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1、华东交通大学毕业设计1 绪 论1.1立体车库的发展随着人类社会的不断进步和科学技术的发展，人类的生产、生活方式趋于集中，城市的规模越来越大，人们在城市里的生存空间却越来越小，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，于是出现了要利用空间的理念，城市中开始建设立体建筑、立体交通和立体停车库。作为现代大都市的标志，城市商住区高楼大厦林立；社区道路、高架交通干道、立交桥和地下铁路编织出城市立体交通网。李立体车库也出现在了这个世界。立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30-40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
2、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，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。机械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，机械车库具有突出的节地优势。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，而如果采用双层机械车库，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。机械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
3、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，机械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。机械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机械停车楼。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。根据我国汽车行业的报告，2006年，中国汽车产量为728万辆，比上年增长27.6%，已超过德国，仅次于美国、日本，居世界第三位，未来1020年我国GDP平均增长将保持在7%左右，汽车工业在本世纪前10年
4、按年均10%5%增长计算，在2010年之后产量可达到1000万辆左右；此后按年均5%10%增长计算，在2020年前后产量将可达到1800万辆左右。因此，每年将有几百万辆汽车进入全国各个城市，但是迫于我国现实情况，车多路窄、停车场少、人口多、城市拥挤、乱停车已经给交通、城管、市民生活带来诸多不便。城市中车辆增多与可供停车面积少的矛盾日益突出，为此，1996年国务院就汽车及停车场发展问题，下达了硬性规定，城市要发展汽车就必须建立停车场，没有停车场就不能发展汽车，因此，停车场将成为城市发展的必须。1.2 立体车库的特点 机械式立体停车场是指汽车的存取是用机械进行的。移动汽车用的机械设备有电梯、升降机
5、（液压或电动）、提升机（链式或板式）、移动托盘等。 机械立体停车场式样规格较多，可为双层2车位，也可多层或者几百车位。层内部的水平移动的机械化设备一般采用传送带、搬运小车和迁车台等。根据环境条件和实际需要，可任意组装和拆卸。机械式立体停车场，主要优点是占地面积小，存放车位多，灵活多样，安全方便，经济性好，特别适用住宅区停车和城市中心区停车。1.3 机械式立体停车场的类型目前，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、水平循环式、多层循环式、圆形水平循环式等。1.3.1 升降横移式停车场利用存车板的升降或（和）横向平移存取停放车辆。将平面停车场扩展到空间多层存放，可因地势建
6、造不同的停车位，可以设置于地面，也可选址地下室，根据场地大小和空间高度自由设置层数和列数，无需大规模的地基作业工程，建造方便，布置灵活，出入库有底层和中间层（半地下层）形式，采用链轮，链条（钢索）机构传动，安全可靠，故障率低，进出车速度快。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。如图1。图1 升降横移式停车场示意图主要特点：1)节省占地，配置灵活，建设周期短。2)价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。3)可采用自动控制，构造简单，安全可靠。4)存取车迅速，等候时间短。
7、5)运行平稳，工作噪声低。6)适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。1.3.2 垂直提升式立体停车场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。 图2是垂直升降式停车场示意图（正视图和左视图）。图2 垂直升降式停车场示意图1.3.3 水平循环式停车场用一个水平循环运动的车位系统存取停放车辆。当汽车出入时有一个存车位移至车前，便于车辆出入。该类型有利于充分利用车库空间；但每有一辆汽车存出，整个系统就要一起运动，既耗能，
8、又磨损机械设备，故应用较少。1.3.4 多层循环式停车场 多层循环式停车场呈多层配置，作循环运动；在两层运送器的两端之间，由运送器的升降形成层间循环运动。依据场地条件，汽车出入口处装设内藏型汽车旋转台，采用正面出入车，可提高安全性。若建造在楼房的地下室，车位可占满整个地下室的空间，人不必进入车库，既节省空间，又确保人身安全。1.3.5 平面移动式停车场放置轿车的托板是一种横向小车，通过控制台操作移动，轿车可以自由出入，自由移动的停车托板将轿车从中央通道的平台运到车位的电梯或出口。通过增加升降机可多层设置平面往返式停车场，停车量大，出车速度快。图3是平面移动式停车场示意图（3a主视图，3b俯视图
9、）。a 平面移动式停车场主视图 b 平面移动式停车场俯视图图31.3.6 巷道堆垛式停车场用巷道堆垛起重机或桥式起重机，将进到搬运器上的车辆水平且垂直移动到存车位，并用存取机构存取车辆。该类型建造成本高，但存车量大，安全可靠，适合建造大型停车场。图4是巷道堆垛式停车场示意图（主视图和俯视图）。 (a) (b)图4 巷道堆垛式停车场示意图(a为主视图、b为俯视图)1.3.7 垂直循环式停车场特点：1) 占地少，两个泊位面积可停6-10辆车2) 外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。 3) 价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。4) 可采用自动控制，运行安全可靠。总结：机械式停车场以其种类
10、繁多，灵活多样，安全方便，美观实用，污染小，经济性好等特点，受到广泛的欢迎，正在大踏步进入大都市的街头巷尾。2 立体车库的系统结构设计2.1 方案的确定本次进行立体车库设计，我决定选择以升降平移式停车场作为本次我设计的停车场类型，升降平移式停车场目前在技术上还是相对成熟，而且有其他停车场没有的优点。设计参数如下:1) 收容车规格：长5000mm 宽1850mm 高1550mm 重1700kg存车容量：10台最长提车时间：1min 2) 本次设计的立体车库定为2层双排式，每层2米高。总高5米。2.2 升降横移立体车库运行原理 升降横移类机械停车库利用托盘移位产生垂直通道，实现高层车位升降存取车辆
11、。其车位结构为2维矩阵形式，可设计为多层和多列。由于受收链装置及进出车时间的限制，一般为24层(国家规定最高为4层)，2层、3层者居多，立体车库结构特点是：底层只能平移，顶层只能升降，中间层既可平移又可升降。除顶层外，中间层和底层都必须预留一个空车位，供进出车升降之用。当底层的车位进出车时，无需移动其他托盘就可直接进出车；中间层、顶层进出车时，先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的平移处理，直到下方为空才可进行下降动作，进出车完成后再上升回到原位置。其运动的总原则是：升降复位，平移不复位。 我本次设计的为2层升降平移式立体车库，该车库通过升降平台实现第二层车的存取；第一层的车位
12、，车可以直接开到在车盘上。 特 点： 1）该设备具有占地面积小；2）省电、噪音小、运行速度快、存取车方便；3）安全设施齐全；4）操作简单、维护方便等优点；5）运行平稳等。 2.3 车库主框架部分的设计立体车库主框架是承受整个车库的主要支撑。它受到不同的力,还有各种腐蚀等，因此主框架的材料选择及定位安装都有很大的要求，故其结构要安全、牢固、可靠。根据设计需要，我选择车库的主框架结构采用钢结构，通过螺栓连接和焊接建成。根据框架受力的要求选择钢型。根据设计要求确定车库的长、宽、高。车库为地面上双层双排结构，其车位数为10个，上层每排3个车位，共6个，下层有4个车位，其车位平面图见图5（图a为一层平面
13、图，图b为二层平面图）。一层车位只能左右平移，二层车位只能升降。45109876312（a） (b)图5立体车库的主体刚结构的材料选择，立梁选择：根据机械零件手册表2-19选用14b号槽钢，其参数：hbd=140608。h：为槽钢高；b：为腿宽；d：为腰厚。横梁的选择：根据机械零件手册表219选用20号槽钢，其参数：hbd=200759。立体车库的加固采用角钢。根据机械零件手册表2-17选用5号角钢，其参数：bdr=5055.5.立体车库的总体尺寸长宽高=8m12m5m总体结构图见图纸1。2.4 升降平台的设计 升降平台可由上梁、立梁、下梁组成。上梁和下梁各用两根10号槽钢制成，也可用38mm
14、厚的钢板压制而成。立梁用槽钢或角钢制成，也可用36mm的钢板压制而成，为了使升降系统结构显得紧凑，本次设计时将立梁设计为6mm厚的钢板压制而成。上下梁有两种结构形成，其中一种把槽钢做背靠背的放置，另一种则作面对面的放置。本次设计时将上下梁作为面对面的放置。升降平台底部用10号槽钢和角钢按设计要求的尺寸焊接成框架，然后在框架上铺设一层5mm厚的钢板而成。一般多为花纹钢板。升降平台结构如图6所示。图6 升降平台1-上梁 2-立梁 3-下梁 4-下梁升降平台与导轨架（T型导轨）之间靠滑动导靴来移动。在升降平台的上下梁上安装四个滑动导轨来限制平台在水平方向上作前后和左右的摆动。升降平台的底部比较复杂，
15、除了需有一个用槽钢和角钢焊接成的底边框外（其底边框通过螺栓与升降平台的立梁连接）还有一套超载装置。它是由机械和电气检测装置组成。可以检测升降系统的载荷情况。若把载荷情况转变为电的信号送到电气控制系统，就可以避免升降平台在超载的情况下运行，减少事故的发生。升降平台的上部与钢丝绳相连接，钢丝绳通过在主体钢结构的滑轮、导轮等部件与升降系统相连。上部在上梁上分别用三根角钢通过螺栓与之相连，角钢与角钢之间用焊接连接。在角钢的底部在焊上一块平板，作用使提升力能不集中于同一点，避免了应力集中，以便升降平台能够安全、可靠、平稳的上下运行。升降平台的宽度应该比允许停放车辆的最大宽度（含反光镜）大150mm以上。
16、长度方向上，升降平台的长度应当比停放车辆最大长度大200mm以上，以便车库使用者和管理者能够通过目测确定车辆停放在升降平台内。故根据现有的车型数据将车盘的长度选取为5500mm，宽度选取为2500mm。立体车库的高度因该至少能容纳一个人的身高为易，为了上部设备的安装和维修的方便，故本次设计取为2000mm。升降平台见图纸2。2.5 平移平台的设计平移平台是在水平面做左右的移动。平移平台由两根横梁和中间梁构成钢结构在钢结构上铺一层5的钢板，运行机构是由轨道和轮子构成，动力是由液压泵提供动力，液压马达是执行机构，液压马达带动轮子转动实现平台的平移。平移平台见图纸3。2.6 超载检测装置 为了升降平
17、台的安全运行，需要自动地限定平台的运载重量。为此，在平台底部上装有超载检测装置。当升降平台的重量达到额定载重量的110%时，便通过相应机构带动微动开关动作，切断升降平台的控制电路，升降系统便不能起动，并自动报警，提醒工作人员及时采取措施，保证升降平台在额定载荷范围内安全运行。 我国自50年代中期开始批量生产电梯以来，采用的超载装置主要有杠杆式、弹簧式、橡胶块式，传感器和电子秤式等四种。前三种是借助平台底部受重力作用时产生的位移，通过杠杆式连动机构碰撞微动开关实现超载保护的装置。第四种是应用当代传感和电子技术根据电子秤原理设计制造的超载保护装置。 经现场使用效果表明，第一种灵敏度较差。例如常有进
18、50kg左右出现超载报警，但退下150kg左右报警信号仍解除不了等现象。第二、第三种则会因天长日久造成弹簧疲劳，橡胶块老化，从而出现第一种存在的问题。因此使用效果均不能令人满意。以下简单介绍第四种也是本次设计所使用的超载检测装置。 该装置由4只荷重为0.51t的传感器和信号处理显示仪构成。4只荷重传感器位于升降平台底部，与活动平台联接。如下图7所示。图7 荷重传感器装配示意图1-活动平台底板 2-传感器 3-围框 4-承重板（底板） 4只荷重传感器受重力的作用时，各只传感器输出与重力成线性关系的电压信号（mV级），该信号经叠加，选择，处理，放大，比较，功率放大后分别推动4只对应（空载，半载，满
19、载，超载）的微型继电器，输出“声”，“光”信号。该装置的传感器装配简单方便，信号处理显示仪体积小，重量轻，可安装在上梁上面。灵敏度（05t）为5kg，稳定性2%，非线性度1.0m/s的系统一般采用油压缓冲器。根据不同的载重及不同的运行速度的系统，弹簧缓冲器的缓冲弹簧规格也不同。另一种是油压缓冲器。它是以油作为介质来吸收升降平台或对重装置动能的缓冲器。这种缓冲器比弹簧缓冲器要复杂的多，在它的油缸内有机械油或汽缸油。当柱塞受压时，由于油缸内的油压增大，使油通过油孔立柱、油孔座和油嘴向柱塞喷流。在油因受压而产生流动和通过油嘴向柱塞喷流过程中的阻力，缓冲了柱塞上的压力起缓冲作用。由于油压缓冲器的缓冲过
20、程是缓慢，连续而且均匀的，因此效果比较好。当柱塞完成一次缓冲行程后，由于柱塞弹簧的作用使柱塞复位，以备接受新的缓冲任务。2.7.2 电气安全保护装置 为了保证升降平台的安全运行，在井道中设有终端超越保护装置。实际上，这是一组防止升降平台超越下端站（即立体车库中升降平台的最低层站）或上端站（即立体车库系统中升降平台的最高停靠层）的行程开关，能在升降平台或对重撞底、冲顶之前，通过接触碰这些开关来切断控制电路或总电源，在电磁制动器的制动抱闸作用下，迫使升降平台停止运行。 终端超越保护装置包括：强迫换速开关、终端限位开关和终端极限开关，其大意如图9所示。图9 终端超越保护开关1-上终端极限开关；2-上
21、限位开关；3-上强迫换速开关4- 下强迫换速开关；5-下限位开关；6-下终端极限开关当升降平台由于失控而冲向井道底部和顶部时，首先经过并使其动作的开关是强迫换速开关，从而通过控制液压回路中的流量大小迫使升降系统减速、停止。如果强迫换速开关没有起作用，升降平台继续越出底层或顶层位置，则下限位开关或上限位开关动作，迫使升降平台停止运行。如果限位开关也没能使升降平台停止运行时，则防止撞底或冲顶的最后保护装置便是终端极限开关。当升降平台最后经过终端极限开关并使其动作时，便切断升降系统的电源，通过电磁阀的位置使升降平台停止运行。此时的升降系统不能再次起动。3 机械系统结构设计3.1 传动系统设计 立体车
22、库有升降平台和平移平台，这两个平台分别有不同的传动系统，升降平台是由卷筒、钢丝绳、导轮等组成。平移平台是由运行小车实现平移。3.1.1 升降平台传动系统的设计 升降平台的卷筒组安装在车库顶部，与液压马达的连接方式是齿轮连接。根据设计需要粗布选择卷筒组。查起重机设计手册表3-3-6选取T153卷筒组，其参数：D0L0=3001000，最大起升高度16m，起重量5t，钢绳直径11.5。在提升载车盘时，钢绳需要在导轮和滑轮的共同作用下实现，如图10。图10 提升机构传动图 作用在卷筒上的力，Q1为汽车最大重量，Q2为载车盘重量，F为总的阻力。，f1为钢绳与绳槽之间的摩擦系数，根据机械设计指导表6-2
23、1选择f=0.02，。故有 作用在卷筒上的力Q为：作用在液压马达上的力为Q，即为30898.1N。根据液压传动与气压传动表9-1确定液压驱动的压力为5Mpa。耕具以上数据由工程液压元件简明手册选用叶片式油马达，型号HYY07/F-200，基本参数：排量V=154ml/r转数1001000r/min，输出扭矩98N/m。液压马达进油口与出油口的压差为5Mpa，因输出油口直接回油箱，故输出口油压为0Mpa，因此进油口压力为5Mpa。 该升降系统采用恒速升降，既液压马达的转数一定。由于载车盘提升高度为2m，在1min内实现存（取）车，故提升速度应该大于。即钢绳的速度为。卷筒的线速度也为。卷同的角速度
24、为：卷筒转数为：。即有马达的转数为100r/min。液压马达的流量为：。 由于系统的具体管路布置不确定，整个回路的压力损失无法估计，因此我取整个回路压力损失为5%，流量损失为1%。故有 根据以上参数由工程液压元件简明手册选用液压泵型号，选用轴向柱塞泵YB-25，其流量为25L/min,传动功率P=6.3Mpa，转数1000r/min。由于液压泵不能完全把驱动电机输出的功率完全转化，液压泵的效率取=80%，则液压泵驱动电机所需要的功率为：根据转数和功率查机械设计指导表14-1选取Y112M1-6型电机，额定功率为4kw，转数为1000r/min。3.1.2 平移平台传动系统的设计 平移载车盘要实
25、现水平面的左右平移，其载车盘位于一水平轨道上，运行小车在轨道上实现载车盘的左右移动，运行小车由液压驱动，其驱动轮轴与液压马达用法兰连接，从而实现车轮的转动。小车在轨道上运行只需要克服车轮与轨道之间的最大摩擦力即可。即有，Q1为汽车最大重量，Q3为载车盘重量Q3=500kg。f为车轮和轨道之间的摩擦系数，根据机械设计指导表6-21选择f=0.01，故有 车轮直径根据机械设计手册选取D=200。所以扭矩平移速度车轮的角速度为，所以轮子的转数为，及液压马达的转数也为180r/min。由液压马达的工作阻力查液压传动与气压传动表9-1确定起工作压力为1Mpa。根据工程液压元件简明手册选用叶片式油马达YM
26、-B102B-FF，其转数为200 r/min，流量输出扭矩为70.56Nm。 油压在传递到液压马达之间的损失为5%，流量损失为1%，故有 查工程液压元件简明手册选径向柱塞泵XB320-型,转速1430r/min,功率2.8kw,流量25L/min。液压泵的工作效率取=80%，则液压泵驱动电机所需要的功率为：根据转速和功率选取驱动电机，由机械设计指导表4-1选取Y100L1-4，额定功率为2.2kw，转速为1420 r/min。所以液压泵的实际转速为1420 r/min其流为。3.2 液压回路的设计本次立体车库设计其第二层的升降平台和第一层的平移平台都是由液压系统提供动力，其升降平台和平移平台
27、是由不同的液压回路所驱动。3.2.1 升降平台液压系统回路的设计在第二层的6个车位的升降平台是由一个液压泵提供动力，液压泵出来后分为多路。液压泵的工作压力为6.3Mpa，流量为25L/min，而液压马达的工作压力为5 Mpa，流量为15.4 L/min，故在液压回路中需要对压力和流量进行设置和调节，须用到溢流阀和流量控制阀。根据工程液压元件简明手册选取溢流阀型号：YF-L10H4-S，参数：压力6.3 Mpa ，调节压力5.27 Mpa ，流量40L/min；流量控制阀型号：QF-B10C，参数：压力6.3 Mpa，流量42L/min；单向阀型号：QCI-63B，参数：压力6.3 Mpa，流量
28、45L/min：二位三通电磁换向阀型号：23DY，参数：压力6.3 Mpa，流量30L/min；三位四通电磁阀型号：34DO，参数：压力6.3 Mpa，流量30L/min；油箱型号：YX-3；过滤器型号：WLQ-25。其液压回路布置图11。 图11 升降系统液压回路图3.2.2 平移系统液压回路的设计平移载车盘在液压马达带动运行小车的运动实现左右平移，现对其液压回路系统及液压元件的选择如下的设计。液压元件的选择，根据工程液压元件简明手册选取溢流阀型号：YF-L10H1-S，压力3.5 Mpa，调节压力为1.05Mpa，流量40L/min；流量控制阀型号：QF-B10C，参数：压力6.3 Mpa
29、，流量42L/min；单向阀型号：DF-L10H1参数：压力3.5 Mpa，流量30L/min；三位四通电磁阀型号：34DO，参数：压力3.5 Mpa，流量30L/min；过滤器型号：WLQ-25。平移系统和升降系统的液压回路共用一个油箱。其液压回路布置图如图12。 图12 平移平台液压回路图4 控制系统4.1 车库系统结构与机理 该双排双层立体车库为普通升降平移式车库。在实际环境中可以根据实际场地大小将设备配置成纵向多排、竖向多层和横向多列的结构，车库的主要机械传动部件有车位机架、载车托盘、横移系统、升降系统等。主要控制及检测部件有：Omron的CPM2A型PLC光电传感器、机械行程开关等。
30、其中位于托盘两端的光电传感器用于检测小车是否停放到位，若不到位则报警。位于托盘对角线上的一对光电传感器用来检测托盘上是否有车，有车则通过PLC让控制台显示该车位为禁用车位，便于管理员的管理。在上层托盘升降通道的上下两端，安置了用于检测托盘是否升降到位的机械行程开关；在上限位的上部设置一个冲顶限位开关，以保证系统工作的安全可靠；在底层托盘横移通道的两端及托盘间也安置了行程开关以检测横移托是否到位。 图13 车位及限位开关分布图该双排双层车库有比较实用的存取车机制。每排每层三个车位，上层有三个托盘，每个托盘可载一车，托盘可上下移动；下层的三车位有两个托盘，留有一个空位给上层托盘进行升降动作。对于下
31、层托盘的存取车无须操作，直接存取。而对上层某托盘进行存取车时，目标托盘的下方应无托盘(即留有空位)，若有托盘，则按流程控制顺序自动移开，此后，PLC控制上层托盘的液压系统中的电磁阀的运动接通液压回路，使升降马达带动卷筒、钢丝绳将上层托盘下移到达下层，待车辆存取完毕后，托盘再复位。我们把十个托盘用110编号，15为前排托盘号610为后排托盘号所得工作流程图如下图14。 图14 工作流程图4.2 控制系统硬件设计因为该立体车库控制系统的控制量只有数字开关量，同时出于工作可靠性和快速性的考虑。我选用了日本Omron公司的CPM2A系列可编程控制器(PLC)作为控制系统的主控机。Omron的CPM2A
32、系列PLC具有高速、小型化、高级功能逻辑选件以及定位控制，价格适宜等优点，可以在基本单元上扩展成可进行大于36点输入和24点输出的灵活输入输出组合；可以运用SFC(顺序图)方式或梯形图的方式进行编程，且指令系统丰富，变换方便，还具备功能齐全的数据处理和运算指令。系统升降运行采用了液压系统进行升降控制速度为0.5m/s。横移也采用液压系统来进行控制横移速度达0.3m/s。按照控制系统功能分析，选用按钮式面板作为人机界面时，系共有55个输入点。40个输出点；而选用触摸屏作为人机界面时，系统共有33个输入点，22个输出点，因为CPM2A-60单元模块有36点输入/24点输出。所以我们采用后者带触摸屏
33、的方案简单有实效，采用Omron的CPM2A型PLC作为基本单元已经可以满足需求。如果对于魔方式的车位多层和多排扩展，可以方便地增加输入或输出模块来增加输入点或输出点。对于PLC的输入输出地址分配情况以及外接器件的类型和作用介绍可见表1(输入信号分配表)和表2(输出信号分配表)。表1 输入信号分配表输入口编号输入口编号功能100001100011（12）上层托盘的升降行程开关上层托盘的上下限位、到为检测100101100106（6）下层托盘的横移行程开关下层托盘的到顶检测和托盘接近到位检测100107100111，100200100204（10）光电传感器车位有无车检测表2 输出信号分配表输出
34、口编号输出口编号功能001000001007（8）下层电磁阀电的接通信号下层电磁阀电的接通信号001100001107（8）上层电磁阀电的接通信号上层电磁阀电的接通信号4.3 控制系统程序设计该Omron的CPM2A型PLC的应用程序可采用模块化结构，由主循环程序和若干子程序构成。这里可以使用配套的CX-Programmer编程软件运用梯形图逻辑语言实现。立体车库的运行是通过PLC指令控制，PLC控制输出指令给相应的电磁阀通电，实现升降平台的升降和平移平台的左右移动。如图15所示我们制定的程序设计方案如下。 图15 程序设计方案图 （a）存车方案图 （b）取车方案图（a）存车（b） 取车图16
35、 系统设计梯形图程序：LD S00OUT Y00LDY00OUT Y01 ORCALL P1LD S01OUT Y03LD S02OUT Y04AND Y05LD S03OUT Y06ENDLD M8002OUT C100 AND K010LD100 OUT SFTLLD K010OUT SFTRLD S10OUT Y10LD S11OUT Y11 OR Y12LD SY12CAII P1LD S12OUT Y11LD S13OUT Y13LD S14OUT Y14LD S15OUT Y15END(1) 初始化模块： 车库托盘复位，传感器扫描车位，将最新停车信息发送指示台。(2) 操作接口模块
36、： PLC接受来自触摸屏的车位选择信号或单动控制信息，并向触摸屏发送设备状态信息，实现相关信息的显示，将选择信息放入PLC堆栈依次执行。 (3) 运动控制模块： 按照工作流程图的拓扑结构，用梯形图结构实现其每个分支的流程。液压系统的横移或升降动作根据操作信息及相应的行程开关信号来确定。由四个子模块组成：横移控制子模块、升降控制子模块、复位控制子模块及单动控制子模块。程序中包含托盘升降时的位置控制信号和到位信号的反馈。(4) 故障报警模块 ：故障报警程序可以实时地采集设备异常信息，及时发出声光报警信号，并在触摸屏上显示相应的故障信息及处理要点，提醒司机和管理人员进行处理。若在程序执行过程中，有人
37、、物侵入车库空间或车辆超长，都可以通过PLC的闭锁关系停止设备运行，同时发出故障警报。(5) 通讯接口模块： 接收上位车库监控与管理系统或其他车库单元的信息。并可以向它们发送本车库当前各种状态信息、如运动信息、车位占用信息、任务执行信息、联动控制信息及故障信息等。(6) 输入输出口模块： 将采集到的各种信息进行预处理，并将动作控制信息映像到PLC实际输出端口，以便软件有最大的通用性和可扩展性。运动控制模块与故障报警模块牵涉到整个控制体系的安全性。在软件设计中充分考虑了系统的通用性与可扩展性，当车位数及车位布置变化时，可以经过简单的修改及系统设置即可。另外为了提高系统的效率，采用了任务排队缓存及
38、系统设置并进行一定的顺序优化的方法。程序可靠而高效地完成了双排双层立体停车库的全部动作，达到一定的安全水准。4.4 自动存取车系统自动存取车系统包括卡号识别与移动载车盘两个过程。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PLC控制系统，PLC系统通过判断卡号，自动把对应的载车盘移动到人车交接的位置，开启车库门，缩短存取车的时间。存车时，司机按照指示灯信号指引入库，只有当车辆停放在安全位置后，停车正常指示灯才会亮启。存取车完成后，车库门自动关闭。移动载车盘时，系统严格按照各种检测信号的状态进行移动，检测信号包括超长检测、到位检测、极限位置检测、人员误入检测、急停信号检测等。若有载车盘
39、运行不到位或车辆长度超出车库允许的长度，所有载车盘将不进行动作，若检测到急停信号，将停止一切动作，直至急停信号消失。以上信号均为硬件信号，除此之外，还可从控制软件中设置保护信号，比如时间保护，以保证因硬件损坏而导致信号失灵时保证主体设备及车辆的安全。红绿黄指示灯指示车库运行状态。红色指示灯指示有人正在进行操作，请稍候；绿色指示灯指示目前无人操作，可进行操作；黄色指示灯指示有故障发生，车库不能工作。4.4.1 存车操作司机驾驶车辆从车库入口进入。在入口处的非接触式读卡机前感应区域晃以下自己的IC卡，感应过程完毕，栅栏自动升起，司机开车进入车库。车辆进入后，栅栏自动关闭。划卡的同时，控制器读取车位
40、号，车库内对应的载车盘自动移动到人车交接的位置，车库单元门自动打开。司机开车进入，停车到位，拉手刹，下车走出车库，用IC卡在车库出口处晃一下IC卡，车库单元门自动关闭。完成存车操作。4.4.2 取车操作司机进入车库时，在入口处的非接触式读卡机前感应区域晃以下自己的IC卡，控制器自动读取车位号，车库内对应的载车盘自动移动到人车交接的位置，车库单元门自动打开，司机进入车库，开车出来，在车库出口处的自动读卡机前感应区域晃一下自己的IC卡，感应完毕，读卡机接受信息，上位控制机自动记录、扣费，栅栏自动升起，司机开车出场，出场后，栅栏自动关闭；同时，控制器自动读取车位号，对应的车库单元门自动关闭。取车操作
41、完毕。车库在运行过程中，有完备的自我保护装置。一系列光电开关、行程开关等对载车盘准确运行到位起着决定性的作用；独特的防坠落装置、断绳报警装置、超速保护装置对车辆的安全起到保护作用。 车辆超长检测、车辆停车不到位检测、以及人员误入检测等信号对车辆及人员的安全起着决定性的作用。5 结论 近些年来，随着私人汽车数量的不断增加，停车难也成为了我们国家有车族头疼的一件事，这也是工业化发展的必然。将来土地会更加珍贵，怎么合理利用每一寸土地，让它发挥出最大的效益呢？我感觉立体车库就是一个很好的办法，也将是时代发展的方向。在国外，像日本、德国，他们很早就已经着手研究解决停车难的问题了。立体车库的种类很多，在这
42、么多的方案中我认为技术比较成熟的应该是垂直升降式立体车库。忙忙碌碌几个月的设计，使我对大学以来学到的知识又得到了一次加深和巩固。在设计的过程中，用到了各方各面的知识，像材料力学、机械工程学、机械设计、机械原理等等，所以毕业设计不仅仅是设计，它也是复习，是学习新知识，是应用，是实践，是过渡，是总结，是跨越。它同时也培养了我独自思考，解决问题的能力，在设计中困难重重，但是最终还是顺利完成了任务，这些经历使我受益终生。通过这次设计，培养了自学能力，更加锻炼了我想办法解决实际问题的能力。我也深深的体会到要完成这个设计，光有机械知识是远远不够的，它要求你要具备一定的综合素质。除了需要已学知识之外，还要具
43、备控制、建筑、材料等方面的知识，同时还要有一定的收集信息的能力，毕竟立体车库在国内还是很少见的，相关资料也很缺乏，这就需要我通过各种手段找相关的资料来补习自己未知领域。由于液压设计计算方面课程偏少再加上自己能力的有限，设计经验的不足，在这次设计中，对各方面的考虑也一定存在不妥和欠缺的地方，例如设计的某些精度考虑的不够全面，材料的选择也不是很确定，结构的设计还是不怎么完善等等，望能够得到老师的谅解。大学四年转瞬即逝，毕业设计是大学生涯最后一件事了，回首设计时天天废寝忘食，同学间为一个个问题各抒己见，确实使自己得到了提高，望着自己设计的成果，我感到很欣慰。感谢在经过了三个多月的紧张忙碌之后，大学的
44、最后一个环节毕业设计即将进入最后的答辩阶段，而答辩结束之后，也就是我们即将离校的日子，回忆起在校园的往事，不由感慨万千。在校读书期间，我从很多很多任教过我的老师身上学到了不同学科的知识，不同的为人处事的风格，从他们身上我不仅是学到了简简单单的知识，更重要的是从他们身上学到了一种态度，一种执着的精神，一种做人的方法。在这里我要郑重的谢谢你们！我要特别的感谢我的毕业指导老师范士娟，范老师对我在设计过程中出现的问题一一指出，要求我逐一改正，并告诫我在以后的工作和生活中不要犯同样的错误。在设计过程中，当我出现疑难杂症的时候，总会在范老师的悉心指导下把问题解决，这一点和范老师严谨的治学态度，求实的工作作风，丰富的知识以及实践经验是密不可分的。同时也十分感谢大学四年培养我的辛勤老师们，你们的谆谆教导使我在人生的路途中找到了正确的方向，再次感谢在百忙中抽空来答辩的老师们，您辛苦了。参考文献1 王洪欣等.机械设计工程学2.徐州:中国矿业大学出版社,2001 2 任金泉.机械设计课程设计.西安交通大学出版社，19983 张汉杰.王锡仲.朱学莉.现代电梯控制技术.哈尔滨工业大学出版社,1996