多层升降横移式立体车库控制系统的设计与实现研究报告.docx

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多层升降横移式立体车库控制系统的设计与实现研究报告

多层升降横移式立体车库控制系统的设计与实现研究报告

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。

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2~4层（国家规定最高为4层）,2层、3层者居多,现以典型的地上2×3升降横移式为例,说明停车库的运行原理。

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。

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。

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。

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。

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