立体车库智能化自整理设计.doc

1、立体车库智能化自整理设计摘要：随着我国经济的飞速发展、汽车拥有率的迅速上升，城市停车难问题不断恶化，而作为解决城市停车难的有效措施便是立体车库，随之而来的就是立体车库的整理问题。智能化是当今世界发展的一大主题，立体车库的智能化整理是顺应时代发展的必然趋势，不但可以更简单有效、安全可靠的整理车俩，提高车辆的存取效率；而且也非常好的解放了人类的劳动力。本文分析了利用可移植性很强的PLC实现立体车库的全自动化控制与管理并结合组态软件进行监控。关键词： PLC，自动化控制，自动化立体车库 Intelligent three-dimensional garage since finishing desi

2、gnAbstract：With the rapid development of economy in our country, the surge in car ownership, deteriorating urban parking problems, and as the effective measures to solve the urban parking, three-dimensional garage, followed is the problem of three-dimensional garage finishing. Intelligence is a them

3、e in the development of todays world, intelligent three-dimensional garage is the inevitable trend of social development, not only can be more simple and effective, safe and reliable car, improve vehicle access efficiency; But also very good liberated the human labor. This paper analyzes the use of

4、portability strong PLC to realize the three-dimensional garage automatic control and management and combining the monitor configuration software.Key words：PLC，Automation control，Automated three-dimensional garage目 录1 前 言11.1研究的意义11.2立体车库的发展趋势11.3本设计的主要任务22 立体车库42.1 立体车库的基本结构42.2.立体车库的控制单元52.2.1传感器52

5、.2.2微动开关72.2.3 PLC72.3立体车库的动力单元92.3.1并联型开关式稳压电源92.3.2步进电机驱动器102.3.3步进电机113 PLC控制下的立体车库133.1可编程控制器基本应用133.2 PLC的结构和基本配置以及控制要点143.2.1 PLC的结构143.2.2 可编程控制器实现控制的要点153.3控制面板173.4具体的操作步骤193.5装置技术参数及注意事项204 立体车库的功能实现214.1.车库可执行的功能214.2 二次开发的要求224.3 FP0的内部寄存器及I/0配置234.4设计步骤244.4.1 建立优化模型244.4.2通过PLC实现步进电机库位

6、的定位264.4.3程序讲解294.4.4实例演示图37结 论38参考文献39致 谢401 前言1.1研究的意义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，车辆的增加所造成的交通拥挤、商场酒店车位的限制，使得车主为停车而发愁，扩展停车场引起人们的广泛关注。普通露天停车场和建筑物下的停车库虽然停放方便，但占地面积广，且停车数量有限，尤其是土地价格突飞猛进增长的今天，投资商不得不考虑土地占用的成本，为了充分利用立体空间，规范和科学管理汽车的停放，建造智能立体车库已刻不容缓。目前，在国内一些经济较发达、人口密度较大的城市中，己经着手开发推广立体停车库。本设计即是基于日趋成熟和

7、自动化程度不断提高的PLC技术，针对目前车库管理系统存在的系统管理介质落后、集成自动化程度低、安全性差、人性化和运行效率低下的不足，结合目前科学技术领域的最新研究成果，设计了一种技术较先进、性能可靠、自动化程度较高的车库智能管理系统。具有智能化的智能立体车库占用土地少、充分利用空间，缓解了城市中道路空间小的矛盾，又适应了城市高节奏快速发展的需要，更重要的是顺应社会的发展，减少了污染，为城市向更大规模发展提供有利的条件。同时随着微电子技术、通讯技术、控制技术的迅猛发展，计算机更加广泛的进入工业控制的各个领域，并正发挥着越来越重要的作用。计算机技术在车库系统中的应用，可使设施集自动化、系统化、综合

8、化为一体，提高智能立体车库的中存取车辆的速度，提高智能立体车库工作的可靠性。利用计算机进行实时控制和管理车库运行成为发展趋势，降低车库的投资成本，实现无人化管理，增强车库的智能化程度，将会对我国智能立体车库的发展起到很好的推动作用。而且智能立体车库技术空间利用率高，智能化控制，安全可靠等优点为解决停车难问题也有一定的促进作用。1.2立体车库的发展趋势 随着现代工业生产的发展，柔性制造系统（Flexible Manufacturing Systems）、计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing Systems）和自动化应用技术（Automation

9、technology）对自动化存取车辆提出更高的要求，立体车库智能化技术要具有可靠、实时的信息，车辆的存取与整理必须伴随着并行的信息流。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3040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，立体车库以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。立体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，立体车库具有突

10、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，而如果采用双层立体车库，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，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

11、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。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。1.3本设计的主要任务课题的主要任务是基于松下FP0系列PLC的立体车库控制系统的设计。立体车库的机构由车库本体、PLC控制单元、接口单元、巷道式堆垛起重机、和电源单元等组成。它利用立体车库模型，采用滚珠丝杠、直线导轨、普通丝杠作为传动装置，通过PLC编程控制在已有的可完成简单的取车或送车动作的功能的基础上进行二次开发,要完成以下工作：（1）了解立体车库的意义和发展状况。（2）了解立体车库的基本结构和基本功能。（3）建立优化车辆整理的数学模型。（4）编写PLC

12、程序，实现立体车库自动整理车辆的功能。22 立体车库2.1 立体车库的基本结构立体车库主体由底盘、四层十二车库停车场、运动机械及电气控制等四部分组成的巷道堆垛式立体车库。机械部分采用滚珠丝杠、滑杠、普通丝杠等机械元件组成，采用步进电机、直流电机作为拖动元件。电气控制是由松下电工生产的FP0型可编程序控制器(PLC)、步进电机驱动电源模块、开关电源、位置传感器等器件组成。本系统采用滚珠丝杠、滑杠和普通丝杠作为主要传动机构，电机采用步进电机和直流电机，其关键部分是堆垛机，它由水平移动、垂直移动及伸叉机构三部分组成，其水平和垂直移动分别用两台步进电机驱动滚珠丝杠来完成，伸叉机构由一台直流电机来控制。

13、它分为上下两层，上层为一平台，可前后伸缩，低层装有丝杠等传动机构。当堆垛机平台移动到车库的指定位置时，伸叉电机驱动平台向前伸出可将车辆取出或送入，当取到车辆或车已送入，则铲叉向后缩回。整个系统需要三维的位置控制。如图2.1所示。 图2.1 TVT-99C 立体车库模型2.2.立体车库的控制单元2.2.1传感器（1）反射式传感器在该立体车库中采用欧姆龙EE-SPY402凹槽型、反射型接插件式传感器作车辆检测 ，它是日本欧姆龙公司的产品，采用能抗周围外来光干扰的变调光式；采用变调光式，与直流光式比，不易受外来光干扰的影响；电源电压为DC5-24V的大量程电压输出型；带有容易调整的光轴标识；带有便于

14、调整，动作确认的入光显示灯；其结构图如图2.2所示。图2.2 反射式传感器实物图和结构图工作原理：当物体相对于传感器移动时，反射回来的信号与原先的信号相比较，产生频移，集成电路再把微弱的频移信号进行放大，再经多普勒检测、放大、限幅等措施，最后取得和物体移动信号相关的直流信号输出电平。反射式传感器的时间图和输出回路图如图2.3所示图2.3 反射式传感器的时间图和输出回路图它有三根连接线(红、蓝、黑)，红色接电源的正极、黑色接电源的负极、蓝色为输出信号，当与挡块接近时输出电平为低电平，否则为高电平。需要注意检测距离不要离传感器太近，否则传感器不能动作；连接是采用接插件方式，千万不要对端子(读出头)

15、进行焊接。（2）对射式传感器对射式传感器的工作原理对射式传感器的输出状态一般为 NPN输出，输出晶体管的动作状态可分为入光时ON和遮光时ON两种。入光时为ON的对射式传感器的结构图如图2.4所示，当24V电压加到发光二极管LED1时，它将光发射给发光二极管LED2，LED2接收到光导通，三极管导通，输出为ON；当发光二极管LED1发射出的光被物体挡住使发光二极管LED2接收不到时，LED2不导通，三极管也不导通，输出为OFF。 对射式传感器的选择在该立体车库控制系统中采用8个对射式传感器作限位控制，其中4只对射式光电传感器分别作为X、Y轴的限位控制，当入光时输出晶体管ON；2只对射式光电传感器分别作为车架在X轴和Y轴的到位检测，当遮光时输出晶体管ON，如果车架未到达正确位置，Z轴电机将不能运行以确保当PLC程序出错时也不至于损坏设备；2只对射式光电传感器作为Z轴的限位控制，当遮光时输出晶体管ON，其信号对应PLC的输入点是X4（后限位）和X5（前限位）。图2.4 对射式传感器的实物图和结构图2.2.2微动开关在该立体车库控制系统中共有13个库位（四层十二个库位加0号库位）分别采用13只微动开关作为车辆检测，当有