立体车库的PLC控制系统设计Word下载.docx
《立体车库的PLC控制系统设计Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《立体车库的PLC控制系统设计Word下载.docx（50页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
图2—1升降横移类立体车库
图2-2垂直循环类立体车库
图2—3水平循环类立体车库
图2—4多层循环类立体车库
图2—5平面移动类立体车库
图2-6巷道堆垛类立体车库
图2—7垂直升降类立体车库
图2-8巷道堆垛式立体车库
图3—1车路总体设计
图3-2管理控制系统
图3-3现场控制系统
图3—4步进电机性能参数图
图3-5步进电机驱动器
图3—6单轴速度控制
图3-7直流无刷电机
图3-8西门子S7-200PLC
图3-9硬件连接图
图4-1系统框架图
图4—2立体车库流程示意图
图4—3车位示意图
图5—1组态软件整体结构图
图5—2用户窗口图
图5—3PLC与上位机通信
插表清单
表2—1立体车库类别及代码
表2-2新型车库与传统车库比较
表4—1西门子车库I/O分配表
表4-2系统符号表
表5-1参数分析
引言
近年来随着社会经济的快速发展，机动车数量快速增长，停车位的严重短缺问题和越来越多.随着房地产行业的蓬勃发展，城市用地开始出现“寸土寸金"
的症状,建造大量的传统形式地上停车场，在土地资源十分紧张的城市，显然是不切实际的。
解决的这个问题的有效办法就是实现在有限的土地上尽可能多的停放车辆，就是将停车场向空间拓展或者向地下延伸，建造立体车库切实可行。
相对于传统的停车设施，智能化立体车库具有不可代替、得天独厚的优势.随着整个立体车库行业的不断发展，新型智能立体车库必将代替旧的停车形式,整个停车行业也向舒适、环保、节约土地资源、节约能源和人性化的方向发展。
立体停车可最大限度地利用空间，相同占地面积，立体车库比传统平面停车库多容纳2～3倍的车辆，有些甚至高6~8倍。
立体停车设施的优越性主要表现在:
品种多，适应性强，可利用狭小空间建设一定量的停车泊位，用地省、效率高；
技术先进,性能可靠，噪音和震动较小，对环境影响小;
拆卸方便，对土地改造过程中临时停车点建设和更新非常有利。
立体停车库起源于20世纪的美国，目的是为了解决大城市内停车难的问题.现在，土地资源紧张是各大城市的现状，在亚洲各国问题尤其突出，因此，立体车库的应用在亚洲各国比较广泛，有数据表明，立体车库在日本、韩国、中国等地应用很多。
国外发展立体车库较早的有日本、韩国、德国等国家，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的问题，并开始向外输出技术和出产品。
我国国内关于立体车库的研究开始于20世纪80年代末,距今已有二十年余的发展历程。
近年来，近几年停车行业依靠技术改造、科技创新等，行业进步成效明显提高。
通过采用焊接机器人、自动化电泳、边梁数控弯成型生产线等先进的新技术、新设备、新工艺对传统的生产过程进行改造，提升了行业的产能规模，提高了产品质量，降低了生产成本。
在我国立体车库是一个集机电一体化、仓储物流、车辆诱导、物业管理等涉及多学科多领域的新兴产业。
它是为了解决汽车快速增长带来的'
停车难"
而出现的。
随着中国经济和购买力的日益壮大，立体车库的发展逐渐呈现大型化、智能化、家庭化的发展趋势。
本课题对于当前智能立体车库进行研究分析，针对我国立体车库自动化水平相对落后的情况，设计了基于PLC的智能立体车库控制系统.主要研究内容如下：
（1）简述智能立体车库研究背景，国内外发展现状。
（2）立体车库结构的选择。
（3）控制系统设计。
（4）分析现代控制理论在车库调度中的应用。
实验结果的仿真分析.
（5）结合智能立体车库的控制要求,编写相关程序。
（6）对车库的实际运行状况进行运行监控。
第一章绪论
1.1立体车库概述
21世纪以来，全球经济高速发展,汽车工业不断进步，人民生活水平不断提高，汽车开始向普通家庭普及。
在2004年至2014年10年间，私人汽车保有量快速增长,私人汽车从2400多万辆一直增长到1。
37亿辆，近十年汽车年均增加1100多万辆，是2003年汽车数量的5。
7倍，占全部机动车比率达到54.9％，较十年以前增加了29。
9％。
宏观角度上看，2014年我国汽车数量和驾驶人仍在快速增长，至2014年底，全国机动车数量突破2.5亿辆。
根据中国社科院发布的《中国汽车社会发展报告2012-2014》，国内私家车拥数量已经过亿,每百户居民汽车数量已经达到60辆。
但是随着私人汽车的不断增加，停车难的问题也就随之而来。
在全国各大中小城市中，31个城市的汽车数量已经超过100万辆，其中北京、天津、成都、深圳、上海、广州、苏州、杭州这8个城市汽车已经超过200万辆,北京的汽车数量甚至已经达到500万辆。
在私家车的普及给人们带来便利的同时,也产生了越来越多的交通拥堵和停车难的问题，在人口密集的大城市中停车常常是让人感到万分苦恼.
随着交通拥堵日益严重、停车难问题的不断凸显以及越来越多违规停车现象的出现，严重影响了城市交通秩序，停车难甚至成为阻碍城市规划和发展的严重问题。
房地产行业的迅猛发展也让城市用地越来越紧张,多数城市都已经出现“寸土寸金”的现象,在这样的现实条件下,在土地资源匮乏的城市之中再去建造以往使用的的地上停车场，明显是不切实际的。
和传统的停车设施相比较，智能化立体车库无与伦比的巨大优势。
随着立体车库行业的高速发展和相关技术的不断提升，智能立体车库必然会取代过去的停车设施,停车设施也会向环保、经济、以及人性化的方向发展.立体停车库可最大限度地利用空间,在相同面积的情况下,智能立体车库会比普通的平面停车库多容纳2到3倍的车辆，有些甚至可以高达6到8倍。
立体停车设施的优越性主要表现在：
品种多,适应性强，可利用狭小空间建设一定量的停车泊位,用地省、效率高；
技术先进，性能可靠，噪音和震动较小,对环境影响小；
目前国内全部的基本停车位和大部分的公共停车位都是由地产商投资建设的，这部分停车泊位占城市停车泊位供给的90％多,而这类企业主业是地产开发，只把停车场作为规划配套部分来建设.因此，必须要催生新型的专业化的停车场投资运营企业,这些企业才是停车场投资建设的主体。
土地资源十分匮乏，土地成本高昂的环境下，立体停车设备无疑可以节约大笔的土地成本。
尤其在商业中心、写字楼、医院、银行等人流量、车流量大的公共场所，充分利用垂直空间的立体停车设备显然是缓解停车难的较好方法。
随着技术的不断进步，电子智能立体车库必将在未来取得更大的进步，逐渐地向高智能化、人性化的方向发展，实现更大突破。
1。
2立体车库发展现状
国内汽车产业的迅速发展使城市汽车保有量飞速增长，传统的汽车停车位在数量上、布局上已不能满足和适应现代人们的需要，严重阻碍了城市现代化的发展。
智能立体车库结构简单，安装方便，功能全面，定位准确,停车位较多，外观简易大方，智能化程度高，运行稳定，存车取车便捷等一系列的因素，使得立体车库越来越得到人们的认可，具有很大的市场应用前景.智能立体车库具有以下几大优点:
（1）节省空间，立体车库的占地面积仅仅为相同停车量的平面停车场所需面积的十分之一到二分之一，空间利用率相对于地面停车场提高了四分之三，在人流量和车流量较大的公共场所，如商业中心区域、办公楼、医院、银行、学校等，都可以发挥很大的作用.
（2）自动化程度高，智能立体停车库采用全自动控制,存车取车更加方便，车主在进入车库后只需刷卡或缴费后，即可享受全自动存车或取车服务，避免了长时间在停车场的找车位及取车时间，安全便捷。
（3）性价比高,立体车库占地面积小，大大节省了土地的使用费用,在寸土寸金的现代都市,这点显得尤为重要。
立体车库结构简单,工程量小，消防等其他额外投资很少，而且在运行过程中用电量少、能耗低、工作人员少、成本低，这样智能车库车位投资价格是传统车位的五分之一左右，造价很低。
（4）设计灵活,立体车库可以单独建造，也可以建造在现有的建筑物内，可设在地上、地下或半地下，形式多变，应用性较广。
（5）改善环境,立体车库有效的改善了停车环境，同事减少废气排放和土地占用量，相对可以增加绿化面积，改善人们的生活环境。
立体停车库起源于20世纪的美国，目的是为了解决大城市内停车难的问题.现在，土地资源紧张是各大城市的现状,在亚洲各国问题尤其突出，因此，立体车库的应用在亚洲各国比较广泛,有数据表明，立体车库在日本、韩国、中国等地应用很多。
国外发展立体车库较早的有日本、韩国、德国等国家，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的问题,并开始向外输出技术和出口产品.
日本是亚洲最早研究立体车库的国家。
从20世纪60年代开始,日本从事机械停车设备的开发、生产、销售和服务,至今已有半个世纪的历史。
目前在日本从事机械式立体车库及其设备开发、制造的公司约有200多家，其中较大的公司有新明和、石川岛播磨、日精、三菱重工等。
从90年代起日本每年投入运行的机械停车泊位都在10万以上.
韩国机械停车设备技术是日本技术的派生，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，2000年后为发展阶段.制造厂约有近百家，已进入我国的有现代集团、LG公司、德山公司（DuksAnEng&
M，Co。
Ltd）、真山公司（JinsanPlant,Co。
，Ltd）、东洋公司、乐天公司等。
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，自动化停车设备随供应量的扩大技术也得到迅猛发展。
德国和意大利等欧洲国家从事停车设备开发和生产也比较早。
较好的公司有：
意大利Sotefin、Interpark、德国Palis等。
由于欧洲国家土地资源比较充足，停车问题表现不是很突出，停车设备应用不是很多，产品形式多数为巷道堆垛式，多层升降横移式产品应用也很好。
德国的停车业很发达，生产停车设备的厂商约有24家,其中KLAUS和OTTOWOHR两家公司的产量约占德国总产量的80％。
德国和意大利等欧洲国家的停车库优势在巷道堆垛类产品上.
我国国内关于立体车库的研究开始于20世纪80年代末，距今已有二十年余的发展历程。
近年来，国内机械式停车行业发展迅速,多个停车设备公司脱颖而出，国内较大的企业有：
杭州西子石川岛、江苏金冠、江苏启良，唐山通宝、上海赐宝等。
2013年全国新安装机械式停车泊位505647个，同比增长25.1％，项目总数1812个（不含汽车专用升降机），同比增长11.4%,国内销售总额94.1亿元，同比增长23.5％。
国内新增项目中，住宅小区配套占57.4%,泊位344171个，同比增长35.7%；
城市公共配套车库项目占19.8％，泊位88783个，同比增长15。
1％；
单位自用车库项目占22.8%，泊位72693个，同比增长3。
8%。
2013年出口项目较2012年略有减少，但出口泊位和出口额分别增长2.9％和23。
3％，达到23637个泊位、6.95亿元，出口27个国家和地区，主要是美、欧和亚洲国家.
近年来,国内停车设备市场发展平稳，形成了以住宅小区车库配套为主体的格局，新建的住宅小区选用机械停车库的比率较高.2014年一线、二线城市机械式停车设备需求大，增长很快。
其中二线城市尤其是省会城市新增量很高，例如西安、合肥、太原、南京、郑州等省会城市，新增机械式停车泊位过万，西安新增泊位甚至超过4万个。
近几年停车行业依靠技术改造、科技创新等,行业进步成效明显提高。
通过采用焊接机器人、自动化电泳、边梁数控弯成型生产线等先进的新技术、新设备、新工艺对传统的生产过程进行改造，提升了行业的产能规模,提高了产品质量，降低了生产成本。
同时据不完全统计，2013年15家生产企业申请了157项停车设备相关的实用新型专利，有10家企业申请了66项发明专利，国内停车设备行业技术创新和专利保护的意识在不断增强.但是立体停车行业主要存在以下几方面的问题:
（1）立体车库的推广角度不够准，设备选型存在比较严重的问题。
（2）立体车库取车时间长：
一般只有一个出入口，所以存取车时间较长，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第20辆约需30分钟以上。
（3）停车位宽度太小,进入车库需要很高的驾驶技术。
（4）立体停车场项目投资大、回收期长，前期很难靠自身发展壮大。
（5）立体车库的技术要求高、维修、保养成本高。
3主要研究内容
本课题对于当前智能立体车库进行研究分析，针对我国立体车库自动化水平相对落后的情况，设计了基于PLC的智能立体车库控制系统。
主要研究内容如下：
（2）介绍智能立体车库及其优点，分析现有的智能立体车库的分类及特点,并选用合适的立体车库结构作为研究对象。
（3）根据智能立体车库的工作原理，明确智能立体车库的控制要求,选用适合的控制系统硬件组成,如步进电机、传感器、步进电机驱动器、直流电机、PLC等.
（4）结合智能立体车库的控制要求，编写相关程序。
按照智能立体车库的运行流程分析车库整体运行流程，对PLC进行编程.
（5）对车库的实际运行状况进行运行监控，设计对应的组态程序.根据PLC
与上位机的通信协议，配置相关协议参数，完成组态控制.
第二章设计方案的比较与选择
2。
1立体车库的分类及比较
立体车库是停放车辆的机械设备系统，广泛用于日常生活中。
按照JB/T8713-1998的机械行业标准来划分，立体车库可以分为八大类。
其类别名称及类别代码如表2-1所示。
表2—1立体车库类别及代码
类别
升降
横移
垂直
循环
水平
多层
平面
移动
巷道
堆垛
简易
代码
SH
CX
SX
DX
PY
XD
CS
JS
升降横移类立体车库.该立体车库一般采用以载车板升降或横移来存取车辆的停车设备，通常为准无人方式，即人离开车以后，设备自动运行,将车辆停放.优点是存取车速度较快，操作简单，成本低，能耗低。
如图2-1所示。
图2-1升降横移类立体车库
垂直循环类立体车库.该立体车库一般是指搬运器在垂直作业面内做循环动作的停车设备，由搬运器、驱动系统、控制系统、金属结构框架、安全和检测系统组成。
小型循环设备多安装在建筑物外，大型循环设备通常与主体建筑连接。
垂直循环类立体车库优点是占地面积小，操作简单，稳定性高，易于管理，但能耗较高。
如图2-2示。
图2-2垂直循环类立体车库
水平循环类立体车库。
该立体车库一般采用一个水平循环运动的存取车辆的机械停车设备，主要构成部分有：
钢结构、载车板、控制系统、循环驱动系统、消防系统及安全设施等。
优点是灵活设置，可以省去传统停车场的进出车道，提高土地利用率，减少尾气排放，但取其中某一辆车时需要整体移动，能耗大.如图2-3所示。
图2-3水平循环类立体车库
多层循环类立体车库可分为中间乘入式、端部乘入式和直接乘入式三种.该立体车库通过载车板作水平上下循环运动,以实现车辆多层存放的机械停车设备.主要由升降系统，水平循环系统，控制系统等组成。
优点是节省占地面积，自动化程度高,容量大，但存取车时需要车辆整体移动，能耗大。
如图2—4所示。
图2-4多层循环类立体车库
平面移动类立体车库。
该立体车库采用搬用小车移动车辆,或使用载车板实现车辆的横移操作。
单层的平面移动类停车设备可以减少车道面积，增加停车密度,提高空间利用率。
多层平面移动类停车设备建造地点灵活，设施安全可靠、自动化程度高、存取车效率高,使用较为广泛。
如图2-5所示。
图2—5平面移动类立体车库
巷道堆垛类立体车库。
该立体车库一般采用巷道堆垛机或桥式起重机将放置在载车板上的车辆水平且垂直移动到指定车位，并用相同设备取车。
主要构成部分有:
进出口设备、库内搬运设备、车辆存放设备、电力系统、控制系统、安全装置等。
其优点是车辆容积率大，智能化程度高，安全性高，但由于要求空间相对独立，无其他设备干扰，建设成本较高。
如图2—6所示.
图2—6巷道堆垛类立体车库
垂直升降类立体车库.该立体车库通过升降系统垂直升降,并通过搬运器实现横移，然后将车辆停放在井道两侧。
主要组成部分有：
框架结构、升降系统、搬运器、旋转装置、控制系统、安全和检测系统。
优点是可采用混凝土或金属结构，外观大方，占地面积小，容车率高，适宜老城区改造及城市中心地带建造。
如图2-7所示。
图2-7垂直升降类立体车库
简易升降类立体车库。
该立体车库一般指在同一层采用升降机械或起重设备来搬运车辆，一般为两层.简易升降立体车库结构简单，操作简单，无特殊要求。
不再做说明。
2巷道堆垛式立体车库
根据不同的城市地理位置，周边建筑物及场地限制等因素，需要对多种立体车库选型,巷道堆垛式立体车库由其独特的合理性、科学性、低成本等多种优点,使得在解决城市停车问题中表现突出。
将巷道堆垛式车库与传统停车库比较，具体分析如下表2—2。
巷道堆垛类立体车库
传统地下停车库
特点
车主随到随停，缩短车主存车取车时间。
车主需要花费很多时间寻找车位。
空间利用率及土建
空间利用率高，通常相同车位与相同土地面积,采用新型立体车库可节省一半以上土地面积.层高只需2米。
无坡道设计.土建工期大大减少。
坡道及通道占据大量的土地面积。
层高3。
3米以上.土建费用相对较高.
无人化停车
实现无人化与全封闭停车.
无法实现无人化与全封闭停车。
消防安全
无人化与全封闭停车，大大降低了诱发火灾的因素.消防设施要求较低.
通风等消防设施造价高。
车主入库，增加火灾隐患。
存取车速度
存车时,将车辆停放在指定位置后即可离开；
取车时，由堆垛机运送车辆，时间短。
存车需要花费大量时间寻找空闲车位，取车时需要步行到停车位，费时很长.
安全与环保
车辆存取高度自动化，无需车辆运行，减少废气排放。
停车场内环境较差,易发生事故,且伴随有噪音与废气的产生。
综合比较各类车库的特点，巷道堆垛类立体车库是一种集机、光、电、自动控制等为一体的全自动立体停车设备，具有空间利用率高、稳定
升级会员 