整个车库可以安全平稳的运行。
关键词：
立体车库，控制系统，可编程序控制器
第1章绪论································································3
1.1课题的背景和意义·····················································3
1.1.1立体停车场的外形··················································5
1.2国外的研究发展现状···················································6
1.3国内的研究发展现状···················································7
第2章立体车库的概述及控制系统···········································10
2.1立体车库的概述······················································10
2.2立体车库的类型······················································10
2.2.1升降横移式······················································10
2.2.2巷道堆垛式·······················································10
2.2.3垂直提升式·······················································11
2.2.4液压吊挂式·······················································11
2.2.5旋转入库式·······················································11
2.2.6垂直循环式·······················································11
2.3立体车库控制系统·····················································11
2.3.1引导系统··························································11
2.3.2检测系统··························································12
2.3.3保护系统·························································13
第3章立体车库的电机选用···············································15
3.1驱动电机的选定························································15
3.2用于立体停车设备上的减速电机性能·····································15
第4章立体车库编程控制的选用··············································16
4.1PLC的概述···························································16
4.2PLC的特点···························································16
4.2.1PLC的主要特点····················································16
4.2.2PLC的主要功能····················································17
4.3PLC工作原理·························································18
4.4PLC内部处理阶段·····················································18
4.5常用PLC的介绍······················································19
第5章单车进出程序的编写··················································22
5.1输入输出地址表·······················································22
5.2状态流程图···························································24
5.3程序梯形图···························································25
第6章结束语······························································28
致谢······································································29
参考文献··································································30
附录······································································31
第1章绪论
1.1课题的背景及意义
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2006年底，市区仅有公共停车场827处，共计车位5.6万个，仅占市区机动车拥有量的8.5％，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227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％。
图1.1被汽车占领的城市
图1.2先进的自动化立体车库
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。
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。
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。
截至2003年底，我国个人汽车保有量为12427672辆。
其中，个人轿车4890387辆，比2002年增加1462441辆，增长率为42.7%，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》把机械式停车库和立体停车场列入“国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录”，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。
1.1.1立体停车场的外形
随着汽车使用量的增加，在解决停车问题的同时，停车场的美观也成为了人们所关注的方面。
以往那种单层平面停车场也越来越不能满足市场的需求。
在国外,造型美观，形形色色的立体停车场设计层出不穷。
一般在设计的同时要考虑到实用性、耐用性、可靠性、可行性、还有日常维护所需的成本。
立体停车场的运营有很大程度上与其外观及构造有极大的关系，目前出现一些地方的司机有立体停车场不停，宁愿挤到普通的停车场里，由此说明立体停车场的设计人性化是十分重要的，它带来的应该是便利而不是使用者的“叫好不叫座”，在整个停车楼的设计上一定要从使用者的角度去思考。
下面是各地的摘摄的典型立体停车场的外形：
图1.3典型立体停车场的外形
1.2国外的研究发展现状
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。
图1.4国外高容量的立体车库
目前世界停车产业正向多元化发展，其停车技术几乎包含了当今机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等领域的所有成熟先进技术。
机械方面，应用了许多新材料、新工艺。
设备结构采用模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸。
钢结构选用新型优质钢材，既提高了设备的强度和刚度，又使设备轻巧美观，载车板采用一次成型的镀锌板或彩涂板组装，美观、强韧、耐用。
控制技术方面，广泛采用可编程序控制器和矢量变频变压调速闭环控制技术，使运行高速平稳，节省电力，振动和噪音也趋于最小。
控制形式有，按钮式、锁匙式、IC卡式、键盘式、触摸屏式、遥控式等。
安全元件采用各种光栅显示屏、光电管、机械式行程开关、磁性接近开关、光敏感应开关等，安全保护装置日臻完善，如汽车出入声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链条和钢丝绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车图象摄影对比安全检测、自动消防灭火系统等。
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。
图1.5韩国LG公司研发的塔式
1.3国内的研究发展现状
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。
图1.6在我国广泛使用的升降横移式立体车库
第2章立体车库的概述及控制系统
2.1立体车库概述
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30~40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，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。
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。
2.2立体车库的类型
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、液压吊挂式、旋转入库式、垂直循环式。
2.2.1升降横移式
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。
产品特点：
（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。
安全装置：
防坠装置，光电传感器、限位保护器、急停开关等。
2.2.2巷道堆垛式
巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。
2.2.3垂直提升式立体车库
垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。
垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米），对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。
2.2.4液压吊挂式
工作原理：
存取的车辆通过指引到达停车位置，由特殊的液压挂钩装置将汽车按斜向轨道拉起到一定位置。
该类系统包括钢结构导轨、载车板、液压系统、安全防护系统。
其突出特点：
对场地的空间利用力高，不受停车规模限制，停车方式新颖，较能吸引顾客。
2.2.5旋转入库式
工作原理：
存取的车辆抵达停车位位置后，停在载车板上，由整个停车库的旋转使汽车45°后前移至车库。
该类系统包括钢结构、载车板、液压系统、运动系统、安全防护系统。
其突出特点：
对车辆的保护较高，适合长期停放的寄存式停车。
2.2.6垂直循环式
产品特点：
（1）占地少，两个泊位面积可停6~10辆车。
（2）外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。
（3）价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。
（4）可采用自动控制，运行安全可靠。
综合以上内容，升降横移式立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低，还有其优越的特点，所以本课题采用升降横移式的立体车库作为研究内容。
2.3立体车库的控制系统
目前，停车库已由地面向地下或空中发展，由单层向多层发展。
停车方式也由坡道式向智能立体机械式发展和机械停车场按其停放形式的不同，可分为机械立体停车库和机械复式停车库。
机械立体停车库是库内无停车道、无人员停留的先进形式；机械复式停车库是库房内有停车道、且有人员停留的传统形式。
而其机械系统只是类似于普通货架仓库中的货物存取装置。
本章重点介绍的是立体停车机械系统。
2.3.1引导系统
车位引导系统是随着车库规模的不断扩大而出现的一种提高停车服务水平的装置。
它一般设置在停车库的主要通道上，如停车库入口处，每层停车区入口处，通过大型显示屏动态显示余车位数量，并对去往空车位的路径进行指引。
在多层停车库和大容量停车区，采用停车引导系统，能帮助停车者方便的找到空车位，减少他们寻找车位的时间和由此产生的烦躁情绪，为他们创造有好的停车环境。
由于停车引导技术的这些特点，近年来，越来越多的车厂经营管理公司开始在他们经营的停车场中应用了此项技术。
有些新建停车库从开始建设就引入了这套系统，出于城市智能交通管理的需要，政府部门也开始在主要的停车场合设置停车引导装置，使停车者快速找到有的空车位。
城市中心区也就成为停车引导技术最重要的应用市场。
2.3.2检测系统
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。
人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。
而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。
为适应这种情况，就需要传感器。
因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。
新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。
在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。
在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。
因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。
在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。
现代科学技术的发展，进入了许多新领域：
例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到厘米的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到s的瞬间反应。
此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。
显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。
许多基础科学研究的障碍
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