基于PLC的新型智能立體車庫的控制系統(tǒng)設(shè)計【三層七車位車庫】
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湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生
畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
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學(xué)生姓名
江宇
學(xué) 號
200940614316
年級專業(yè)及班級
2009級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化(2)班
指導(dǎo)教師及職稱
劉旭紅 副教授
學(xué) 院
工學(xué)院
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20 年 月 日
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畢業(yè)論文(設(shè)計)題目
基于PLC的新型智能立體車庫的控制系統(tǒng)設(shè)計
文獻(xiàn)綜述(選題研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻(xiàn)等,不少于1000字)
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一、研究意義
? 隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及城市現(xiàn)代化水平的不斷提高,我國的汽車保有量迅速增長,目前許多城市的車輛交通已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有道路設(shè)施的負(fù)荷,停車場建設(shè)滯后導(dǎo)致我國的靜態(tài)交通基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重落后于動態(tài)交通基礎(chǔ)設(shè)施,停車難的問題已逐漸成為影響和制約城市建設(shè)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。傳統(tǒng)的平面停車場需要占用大量寶貴的土地資源,容納的車輛有限,無法有效解決這一問題,而先進(jìn)的機(jī)械式立體停車庫,集機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計算機(jī)等多種技術(shù)于一體,實現(xiàn)了地面停車向空間的擴(kuò)展,具有節(jié)約空間、自動化操控、安全可靠、建設(shè)成本低、配置靈活等優(yōu)點,已成為未來車庫發(fā)展的必然趨勢。
二、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
機(jī)械式立體停車是解決各大城市停車難問題的有效途徑,最早起源于歐美國家。1920年,美國就建成第一座機(jī)械升降汽車庫,50年代后,隨著私人汽車的大量涌現(xiàn),美國、西歐的國家相繼發(fā)明了多種形式的立體車庫。德國和意大利等歐洲國家從事停車設(shè)備的開發(fā)和生產(chǎn)也比較早,較好的公司有:意大利Sotefin、Interpark、德國Palis等,優(yōu)勢主要在于巷道堆垛類的產(chǎn)品。由于歐洲國家土地資源比較富余,停車問題表現(xiàn)不是很突出,因此立體停車設(shè)備的應(yīng)用不是很多.產(chǎn)品形式多數(shù)為巷道堆垛式,多層升降橫移式產(chǎn)品應(yīng)用也很好。
由于土地資源緊張在亞洲某些國家的表現(xiàn)尤為突出,機(jī)械式立體車庫在亞洲的應(yīng)用較為廣泛。亞洲的停車設(shè)備技術(shù)起源于日本,日本自20世紀(jì)60年代開始從事機(jī)械停車設(shè)備的開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù),迄今已有近五十年的歷史。目前日本國內(nèi)生產(chǎn)機(jī)械式停車設(shè)備的公司約100多家,比較大的公司有新明和、石川島播磨、日精、三菱重工等.自90年代起,日本每年投入運行的機(jī)械停車泊位都在10萬以上,目前已全部投入使用機(jī)械式停車位超過300多萬個,其中以升降橫移類為主。日本立體停車設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢主要在于多層升降橫移類、垂直升降類、水平循環(huán)類、垂直循環(huán)類、簡易升降類等產(chǎn)品上。韓國的機(jī)械停車設(shè)備技術(shù)是日本技術(shù)的派生,產(chǎn)業(yè)從20世紀(jì)70年代中期開始起步,80年代開始引進(jìn)日本技術(shù),經(jīng)過消化生產(chǎn)和本土化,90年代開始進(jìn)入供應(yīng)使用階段。由于韓國政府的高度重視,各種機(jī)械停車設(shè)備得到普遍開發(fā)和利用,近幾年泊位增長速度都在30%左右,目前韓國立體停車設(shè)備行業(yè)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段Ⅲ.
我國是從20世紀(jì)80年代初開始研制和使用機(jī)械停車設(shè)備的。80年代尚處于起步階段,90年代以來,機(jī)械停車設(shè)備逐漸步入了技術(shù)引進(jìn)與自主研發(fā)相結(jié)合的初步發(fā)展階段,得到了較快的發(fā)展,已經(jīng)形成為新興的停車設(shè)備行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計,1997年全國只有9個機(jī)械式停車設(shè)備生產(chǎn)企業(yè),只有11個省、市、自治區(qū)的13個城市擁有機(jī)械式停車設(shè)備。而截至2006年底,全國的機(jī)械式停車設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)已發(fā)展到100多家,已有27個省、市、自治區(qū)的94個城市興建機(jī)械式立體停車庫,全國機(jī)械式停車庫(泊位)擁有量達(dá)到284,752個。
目前,我國的機(jī)械停車設(shè)備在生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量方面,已接近國外先進(jìn)水平。許多設(shè)備采用了當(dāng)前機(jī)械、電子、光學(xué)、磁控、計算機(jī)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。近年來,立體停車設(shè)備的自主研發(fā)工作也越來越被重視,國內(nèi)許多研究機(jī)構(gòu)都投入技術(shù)力量,對機(jī)械立體停車設(shè)備的各個方面,例如結(jié)構(gòu)優(yōu)化、控制系統(tǒng)設(shè)計、存取策略優(yōu)化、,取得了很多的成果。與此同時,國家也逐步配套與停車產(chǎn)業(yè)相關(guān)的法規(guī)和各項標(biāo)準(zhǔn),先后制訂了多項停車設(shè)備的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范,以加強規(guī)劃引導(dǎo)、技術(shù)開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化工作。
雖然機(jī)械式立體停車庫在中國作為新興的產(chǎn)業(yè),具有相當(dāng)可觀的發(fā)展前景,但是目前仍未進(jìn)入高速發(fā)展時期,主要因為我國的立體停車設(shè)備行業(yè)的發(fā)展存在著一些問題:首先,雖然行業(yè)里的企業(yè)已經(jīng)形成一定的規(guī)模,但是發(fā)展不平衡,骨干的大中型企業(yè)在20家左右,其它的則是中小企業(yè)居多,中小企業(yè)技術(shù)力量薄弱,靠仿效或引進(jìn)國外的技術(shù),缺乏自主開發(fā)能力;其次,機(jī)械式立體車庫是對安全性能要求很高的機(jī)電一體化設(shè)備,但是有些自主研發(fā)的產(chǎn)品缺乏深入的研究,產(chǎn)品的可靠性、安全性、耐久性還不能完全保障;第三,市場競爭無序,目前總體生產(chǎn)能力過剩,價格偏低;政府在對立體停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策方面嚴(yán)重滯后;此外,平面停車場收費低廉以及人們在意識上尚未完全轉(zhuǎn)變,也是立體停車難以普及的重要原因。由此看來,為加快我國機(jī)械停車設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,需要在政策、市場、管理和技術(shù)等多方面做出努力:
1、政策是解決此問題的關(guān)鍵,政府的扶持對于新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分重要。政府應(yīng)參照發(fā)達(dá)國家的相關(guān)政策法規(guī),完善機(jī)械式停車設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,規(guī)劃專用和公共停車位數(shù)量,實現(xiàn)投資主體多元化,確定合理的停車收費標(biāo)準(zhǔn),給予投資者和經(jīng)營者優(yōu)惠政策等.
2、市場方面,可調(diào)高路面停車收費標(biāo)準(zhǔn),利用價格杠桿刺激立體停車庫的市場需求;鼓勵市場規(guī)則與政府調(diào)控相結(jié)合,促進(jìn)立體停車行業(yè)的良性發(fā)展。
3、提高機(jī)械停車設(shè)備的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量,是解決問題的根本措施。鼓勵國內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)在機(jī)械停車設(shè)備研究上投入更多的技術(shù)力量,開發(fā)出高效、節(jié)能、安全、符合本國國情的產(chǎn)品;鑒于目前很多中小企業(yè)采用的是從國外引進(jìn)的技術(shù),應(yīng)提倡企業(yè)將技術(shù)引進(jìn)與自主研發(fā)相結(jié)合,在消化吸收的基礎(chǔ)上注重技術(shù)創(chuàng)新,提升產(chǎn)品的競爭力。
三。、參考文獻(xiàn)
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研究方案(研究目的、內(nèi)容、方法、預(yù)期成果、條件保障等)
一、研究目的:將三相異步電動機(jī)應(yīng)用于機(jī)械式立體停車庫的驅(qū)動系統(tǒng)中,確定整個系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和運行方案,進(jìn)行控制系統(tǒng)相關(guān)的硬、軟件設(shè)計,實現(xiàn)立體停車庫的全自動、
安全、可靠地運行。
二、主要內(nèi)容包括:
1)立體車庫的總體結(jié)構(gòu)和運行原理分析;
2)立體車庫控制系統(tǒng)的硬件方案;
3)立體車庫控制系統(tǒng)的軟件主體方案制定及實現(xiàn);
4)控制系統(tǒng)通訊部分的軟件設(shè)計。
三、方法:
(1)查閱文獻(xiàn)資料,了解機(jī)械式立體停車庫的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、各類機(jī)械立體停車設(shè)備的工作原理和特點;比較幾種主流形式在空間利用率、造價、存取時間、技術(shù)性能、能耗等方面的特點;注意文獻(xiàn)中有關(guān)控制系統(tǒng)研究的部分。
(2)在車庫總體方案和自動控制系統(tǒng)硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上,參照立體停車庫存取流程,考慮設(shè)備運行的高效、安全、可靠等要求,分析和設(shè)計具體的軟件實現(xiàn)方案,包括功能的構(gòu)建、可行性分析、軟件架構(gòu)設(shè)計、程序流程圖的繪制等。
(3)根據(jù)自動控制系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)方案,編制具體的程序;編程時應(yīng)首先實現(xiàn)車庫的基本功能,再逐步完善安全保護(hù)、性能優(yōu)化、監(jiān)控報警、自動計費等功能。
(4)調(diào)試編制的程序,調(diào)試前要制定一定的計劃,以方便驗證各種可能出現(xiàn)的情況。
(5)若時間允許,可以對車庫的控制策略進(jìn)行研究,建立存取所需時間和能耗的數(shù)
學(xué)模型,利用Matlab軟件仿真分析,優(yōu)化立體停車庫的控制策略。
四、預(yù)期成果
? 整個系統(tǒng)將由 PLC、變頻器、條碼打印機(jī)和條碼掃描器組合控制,用轉(zhuǎn)換開關(guān)來控制設(shè)備的手動運行、自動運行和正常停止[5]。
當(dāng)把轉(zhuǎn)換開關(guān)置于手動運行檔時,手動指示燈亮,可通過按鈕和轉(zhuǎn)換開關(guān)來控制車位的上下和左右移動;在把轉(zhuǎn)換開關(guān)置于自動擋時,自動指示燈亮,按下存車按鈕,此時條碼打印機(jī)通過 PLC 傳來的指示打印條碼,然后把條碼上的車位移出讓你存車,最后可憑此條碼,在條碼掃描器上把信息傳到 PLC 中去,經(jīng)過 PLC 的處理,就可把相應(yīng)的車位移出,讓你取走,這樣便實現(xiàn)了自動存取車;在把轉(zhuǎn)換開關(guān)置于停止擋時,車位在完成移動后停下,接著停止指示燈亮。在運行過程中,當(dāng)發(fā)生特殊情況或故障時,按下急停按鈕,車位瞬間停下,直到排除故障后,復(fù)位急停按鈕,車位又按原來停下的位置繼續(xù)運行下去。用 PLC 內(nèi)的預(yù)置程序來控制整個系統(tǒng)的運行,用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制車位的上下左右移動,由變頻器的正反轉(zhuǎn)及輸出停止來控制電機(jī)移動和急停,存車則由條碼打印機(jī)來打出憑條,取車則把該憑條用條碼掃描器掃進(jìn) PLC,實現(xiàn)存取車的自動化。
五、條件保障
立體車庫的動作較多而且復(fù)雜,要求控制系統(tǒng)實現(xiàn)順序動作、速度、定位、通訊,安全保護(hù)等控制。操作簡單,使用方便,存取迅速,安全可靠,這些都是自動立體停車設(shè)備應(yīng)具有的基本特點。立體車庫對控制系統(tǒng)主要有以下幾個方面的要求:
(1)智能化操作。用 PLC 內(nèi)的預(yù)置程序來控制整個系統(tǒng)的運行,用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制車位的上下左右移動,由變頻器的正反轉(zhuǎn)及輸出停止來控制電機(jī)移動和急停,存車則由條碼打印機(jī)來打出憑條,取車則把該憑條用條碼掃描器掃進(jìn) PLC,實現(xiàn)存取車的自動化。
(2)高速、平穩(wěn)運行。為了節(jié)省存取時間,要求傳動裝置都能夠以高速度運行;同時,為了保證車輛移動中的安全和平穩(wěn),傳動裝置需要有自動加、減速控制;另外,由于橫移電機(jī)的機(jī)械特性偏軟,有必要加入PI環(huán)節(jié)以提高橫移系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能。
(3)安全保護(hù)功能。不允許因錯誤動作造成車輛損壞的情況出現(xiàn),所以必須要有檢測車庫狀態(tài)的傳感器裝置,避免事故發(fā)生;傳動系統(tǒng)的運行控制需要有足夠的安全保障,如時間保護(hù)、運行異常時開啟停機(jī)保護(hù)等;復(fù)位、存車、取車操作不能同時進(jìn)行,升降、橫移系統(tǒng)運動互鎖。
進(jìn)程計劃(各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實施進(jìn)度、完成程度等)
?第1-4周:查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料,為后續(xù)工作做準(zhǔn)備;
第5-6周:熟悉PLC,電氣系統(tǒng)的設(shè)計與車庫應(yīng)用系統(tǒng)的要求,進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計;
第7-8周:對系統(tǒng)軟件具體設(shè)計或組裝系統(tǒng)的硬件;
?第9-12周:組態(tài)設(shè)計,完成對系統(tǒng)軟件的調(diào)試,分析實驗結(jié)果;
第13周:對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行總結(jié)并撰寫畢業(yè)論文,準(zhǔn)備答辯材料,完成論文初稿;
?第14-15周:畢業(yè)設(shè)計答辯準(zhǔn)備;
第16周:畢業(yè)設(shè)計答辯。
論證小組意見
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組長簽名:
20 年 月 日
專業(yè)委員會意見
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??????????????????????????????專業(yè)委員會主任簽名:
??????????????????????????????20 年 月 日
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三層七車位車庫
基于PLC的新型智能立體車庫的控制系統(tǒng)設(shè)計【三層七車位車庫】
基于
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