家用小型露天立體車庫PLC控制部分設計開題報告

開題報告1. 課題研究的意義隨著我國城市經濟和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來越多，而與此相對應的是城市停車狀況的尷尬。以北京市為例，截止2006年底，市區(qū)僅有公共停車場827處，共計車位5.6萬個，僅占市區(qū)機動車擁有量的8.5，停車環(huán)境與城市規(guī)劃的矛盾十分突出。上海的情況也讓人無法樂觀，僅有的227個地下車庫使用面積不足60萬平方米，只能滿足1.3萬輛機動車停放的要求，路邊停車漸呈泛濫之勢，比例高達64，而且還有繼續(xù)上升之勢。據建設部城市交通工程技術中心對全國15個大城市停車現狀的調查，城市機動車保有量與停車位之比平均為4.84：1，這一比值對于渴望“車者有其位”的車主來說，形式不容樂觀。停車難產生最主要的原因是城市建設規(guī)劃上的準備不足。上世紀80年代初期，北京市權威部門對2000年北京汽車發(fā)展數的預測僅僅是70萬80萬輛，而事實上到新世紀鐘聲敲響之前，北京市汽車總量則足足比預期多了100萬輛，其中私人小客車的數量就高達45萬輛。面對迅速發(fā)展的城市車流，停車設施建設的落后也就不足為奇。據建設部停車技術開發(fā)推廣中心介紹，北京市停車設施的“欠賬”最保守估計應為2030。2停車問題是城市在發(fā)展過程中出現的靜態(tài)交通（車輛停放狀態(tài)）問題，靜態(tài)交通是相對于動態(tài)交通（車輛行駛狀態(tài)）而存在的一種交通形態(tài)，二者相互聯系，互相影響，停車設施是城市靜態(tài)交通的主要內容，隨著城市的不斷發(fā)展，各種車輛的不斷增加，對停車設施的需求也在不斷增加，如果兩者之間失去平衡，城市里就會出現停車難的一系列問題。數據顯示，最近幾年我國城市機動車輛平均增長速度在15%-20%，而同時期城市停車基礎設施的平均增長速度只有2%-3%，特別是大城市的機動車擁有量的增長速度遠遠超過停車基礎設施的增長速度，因此，我們必須重視城市停車難的問題，并積極探求解決的措施。專家們指出，解決城市靜態(tài)交通問題，大體分為軟硬兩種措施。所謂軟措施，就是通過政策法規(guī)，限制路面停車，提高停車場利用效率，使部分車主更愿意改乘公共交通工具，以減少機動車對停車場的需求。而硬措施，主要包括增建停車場，建設地下及立體停車場、利用其它空間滿足停車需求。而無論采取什么措施，在規(guī)劃后再收拾殘局，于局限內彌補不足，政府和管理部門所需投入得精力和資金都不小。隨著人類社會的不斷進步和科學技術的發(fā)展，人類的生產、生活方式趨于集中，城市的規(guī)模越來越大，人們在城市里的生存空間卻越來越小，于是出現了要利用空間的理念，城市中開始建設立體建筑、立體交通和立體停車。作為現代大都市的標志，城市中心商住區(qū)高樓大廈林立，社區(qū)道路、高架交通干道、立交橋和地下鐵路，編織出城市立體交通網，汽車的住宅-停車場也有了長足的發(fā)展，由平面停車向立體停車，由簡單的機械車庫向計算機管理高度自動化的現代立體停車演變，成為具有較強的實用性、觀賞性和適合城市環(huán)境的建筑。伴隨著汽車進入家庭，城市動態(tài)、靜態(tài)交通管理制度的不斷完善和人們對居住環(huán)境要求的提高，給停車產業(yè)提供了前所未有發(fā)展機遇，停車產業(yè)市場前景廣闊。作為現代大都市的標志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車滿為患已成為當今快節(jié)奏社會中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車已成為人們的共識。目前我國經濟正處在高速發(fā)展時期，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車進入家庭的步伐正在加快，停車產業(yè)市場前景廣闊。機械式立體車庫既可以大面積使用，也可以見縫插針設置，還能與地面停車場、地下車庫和停車樓組合實施，是解決城市停車難最有效的手段，也是停車產業(yè)發(fā)展的必由之路。當前，我國許多大城市如北京、上海、深圳都開始大力發(fā)展機械式立體停車產業(yè)。機械車庫與傳統的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據40平方米的面積，而如果采用雙層機械車庫，可使地面的使用率提高8090，如果采用地上多層（21層）立體式車庫的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。 機械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內或車不停準位置，由電子控制的整個設備便不會運轉。應該說，機械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。 在地下車庫中采用機械存車，還可以免除采暖通風設施，因此，運行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機械車庫一般不做成套系統，而是以單臺集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每個組團中或每棟樓下都可以隨機設立機械停車樓。這對眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件。近年來 ，隨著經濟的發(fā)展，我國的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽車數量的不斷增加。截至2003年底，我國個人汽車保有量為12427672輛。其中，個人轎車4890387輛，比2002年增加1462441輛，增長率為42.7%，但與此同時，汽車停車場地的增長卻不能與之同步，汽車泊位與汽車數量的比例嚴重失調，由此帶來停車難、違章停車、停車管理困難等一系列問題。當以往的路邊、人行道上停車、地下或地面停車場均解決不了上述問題時，采用機械式立體停車設備是一個非常有效的措施。機 械 式立 體停車設備又名立體車庫，它占地空間小，并且可最大限度地利用空間，安全方便，是解決城市用地緊張，緩解停車難的一個有效手段。國家計委已明確機械式立體停車設備及城市立體停車場為國家重點支持的產業(yè)，1998年1月1日起執(zhí)行的國家計委6號令把機械式停車序和立體停車場列入“國家重點鼓勵發(fā)展的產業(yè)、產品和技術日錄”，國家海關總署對機械式停車產品規(guī)定“國內投資項目給予免征進口稅”、上述措施為我國立體車庫產業(yè)的成長提供了良好的條件、也為我國解決城市停車間題提供了機會?？梢灶A見立體車庫具有非常廣闊的市場前景。32. 研究問題課題基本內容：升降橫移式立體車庫控制系統設計。其中主要有以下幾部分：（1） 對立體車庫的國內外的發(fā)展簡單的介紹，了解立體車庫目前研究的意義，同時簡單介紹PLC的發(fā)展，確定其在立體車庫控制系統中的可行性。（2） 選擇一種家庭小型露天立體車庫為研究對象，對其整體機械機構進行了解，了解其控制方法和方式。（3）家庭小型露天立體車庫各動作控制流程的研究。了解家庭小型露天立體車庫的工作過程及工藝要求。確認其控制方案。（4）PLC程序的設計，包括控制方案的選取與設計、I/0接口信號的確定、模塊的選擇，控制程序的設計。（5）控制程序的在線仿真。3. 國內外研究現狀 3.1國內研究現狀我國機械式車庫的早期研究開發(fā)工作是從80年代中期開始，90年代開始引進和生產停車設備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用。參照日本等國標準制定的我國行業(yè)標準也于近幾年出臺，目前停車設備生產廠已發(fā)展到幾百家，生產各種類型的停車設備，有些停車設備已開始出口。但在我國的停車產業(yè)發(fā)展中還存在一些問題，如沒有統一的技術標準；多數產品是仿效或引進國外技術制造，技術水平低；缺少具有一定規(guī)模的企業(yè)，生產能力不足；市場競爭無序，個別企業(yè)為搶占市場，采取低價競爭；缺少科研設計單位的參與，技術創(chuàng)新能力嚴重不足；政策不配套，對停車產業(yè)發(fā)展和管理嚴重滯后等。解決上述問題，需要我們在政策市場、管理和技術多方面做出努力。政策方面應參照發(fā)達國家的有關政策法規(guī)，規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數量，實現投資主體多元化，確定車庫的管理屬性和停車收費標準，給予投資和經營者相應的優(yōu)惠政策，使其有利可圖。市場方面應建立車庫市場運行機制，利用價格杠桿調高占路停車收費標準，逐步消除“路滿庫空”現象。鼓勵按市場規(guī)則經營車庫，并實施政府監(jiān)督和政策調控，使停車產業(yè)良性發(fā)展。5 3.2國外研究現狀 早在50多年前，立體停車就在國外有所發(fā)展，先后出現了針對家庭使用的雙層停車設備；利用住宅空地建起2-4層升降橫移停車設備；適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔；利用廣場、建筑物下面的空間建設地下車庫。自70年代末起，世界經濟高速發(fā)展，汽車逐漸普及，保有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國家、地區(qū)和一些發(fā)達國家積極開展了機械式停車技術的研究開發(fā)和制造應用。5以日本、美國、德國等為代表的發(fā)達國家在停車技術領域的研究處于世界領先水平，韓國和我國的港、澳、臺地區(qū)的停車業(yè)也通過引進-移植制造，得到了蓬勃發(fā)展，較好地解決了本地區(qū)的停車難，并開始向外輸出技術和出口產品。44. PLC控制系統的發(fā)展和趨勢二十世紀六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應用。同時，PLC的功能也不斷完善。隨著計算機技術、信號處理技術、控制技術網絡技術的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關量處理的基礎上增加了模擬量處理和運動控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領域也發(fā)揮著十分重要的作用。 作為離散控的制的首選產品，PLC在二十世紀八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內的PLC年增長率保持為20%30%。隨著工廠自動化程度的不斷提高和PLC市場容量基數的不斷擴大，近年來PLC在工業(yè)發(fā)達國家的增長速度放緩。但是，在中國等發(fā)展中國家PLC的增長十分迅速。綜合相關資料，2004年全球PLC的銷售收入為100億美元左右，在自動化領域占據著十分重要的位置。 PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀七十年代的PLC只有開關量邏輯控制，首先應用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和運算等操作的指令；并通過數字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產過程。用戶編制的控制程序表達了生產過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內有指示程序步存儲地址的程序計數器，在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數器自動加1，程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當成開關量來處理，16位（也有32位的）為一個模擬量。大型PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運算。把計算結果送給PLC的控制器。近10年來，隨著PLC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴大，越來越多的中小設備開始采用PLC進行控制，PLC在我國的應用增長十分迅速。隨著中國經濟的高速發(fā)展和基礎自動化水平的不斷提高，今后一段時期內PLC在我國仍將保持高速增長勢頭。5. 研究方法和內容根據課題和任務，擬定完成以下幾點內容：1、完成立體車庫電氣原理圖的設計。2、完成立體車庫PLC程序的設計。3、完成設計說明書的編寫擬定解決問題的方法如下：1、在開始整個設計任務之前，首先要明確立體車庫的整個工作過程和工作原理，這樣我們才能確認被控制的對象有哪些，控制流程是什么。2、確認控制對象的輸入、輸出的數量，選擇合適的PLC，然后根據輸入、輸出元件的數量進行I/O分配。3、分配好I/O后，完成電氣原理圖的繪制。4、繪制控制流程圖，完成PLC程序的編寫。5、完成程序的在線仿真。6、上訴全部完成后，整理資料，完成整個畢業(yè)設計說明書。6. 實施計劃1、（2015.2.243.10）查閱國內外相關資料文獻，了解立體車庫的基本知識、目前市場立體車庫的常用樣式、工作流程和控制原理，和本選題需要解決問題的重點、難點、創(chuàng)新點；撰寫開題報告。2、（3.103.16）完成被控制對象結構的設計，確認立體車庫的輸入、輸出點的數量，選取PLC，完成I/O分配。3、（3.174.15）完成電氣原理圖的繪制、PLC程序的編寫。4、（4.155.1）撰寫畢業(yè)論文5、（5.25.16）設計資料整理完善，畢業(yè)設計答辯。6.參考文獻1 張啟君·立體車庫的主要形式及技術特點·機械工業(yè)出版社，20042 黃敏，花有清 ·基于PLC的立體車庫控制系統設計·實踐與應用，2009.10 ，26-1 3 中國重型機械工業(yè)協會，停車設備管理委員會·機械式立體停車庫·北進市：海 洋出版社，2004 4 任伯淼·機械式立體停車庫·北京市：海洋出版社，20015 張影，司紅軍·我國立體停車設備的新發(fā)展趨勢·城市車輛·2005.16 RJ.Schilling,Fundamentals of robotics,Analysis and control,Prentice Hall ,Eaglewood,19907 范永勝，王岷·電氣控制與PLC應用·2版·北京市：中國電力出版社，2007 8 白林峰，李國厚·單片機原理與應用設計·1版·北京市：化學工業(yè)出版社，2009.29 岳亮，李瑞斌.淺析自動化立體停車系統中的技術應用.交通標準化，2002,10（2）10 秦春斌，張繼偉·PLC基礎及應用教程：三菱FX-2N系列·1版·北京市：機械工 業(yè)出版社，2010.1011 Leany DA,Relder SB.Evaluation of laminated porous wall material for combustor liner cooling12 RJ.Schilling,Fundamentals of robotics,Analysis and control,Prentice Hall ,Eaglewood,199013 劉艷梅，張震等·三菱PLC基礎與系統設計·1版·北京市：機械工業(yè)出版社，2009.7 14 王益全·電動機原理與實用技術·北京市：科學出版社，200515 王文義·可編程控制器·北京市：科學出版社，200916 王時軍·輕輕松松學三菱PLC·北京市：機械工業(yè)出版社，2011.517 鄧海龍·傳感器與檢測技術·北京市：中國紡織出版社，2008.10