范文一:垂直循环类立体停车库技术剖解
垂直循环类立体停车库技术剖解
一、 垂直循环类立体停车设备市场背景
垂直循环类立体停车设备,由于其结构较为复杂,国内生产厂家较少,一些厂家生产的质量不过关,没有吃透原理,做出来的产品是失败的,推向市场的产品都让客户拆除了,产生了极坏的影响。而他们对外的解释是这类产品是日本淘汰产品,噪音大,装机功率大,这样说的人,只能说明他们不懂这个技术。
二、 垂直循环类立体停车设备国内厂家情况
目前,在国内垂直循环式立体停车设备生产资质的厂家有10多家,能真正能做出成熟产品的也就5-6家,如深圳伟创、贵州海悦科技等。其中做失败的也包括北京鸿安、杭州西子等这些车库行业的老前辈,这也是外界对此类产品技术误解,甚至失去信心的因素。
三、 垂直循环类立体停车设备分为两大类:
1)第一类为啮合式链轮传动机构,这种结构形式见于早期日本所建造的 立体停车库,它最大可以停放44部车,优点是占地面积小,可停放车
辆多,确点是装机功率大,速度太快引起噪音大;国内早期也有几个厂家(北京鸿安、杭州西子等)引进日本技术生产,但最终都以失败告终;其原因是电机、减速机、制动器等国产化都没有过关,做出来的都是失败产品。
2)第二类为拨叉式槽轮传动机构,这种形式最早见于深圳伟创生产的产品,它最大可以停放12部小车,占地面积只有32平方米,它的优点是占地面积小,装机功率小,噪音小,取车时间短,布置灵活。
四、 垂直循环类立体停车设备运行原理
1)它的运行轨道是椭圆跑道型的,吊篮(载车框)是沿椭圆型轨道运行 的,此椭圆型轨道不是水平面,而是垂直面放置的;
2)所有挂在导轨链上的吊篮都是一起旋转运动的,存、取一个车,其他 车(吊篮)也要运动。
3)它的传动原理有两种:
a) 啮合式链轮传动:此传动理论上可行,但实
际运行中所需功率太大,噪音大,零部件磨损严重,成功的案例没有,基本上已经淘汰。
b)拨叉式槽轮传动:这种传动原理我没有检索到相关论文(如有检索到相关论文的,可联系我一起讨论,联系方式:qq372765429),但实际做出来的东西,传动非常棒,功率很小,起、制动平稳,运行效率高,噪音小,是一种非常好的传动方式。所以在采购此类产品一定要了解其运行原理。
五、 目前的技术难点
1)垂直循环式立体停车库,如果是拨叉槽轮传动形式,最多做到7层12个车位,大约高度为13米左右,再要做高,需要解决很多问题:a)大链条问题。b)大型号减速机。c)制动器等;
2)垂直循环式立体停车库,如果是啮合式链轮传动形式,理论上可以设计到22层,44个车位,但很多问题没有解决:a)大链轮传动噪音。b)大功率减速器、电机。c)大规格制动器。这些基本的零部件国内生产厂家少,质量不稳定。所以这种传动形式的垂直循环式车库在国内生产都以失败而告终。
范文二:垂直升降式立体停车库
垂直升降式立体停车库
摘要
立体车库是专门实现各种车辆的自动存取的车库设施。随着社会发展,
汽车不断增加,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是必要的。立体车库能够很好的利用地面以上的空间,成为解决城市静态交通问题的有效的途径。本文是以四层十六车位的立体停车库为研究模型,简述其工作原理即实现功能,然后着重分析库层感应电路、车位指定电路、升降机的选向电路以及横向左右移动控制电路。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,在垂直提升式立体停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。
关键字:立体停车库;垂直升降;PLC;自动控制系统
目录
摘要 ..................................................... I
第一章 绪论 .............................................. 1
1.1 选题的背景与意义 ............................................ 1
1.2 立体车库在国内外的发展现状 .................................. 1
1.3 立体车库的特点 .............................................. 2
1.4 立体车库的主要类型 .......................................... 3
第二章 升降式立体车库的系统总体设计 ...................... 4
2.1 设计方案的分析及比较 ........................................ 4
2.1.1 方案一:出入口独立的垂直升降式立体车库................. 4
2.1.2 方案二:出入口混合无换向的垂直升降式立体车库........... 5
2.1.3 方案三:出入口混合带换向的垂直升降式立体车库........... 5
2.2 立体车库总体方案系统分析 .................................... 6
第三章 立体车库系统硬件设计 .............................. 8
3.1 检测传感器的选择 ............................................ 8
3.1.1 中间继电器............................................. 8
3.1.2 接触器................................................. 8
3.1.3 按钮开关............................................... 9
3.1.4 行程开关............................................... 9
3.2 电动机的选择 ................................................ 9
3.2.1 升降电动机的类型选取.................................. 10
3.2.1 升降电动机的型号选取.................................. 10
3.3 PLC的选型.................................................. 11
3.4 汽车自动识别系统的选取 ..................................... 13
第四章 立体车库系统的软件设计 ........................... 14
4.1立体车库控制系统的组成...................................... 14
4.2 立体车库控制系统的工作原理 ................................. 14
4.3 立体车库主要线路的PLC程序设计 ............................. 16
4.3.1 立体车库主要控制线路的PLC程序设计.................... 16
4.3.2 立体车库主要控制线路的I/O外部接线图.................. 18
4.4 立体车库主要线路的模块分析 ................................. 20
4.4.1 车位指定线路.......................................... 20
4.4.2 升降台选向电路........................................ 21
4.4.3 库层感应控制电路...................................... 22
4.4.4 横向移动取车控制电路.................................. 23
第五章 仿真调试 ......................................... 25
5.1 硬件调试 ................................................... 25
5.2 软件调试 ................................................... 25
5.3 系统联调 ................................................... 25
结论 .................................................... 26
参考文献 ................................................ 27
第一章 绪论
1.1 选题的背景与意义
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,而停车位的发展速度却远远滞后于汽车发展速度,停车难已成为大中城市发展的社会问题。而立体停车库以其突出的特点赢得了人们越来越多的青睐,如:以狭小的空间,争取最多的停车空间,运转平稳、无噪音,运行速度快,存取时间短,符合城市环保要求;光电检测库内的存车状态,智能化的按键操作,使操作者全过程掌握车辆存取的每一个动作;多路安全保护,设有防坠落、防碰撞、防过载等一系列安全保护装置。
诸多因素表明,我国立体车库停车产业与其配套产业目前正在成为潜力
巨大的前途性产业。停车设备制造业面临千载难逢的发展良机,具有高科技、高安全性、高可靠性、高效率的垂直提升式立体停车库将具有巨大的发展前景。
1.2 立体车库在国内外的发展现状
国外立体车库发展状况:早在20世纪50年代中期,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,韩国立体停车设备技术是日本技术的派生。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 年代开始为推广使用阶段。
国内立体车库发展状况: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。产品经引进技术和自我研制开发,生产技术水平有了很大的提高。目前我国已经形成了新兴的停车行业,步入了引进、开发、制造、使用相结合的初步发展阶段。现在从事立体停车设备制造企业已有30余家。立体停车场国产化率达到50% 以上,一些科研机构和大专院校也开始研究和开发符合国情的立体停车场。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 立体车库的特点
立体停车库属于仓储设施,专门为各类车辆自动停放,是一种技术密集型机电一体化产品,发展潜力较大,具有很多优点:
占地面积小。可向地下和高空发展,以最小的占地面积达到最优的存储。 建筑成本低。经济效益高,使用地皮面积的缩减极大的减少了资金投入,比相同规模的平面停车场要节省的多。
配置灵活,适应性强。机械式立体停车库具有多种类型,设计上具有较大的灵活性,可适应各种形式的地形或建筑物。
自动化操控,使用方便。机械式立体停车库自动化程度高,用户通过简单操作,就能实现车辆的自动存取;配备自动检测系统以及安全保护措施,安全性能
好。
1.4 立体车库的主要类型
机械式车库种类较多,主要有以下形式:升降横移类、垂直循环类、巷道堆垛类、垂直升降类、水平循环类、平面移动类、简易升降类等。下面介绍其中几种类型及其特点如表1-1。
表 1-1 立体车库的几种主要类型及其特点
比较各种车库的优缺点,垂直升降类车库具有占地面积小、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。本文选定立体车库类型为垂直升降式立体车库。
第二章 升降式立体车库的系统总体设计
2.1 设计方案的分析及比较
2.1.1 方案一:出入口独立的垂直升降式立体车库
出入口独立垂直升降式立体车库,就是车库的出入口独立设置,存车时车辆由入口驶入车库,取车时车辆由出口驶出车库,车库的每个车架里面只能容纳一辆车。
(1)系统构成:整体框架、升降机构、自动控制系统。
(2)功能分析
可对车辆起到支撑、保护、传输、自动存取的作用。此种车库不设换向机构,不具有换向功能。
(3)优点
该种设计方案,将车库的出入口独立设置,可以保证车辆的驶入方向和驶出方向一致,避免了车辆的调头工作,减少了存取车的等待时间。
(4)缺点
该种设计方案,由于每个车位内只能容纳一辆车,整个车库的容量不会很大。如果想增加容量,则必须将车库加高,但是势必会对周围的建筑物产生影响。车库出入口独立,不配备换向设备,则必须在车库出口前面留有足够的空间给车辆行驶,这样就增加了车库的附属建筑面积。车库具有两个口,增加了车库控制系统的设计与编制难度,增加了控制设备。对于内部建筑面积紧张的小区来说,这种设计方案并不是一个最优秀的方案。
2.1.2 方案二:出入口混合无换向的垂直升降式立体车库
出入口混合无换向垂直升降式立体车库,就是车库只有一个口,既作为入口,也作为出口。车库没有换向机构,车辆自己进行调头,车库的每个载车板面只能容纳一辆车。
(1)系统构成:整体框架、升降机构、自动控制系统。
(2)功能分析
可对车辆起到支撑、保护、传输、自动存取的作用。此种车库不设换向机构,不具有换向功能。
(3)优点
该种设计方案,不配备换向机构,减少了车库的设计难度,建造费用和复杂程度。由于只有一个车库口,该车库适合于建设在小的边缘处,不会对小区内的住宅楼产生过多的遮挡或者噪声等影响,只具有一个车库口,同时也减少了车库控制系统的设计与编制难度,减少了控制设备。
(4)缺点
该种设计方案,由于只有一个车库口,在存取车辆高峰时会增加车辆的等待时间和存取时间。由于不配备换向设备,则必须在车库口前面留有足够的空间给车辆进行调头,这样就增加了车库的附属建筑面积。该种方案比较适合内部建筑面积宽松的小区。
2.1.3 方案三:出入口混合带换向的垂直升降式立体车库
出入口混合带换向垂直升降式立体车库,就是车库只有一个口,既作为入口,也作为出口。车库具有换向机构,车辆驶出车库时在换向机构上换向驶离车库。车库的每个车架里面只能容纳一辆车。
(1)系统构成:整体框架、升降机构、换向机构、自动控制系统
(2)功能分析
可对车辆起到支撑、保护、传输、自动存取的作用。此种车库设有换向机构,具有换向功能。
(3)优点
车库具有换向机构,则车库口不用预留出车辆调头的空间,可以相应的减少车库的附属建筑面积。由于只有一个车库口,该车库适合于建设在小区的边缘处,不会对小区内的住宅楼产生过多的噪声等影响,同时也减少了车库控制系统的设计与编制难度,减少了控制设备。故该种方案非常适合建筑在内部建筑面积比较紧张的小区内。
(4)缺点
该种设计方案,虽然功能较多,但由于只有一个出入口,在存取车辆高峰时车辆的等待时间和存取时间会有所增加,并且会造成秩序混乱。由于设计了换向机构,在一定程度上增加了车库的设计难度与建筑成本。
2.2 立体车库总体方案系统分析
通过综合分析上述三种方案,从占地面积以及建筑成本考虑,出入口混合无换向垂直升降式的立体车库最适合大部分城市住宅小区,因此确定为本设计的总体方案。
本文所设计的垂直升降式立体车库适用的车型为中小型轿车。占用空间小,操作方便,安全性能好,可广泛用于住宅小区及停车场。其设计参数如下:所停放车辆总长5.2m,总宽2.0m ,总高1.9m 。对总体功能进行分析,可知升降功能、支承功能可由机械系统来实现,如升降机构实现升降功能,而控制功能要由自动控制系统来实现。采用交流双速电动机作为主拖动系统和可编程控制器PLC实现控制系统。系统功能结构图如图2-1所示。
图2-1功能结构框图
第三章 立体车库系统硬件设计
3.1 检测传感器的选择
3.1.1 中间继电器
它是由固定铁芯、动铁芯、弹簧、动触点、静触点、线圈、接线端子和外壳组成。线圈通电,动铁芯在电磁力作用下动作吸合,带动动触点动作,使常闭触点分开,常开触点闭合;线圈断电,动铁芯在弹簧的作用下带动动触点复位接点装置电气参数及控制形式:
触头功率 30VA(阻性负载) 最高工作电压220VA.C 最大工作电流 10A
控制形式:上下限、双上限、双下限 其内部结构图如图3-1所示。
图3-1 中间继电器接线意图
3.1.2 接触器
交流接触器利用主接点来开闭电路,用辅助接点来导通控制回路。主接点一般是常开接点,而辅助接点常有两对常开接点和常闭接点,小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。交流接触器的接点,由银钨合金制成,具有良
好的导电性和耐高温烧蚀性。交流接触器动作的动力源于交流通过带铁芯线圈产生的磁场,电磁铁芯由两个「山」字形的幼硅钢片叠成,其中一个固定铁芯,套有线圈,工作电压可多种选择。为了使磁力稳定,铁芯的吸合面加上短路环。交流接触器在失电后,依靠弹簧复位。另一半是活动铁芯,构造和固定铁芯一样,用以带动主接点和辅助接点的闭合断开。20A以上的接触器加有灭弧罩,利用电路断开时产生的电磁力,快速拉断电弧,保护接点。接触器具可高频率操作,做为电源开启与切断控制时﹐最高操作频率可达每小时1200次。接触器的使用寿命很高﹐机械寿命通常为数百万次至一千万次,电寿命一般则为数十万次至数百万次。
根据本设计的需要以及接触器的特点,我选择400V 63A线圈220V三相接触器BLB87额定工作电压:250VAC,额定工作电流:10A。
3.1.3 按钮开关
按钮开关是一种结构简单,应用十分广泛的主令电器。在电气自动控制电路中,用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器、电磁起动器等。选择型号为LA19—11A/D的额定工作电压:380VAC,额定工作电流:5A,的按钮开关。
3.1.4 行程开关
滚轮式行程开关。 其结构原理,当被控机械上的撞块撞击带有滚轮的撞杆时,撞杆转向右边,带动凸轮转动,顶下推杆,使微动开关中的触点迅速动作。当运动机械返回时,在复位弹簧的作用下,各部分动作部件复位。选择型号为JLXK1—311制动防护式的行程开关。
额定工作电压:500VAC,额定工作电流:5A,一个常开一个常闭触头。
3.2 电动机的选择
本设计的立体停车库是四层16车位,每层4库位。其控制结构主要由一台交流双速电动作为主拖动升降电动机,4台的交流电动机作为四角平层的补偿电动
机,1台开门电动机,1台纵向移动电动机,2台横向移动电动机组成。
3.2.1 升降电动机的类型选取
在车库运行过程中,升降电动机需频繁的启动、制动、正转、反转,而且负荷变化大,经常工作在重点短时状态、电动状态、制动状态下,对电机要求较高。 根据工作性质,也因电动机应该有以下特点: (1)能频繁的制动启动。 (2)启动电流较小。
(3)要有发电制动的特性,能由电动机本身的性质来控制曳引系统在满载下行和空载上行时的速度。
(4)要有较硬的机械特性,不会因升降架载重的变化而引起提升速度的过大变化。
(5)电动机运转平稳,工作可靠,运行噪声低。
普通交流感应电动机的转子电阻低,机械特性好,转差率S小,运行效率高。可是这类交流感应电动机的启动电流大,一般为额定电流的4—7倍,同时启动转矩也较大,一般为额定转矩的3—5倍。如果选用为曳引系统的电动机,会因为也因系统的频繁启动,它的启动电流会造成电网电压的大幅度波动,还会增加电动机的发热量,使得温度超过允许的限度,所以普通交流电机不适合用做车库升降电动机。在此,车库的升降电动机选用交流双速电动机,其性能满足上述拖动系统的各项要求。
3.2.1 升降电动机的型号选取
功率:由式P=(1-K)?Q?V÷102ηi 式中:K为车库的平衡系数,一般为0.4-0.5 Q为额定载重量(kg) V为车库的运行速度
η为车库的效率
i为钢丝绳索绳倍率
根据前面设计,取Q=1600kg,v=2m/s,考虑导向轮、导轨与导靴的摩擦阻力
以及钢丝绳的僵性阻力,取η=0.85,计算得,P=20.2kW。选取电机功率P=22kW。 选用YTD225M1—4/16的主交流双速电动机。其参数如下:功率:22KW,电压:380V,电流:23A。具有噪声低,振动小,运行平稳的特点。
同理选择YDF-2111的7.5kw的交流电动机作为四角平层的补偿电动机。其参数如下:功率:7.5KW,电流:5A
升降主电机的主电路图如图3-2所示。
3-2 主交流双变速电动机
3.3 PLC的选型
本设计采用西门子S7-200系列的的CPU226控制,有24输入点和16个输出点。另外选用五个扩展模块,其中2个数字量输入模块EM221,其类型为16点24VDC输入;3个数字量输入/输出模块EM223,其类型为16点24VDC输入/16点24VDC输出。PLC CPU226参数:
◆ 晶体管输出
◆ 输入电压:20.4-28.8V DC; ◆ 输出电流:0.5A; ◆ 功耗:11W; ◆ 数据存储器:24KB; ◆ I/O特性:24输入/16输出; ◆ 模块扩展:最多扩展7个; ◆ 定时器总数:256个; ◆ 接口:两个RS-485接口;
PLC系统的结构框图如图3-2所示。PLC与计算机的通信图如3-3所示
3-3 PLC系统框图
3-4 PLC与计算机的通信图
3.4 汽车自动识别系统的选取
自动存取车系统是立体车库控制的核心,由BCD 控制,而其中汽车的自动识别更是重中之重。汽车的自动识别主要是通过非接触式IC卡来实现的。非接触卡内含有唯一的独立的卡号,使用时,技术人员需在读卡器有效读区内(一般5-10CM)将卡片轻轻一晃,便将卡内信息输入读读卡器内,实现考勤、收费管理。
本设计选用的非接触式芯片是FM11RF08 芯片,采用0.6μm CMOS EEPROM 工艺,容量为1K 8Bit/s ,EEPROM 是具有逻辑处理功能的多用途非接触射频卡芯片,内含加密控制和通讯逻辑电路,具有极高的保密性能。系统结构框图如图3-2所示.
图3-5 非接触式IC卡系统结构框图
因此,汽车的自动识别原理如下:
在车库入口(也是出口)处设一个非接触式IC卡读卡器,用户进入车库时,在门口刷卡进入,读卡机自动把数据传送到BCD,BCD 系统自动判断该卡是否有效,若有效,则库门打开,系统把轿厢移到人车交接位置,至此,完成汽车的自动识别。
第四章 立体车库系统的软件设计
4.1立体车库控制系统的组成
立体车库控制系统组成有自动收费管理系统、自动存取车系统、安监保护系统。
自动收费管理系统是在车库管理设立收费机,无需操作员即可完成其收费管理工作,用户直接在收费读卡机上刷缴费卡即可。
监控安保系统是指在中央控制室进行监视控制车库现场的运行状况。它具有运动检测、视频监控、出入口控制、防盗识别报警等功能,可以实现无人看守。
自动存取车系统由出入口管理站、计算机监控中心等部分构成。它具有车位管理功能、运行监控功能、自动门及远程诊断功能等。出入口管理站设有光电开关、限位开关、库门、存车卡阅读器、显示器、指示灯等。计算机监控中心设有车位管理系统,可以查询当前车库的存取车情况和车位状态等,并可查询车库存取车的详细记录档案。若车库内没有存车位,出入口管理站的显示器上会显示车库已满,并且指示灯同时会亮起,此时拒绝任何车辆入内。若车库并未存满,则依据当前的车位状况,系统还可以提供最佳的存取车路线,节省时间,提高存取车效率。
本设计着重分析自动存车系统。
4.2 立体车库控制系统的工作原理
当有车辆要进入车库存车时,自动存取车系统的车位管理子系统确认是否有车位,若无则需等待;若有,则读缴费卡,记录时间,同时监控安保系统自动捕捉车辆图像,确定信息并与缴费卡信息相对应,以备车辆出库时核对,保证车辆安全,同时检测器检测信号告知PLC要增加一辆汽车的数量,并在车库门前指示板上的数码管显示,最后控制门关闭。车辆出库时,如果车辆自然信息与缴费卡
信息不符,则控制系统不允许车辆出库:如相符,则自动收费系统按停车时间在卡中扣除费用,门开启,车辆出库,同时要使车辆数量减少,用DEC 功能指令使记录车辆数的数据寄存器D0减1,在显示器上显示出来,最后库门关闭。。
车库自动存取控制系统采用取车优先的原则,并且存取车的时间不超过140s,车库系统运行状态用红、绿、黄三种指示灯表示,红灯表示有人正在进行存取车操作,请稍候;绿灯表示目前无人操作,可进行操作;黄灯表示系统有故障不能工作。
存、取车流程图如图4-1所示。
图4-2 存、取车流程示意图
4.3 立体车库主要线路的PLC程序设计
4.3.1 立体车库主要控制线路的PLC程序设计
(1)定义元器件名和分配I/O号 PLC控制的立体车库I/O对应关系如下表。 (2)平层控制线路,采用四角平层方式,由四台平层补偿电动机各自控制,占四个输入点。
(3)减速感应器,位于每层主行程开关(除顶层、底层外,上下各一个)400mm处。
(4)横向、纵向控制线路,升降台在上升的过程中,同时向后移动。 PLC控制的立体车库I/O分配表如表4-1所示。
由上表可知PLC有40个输入点64个输出点,因此选用PLC时可选用西门子s7-200CPU226一个,输入点24,输出点数16;一个扩展模块EM22332数字量输入,32数字量输出,二个扩展模块EM222为16数字量输出。
4.3.2 立体车库主要控制线路的I/O外部接线图
由I/O资源的分配表可以绘出立体车库控制系统的外部接线图。PLC I/O接线图如图4-3所示。
图4-3 PLC I/O接线图
4.4 立体车库主要线路的模块分析
4.4.1 车位指定线路
在立体车库的门厅呼叫电路中,门厅的控制只有一个,置于车库库门入口处因为车辆的入库操作都在库门入口处进行,其他库层无操作按钮。但车架移到指定层并平层后,自动起动横向左或右移动电动机,将载车板推入指定位置(A区或C区)并锁住。在此仅列出指定A区一至四层车位时的控制梯形图。其梯形图如图4-4所示。
图4-4 车位指定控制梯形图
4.4.2 升降台选向电路
升降台运行过程,存在上行和下行状态,当升降台完全处于整个运行周期时,即一个运动周期起始于初始位置、终止于初始位置,平时处于静止状态,此时载重箱的选向电路无关紧要。但当在运动中需要选向时,如:将车存在3层A区,同时想取4层C区车时,升降台不需返回,完成存车操作后,直接到4层C区取车,此时,选向电路起作用,该电路类似电梯的选向电路。控制梯形图如下图4-5所示,本设计给出了A区的呼叫选向。对于C区呼叫,只需将C区呼叫中间继电器触电并联在同层A区呼叫触点上即可。
图4-5 升降台选向电路的控制梯形图
4.4.3 库层感应控制电路
库层感应由每层4角主平层行程开关的闭合与断开完成,感应出库层信号,用于指层、选层、选向、门厅呼叫的信号等。感应信号信号只有在升降台移动至上层或下层时才消失。升降台的上下感应信号都来自每层4角主平层行程开关的触点。当升降台在1层时,1层4角主平层行程开关闭合,则1层库层感应中间继电器接通并保持,同时接通指质层中间继电器。可见,升降台上升至某一层时,相应的库层感应中间继电器接通指层中间继电器。当升降台下降时,原理同上,该电路梯形图如图4-6所示。
图4-6 库层感应控制梯形图
4.4.4 横向移动取车控制电路
当某区呼叫时,升降台首先响应库层信号,接通库层感应中间继电器并保持,当升降台到达该层时,断开库层感应信号,然后判断哪一区呼叫,待四角均平层(每角行程开关到位)以后,起动横向左右移动电动机,将载车板送入相应车位,现以A、C两区的去车控制为例进行设计分析,横向移动电动机控制梯形图4-7所示。
图4-7 横向左右移动取车控制梯形图
第五章 仿真调试
5.1 硬件调试
硬件实施方面主要是进行控制柜等硬件设计及现场施工。主要内容:
1. 设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。
2. 设计系统各部分之间的电气互联图。
3. 根据施工图纸进行现场接线,并进行具体检查。
由于程序设计与硬件实施可同时进行,因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。
5.2 软件调试
将设计好的程序写入PLC后,首先逐条仔细检查,并改正写入时出现的错误。用户程序一般先在实验室模拟调试,实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模拟,各输出量的通/断状态用PLC上有关的发光二极管来显示,一般不用接PLC实际的负载(如接触器、电磁阀等)。在调试时应充分考虑各种可能的情况,对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线,都应逐一检查,不能遗漏。发现问题后应及时修改梯形图和PLC中的程序,直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。
5.3 系统联调
联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进,从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求,则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。全部调试完毕后,交付试运行。经过一段时间运行,假如工作正常、程序不需要修改,应将程序固化到EPROM中,以防程序丢失。
结论
在参阅了国内外有关立体停车库的大量资料的前提下,对垂直提升式立体停车库的控制系统进行了细致研究,得出了以下重要结论:
通过大量的调研工作,对自动化立体车库的发展特点和发展方向进行了总结,通过对市场需求的分析和对比国内外车库的发展状况,分析了智能立体车库的广阔市场前景。
针对智能立体车库的功能要求,提出了控制系统的详细方案。为达到车库中的检测要求,确定了经济而适用的电气安全装置。
本文设计的是一个四层20车位的垂直升降式立体停车库。本设计采用S7-200系列的PLC编程,来实现存车和取车的控制。在设计的过程中遇到了许多许多的问题最后通过在网上查阅资料,和同学和老师讨论得到解决。由于自己知识面的不够,还不能够设计出一个全自动化的立体停车系统。全自动化智能停车系统是未来停车系统的一个发展方向,在此领域我还要不断的学习。
中国的立体车库现在还处于一个初级阶段,大部分都需要操作人员的参与。随着技术的发展,对智能模块和检测系统的不断更新,控制系统将向全自动智能化方向发展。随着汽车数量的增加,泊车位的问题不断加剧,将进一步促进车库技术的革新。
由于知识宽度和深度的限制,我对立体车库的设计中还存在着诸多问题,我深刻的认识到,我的能力还需要很大的提高。在今后的道路上,我一定会再接再厉,不断努力攀登。
参考文献
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范文三:垂直升降式立体停车库设计
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垂直升降式立体停车库
摘要
立体车库是专门实现各种车辆的自动存取的车库设施。随着社会发展,汽车不断增加,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是必要的。立体车库能够很好的利用地面以上的空间,成为解决城市静态交通问题的有效的途径。本文是以四层十六车位的立体停车库为研究模型,简述其工作原理即实现功能,然后着重分析库层感应电路、车位指定电路、升降机的选向电路以及横向左右移动控制电路。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,在垂直提升式立体停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。 关键字:立体停车库;垂直升降;PLC;自动控制系统
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目录
摘要 ..................................................... I
第一章 绪论 .............................................. 1
1.1 选题的背景与意义 ............................................ 1
1.2 立体车库在国内外的发展现状 .................................. 1
1.3 立体车库的特点 .............................................. 2
1.4 立体车库的主要类型 .......................................... 3
第二章 升降式立体车库的系统总体设计 ...................... 4
2.1 设计方案的分析及比较 ........................................ 4
2.1.1 方案一:出入口独立的垂直升降式立体车库................. 4
2.1.2 方案二:出入口混合无换向的垂直升降式立体车库........... 5
2.1.3 方案三:出入口混合带换向的垂直升降式立体车库........... 5
2.2 立体车库总体方案系统分析 .................................... 6
第三章 立体车库系统硬件设计 .............................. 8
3.1 检测传感器的选择 ............................................ 8
中间继电器............................................. 8 3.1.1
3.1.2 接触器................................................. 8
按钮开关............................................... 9 3.1.3
3.1.4 行程开关............................................... 9
3.2 电动机的选择 ................................................ 9
3.2.1 升降电动机的类型选取.................................. 10
3.2.1 升降电动机的型号选取.................................. 10
3.3 PLC的选型.................................................. 11
3.4 汽车自动识别系统的选取 ..................................... 13 第四章 立体车库系统的软件设计 ........................... 14
4.1立体车库控制系统的组成...................................... 14
4.2 立体车库控制系统的工作原理 ................................. 14
4.3 立体车库主要线路的PLC程序设计 ............................. 16
4.3.1 立体车库主要控制线路的PLC程序设计.................... 16
4.3.2 立体车库主要控制线路的I/O外部接线图.................. 18
4.4 立体车库主要线路的模块分析 ................................. 20
4.4.1 车位指定线路.......................................... 20
4.4.2 升降台选向电路........................................ 21
4.4.3 库层感应控制电路...................................... 22
4.4.4 横向移动取车控制电路.................................. 23 第五章 仿真调试 ......................................... 25
5.1 硬件调试 ................................................... 25
II
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5.2 软件调试 ................................................... 25
5.3 系统联调 ................................................... 25 结论 .................................................... 26 参考文献 ................................................ 27
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第一章 绪论
1.1 选题的背景与意义
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,而停车位的发展
速度却远远滞后于汽车发展速度,停车难已成为大中城市发展的社会问题。
而立体停车库以其突出的特点赢得了人们越来越多的青睐,如:以狭小的空
间,争取最多的停车空间,运转平稳、无噪音,运行速度快,存取时间短,
符合城市环保要求;光电检测库内的存车状态,智能化的按键操作,使操作
者全过程掌握车辆存取的每一个动作;多路安全保护,设有防坠落、防碰撞、
防过载等一系列安全保护装置。
诸多因素表明,我国立体车库停车产业与其配套产业目前正在成为潜力
巨大的前途性产业。停车设备制造业面临千载难逢的发展良机,具有高科技、
高安全性、高可靠性、高效率的垂直提升式立体停车库将具有巨大的发展前
景。
1.2 立体车库在国内外的发展现状
国外立体车库发展状况:早在20世纪50年代中期,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,韩国立体停车设备技术是日本技术的派生。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 年代开始为推广使用阶段。
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国内立体车库发展状况: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。产品经引进技术和自我研制开发,生产技术水平有了很大的提高。目前我国已经形成了新兴的停车行业,步入了引进、开发、制造、使用相结合的初步发展阶段。现在从事立体停车设备制造企业已有30余家。立体停车场国产化率达到50% 以上,一些科研机构和大专院校也开始研究和开发符合国情的立体停车场。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 立体车库的特点
立体停车库属于仓储设施,专门为各类车辆自动停放,是一种技术密集型机电一体化产品,发展潜力较大,具有很多优点:
占地面积小。可向地下和高空发展,以最小的占地面积达到最优的存储。
建筑成本低。经济效益高,使用地皮面积的缩减极大的减少了资金投入,比相同规模的平面停车场要节省的多。
配置灵活,适应性强。机械式立体停车库具有多种类型,设计上具有较大的灵活性,可适应各种形式的地形或建筑物。
自动化操控,使用方便。机械式立体停车库自动化程度高,用户通过简单操作,就能实现车辆的自动存取;配备自动检测系统以及安全保护措施,安全性能
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好。
1.4 立体车库的主要类型
机械式车库种类较多,主要有以下形式:升降横移类、垂直循环类、巷道堆垛类、垂直升降类、水平循环类、平面移动类、简易升降类等。下面介绍其中几种类型及其特点如表1-1。
表 1-1 立体车库的几种主要类型及其特点
序号 类型 特点及使用
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,1 升降横移式
一般层高不超过5层,占地面积大。
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,2 垂直循环式
存取车不方便,目前较少使用。
低噪声,低能耗,自动化技术高,等待时间长,进出口少。
3 巷道堆垛式
占地面积最小的一类,耗能低,存取高速智能化,环境影
4 垂直升降式
响小,对地基消防要求高,平均车位成本较高。
比较各种车库的优缺点,垂直升降类车库具有占地面积小、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。本文选定立体车库类型为垂直升降式立体车库。
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第二章 升降式立体车库的系统总体设计
2.1 设计方案的分析及比较
2.1.1 方案一:出入口独立的垂直升降式立体车库
出入口独立垂直升降式立体车库,就是车库的出入口独立设置,存车时车辆由入口驶入车库,取车时车辆由出口驶出车库,车库的每个车架里面只能容纳一辆车。
(1)系统构成:整体框架、升降机构、自动控制系统。
(2)功能分析
可对车辆起到支撑、保护、传输、自动存取的作用。此种车库不设换向机构,不具有换向功能。
(3)优点
该种设计方案,将车库的出入口独立设置,可以保证车辆的驶入方向和驶出方向一致,避免了车辆的调头工作,减少了存取车的等待时间。
(4)缺点
该种设计方案,由于每个车位内只能容纳一辆车,整个车库的容量不会很大。如果想增加容量,则必须将车库加高,但是势必会对周围的建筑物产生影响。车库出入口独立,不配备换向设备,则必须在车库出口前面留有足够的空间给车辆行驶,这样就增加了车库的附属建筑面积。车库具有两个口,增加了车库控制系统的设计与编制难度,增加了控制设备。对于内部建筑面积紧张的小区来说,这种设计方案并不是一个最优秀的方案。
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2.1.2 方案二:出入口混合无换向的垂直升降式立体车库
出入口混合无换向垂直升降式立体车库,就是车库只有一个口,既作为入口,也作为出口。车库没有换向机构,车辆自己进行调头,车库的每个载车板面只能容纳一辆车。
(1)系统构成:整体框架、升降机构、自动控制系统。
(2)功能分析
可对车辆起到支撑、保护、传输、自动存取的作用。此种车库不设换向机构,不具有换向功能。
(3)优点
该种设计方案,不配备换向机构,减少了车库的设计难度,建造费用和复杂程度。由于只有一个车库口,该车库适合于建设在小的边缘处,不会对小区内的住宅楼产生过多的遮挡或者噪声等影响,只具有一个车库口,同时也减少了车库控制系统的设计与编制难度,减少了控制设备。
(4)缺点
该种设计方案,由于只有一个车库口,在存取车辆高峰时会增加车辆的等待时间和存取时间。由于不配备换向设备,则必须在车库口前面留有足够的空间给车辆进行调头,这样就增加了车库的附属建筑面积。该种方案比较适合内部建筑面积宽松的小区。
2.1.3 方案三:出入口混合带换向的垂直升降式立体车库
出入口混合带换向垂直升降式立体车库,就是车库只有一个口,既作为入口,也作为出口。车库具有换向机构,车辆驶出车库时在换向机构上换向驶离车库。车库的每个车架里面只能容纳一辆车。
(1)系统构成:整体框架、升降机构、换向机构、自动控制系统
(2)功能分析
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可对车辆起到支撑、保护、传输、自动存取的作用。此种车库设有换向机构,具有换向功能。
(3)优点
车库具有换向机构,则车库口不用预留出车辆调头的空间,可以相应的减少车库的附属建筑面积。由于只有一个车库口,该车库适合于建设在小区的边缘处,不会对小区内的住宅楼产生过多的噪声等影响,同时也减少了车库控制系统的设计与编制难度,减少了控制设备。故该种方案非常适合建筑在内部建筑面积比较紧张的小区内。
(4)缺点
该种设计方案,虽然功能较多,但由于只有一个出入口,在存取车辆高峰时车辆的等待时间和存取时间会有所增加,并且会造成秩序混乱。由于设计了换向机构,在一定程度上增加了车库的设计难度与建筑成本。
2.2 立体车库总体方案系统分析
通过综合分析上述三种方案,从占地面积以及建筑成本考虑,出入口混合无换向垂直升降式的立体车库最适合大部分城市住宅小区,因此确定为本设计的总体方案。
本文所设计的垂直升降式立体车库适用的车型为中小型轿车。占用空间小,操作方便,安全性能好,可广泛用于住宅小区及停车场。其设计参数如下:所停放车辆总长5.2m,总宽2.0m ,总高1.9m 。对总体功能进行分析,可知升降功能、支承功能可由机械系统来实现,如升降机构实现升降功能,而控制功能要由自动控制系统来实现。采用交流双速电动机作为主拖动系统和可编程控制器PLC实现控制系统。系统功能结构图如图2-1所示。
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动力
提供
升降功能 传动
定位
存放中小型 控制 轿车
控制功能 管理
安保 支承
储存 支承功能
保护
图2-1功能结构框图
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第三章 立体车库系统硬件设计
3.1 检测传感器的选择
3.1.1 中间继电器
它是由固定铁芯、动铁芯、弹簧、动触点、静触点、线圈、接线端子和外壳组成。线圈通电,动铁芯在电磁力作用下动作吸合,带动动触点动作,使常闭触点分开,常开触点闭合;线圈断电,动铁芯在弹簧的作用下带动动触点复位接点装置电气参数及控制形式:
触头功率 30VA(阻性负载)
最高工作电压220VA.C
最大工作电流 10A
控制形式:上下限、双上限、双下限
其内部结构图如图3-1所示。
图3-1 中间继电器接线意图
3.1.2 接触器
交流接触器利用主接点来开闭电路,用辅助接点来导通控制回路。主接点一般是常开接点,而辅助接点常有两对常开接点和常闭接点,小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。交流接触器的接点,由银钨合金制成,具有良
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好的导电性和耐高温烧蚀性。交流接触器动作的动力源于交流通过带铁芯线圈产生的磁场,电磁铁芯由两个「山」字形的幼硅钢片叠成,其中一个固定铁芯,套有线圈,工作电压可多种选择。为了使磁力稳定,铁芯的吸合面加上短路环。交流接触器在失电后,依靠弹簧复位。另一半是活动铁芯,构造和固定铁芯一样,用以带动主接点和辅助接点的闭合断开。20A以上的接触器加有灭弧罩,利用电路断开时产生的电磁力,快速拉断电弧,保护接点。接触器具可高频率操作,做为电源开启与切断控制时,最高操作频率可达每小时1200次。接触器的使用寿命很高,机械寿命通常为数百万次至一千万次,电寿命一般则为数十万次至数百万次。
根据本设计的需要以及接触器的特点,我选择400V 63A线圈220V三相接触器BLB87额定工作电压:250VAC,额定工作电流:10A。
3.1.3 按钮开关
按钮开关是一种结构简单,应用十分广泛的主令电器。在电气自动控制电路中,用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器、电磁起动器等。选择型号为LA19—11A/D的额定工作电压:380VAC,额定工作电流:5A,的按钮开关。
3.1.4 行程开关
滚轮式行程开关。 其结构原理,当被控机械上的撞块撞击带有滚轮的撞杆时,撞杆转向右边,带动凸轮转动,顶下推杆,使微动开关中的触点迅速动作。当运动机械返回时,在复位弹簧的作用下,各部分动作部件复位。选择型号为JLXK1—311制动防护式的行程开关。
额定工作电压:500VAC,额定工作电流:5A,一个常开一个常闭触头。 3.2 电动机的选择
本设计的立体停车库是四层16车位,每层4库位。其控制结构主要由一台交流双速电动作为主拖动升降电动机,4台的交流电动机作为四角平层的补偿电动
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机,1台开门电动机,1台纵向移动电动机,2台横向移动电动机组成。
3.2.1 升降电动机的类型选取
在车库运行过程中,升降电动机需频繁的启动、制动、正转、反转,而且负荷变化大,经常工作在重点短时状态、电动状态、制动状态下,对电机要求较高。 根据工作性质,也因电动机应该有以下特点:
(1)能频繁的制动启动。
(2)启动电流较小。
(3)要有发电制动的特性,能由电动机本身的性质来控制曳引系统在满载下行和空载上行时的速度。
(4)要有较硬的机械特性,不会因升降架载重的变化而引起提升速度的过大变化。
(5)电动机运转平稳,工作可靠,运行噪声低。
普通交流感应电动机的转子电阻低,机械特性好,转差率S小,运行效率高。可是这类交流感应电动机的启动电流大,一般为额定电流的4—7倍,同时启动转矩也较大,一般为额定转矩的3—5倍。如果选用为曳引系统的电动机,会因为也因系统的频繁启动,它的启动电流会造成电网电压的大幅度波动,还会增加电动机的发热量,使得温度超过允许的限度,所以普通交流电机不适合用做车库升降电动机。在此,车库的升降电动机选用交流双速电动机,其性能满足上述拖动系统的各项要求。
3.2.1 升降电动机的型号选取
i 功率:由式,,P,1,K,Q,V,102,
式中:K为车库的平衡系数,一般为0.4-0.5
Q为额定载重量(kg)
V为车库的运行速度
,为车库的效率
i为钢丝绳索绳倍率
根据前面设计,取Q=1600kg,v=2m/s,考虑导向轮、导轨与导靴的摩擦阻力
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以及钢丝绳的僵性阻力,取η=0.85,计算得,P=20.2kW。选取电机功率P=22kW。 选用YTD225M1—4/16的主交流双速电动机。其参数如下:功率:22KW,电压:380V,电流:23A。具有噪声低,振动小,运行平稳的特点。
同理选择YDF-2111的7.5kw的交流电动机作为四角平层的补偿电动机。其参数如下:功率:7.5KW,电流:5A
升降主电机的主电路图如图3-2所示。
3-2 主交流双变速电动机
3.3 PLC的选型
本设计采用西门子S7-200系列的的CPU226控制,有24输入点和16个输出点。另外选用五个扩展模块,其中2个数字量输入模块EM221,其类型为16点24VDC输入;3个数字量输入/输出模块EM223,其类型为16点24VDC输入/16点24VDC输出。PLC CPU226参数:
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, 晶体管输出
, 输入电压:20.4-28.8V DC; , 输出电流:0.5A;
, 功耗:11W;
, 数据存储器:24KB;
, I/O特性:24输入/16输出; , 模块扩展:最多扩展7个; , 定时器总数:256个;
, 接口:两个RS-485接口;
PLC系统的结构框图如图3-2所示。PLC与计算机的通信图如3-3所示
3-3 PLC系统框图
3-4 PLC与计算机的通信图
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3.4 汽车自动识别系统的选取
自动存取车系统是立体车库控制的核心,由BCD 控制,而其中汽车的自动识别更是重中之重。汽车的自动识别主要是通过非接触式IC卡来实现的。非接触卡内含有唯一的独立的卡号,使用时,技术人员需在读卡器有效读区内(一般5-10CM)将卡片轻轻一晃,便将卡内信息输入读读卡器内,实现考勤、收费管理。
本设计选用的非接触式芯片是FM11RF08 芯片,采用0.6μm CMOS EEPROM 工艺,容量为1K 8Bit/s ,EEPROM 是具有逻辑处理功能的多用途非接触射频卡芯片,内含加密控制和通讯逻辑电路,具有极高的保密性能。系统结构框图如图3-2所示.
图3-5 非接触式IC卡系统结构框图
因此,汽车的自动识别原理如下:
在车库入口(也是出口)处设一个非接触式IC卡读卡器,用户进入车库时,在门口刷卡进入,读卡机自动把数据传送到BCD,BCD 系统自动判断该卡是否有效,若有效,则库门打开,系统把轿厢移到人车交接位置,至此,完成汽车的自动识别。
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第四章 立体车库系统的软件设计
4.1立体车库控制系统的组成
立体车库控制系统组成有自动收费管理系统、自动存取车系统、安监保护系统。
自动收费管理系统是在车库管理设立收费机,无需操作员即可完成其收费管理工作,用户直接在收费读卡机上刷缴费卡即可。
监控安保系统是指在中央控制室进行监视控制车库现场的运行状况。它具有运动检测、视频监控、出入口控制、防盗识别报警等功能,可以实现无人看守。
自动存取车系统由出入口管理站、计算机监控中心等部分构成。它具有车位管理功能、运行监控功能、自动门及远程诊断功能等。出入口管理站设有光电开关、限位开关、库门、存车卡阅读器、显示器、指示灯等。计算机监控中心设有车位管理系统,可以查询当前车库的存取车情况和车位状态等,并可查询车库存取车的详细记录档案。若车库内没有存车位,出入口管理站的显示器上会显示车库已满,并且指示灯同时会亮起,此时拒绝任何车辆入内。若车库并未存满,则依据当前的车位状况,系统还可以提供最佳的存取车路线,节省时间,提高存取车效率。
本设计着重分析自动存车系统。
4.2 立体车库控制系统的工作原理
当有车辆要进入车库存车时,自动存取车系统的车位管理子系统确认是否有车位,若无则需等待;若有,则读缴费卡,记录时间,同时监控安保系统自动捕捉车辆图像,确定信息并与缴费卡信息相对应,以备车辆出库时核对,保证车辆安全,同时检测器检测信号告知PLC要增加一辆汽车的数量,并在车库门前指示板上的数码管显示,最后控制门关闭。车辆出库时,如果车辆自然信息与缴费卡
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信息不符,则控制系统不允许车辆出库:如相符,则自动收费系统按停车时间在卡中扣除费用,门开启,车辆出库,同时要使车辆数量减少,用DEC 功能指令使记录车辆数的数据寄存器D0减1,在显示器上显示出来,最后库门关闭。。
车库自动存取控制系统采用取车优先的原则,并且存取车的时间不超过140s,车库系统运行状态用红、绿、黄三种指示灯表示,红灯表示有人正在进行存取车操作,请稍候;绿灯表示目前无人操作,可进行操作;黄灯表示系统有故障不能工作。
存、取车流程图如图4-1所示。
程序开始
存车 取车
存车/取车
选择存车车位 设定取车目标
升降台上升 升降台上升
库层感应器 库层感应器
升降台停在指定层 升降台停在指定层
升降台升降至目标位置 升降台取载车板
电机带动轿厢取出轿车
轿厢升降至人车交接处
升降台升降至出口平层
升降台升至指定车位
取出轿车
电机带动载车板存入车位
轿厢复位
完毕等待呼叫
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图4-2 存、取车流程示意图
4.3 立体车库主要线路的PLC程序设计
4.3.1 立体车库主要控制线路的PLC程序设计
(1)定义元器件名和分配I/O号 PLC控制的立体车库I/O对应关系如下表。
(2)平层控制线路,采用四角平层方式,由四台平层补偿电动机各自控制,占四个输入点。
(3)减速感应器,位于每层主行程开关(除顶层、底层外,上下各一个)400mm处。
(4)横向、纵向控制线路,升降台在上升的过程中,同时向后移动。
PLC控制的立体车库I/O分配表如表4-1所示。
表4-1 I/O资源分配表
(输入)元件器名 符号 对应PLC的I/O号 启动按钮 SB0 I0.0 存车按钮 SB1 I0.1 取车按钮 SB2 I0.2 紧急制动按钮 SB3 I0.3 一至四层A区呼叫按钮 SBA1、SBA2、SBA3、SBA4 I0.4-I0.7 一至四层B区呼叫按钮 SBB1、SBB2、SBB3、SBB4 I1.0-I1.3 一至四层C区呼叫按钮 SBC1、SBC2、SBC3、SBC4 I1.4-I1.7 一至四层D区呼叫按钮 SBD1、SBD2、SBD3、SBD4 I2.0-I2.3 1--4层4个1角平层行程开关 ST11、ST21、ST31、ST41 I2.4-I2.7 1--4层4个2角平层行程开关 ST12、ST22、ST32、ST42 I3.0-I3.3 1--4层4个3角平层行程开关 ST13、ST23、ST33、ST43 I3.4-I3.7 1--4层4个4角平层行程开关 ST14、ST24、ST34、ST44 I4.0-I4.3 1--4层4个减速行程开关 ST10、ST20、ST30、ST40 I4.4-I4.7 下限位开关 SQ1 I5.0
(输出)元件器名 符号 对应PLC的I/O号 上行接触器 KM1 Q0.0 下行接触器 KM2 Q0.1
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低速接触器 KM3 Q0.2 高速接触器 KM4 Q0.3 短路切除低速电抗接触器 KM31 Q0.4 短路切除高速电抗接触器 KM41 Q0.5 横向左移电动机正转、反转 KMF1、KMF2 Q0.6 Q0.7 横向右移电动机正转、反转 KMF3、KMF4 Q1.0 Q1.1 纵向电动机正转、反转 KZ1、KZ2 Q1.2 Q1.3 每层1-4角正向平层接触器 KM11-KM14 Q1.4-Q1.7 每层1-4角反向平层接触器 KM21-KM24 Q2.0-Q2.3 一至四层A区车位状态指示 HL1-HL4 Q2.4-Q2.7 一至四层B区车位状态指示 HL5-HL8 Q3.0-Q3.3 一至四层C区车位状态指示 HL9-HL12 Q3.4-Q3.7 一至四层D区车位状态指示 HL13-HL16 Q4.0-Q4.3 上行中间继电器 KA1 Q4.4 下行中间继电器 KA2 Q4.5 四角均平层正向中间继电器 KA3 Q4.6 四角均平层反向中间继电器 KA4 Q4.7 1-4层库层感应中间继电器 KA11-KA14 Q5.0-Q5.3 1-4层指层中间继电器 KA21-KA24 Q5.4-Q5.7 1-4层A区呼叫中间继电器 KAA1-KAA4 Q6.0-Q6.3 1-4层B区呼叫中间继电器 KAB1-KAB4 Q6.4-Q6.7 1-4层C区呼叫中间继电器 KAC1-KAC4 Q7.0-Q7.3 1-4层D区呼叫中间继电器 KAD1-KAD4 Q7.4-Q7.7
由上表可知PLC有40个输入点64个输出点,因此选用PLC时可选用西门子s7-200CPU226一个,输入点24,输出点数16;一个扩展模块EM22332
数字量输入,32数字量输出,二个扩展模块EM222为16数字量输出。
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4.3.2 立体车库主要控制线路的I/O外部接线图
由I/O资源的分配表可以绘出立体车库控制系统的外部接线图。PLC I/O接线
图如图4-3所示。
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图4-3 PLC I/O接线图
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4.4 立体车库主要线路的模块分析
4.4.1 车位指定线路
在立体车库的门厅呼叫电路中,门厅的控制只有一个,置于车库库门入口处因为车辆的入库操作都在库门入口处进行,其他库层无操作按钮。但车架移到指定层并平层后,自动起动横向左或右移动电动机,将载车板推入指定位置(A区或C区)并锁住。在此仅列出指定A区一至四层车位时的控制梯形图。其梯形图如图4-4所示。
图4-4 车位指定控制梯形图
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4.4.2 升降台选向电路
升降台运行过程,存在上行和下行状态,当升降台完全处于整个运行周期时,即一个运动周期起始于初始位置、终止于初始位置,平时处于静止状态,此时载重箱的选向电路无关紧要。但当在运动中需要选向时,如:将车存在3层A区,同时想取4层C区车时,升降台不需返回,完成存车操作后,直接到4层C区取车,此时,选向电路起作用,该电路类似电梯的选向电路。控制梯形图如下图4-5所示,本设计给出了A区的呼叫选向。对于C区呼叫,只需将C区呼叫中间继电器触电并联在同层A区呼叫触点上即可。
图4-5 升降台选向电路的控制梯形图
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4.4.3 库层感应控制电路
库层感应由每层4角主平层行程开关的闭合与断开完成,感应出库层信号,用于指层、选层、选向、门厅呼叫的信号等。感应信号信号只有在升降台移动至上层或下层时才消失。升降台的上下感应信号都来自每层4角主平层行程开关的触点。当升降台在1层时,1层4角主平层行程开关闭合,则1层库层感应中间继电器接通并保持,同时接通指质层中间继电器。可见,升降台上升至某一层时,相应的库层感应中间继电器接通指层中间继电器。当升降台下降时,原理同上,该电路梯形图如图4-6所示。
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图4-6 库层感应控制梯形图
4.4.4 横向移动取车控制电路
当某区呼叫时,升降台首先响应库层信号,接通库层感应中间继电器并保持,当升降台到达该层时,断开库层感应信号,然后判断哪一区呼叫,待四角均平层(每角行程开关到位)以后,起动横向左右移动电动机,将载车板送入相应车位,现以A、C两区的去车控制为例进行设计分析,横向移动电动机控制梯形图4-7所示。
图4-7 横向左右移动取车控制梯形图
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第五章 仿真调试
5.1 硬件调试
硬件实施方面主要是进行控制柜等硬件设计及现场施工。主要内容: 1. 设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。
2. 设计系统各部分之间的电气互联图。
3. 根据施工图纸进行现场接线,并进行具体检查。
由于程序设计与硬件实施可同时进行,因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。
5.2 软件调试
将设计好的程序写入PLC后,首先逐条仔细检查,并改正写入时出现的错误。用户程序一般先在实验室模拟调试,实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模拟,各输出量的通,断状态用PLC上有关的发光二极管来显示,一般不用接PLC实际的负载(如接触器、电磁阀等)。在调试时应充分考虑各种可能的情况,对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线,都应逐一检查,不能遗漏。发现问题后应及时修改梯形图和PLC中的程序,直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。 5.3 系统联调
联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进,从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求,则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。全部调试完毕后,交付试运行。经过一段时间运行,假如工作正常、程序不需要修改,应将程序固化到EPROM中,以防程序丢失。
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结论
在参阅了国内外有关立体停车库的大量资料的前提下,对垂直提升式立体停车库的控制系统进行了细致研究,得出了以下重要结论:
通过大量的调研工作,对自动化立体车库的发展特点和发展方向进行了总结,通过对市场需求的分析和对比国内外车库的发展状况,分析了智能立体车库的广阔市场前景。
针对智能立体车库的功能要求,提出了控制系统的详细方案。为达到车库中的检测要求,确定了经济而适用的电气安全装置。
本文设计的是一个四层20车位的垂直升降式立体停车库。本设计采用S7-200系列的PLC编程,来实现存车和取车的控制。在设计的过程中遇到了许多许多的问题最后通过在网上查阅资料,和同学和老师讨论得到解决。由于自己知识面的不够,还不能够设计出一个全自动化的立体停车系统。全自动化智能停车系统是未来停车系统的一个发展方向,在此领域我还要不断的学习。
中国的立体车库现在还处于一个初级阶段,大部分都需要操作人员的参与。随着技术的发展,对智能模块和检测系统的不断更新,控制系统将向全自动智能化方向发展。随着汽车数量的增加,泊车位的问题不断加剧,将进一步促进车库技术的革新。
由于知识宽度和深度的限制,我对立体车库的设计中还存在着诸多问题,我深刻的认识到,我的能力还需要很大的提高。在今后的道路上,我一定会再接再厉,不断努力攀登。
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参考文献
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[11] 谢克明 夏路易 可编程控制器原理与程序设计 电子工业出版社
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范文四:垂直提升立体停车库设计开题报告
本科毕业设计(论文) 手册
(理工科类专业用)
毕业设计(论文) 题目 城市立体停车库设计
专 题 题 目 垂直提升式立体停车库设计
设计(论文) 起止日期: 2014年 3月 3日 至 2014 年 6月10日
汽车与交通工程学院_汽车服务工程_专业2010年级 2班
学 生 姓 名
指 导 教 师
教研室系主任
教 学 院 长
年 月 日
李欣灿 严运兵 2014年3月11日
须 知
一、本手册第1页是毕业设计(论文)任务书,由指导教师填写;第2页是开题报告;第3页是答辩申请事项。答辩时学生须向答辩委员会(或答辩小组)提交本手册,作为答辩评分的参考材料,没有本手册不得参加答辩。本手册可以使用电子版打印,但签署姓名和日期处必须手工填写。本手册最后装入学生毕业设计(论文)档案袋。
二、毕业设计(论文)期间,要求学生每天出勤不少于6小时,在校外进行毕业设计(论文)或实习(调研)者,应遵守有关单位的作息时间,学生如事假(病假)必须按规定的程序办理请假手续,凡未获准请假擅自停止工作者,按旷课论处。
三、学生在毕业设计(论文)中,要严格遵守纪律、服从领导、爱护仪器设备,遵守操作规程和各项规章制度;自觉保持工作场所的肃静和清洁,不做与毕业设计(论文)工作无关的事情。
四、学生要尊敬指导教师、虚心请教,并主动接受老师的随时检查。
五、学生要独立完成毕业设计(论文)任务,在毕业设计(论文)过程中要有严谨的科学态度和朴实的工作作风,严禁抄袭和弄虚作假。
六、毕业设计(论文)成绩评定标准按五级:优秀(90分以上)、良好(80分以上)、中等(70分~79分)、及格(60分~69分)、不及格(59分以下)。
毕业设计(论文) 任务书(指导教师填写)
设计(论文)题目:
垂直提升式立体停车库设计
设计(论文)主要内容(包括主要技术参数):
容车尺寸 5000mm ×1850mm ×1550mm
容车重量 1800kg
车位数 10
升降速度 60m/min
横移速度 15m/min
工作任务:
1. 完成垂直提升式立体车库的总体结构设计,传动系统设计。
2. 设计图纸量:折合不少于5张A1,含手工绘图一张。
3. 计算说明书:不少于1万字符;
4. 完成本专业外文资料翻译,翻译量不少于1万字符。
设计说明书、外文资料翻译、毕业设计手册格式应符合学校相关规范。
设计图纸应符合国家或行业规范,参考文献不少于5篇。
主要参考资料:
[1]成大先.机械设计手册[M].(第4版第3卷).北京:化学工业出版社,2002.1
[2]成大先.机械设计手册单行本,弹簧·起重运输件·五金件[M].北京:化学工业出版社,2006.4
[3] 任伯森等,机械式立体车库[M].海洋出版社,2001
[4] 中华人民共和国机械工业部,机械行业标准《机械式停车设备类别、型式与基本参数》.1998
[5] 中华人民共和国机械工业部,国家标准《机械式停车设备 通用安全要求》.1999
指导教师签名________
年 月 日
毕业设计(论文) 开题报告
开题报告(如本页不够,可加页):
一、设计(论文)的研究目的及意义
(一) 研究意义
随着汽车工业的不断发展和人们生活水平的持续提高,汽车作为最普遍的交通工具已经成了人们日常生活中必不可少的一部分。由此带来的私家车数量急剧上升,2013年我国车辆和驾驶人保持快速增长,到2013年底,全国机动车数量突破2.5亿辆,机动车驾驶人近2.8亿人。其中,汽车达1.37亿辆,扣除报废量,增加1651万辆,增长了13.7%;汽车驾驶人2.19亿人,扣除注销量,增加1844万人,增长了9.2%,这使得一些城市交通拥堵,特别是车流量较大的地区,“行车难”等诸多问题逐年加剧,而“停车难”在近几年“寸土寸金”的时代就更为突出。以上海市为例,城市中心地区需要120万个停车位,但目前只有90多万个,多达30万辆车无处安放。公共设施如小区、学校、医院、酒店等车位满足不了需求或高昂的停车费,使得不少车主在迫不得已的情况下把车停在了道路上,占用了机动车道、非机动车道、人行道等道路,一方面加剧了道路狭窄拥挤,极易产生交通安全隐患,另一方面,停车的地方较远或缺乏专人看管,极易造成车辆盗抢事故的发生,这给车主造成了极大的财产损失。车辆与车位的矛盾造成了城市停车现状的尴尬局面,这严重阻碍了城市的建设与发展。
作为解决这一问题的有效措施——向空间、向高层发展的自动化立体停车设备,越来越受到人们的青睐。机械车库与传统车库相比,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。传统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%,而对处于市区繁华地带的大酒店来说,垂直提升式立体车库的层数能达到数十层,高度能达到几十甚至上百米的大容量,高空间利用率可以大大地节省有限的土地资源,并节省土建开发成本。
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。主要介绍以下几种常见形式:
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。
主要特点:
节省占地,配置灵活,建设周期短;价格低,消防、外装修、土建地基等投资少;可采用自动控制,构造简单,安全可靠;存取车迅速,等候时间短;每组设备必须至少留出一个空车位;链条牵动运行过程不具有防止倾斜坠落等功能,室内安装噪音大。
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。
主要特点:
设备结构复杂,故障率相对较高;最远车位一般一次取车需2分钟,高峰取车、依次取车时间过长,实用性较差。
3、垂直循环式
采用垂直方向做循环运动来存取车辆,采用链传动带动车厢在垂直方向上循环运转,
汽车停在车厢上,车厢随传动系统做升降运动,或者将所要存车的空位降至地面,循环
往复的将空车位送到出库入口,完成车辆的存取工作。
产品特点:
占地少,两个泊位面积可停6~10辆车;外装修可只加顶棚,消防可利用消防栓;价格低,地基、外装修、消防等投资少,建设周期短;可采用自动控制,运行安全可靠。
4、 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。
垂直提升式停车库与其它类型停车库相比较特点是:
(1)由于可以建得很高,其平面和空间的利用率较高;
(2)控制系统先进,使得存取车迅速,运行平稳,运转效率较高;
(3
)具有安全可靠的机械及光电安全装置,同时由于封闭可防火、防盗、防异物
伤害;
(4)与垂直循环类相比,整个系统不作整体运动,节省电能;
(5)噪声较低;
(6)电脑操作,使用方便。
当然,这类停车设备也有一定缺点:
(1)升降机构的通道不能作为停车位使用;
(2)垂直升降和水平横移这2个动作之间有间歇,而使存取车周期加长,近年来通过提高升降速度、预先让横移装置待机等措施已得到缓解;
(3)一次性投资设置需要较多资金。
垂直提升式立体车库最大的特点是空间利用率高,适宜建在高度繁华的城市中心区域以及车辆集中停放的聚集点。因此作为缓解市中心酒店停车压力的车库,垂直提升式立体车库是比较适宜的选择。
(二) 国内外发展情况
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8。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。目前全日本已经投入使用机械式停车位超过300万个,其中以升降横移式停车设备为主。对于日本,优势在多层升降横移类、垂直升降类、水平循环类、垂直循环类、简易升降类等产品上。因日本土地资源的缺乏,在技术上,日本更重视竖式自动立体车库的发展,即密集型自动立体车库的发展。韩国、台湾、香港等亚洲其他国家及地区机械停车设备技术主要来源于日本。整个产业从20世纪70年代中期开始起步,80年代开始引进日木技术,经过技术消化生产和本土化,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。
我国国内关于立体车库的研究开始于20世纪80年代末,距今已有二十多年的发展历程。河北承德的华一机械车库集团有限责任公司于1989年建造起国内第一台垂直循环类机械式停车车库,填补了国内机械式停车车库的空白。近年来,立体车库无论从硬件上还是软件上都取得了很大的进步,并广泛应用于宾馆、商业大楼、各种娱乐场所、机场、码头及繁华商业街等车辆密集地区。
进入21世纪以来,在国内举办了多个与停车设备相关的展览会,2006年10月在上
海举办的“2006上海国际停车设备和智能系统展览会”吸引了来自德、日、美等世界上知名的停车设备制造商,全自动立体停车设备的容车能力及其技术完备,先进程度已被世界广泛承认和接受。现在立体车库在国内正处于发展阶段,目前已有国外多种停车设备出现在国内市场上。
二、设计方案(论文的主要研究内容)
论文主要是在查阅相关资料的基础上,完成一套有效针对应用于都市酒店的垂直提升式机械立体车库设计工作,主要是车库传动系统的设计,从而达到可靠、有效存放车辆,缓解酒店停车压力的问题。
本文设计在查阅相关资料的基础上,完成了一套实用有效的垂直提升式机械停车设备整体结构的设计工作,并在文中依次阐述停车设备中各个重要环节的设计过程。停车库的整体布置如图所示:
具体内容如下:
1、垂直提升式立体停车设备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,确定垂直提升式立体停车设备的总体布局、运行方式,然后进行钢结构、存取机构、提升机构、旋转等各个组成部分的总体设计,其中主要是存取机构和提升机构形式的设计。
2、垂直提升式立体停车设备的存取机构设计
在分析比较的基础上,确定车库的存取车形式为载车板存取,链传动的横移方式,然后由此详细设计停车位、载车板和横移机构。
3、直提升式立体停车设备的提升驱动机构研究
借鉴电梯的工作原理,通过比较,选定曳引驱动方式作为整个车库的提升方式。然后设计曳引系统、提升平台、配重系统等。并计算提升系统所需要的曳引能力、平衡配重的重量等。
设计步骤
1. 方案讨论
2. 原理分析,写开题报告
3. 结构设计,包括总体机构的设计与布置,传动系统的设计与计算等。
4.绘图,先按手工绘制草图,然后进行电脑绘图
5. 写说明书
指导教师意见:
指导教师签名________ 年 月 日
范文五:高层弧形垂直升降立体停车库设计
本科毕业设计任务书(2013.11)
高层弧形垂直升降立体停车库设计
随着中国经济和城市的快速发展,汽车保有量快速增长,在人们享受现代化
舒适生活的同时,面临汽车保有量增长无限性和土地资源开发有限性的矛盾,城市停车难已成为问题。因此,有必要开发占地面积小、停车密度高的机械式立体停车库。
1. 设计要求
1)设计七层70车位垂直升降立体停车库。
2) 适用于小型轿车(长*宽*高/mm
3) 采用机械传动系统。
4) 采用PLC控制系统。
5) 要求存取车时间
(a)工作情况主视图
2. 设计任务
1)设计内容 ①立体停车库总体方案设计;②钢结构车库设计;③提升机构
设计;④送取车机构设计; ⑤关键零部件强度校核。
2)设计工作量 完成不少于3.5张零号图纸量:①立体停车库总装图;②钢
结构立体停车库部装图;③提升机构部装图;④送取车机构部装图;⑤零件图若干;
3)设计说明书一份,不少于2万字;
4)外文翻译一篇,不少于3000汉字。
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