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基于PLC的垂直升降式立体车库管理系统的设计 
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                                      基于PLC的垂直升降式立体车库管理系统的设计

摘要:随着工业文明快速发展,人们生活水平的提高,私人轿车也成为人们出行的必备工具。在日渐拥挤的城市交通中,车辆的停放问题成为一大难题,而城市土地资源的匮乏使得停车场地非常有限。而本文中设计的垂直升降式立体车库正是为了解决这一现状。本课题使用三菱FX2N系列PLC,采用垂直升降式立体车库的结构能够充分利用占地面积,结合触摸屏简单易懂的操作方式,提供更好的人机互动服务。在此基础上,上位机与PLC的通讯过程中也可以起到监控的作用,同时加入接近开关等传感器完善停车的安全性。本课题主要采用三菱仿真软件来模拟该车库的运转,监控车库车辆的存取情况,借此完成垂直升降式立体车库管理系统的设计。
关键词:垂直升降式立体车库;上位机;接近开关
 
Vertical lifting type stereo garage management system based on PLC
Abstract: with the rapid development of industrial civilization, the improvement of people's living standards, vehicles have become an essential tool for travel. In the increasingly crowded urban traffic, the parking of vehicles has become a major problem, and the lack of urban land resources makes the parking space is very limited. In this paper, the vertical lifting three-dimensional garage is designed to solve this situation. This topic uses the MITSUBISHI FX2N series PLC, the use of vertical lifting three-dimensional garage structure can make full use of floor area, combined with touch screen simple and easy to understand the operation mode, providing a better man-machine interactive services. On this basis, the host computer and PLC communication process can also play a role in monitoring, while adding proximity switches and other sensors to improve the safety of parking. This topic mainly uses the MITSUBISHI simulation software to simulate the operation of the garage, to complete the vertical lifting three-dimensional garage management system design.
Key words: vertical lifting three-dimensional garage; PC; proximity switch
 
一、绪论
1.1课题研究背景及意义
随着经济的快速发展和生活水平的提高,人们在出行的应求上也发生了变化,更多的人开始选择汽车作为代步工具,大量的私家车涌入城市的交通,使得城市道路基础设施不堪重负。在一些大型城市,汽车数量还在以惊人的趋势上升,违规停车的现象随处可见。这些不规范的停车问题不仅堵塞了城市交通,也影响了城市的生活环境,给人们出行带来更多的不便,形成恶性循环。而停车场建设的
进度缓慢,城市中心土地资源缺少,城市规划的不合理都是导致停车问题的主要因素。传统停车场占用土地面积大,可容纳的车辆有限,很难缓解人们的停车需求,而先进的立体车库是一种集机械、电气、计算机等技术一体的智能化设计,在有限的占地面积里容纳更多的车辆,不仅操作简单便捷,建设成本低廉,而且该设备自动化程度也非常的高。这种先进的停车设备使城市土地资源得到合理化的利用,在很大程度上缓解了停车问题。因此,推动立体车库的发展是关系到人们出行便利的保障,也是从增加停车位的角度来解决停车问题的最佳选择。
1.2课题来源和目的
本论文课是根据我国车辆增长速度快、车辆停放困难和停车场地少的现状所得来的。目前,国内大部分城市的汽车已经超过了城市交通的负载,而停车设备的发展缓慢间接的影响了城市动态交通的管理。
然而城市土地没有得到合理的分配,导致停车问题愈演愈烈,成为阻碍城市土地规划和地区经济发展的重要因素。本课题目的在于设计优良的停车场地来从根本上解决停车难题,传统停车场占地面积大,管理制度混乱,花费成本高且浪费大量的人力资源。本文选用垂直升降式立体车库为模型,该停车设备占地面积小,可停放车辆也同类设备相比较多,从改进停车场地出发,更高效的提高土地利用率,降低了停车场的成本,相比于传统的停车场,这样的全自动停车设备更便于管理且解放了更多的劳动力。
面对 当下严格的交通管理,相关政策增加了限制车辆的购买,加大对违章停车的处罚等手段。而另一方面立体车库的应用也成为了解决这一问题的有效手段,所以增加对立体车库的研究显得非常有必要。推动停车设备发展和改进可以释放一些停车问题带来的压力,是解决城市交通拥挤的重要手段。
1.3立体车库的发展和现状
最早使用机械式停车设备的国家是美国。20世纪20年代,第一座意义上的停车设备在美国完成建造,在20世纪50年代后,一些发达国家的个人汽车越来愈多,再这样的情况下,人们对停车设备进行了改进,发明了两层的立体停车设备。当时,此类的发明主要方向是家用设备,在房屋周围的多余土地建立一个停车库,可停放的车辆也并不是很多。不过后来,车辆越来越多,国外开始将立体车库的发展重心转移到适用于公共场合的方面。比如商业的繁华区域、办公的写字楼亦或是人口密集的居民区域。不过相对于国内拥挤不堪的交通,欧美国家变现出来的停车问题并不是很明显,因为人均占地面积大,所以停车设备没有得到大力的推广,当时立体车库的类型主要是垂直升降类和升降横移类两大类,欧美国家的研究方向也主要是垂直升降类设备。
在20世纪末期,人们购买力快速提高,汽车的普及和汽车制造工业的大力发展,这些都导致了人们对汽车这种出行工具依赖,所以对于拥有私家车这件事已经是见怪不怪的事情了,一些人口多、国土面积小的发达国家在立体式停车设备方面都取得了骄人的成绩,同时也在他们国内大力的推广这些优良的停车设备。在这些国家中,日本、美国和德国在此方面的成就在世界范围内走在了最前列。
日本从20世纪中叶着手对立体车库的研发,为了缩小停车所使用的土地资源,日本人一边构建立体车库,一边在使用的过程中不断改进设备,所以在立体车库的技术和实际应用方面都拥有丰富的经验。在80年代,日本的停车设备技术已经极为成熟,并且他们的产品和技术被亚洲的其他国家不断引进,如韩国,他们的技术就是从日本引进的,并且在国内大力的推广,在国家政策和当局形势的促使下,立体车库在韩国的增长速度极为迅速,停车行业也进入稳定上升趋势。
我国对立体车库的研究和发展起步较晚。在20世纪尾叶,停车问题的才有所突显,在引入国外相对先进的成熟技术后,通过与国内的技术相结合,加快了我国停车行业的发展步伐。在一些城市的繁华街道或是居民小区,停车位稀缺的情况下,立体车库的占用少量的土地资源。提供更多的停车泊位等优点,很快就受到许多车主的追捧。国内虽然在这方面的发展起步晚,但是在结合国情和自主研发后,引进先进技术加以改进,辅以实际的使用情况,使得停车设备相关技术在我国的发展突飞猛进。如今,在这个科技大爆炸的时代,无论是从机械、电子,还是光学、计算机的方面,都变相的推动的推动了机械式停车设备的改进。
目前无论是从国家政策还是从有待进步的技术来说,立体停车设备的发展都具有很大的潜力,不过目前的市场还有很多不完善的地方。第一,大型相关企业较少,小型企业又没有自己成型的技术和产品,借助模仿国外设备来,没有创新和改进;第二,立体式的停车设备是融合机械、电气等多方面技术为一体的高性能、自动化设备,国内产品种类繁多,分类不规范,导致所生产的产品不能经受实际使用的考验,安全隐患多;第三,人们对传统停车场的认知度高,接受新型立体停车设备的过程缓慢,由此导致这样的停车方式很难推行。所以,机械式立体停车设备的研发和推广之路还有很长的路要磨练。这不仅需要技术的不断改进,更多需要政策和人们意识上的跟进。
1.4本课题研究的主要内容
本课题在经过前期充分的调查和查阅大量资料的基础后完成了垂直升降式立体车库整体结构的设计,并对其运行动作过程做了分析,内容如下:
(1)立体车库的结构设计和运行原理
模拟两层四库的要求来设计车库的基本机构,考虑建设车库的成本、容量、停取时间,再结合国内外同类产品的优点,确定立体车库的运行原理。
(2)立体车库的软硬件选型和设计
在确定立体车库的控制要求后,决定使用三菱FX2N系列PLC来完成立体车库控制系统的设计。在此基础上,加入相应的接近开关来确保停车的安全性。
(3)立体车库的仿真调试
在完成以上步骤的前提下,使用仿真软件模拟两层四库垂直升降式立体车库的运行,在此基础上达到预期目标。
 
目  录
第1章  绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2课题来源和目的 2
1.3立体车库的发展和现状 2
1.4本课题研究的主要内容 4
1.5本章小结 4
第2章  垂直升降式立体车库主要结构和动作流程 4
2.1车库的选型 4
2.2垂直升降式立体车库的概述 8
2.3垂直升降式立体车库结构设计 9
2.4步进电机 12
2.5垂直升降式立体车库的运行原理 12
2.6本章小结 14
第3章 垂直升降式立体车库硬件构建 15
3.1 PLC的简介 15
3.2 PLC的特点 16
3.3控制系统的硬件组成 17
3.31车库供电控制 17
3.32传感器的选用 18
3.4控制系统保护部分 20
3.5 I/O口分布及硬件接线图 21    
3.6本章小结 24
第4章 垂直升降式立体车库的软件设计 26
4.1 PLC设计要求 26
4.2软件主要功能 27
4.2.1复位功能 27
4.2.2存车功能 28
4.2.3取车功能 29
4.2.4运行控制 29
4.3本章小结 30
第5章 垂直升降式立体车库的系统调试 31
5.1软件程序的仿真调试 31
5.2硬件设备的调试 33
5.3系统调试 33
第六章 总结 35
参考文献 36
致谢 37
 
 
1.查询相关资料,完成垂直升降式立体车库的整体结构
2.选择所需硬件并完成硬件的接线原理图
3.利用编程软件编写PLC梯形图
4.软硬件结合,进行系统调试 
一、选题简介、意义
随着近年来经济快速发展,人均生活水平得到了很大的提升,同时汽车的产销量也逐步提升,汽车成为人们必备的代步工具。然而汽车给人们带来便利的同时也带来了停车的难题。汽车越来越多,车位却越来越少。落后的管理使得传统停车场不能得到有效的利用,由于容纳的车辆有限,占地面积大,在土地资源日渐匮乏的城市中解决不了停车难题。
为解决这一问题,我们急迫的需要提高停车场的实际利用率,在有限的空间里实现效率最大化。全自动立体车库管理系统采用软硬件结合的方式,来达到节省土地空间,实时监控记录数据,大大缩短存取时间的目的。PLC的可靠性高、抗干扰能力强,在立体车库这种工作环境下,利用PLC控制全自动立体车库的运行无疑是不错的选择。通过PLC构建的全自动立体车库能有效的提高存取效率,记录存取信息,解决停车难题。
 
二、课题综述(课题的主要研究内容,要解决的问题,预期目标,研究步骤、方法及措施等)
(一)主要内容
在垂直升降式立体车库的基础上,通过传感器计算剩余车位,PLC记录停放时间计算停车费用,利用触摸屏、上位机、人工手动三种方式提高存取效率。进入车库时可以查看车库空位并进行预约停车;车库管理者可以通过上位机监控车库运行,协助存取流程;在获得允许的情况下,也可以通过手动按钮来操作存取流程。
(二)拟解决的主要问题
(1)构建垂直升降式立体车库的主要结构;
(2)编写梯形图实现垂直升降的存取过程;
(3)连接上位机进行监控实现车库信息的显示;
(4)设置上行下行急停等按钮实现手动控制;
(5)利用接近开关了解车位的状态。
(三)预期目标
根据课题需求,预期模拟一个3×3的垂直升降式立体车库,在利用PLC作为控制器的前提下,必须实现触摸屏、上位机和手动开关多种操作方式。另一方面加入接近开关等传感器提示车距。例如,用户在停车过程中,可以加入蜂鸣器来提醒用户停到正确的位置。通过这些细节来体现该车库的全自动特性。
(四)研究与步骤
第一阶段:查文献,收集资料,确定课题方案,完成开题报告(2016.1.1*)
第二阶段:完成系统总体框架,进行硬件结构设计和分析;
根据目标进行相关软件的程序设计(2016.2.20)
第三阶段:对设计方案进行调试,并在当中发现和解决出现的问题(2016.4.15)
第四阶段:整理技术资料,完成毕业论文设计及答辩(2016.5.10)
(五)工作方法及措施
工作方法:本课题主要采用实验法
措施:基于在课堂上所获取的PLC关知识,在自己努力和老师指导下,以垂直升降式立体车库模型为基础,自主设计了该车库的管理系统,全面的存取和监控方式实现车库的全自动化。
三、设计(论文)体系、结构(大纲)
第一章 绪论
1.1课题研究背景及意义
1.2课题来源和目的
1.3立体车库的发展和现状
1.4本课题研究的主要内容
1.5本章小结
第二章 垂直升降式立体车库的总体结构和运行原理
2.1车库的选型
2.2垂直升降式立体车库的概述
2.3垂直升降式立体车库的总体结构
2.4垂直升降式立体车库的运行原理
第三章 垂直升降式立体车库的硬件设计
3.1硬件选型
3.2硬件组成的电气原理图
3.3 I/O口分布及硬件接线图
第四章 垂直升降式立体车库的软件设计
4.1 软件功能要求
4.2 PLC梯形图的设计
 
第五章 垂直升降式立体车库的系统调试
5.1硬件设备的调试
5.2软件调试
5.3系统调试
                                     第六章 总结
第七章 参考文献
致谢
参考文献
 
[1] Pamela  Davis  Roberts.  Strategies  for  Success:  Enhancing  Learning  Through Podcasting:  Garage  Band,  Audacity  and  Slideshare  Clinical  Simulation  in  Nursing 2010-3 
[2]Pamela  Davis  Roberts.  Strategies  for  Success:  Enhancing  Learning  Through Podcasting:  Garage  Band,  Audacity  and  Slideshare  Clinical  Simulation  in  Nursing  2010-3 
[3] Hyo-Gyoung Kwak and Jong-Young Song.Live load factors for parking garage members. Structural safety, 2002.08:58-62. 
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[7] 常斗南.可编程序控制器原理、应用及通信[M].北京:机械工业出版社,1997:68~96.
[8] 周万珍,高鸿斌.PLC分析与设计应用[M].电子工业出版社.2004,5:108~132.
[9] 袁任光.可编程序控制器选用手册[M].北京:机械业出版社,2002,381~402. 
[10] 廖常初.PLC梯形图程序的设计方法与技巧[M].电工技术.1998,10:59~65.
 
http://www.bysj360.com/page.asp?id=37  http://www.bylw520.net/cat.asp?id=23
 
 
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