【正文】 .............................................. 43 外文資料 ...................................................................................................................... 59 中文翻譯 ...................................................................................................................... 65 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 1 1 概述 立體車庫的背景與現(xiàn)狀 近年來 ， 由于經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 ， 中心城市的人口 、 車輛也日益增多 ，再加上建筑 業(yè)的飛速發(fā)展，使城市中的空地越來越少 。 人們在解決交通問題時(shí)逐漸意識到 ， 以往僅靠大力拓展道路來滿足車輛對動態(tài)空間的需求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的 。 這就是說 ， 車輛占用靜態(tài)空間(停車位 )的時(shí)間遠(yuǎn)大于其對動態(tài)空間 (道路 )的需求 。 故一種可解決大城市繁華地帶用地緊張與停車難矛盾的先進(jìn)停車方式 ——自動化立體車庫在發(fā)達(dá)國家率先得到推廣應(yīng)用 。這種車位大大的占用了土地資源， 而如果采用 多層立體車庫， 可使地面的 使用率提高 80%—90%， 大大地節(jié)省有限的土地資源 ， 并節(jié)省土建開發(fā)成本 。不合理的停車造成了交通的擁擠，更增加了交通事故的發(fā)生率。由此看來日常生活中合理停車，已經(jīng)成了一個(gè)社會問題，所以 對停車行業(yè)的合理規(guī)劃更是刻不容緩 ，而 立體車庫則是 目前 解決這個(gè)問題 最好的 方法，也是最可行有效 的 方法 。 我國也于 90 年代初開始研究開發(fā)機(jī)械立體停車設(shè)備，距今已有近二十年的歷程 。 立體車庫介紹 立體車庫相比傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，立體車庫在很多方面都體現(xiàn)了其優(yōu)唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2 越性。 目前， 立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、垂直循環(huán)式、簡易升降式、垂直升降式、平面移動式、巷道堆垛式等。 [2] 1. 升降橫移式立體車庫： 采用以載車板升降或橫移存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。 特點(diǎn)：節(jié)省占地 ， 配置靈活 ， 建設(shè)周期短； 價(jià)格低 ， 消防、外裝修、土建地基等投資少；可采用自動控制 ， 構(gòu)造簡單 ， 安全可靠。 不足點(diǎn)：每組設(shè)備必須留有至少一個(gè)空車位；鏈條牽動運(yùn)行過程不具有防止傾斜墜落 的 功能 。 特點(diǎn)： 省地 ， 在 58m2 的地方建起大型垂直循環(huán)類機(jī)械停車庫，可容納 34輛轎車，可省去購置土地的大量費(fèi)用 ； 可采用自動控制 ， 運(yùn)行安全可靠 ； 價(jià)格低 ，地基、外裝 修、消防等投資少 ， 建設(shè)周期短。最遠(yuǎn)車位一般一次取車需 2 分鐘，高峰取車時(shí)間依次取車時(shí)間過長，依次取車第 20 輛約需 30 分鐘以上，實(shí)用性差 。 特點(diǎn)： 整個(gè)存車庫可多達(dá) 20～ 25 層，即可停放 40～ 50 輛車，占地面積不到50m2 ，空間利用率最高。 不足點(diǎn)： 設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相對比較故障率高。 4. 巷道堆垛式 立體車庫： 以巷道堆垛機(jī)或橋式起重機(jī)將進(jìn)到搬運(yùn)器的車輛唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 3 水平 且垂直移動到存車位，并用存取機(jī)構(gòu)存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備 。 特點(diǎn)： 全封閉車庫，存車安全 ， 該類車庫主要適用于大型密集式存車。 5. 平面 移動式 立體車庫： 在同一層上用搬運(yùn)或起重機(jī)平面移動車輛或泊車板平面橫移存取車輛，亦可搬運(yùn)機(jī)和升降機(jī)配合實(shí)現(xiàn)多層平面移動存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。 不足點(diǎn)： 設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相對比較故障率高 ， 高峰取車時(shí)間依次取車時(shí)間過長 ，實(shí)用性差。 [3] 設(shè)計(jì)主要目的與意義 國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及我國的城市化水平不斷加快，使得城市交通擁擠的矛盾 日益 突出。同時(shí)停車場地設(shè)置的不合理，出現(xiàn)了嚴(yán)重的占道停車，占用居住區(qū)綠地，造成靜態(tài)交通混亂現(xiàn)象，從而進(jìn)一步加劇了交通擁擠，破壞了城市的居住環(huán)境和城市形象。 據(jù)統(tǒng)計(jì) ， 中國至 2020 年年底，機(jī)動車保有量已達(dá)到 9649 多萬輛 ， 其中轎車保有量將達(dá)到 1000 萬輛。停車位嚴(yán)重不足，造成機(jī)動車非法停放、占道停放現(xiàn)象 日 益 嚴(yán)重，上海市中心占道停放占總停放車輛的64％ ，這 造成了許多車輛無家可歸。近幾年新增轎車每年在 200 萬輛左右，按停車位與轎車數(shù)之比為 1： 計(jì)算，每年需新增停車位 290 萬個(gè)，才能滿足停車位的需求。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 4 首先，立體車庫在我國還是新興產(chǎn)業(yè)，存在著企業(yè)技術(shù)力量薄弱，產(chǎn)品的可靠性 、 安全性、耐久性也還不能完全保障。 其次，市民長期的意識也很難在短時(shí)間內(nèi)改變，雖然有明文禁止路邊空地停車， 但在大街小巷仍可隨處見到違規(guī)停車的。顯然這部分有車的市民只強(qiáng)調(diào)了自己的市民身份，忘記了還有許許多多無車族，他的車侵占了行人的道路。但是也是上天下地， 自己不放心愛車被高高掛起，或是深入地下。 隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，城市規(guī)劃的完善，機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)將成為一個(gè)充滿生機(jī)的朝陽行業(yè)，機(jī)械停車設(shè)備的技術(shù)也將得到長足的發(fā)展。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 5 2 立體車庫控制設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析 控制系統(tǒng)的選擇 可編程邏輯控制器 （ PLC）作為在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的控制器，具有十分鮮明的特點(diǎn)： 使用方便，編程簡單 。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件 ； 功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 ， 可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理 ； 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) ， 可以實(shí)現(xiàn)長周期工作而不至于損壞 ； 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 ， PLC 的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。 20 世紀(jì) 70 年代中末期，可編程邏輯控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，更高的運(yùn)算速度、超小型體積、 更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、 PID 功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。世界上生產(chǎn) 可編程邏輯控制器 的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。可編程邏輯控制器逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng) （ 分散控制系統(tǒng) ） 。應(yīng)用可編程邏輯控制器的 工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。 故此次設(shè)計(jì)選用 PLC 做控制器。譯自英文 SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）。它們處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。 國內(nèi)的組態(tài)軟件品牌主要有：世紀(jì)星、組態(tài)王、三維力控、 MCGS、態(tài)神等。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 6 本次設(shè)計(jì)選用國產(chǎn)的組態(tài)軟件 MCGS， MCGS 還包括 網(wǎng)絡(luò)版、通用版、嵌入版 三個(gè)版本，經(jīng)比較后，選用 MCGS 嵌入版。并可以根據(jù)需要靈活組態(tài)；通訊方便：內(nèi)置串行通訊功能、以太網(wǎng)通訊功能、 GPRS 通訊功能、 Web 瀏覽功能和 Modem 遠(yuǎn)程診斷功能，可以方便地實(shí)現(xiàn)與各種設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、遠(yuǎn)程采集和 Web 瀏覽；操作簡便： MCGS 嵌入版采用的組態(tài)環(huán)境，繼承了 MCGS 通用版與網(wǎng)絡(luò)版簡單易學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，組態(tài)操作既簡單直觀，又靈活多變 。同時(shí)使用 MCGS 嵌入版組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的嵌入版計(jì)算機(jī)軟、硬件問題，而將精力集中于解決工程問題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。 升降橫移式立體車庫系統(tǒng)分析 升降橫移式立體車庫工作原理 車庫利用載車盤的移位從而產(chǎn)生垂直的通道，實(shí)現(xiàn)高層車位的升降以便存取車輛 。 本次設(shè)計(jì)立體車庫的特點(diǎn)是： 最底層 即第一層 只能夠橫向平移，最頂層 即第二層 只能夠豎向升降 。當(dāng)?shù)谝粚舆M(jìn)出車時(shí)無需移動其他載車盤就可直接進(jìn)出，當(dāng)?shù)诙舆M(jìn)出車時(shí)先要判斷與其對應(yīng)的下方位置是否有空位，當(dāng)沒有空位時(shí)要對應(yīng)的車位進(jìn)行橫向平移處理，直到下方有空位后方可進(jìn)行升降，進(jìn)出車完畢后上升回到原來 的位置。本 設(shè)計(jì) 中，橫移電機(jī)安裝在 第 一層的車位上 ， 控制車位的橫移。 [6] 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 7 實(shí)際生活中 升降橫移 式 立體車庫運(yùn)行原理 如下圖 21 所示。 車庫在運(yùn)行過程中最容易出現(xiàn)問題的時(shí)候就是車位上升和下降過程。橫移電機(jī)采用常 圖 21 升降橫移立體車庫運(yùn)行原理圖 電動機(jī)、接觸器、繼電器、電磁鐵、指示燈 PLC 形成開關(guān)、限位開關(guān)、電傳感器、光傳感器、控制按鈕 工業(yè)控制機(jī) IC 讀卡機(jī)、 LED 顯示器、操作系統(tǒng) 打印機(jī)、音效設(shè)備、收費(fèi)系統(tǒng) 圖 22 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 8 規(guī)的電機(jī)。安全掛鉤系統(tǒng)采取了得電打開，失電閉鎖的控制，這樣即使在停電狀態(tài)下車位也能夠保 證不因?yàn)殇撍鲾嗔讯鴫嬄洹?需要的檢測裝置有：車 位左到位、右到位、上到位、上極限、下到位、 安全掛鉤打開等檢測裝置。 PLC 控制系統(tǒng)的程序主要是完成車庫自動存取車的操作 。 存取操作時(shí)，該控制系統(tǒng)中 PLC 接收和分析工控機(jī)輸入的指令，做出相應(yīng)的動作，并判斷各檢測裝置的狀態(tài)，讀取車庫當(dāng)前各個(gè)車位的存放情況，然后將信息反饋到執(zhí)行元件，拖動載車盤實(shí)現(xiàn)位置移動，完成車輛的存取及相關(guān)的信號顯示。 初始化 等待存取車 按鍵存車 顯示空位號 一層車位 存車 車位復(fù)位 系統(tǒng)上電 空位 二層車位 圖 23 主控制程序流程圖 一層車位讓位 載車盤下降 按鍵取車 一層車位 顯示車位號 車位復(fù)位 二層車位 取車 載車盤 下降 一層車位讓位 Y 車位已滿 N 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 9 3 可編程邏輯控制器與 MCGS 軟件的介紹 可編程邏輯控制器 可編程邏輯控制器簡介 1968 年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。 可編程序控制器一直在發(fā)展中，所以至今尚未對其下最后的定義。在第三稿中，對 PLC 作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與 工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則 設(shè)計(jì)。 20 世紀(jì) 70 年代中末期，可編程邏輯控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。20 世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是可編程邏輯控制器發(fā)展最快的時(shí)期，可編程邏輯控制器逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng)。 可編程邏輯控制器的基本結(jié)構(gòu) 可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī) ， 其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同， 基本 構(gòu)成為： 1. 電源 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 10 可編程邏輯控制器的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一般交流電壓波動在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去 。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。 3. 存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 其中系統(tǒng)程序存儲器用來存放設(shè)備出廠前固化好的程序，這些程序一般是不可以訪問 的 ； 用戶程序存儲器是用來存放用戶編寫的程序，用戶程序存儲器可以讓用戶讀寫。 4. 輸入輸出接口電路 現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 可編程邏輯控制器工作原理 可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入 采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段 ，并且一直循環(huán)掃描工作。如果輸入是