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1、河北联合大学轻工学院QINGGONG COLLEGE, HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书设计题目：垂直提升式立体车库电气系统硬件设计学生姓名 学 号：专业班级：10级电气8班 学 部：信息科学与技术部指导教师： 副教授 2014年06月03日摘 要摘 要机械式立体停车设备是解决各大城市停车难问题的有效途径，是未来车库发展的必然趋势。论文讨论了一种采用直线电机作为横移装置的垂直升降式立体停车库的控制系统设计，旨在实现立体停车库的全自动、安全、可靠地运行。论文首先针对机械式立体停车库的国内外发展现状、优缺点、主要类型以及国内行业发展中存在的问题等进行了认真的研究。综合考
2、虑各种因素后，选定垂直升降式作为课题研究的车库类型。接着介绍了立体车库的总体结构，重点阐述了升降装置、横移装置的结构组成和工作方式。论文还就立体车库的运行原理作了整体的分析，如定位原理、调速方法、速度控制、工作流程等方面。论文重点研究了控制系统的硬件设计，确定了基于PLC的控制系统的硬件方案，详细介绍了S7-300, S7-200、变频器和通讯接口板等硬件设备的相关原理。关键词: 垂直升降式立体停车库 ；直线电机直接驱动；PLC控制系统通讯协议-15-目 录AbstractMechanical stereo garage, which is an effective solution to t
3、he problem of parking difficulty in cities, has become an inevitable trend in the development of garage。 This paper discussed the control system design of a vertically lifting garage which used linear motor as transversely move device, aimed to realize who, safe and reliable operation。The paper firs
4、tly made deep researches of development status of stereo garage at home and abroad, its advantages and existing problems of its development in our country。 After various factors, vertically lifting type was chosen。 Then the general structure of stereo garage was introduced, and structure and working
5、 principle of lifting device and transversely move device were expounded in detail。 In the meantime, the operating principle of the stereo garage is generally analyzed, etc。The paper mainly focused on the research of hardware design of the control system。 According to the requirements of design of t
6、he control system, solution of control system based on PLC was established,Keywords: Vertically lifting stereo garage; linear motor; direct drive; PLC; control目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪论11.1机械式立体停车库11.1.1机械式立体车库的国内外发展现状21.1.2国内机械式立体车库的发展31.1.3机械式立体停车库的特点51.1.4机械式立体停车库的主要类型51.2研究思路和主要研究工作61.3本章小结6第2章立体车库
7、的总体结构和运行原理82.1车库选型82.2垂直升降式立体车库概述82.3立体车库的总体结构82.3.1钢结构框架92.3.2载车板92.3.3升降装置102.3.4横移装置1024立体车库的运行原理122.4.1平层和横移定位原理122.4.2速度控制132.4.3车库工作流程142.5本章小结15第3章 立体车库的控制系统的硬件方案163.1控制系统的设计要求163.2硬件系统的方案163.3控制系统的硬件组成173.3.1S7-300PLC部分183.4本章小结20第4章车库升降机构电气控制系统的研究设计214.1升降机构的整体结构214.2曳引电机选择及调速方法研究23第5章总结与展望
8、255.1总结255.2展望25谢 辞28 第1章 绪论第1章 绪论随着国民经济的飞速发展以及城市现代化水平的不断提高，我国的汽车保有量迅速增长，目前许多城市的车辆交通已远远超过现有道路设施的负荷，停车场建设滞后导致我国的静态交通基础设施严重落后于动态交通基础设施，停车难的问题已逐渐成为影响和制约城市建设以及经济发展的重要因素。传统的平面停车场需要占用大量宝贵的土地资源，容纳的车辆有限，无法有效解决这一问题，而先进的机械式立体停车库，集机械、电子、液压、光学、磁控和计算机等多种技术于一体，实现了地面停车向空间的扩展，具有节约空问、自动化操控、安全可靠、建设成本低、配置灵活等优点，已成为未来车库
9、发展的必然趋势。 1.1机械式立体停车库为解决停车设施不足的问题，建设立体化车库是国内外都积极采取的措施，尤其是自动化的机械式立体车库更是首选。机械式立体停车库实际上是一套停车装置，车辆的存取完全依靠车库的机电设备和控制系统来完成，主要是通过可编程控制器(PLC)控制机械设备运转，采用机械举升的方式，将车辆输送至空间停放或者从空间停放位置取出，从而实现占地面积少而停车数量大幅增多的目的。它利用空间停车，避免了司机自驾出入带来的不便。机械式立体车库在国外己有几十年的发展史，已由发展初期的半自动化控制方式，发展到全自动化的控制方式；机械结构也发展到模块化设计，便于组合、拆卸；使用材料和工艺也都有了
10、突飞猛进的发展。这种车库除了节省城市昂贵的土地资源、防雨防盗外，还存取方便。在城市土地资源越来越紧缺的情况下，立体化停车是必然出路，而机械式立体停车库占地面积少，可最大限度地利用土地和空间资源，其土地利用率和空间利用率较高,适用性强，设置灵活，既可以大面积使用，也可以因地制宜见缝插针设置，还能与其他方式结合实施；建设周期短，投资低，其机械结构采用模块化设计，是用预先加工好的钢结构框架、钢板、钢板网及非金属板材装配而成的，便于组合、拆卸，可拆卸后运到另外的场地继续使用；自动化程度高，使用方便,易于管理。1.1.1机械式立体车库的国内外发展现状机械式立体停车是解决各大城市停车难问题的有效途径阁，最
11、早起源于欧美国家。1920年，美国就建成第一座机械升降汽车库，50年代后，随着私人汽车的大量涌现，美国、西欧的国家相继发明了多种形式的立体车库。德国和意大利等欧洲国家从事停车设备的开发和生产也比较早，较好的公司有:意大利, Inter park、德国Pall:等，优势主要在于巷道堆垛类的产品。由于欧洲国家土地资源比较富余，停车问题表现不是很突出，因此立体停车设备的应用不是很多。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。 由于土地资源紧张在亚洲某些国家的表现尤为突出，日本是狭小的岛国，其立体停车库的建设十分发达，立体停车库在日本城市随处可见。日本从50年代中期开始从事机械停车设备的
12、开发、生产、销售和服务，至今己有四十多年的历史。近年来在日本的城市里，可用来建设停车场的空地很少且价格昂贵，所以能最大限度利用空间的机械式自动化停车库得到迅速发展。1962年日本研制出第一台自动化立体停车设备(包括机械式停车设备、停车管理收费系统、停车导航系统、出入口控制设备、读卡机及停车管理工具等)，与此同时，日本还开发了大量的二层、三层及多层多列式机械式立体车库。根据日本建设省调查统计，60年代末，仅东京市就建成了各种形式的机械化汽车库40座。到了1983年，全日本共建成机械式车库25437座，共19.2万个停车位，到1991年底，日本建造的机械式停车装置有12万多台，可容车72万辆，建造
13、的装配自行式立体停车场近900座，可容车20万辆。从90年代起日本每年投入运行的机械式停车位都在10万以上，目前全日本投入使用的机械式停车位超过300万个。现在日本在停车场(库)的技术研究与开发、制造、管理等方面的水平都处于领先地位，所建成的立体停车场的数量和其容车量也居于世界前列。如今，立体车库在西欧、东南亚、韩国、日本都得到了广泛的应用，形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业体系。目前在日木从事机械式停车库及其设备开发、制造的公司约有200多家，其中生产机械式停车装置的公司约有130多家，比较大的公司有三菱重工业、石川岛播磨重工业、日精、新明和工业、昭和起重机制作所等株式会社。另外还有
14、一些公司专门生产停车场用的辅助设备(如停车场管理系统、收费系统等)。德国和意大利等欧洲国家从事停车设备开发和生产也较早，较好的公司有:意大利，德国的Pall等。由于欧洲国家土地资源比较富余，停车问题表现不很突出，停车设备应用量不是很大。韩国的机械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年代开始进入供应使用阶段。由于韩国政府的高度重视，各种机械停车设备得到普遍开发和利用，近几年泊位增长速度都在30%左右。1.1.2国内机械式立体车库的发展 我国立体停车设备早期开发工作是从20世纪80年代末开始的，1989年推出了第一合
15、双层式停车设备。己经开展工作研究、开发和制造机械式立体停车设备的单位有十多家左右，如北京恩菲科技产业集团、敬稳(北京)机电设备有限公司、江苏双良停车设备有限公司、杭州西子立体车库有限公司、北京鸿安停车库有限公司、许继银天车库工业有限公司、上海天地停车设备有限公司、济南天辰立体停车设备有限公司、山东莱钢泰达协固车库有限公司等企业。我国立体停车设备的生产企业大多技术力量薄弱，自主开发能力差，多靠引进国外技术图纸或与外国的企业合作，制造水平基本上是跟踪国外先进技术。1990年国家知识产权局开始授予停车设备专利，到2002年12月共有350项专利通过了实质性审查或授予了专利权。其中发明专利85项，实用新型专利251项，外观设计专利14项，分别占24.3%，71.7%和4%(发明专利还较少，即原创性的成果少，停车设备领域研究的深度和水平有待提高)。我国在80年代就曾由机械部策划引进，但直到90年代初才受到重视，1997年，筹建成立了停车设备行业协会，建设部、公安部、劳动部现在都己制定专业标准并指定了归口管理部门。在北京、上海、广州、深圳等地己经建立起一些立体停车库，产品主要从韩国、日本、德国等进口，国产比例约为30%近几年来，由于汽车工业
