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1、 摘要 近年来随着我国国民经济的高速发展，城市汽车保有量的不断增加，停车难的问题也越来越凸显。自动车库以其占地面积小、操作简单、灵活，安全可靠等特点，成为解决城市静态交通问题的重要途径。工业控制器PC在自动化自动车库的应用能够使车库的控制实现自动化、网络化，从管理模式上讲便于实现集中与智能管理，能极大地提高各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施的效率。本文在对国内外车库现状及发展趋势做了充分调研的基础上，针对社区的停车现状，把典型的升降横移式自动车库作为研究对象，以在经济适用的前提下确保用户停、取车辆方便快捷和安全，实现车辆的自动存、取车操作为目的进行自动控制系统设计。优化了升降横移自动车库的
2、安装方法，采用了沉降式的安装策略，从而大大简化了车库的机械结构，提高了车库的运行效率，增加了空间的利用。本课题简要说明了自动车库的主要机械结构、传动原理和控制系统的相互关系，重点研究了用工业控制PC实现沉降式自动车库的自动存取、自动化控制、集中管理的技术手段及方法，完成了这一系统的电气及PC部分的设计。其中本文以控制系统为主要设计部分，采用可编程控制器PC为主要控制器，进一步完成了控制系统的硬件和软件设计，包括控制系统的控制电路原理图以及PC程序的编写等。其稳定、可靠、快速、性价比高的特点使得控制系统完善的解决所需技术要求。其中为研究方便，本文选取了3*3地坑升降横移式立体停车库为对象进行研究
3、设计。关键字：自动车库 PC 升降横移式 控制系统AbstractStereo garage is the storage which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile. With the rapid development of Chinas national economy in recent years, the quantity of urban automobile has increased continuously, the problems of hard-to
4、-Park has been more and more prominent. The stereo garage with its small footprint, simple operation, flexible, safe and reliable features, become an important way to solve the static urban traffic problems. On the basis of investigation on current situation and developing trend of garage in domesti
5、c and abroad, and for the parking situation of uptown. We take the stereo garage which at the form of lifting and transferring as a research object. At the premise of economic and applicable, to ensure that customers stop or take the automobiles conveniently and safe, furthermore, automobiles can be
6、 automatically saved and picked up for the purpose of design. Optimize the lifting and transferring automatic garage installation method, using a decanter installation strategies, which greatly simplifies the mechanical structure of the garage and improve the operating efficiency, increasing the use
7、 of space. In this paper, in which the control system for the main part of the design, the use of the programmable controller PC as the main controller, and further completed the control system hardware and software design, including the control system control circuit schematics and PC programs such
8、 as the preparation. Its stable, reliable, fast and cost-effective features makes the control system to improve the technical requirements needed to solve. Which is to facilitate research, this paper selects 3 * 3 pit lifting and transferring garage as the object of study design.Keywords：Stereo gara
9、ge PC Lifting and transferring Control system目录摘要IAbstractII1绪论11.1课题的背景和意义11.2目前现状2 1.2.1国外自动车库的发展历程及趋势2 1.2.2国内自动车库近年发展情况41.3 国内停车位需求预测分析51.4自动车库的分类及选型71.4.1自动车库的分类71.4.2自动车库的选型82 自动车库设计原理及技术要求102.1自动车库设计原理102.2自动车库设计的技术要求103 自动车库机械结构设计133.1自动车库结构部分设计133.1.1主体钢架及连接部件133.1.2 升降横移的传动系统设计143.1.3 载车板和
10、导轨153.2 传动机构驱动系统设计153.3自动车库安全防护的基本要求及机构设计163.4控制系统设计184 自动车库控制系统硬件的设计194.1强电部分设计194.1.1控制线路电源194.1.2电机控制原理设计204.1.3电控柜的设计214.2弱电部分设计234.2.1统检测点与控制点234.2.2控制面板设计245 自动车库控制系统软件设计265.1可编程控制器的选择265.1.1 PC的概述265.1.2 PC的特点275.1.3 PC的选型285.2电气控制系统整体设计285.3系统操作方式295.4 PC控制程序设计305.4.1程序流程及设计方案315.4.2输入输出点定义3
11、25.4.3控制程序的编写37总 结44致 谢45参考文献46附录48文献综述571绪论1.1课题的背景和意义在“十一五”期间,国民经济平稳较快发展和人们生活明显改善,为我国汽车工业创造了良好的发展环境。5年间,我国汽车产销从2005年的571万辆和576万辆增加到2010年的1826万辆和1806万辆,年均增长均超过25%,是我国汽车工业历史上发展最快的阶段。2009和2010年,我国汽车产销量双双排名世界第一【1】。由图1-1可见停车位的紧张状况，因此解决停车问题已迫在眉睫。图1-1 常见停车难状况从公安部交管局获悉，中国机动化发展迅猛，截至2011年底，全国机动车保有量为2.25亿辆，其
12、中汽车1.06亿辆；全国机动车驾驶人达2.36亿人【2】。 随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，拥有私家车的家庭越来越多，而与此相对应的是城市停车状况的尴尬。就重庆而言，目前停车现状是全市经营性车位34万个，缺口20万个。目前解决措施，商圈地下停车场连通，限时段占道停车增加周转率，小区车位配套标准提高。公开资料显示，以渝中区为例，楼盘建设规划时全部是地下停车库，平均每三户一个车位。小区车位与业主需求严重失调，是造成车位缺乏的重要原因之一。报道还指出，将来还可以结合主城区的坡地落差，开发能节省大量空间和投资的立体式停车楼。立体停车楼不仅投资成本低，而且占地面积约为平面停车场的一半，其空间利用率
13、可以大大提高。据资料显示，同样是停50辆车，传统的停车场需1650平方米的空间，造价约750万元，而采用塔式立体停车库却只需每层50平方米，造价只需400万元(含20万元土建费)，可节约47%的投资【3】。停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通（车辆停放状态）问题，静态交通是相对于车辆行驶状态存在的一种交通形态【4】。停车设施作为解决静态交通问题的最主要手段，目前解决“买车难，停车更难”问题面临着巨大的压力。特别是在高中端住宅小区以及一些繁忙的公共地段，比如办公大楼、医院、旅游区、酒店等地方，不得不采取强硬措施开发停车位，而自动车库相对传统地上地下停车库拥有显著地优势，因此现目前自动车库的发
14、展成为解决这一问题的先进手段。自动车库，占地空间小，并且可最大限度地利用空间，安全方便，是解决城市用地紧张、缓解停车难的一个有效手段。国家计委已明确机械式立体停车设备及城市立体停车场为国家重点支持的产业。1998年1月1日起执行的国家计委6号令把机械式停车库和立体停车场列入“国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录”国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资项目给予免征进口税”。上述措施为我国立体停车库产业的成长提了良好的条件、也为我国解决城市停车问题提供了机会。可以预见自动车库具有非常广阔的市场前景【5】。1.2目前现状1.2.1国外自动车库的发展历程及趋势立体仓库的自动存取是在第二次世界大战
15、之后在生产和技术发展的推动下形成和发展壮大的自动化技术，五十年代初，美国首先研发设计以桥式堆垛起重机为基础的仓库存储设备。然后五十年代末到六十年代初，出现了以人工操作的巷道式堆垛起重机立体仓库存储设备，并在1963年，美国首次采用计算机控制技术控制仓库存储设备，也就在此刻建立了世界上第一台基于计算机控制的立体存储设备。自动化立体仓库不仅操作简便、零件容易维修更换,而且降低了工业生产中的物流成本,能有效节约建设费用和土地资源，加之其采用劳动力少，可靠性高等优点，一经上市，便在美国和欧洲得到迅速发展，甚至成为一门专业学科。 20世纪60年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，使其成为
16、当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。 自20世纪70年代末以来，世界经济高速发展，汽车保有量不断增加，迫使地少人多的国家、地区特别是一些发达国家开展了自动车库停车技术的研究。以日本、美国、德国等为代表的发达国家在停车技术领域的研究处于世界领先水平，但自动立体停车装备系统在世界各地的发展各有特点。德国：开发最早，技术居于领先地位。在二层及多层平面式立体停车库系列中，已发展了、等型号。日本：由于国土面积小立体停车库的应用最为广泛。自1959年引进自动车库建造技术之后，到1983年，日本已在本土完成了25，454座多种形式自动车库的建造，每座自动车库少则可以容纳近10辆汽车，多则可以容纳到1
17、00辆汽车以上。并且从20世纪70年代末起，自动车库的容量以每年5%-7%的速度增长，已经超出了本国汽车拥有率4%-6%的增长速度。在技术应用的角度看，日本本土更倾向于在“竖式”自动车库技术上的发展。图1-2为世界各地著名自动车库： 美国迈阿密林肯路 美国圣莫尼卡文娱中心车库 德国沃尔夫斯堡大众汽车城 日本东京“海萤”浮在水面的车库 图1-2 世界各地著名自动车库 目前世界停车产业正向多元化发展，其停车技术几乎包含了当今机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等领域的所有成熟先进技术。机械方面，应用了许多新材料、新工艺。设备结构上为了保证自动车库在安全性方面，以及更易于拆装和扩建，特别注重结构
18、模块化的设计，有力的发展了自动车库的可靠灵活性。由于自动车库的主体由承载框架与外表装饰材料构成，钢结构主要由底部、中部和顶部结构架组成，每个部分承受的压力不同导致各个部分的设计也因此不同。而载车板因为作为运行机构，也是存取车辆的重要工具，所以在材料和设计上都要充分考虑到实用美观以及安全，而一般采用冷轧镀锌板这种轻型耐用的材质。作为自动车库核心部分的控制部分，广泛使用可编程器PC，同时结合变频器有效控制电机的运行情况，是自动车库工作在环保和安全，以及快速稳定上得以保证。在控制方式方面基于环境的原因有所区别，主要分为传统按钮式、机械钥匙式、新型刷卡式、触摸感应式、红外遥控式等。而工业上安全监测与控
19、制的元器件也被广泛沿用到自动车库控制技术中，比如有光栅显示、光电管行程开关、接近开关、光敏开关等，安全保护装置也逐渐在设计和运用方面得以完善，如汽车引导智能系统、汽车状态实时监测系统、安全运行保护系统、自动停车泊位体统、拖动机构安全系统和机械性能保障系统、图像对比识别系统、自动消防系统等。 1.2.2国内自动车库近年发展情况 我国自动车库的发展，开始于上世纪80年代，河北承德华一机械车库集团有限责任公司在1989年建设了我国第一台垂直循环类立体停车车库，从此在国内打响了自动车库发展的第一枪。我国是在二十世纪90年代开始快速发展自动车库技术，并从此开始由引进到开发再到制造和使用这样一个快速过程，
20、随着社会经济的飞速发展国内立体停车库市场也随之兴旺，在这样积极的环境影响下技术也突飞猛进。自1997年，国内制造自动车库的企业只有9家，到2007年2月，已取得制造许可证的企业有109家，2011年末，全国取得机械式停车设备制造许可的企业将近140家。据调查国内年销售泊位数从1997年的1038个增加到2010年的232266个，增长近224倍；销售总额从2002年的69090.87万元增加到2010年的435035.6万元，增长6倍多。同时自动车库出口国家和地区逐年递增，1997年时，不仅不可能出口，很多设备还要依靠进口，到2010年，年出口泊位数从1998年的552个增加到2010年的 1
21、3376个，增长24倍多；年出口额从2003年的7890万元增加到2010年的32667.86万元，增长4倍多。出口地区覆盖五大洲40多个国家。由此可看出，我国自动车库产业得以全面快速发展，并将更好的良性发展下去。从中国重型机械工业协会停车设备工作委员会了解到，目前解决城市交通拥堵和停车难问题已经成为现代城市共同面临的社会问题。关于如何解决，目前有两套方案：一是动用各级政府力量，出台鼓励修建停车场的相关政策；二是大力提倡并发展使用机械式立体停车库。解决城市停车难只能从停车位建设、管理上同步实施，最终形成以配套停车场为主体，以路外、公共停车场为必要补充，以路边停车为辅的静态交通格局。综观中国的国
22、情，会发现，很多因素直接决定了自动车库发展的必然性，这些因素包括：（1）汽车保有量。随着汽车保有量的不断提高，大中城市车位规划相对滞后，停车位缺口很大。停车泊位严重不足不仅限制了汽车工业的发展，而且造成大中城市停车难、乱停车，由于露天停车还造成车辆失窃严重。为满足停车的需求，车位建设已刻不容缓。（2）停车难问题突出。小区、商业区、写字楼建设的快速增长带动周边人流增多，停车位“一位难求”；政府、事业机关停车位紧缺影响办公环境；医院停车位的紧张甚至造成就医时间的推迟。（3）城市土地资源缺乏，价格攀升，可谓寸土寸金。再者平面停车场的建设需要大面积的土地，限制了平面停车场建设的发展。为提高土地的利用率
23、，建设泊位数量相同的停车场，自动车库可以根据现有的土地资源建设不同层数的车库，最大效率地利用城市土地面积。（4）城市交通拥堵现象严重，交通压力正逐步从动态向静态转化。据有关部门统计，北京市在高峰期间仅在主干道行驶和拥堵的车辆就接近300万，这个数字远不是北京高峰时刻全程同时出行的车辆总数。堵车所造成的经济损失没有权威的统计，但我们来算一下，只计燃油，每一辆车如果按一小时1L来算，仅高峰时期在主干道拥堵的这300万辆汽车的燃油量，其经济损失就超过2000万。 从国内外城市交通的规律和实践经验来看，动态交通和静态交通只有协调发展，才能最终解决城市交通拥堵的问题，路修得再宽，车辆跑得再快，终归要停下
24、来，停车场问题已经成为道路畅通工程建设的一块短板。（5） 尾气排放造成的空气污染。通常来说，在车辆不多的情况下，大气的自净能力上能化解车辆排出的毒素，但现在车满为患，汽车的尾气排出的一氧化碳、一氧化氮、碳氢化合物、光化学烟雾等污染物，直接影响到城市环境及人们的身体健康。为改善城市环境提高城市的空气质量，减少汽车尾气是重中之重。为减少汽车在城市中的流量可以利用城市公交系统，在城外建立大型立体停车场，或是根据需要在城内建立集中地立体停车库，这在国外已经有类似的管理办法。减少了城内汽车的流量就会减少汽车每年的行驶里程，从而减少空气污染提高空气质量。放眼国内外，德国开发立体停车库最早，技术居于领先地位
25、。日本由于国土狭小而应用最广。我国的多层立体停车库正是在这个严峻形势下应运而生，在社会制度和相关规定下，自动车库将得到大力推广，并能高效的缓解停车难的矛盾，让城市重新充满生机。1.3 国内停车位需求预测分析 随着我国从2009年开始连续两年超过美国，成为全球第一大汽车产销国。从中国机械工业联合会了解到，自2001年加入世界贸易组织以来，我国汽车工业发展迅猛，汽车产量从2000年的200万辆增加至2010年的1800万辆，进入了汽车制造工业大国行列。“十一五”期间，我国汽车产销量保持高速增长，年均增速为25%，汽车产量占世界总产量的23.5%。同时我国自2001年加入WTO以来，随着经济的飞速发
26、展，人民生活水平也不断提高，汽车也由奢侈品转为日常用品，我国汽车保有量也大幅增加，图1-3是2003年2011年我国汽车保有量的情况：图1-3 我国汽车保有量中国作为一个新兴汽车大国，汽车产销量和汽车保有量近年来迅速扩大。汽车保有量的增加必然会带动停车位的需求急剧扩大，现有的地面停车方式已经远不能满足现有汽车对停车位的需求。机动车总是在“停”与“行”两种状态之间转化。据专家预测，除出租车外，机动车大多数情况下只有不到20%的时间在路上行走，剩下大多数时间都需要找地方停放。根据国际通行标准，城市机动车保有量与停车泊位总数较为合理的比例应为1：1.2-1.5（100%的基本停车位和20%-50%的
27、公共停车位），即城市中每增加一辆注册车辆，就应增加1.21.5个停车泊位。与此相适应，目前我国各大城市的停车位只是杯水车薪。资料显示，我国城市机动车的保有量与停车位之比仅为1:0.2，满足率仅16%左右。在很多城市的行政单位、商务办公场所、饭店宾馆、餐饮娱乐场所、车站码头、电影院、医院、风景名胜景区、公园、商业购物中心、大型批发市场、农贸市场等大型公共场所要么没有停车场，要么就是车位始终不够用。搞好城市停车设施的建设和管理、解决城市的车辆停放问题，已成为当前改善城市交通环境、提高交通效率的主要途径。鉴于平面停车场严重占用土地资源、地下停车场昂贵的投资成本，开发建设立体停车设施受到各市政府部门的
28、大力支持和鼓励，将成为城市停车场发展的必然趋势，前景广阔。与现有停车场和停车库相比，立体停车设备具有以下明显优势：n 占地面积小：地面上停放5辆小车的地方可停放18-24辆；n 建造成本低：立体停车场建设成本仅有平面停车场的50%左右；n 停取车速度快：初步测算，立体停车场的停取车速度是平面停车场的5倍以上；n 经济效益高：经济效益比平面停车场高1-2倍。 1.4自动车库的分类及选型1.4.1自动车库的分类自动车库分别有：升降横移类汽车库、简易升降类汽车库、垂直升降类汽车库、巷道堆垛类汽车库、平面移动类汽车库、垂直循环类汽车库、水平循环类汽车库、多层循环类汽车库、汽车专用升降机等九种类型8。以
29、下为各种类型自动车库的特点及优缺点分析表1-1 各类自动车库的特点类型简介特点缺点升降横移类采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备。型式比较多，规模可大可小，适应性较强，使用十分普遍。设备结构复杂，安全性不高，取车时间相对较长简易升降类借助升降机构或俯仰机构使汽车存取的简易机械式停车设备。结构简单、操作容易，多用于私人住宅、企事业单位、地下室等。整体结构不稳定，安全性较差。垂直升降类通过提升机的升降和装在提升机上的横移机构将车辆或载车板横移，实现存取车辆的机械式停车设备。占地面积小，适合繁华城市以及停车需求集中的区域。设备结构复杂，投资较大，存取车时间长，运行故障率高。巷道堆垛类以巷道
30、堆垛机或桥式起重机将进到搬运器的车辆水平且垂直移动到存车位的机械式停车设备。自动化程度高，全封闭车库，存车安全等特点，该类车库主要适用于大型密集式存车。设备结构复杂，投资较大，存取车时间长，运行故障率高。平面移动类在同一层上用搬运或起重机平面移动车辆或泊车板平面横移存取车辆的机械式停车设备。一般设置在地上或半地下，准无人方式，不仅降低建立自动车库投资费用，而且地平面层可停放大尺寸车辆设备结构复杂，相对比较故障率高，取车车时间长，实用性差。垂直循环类采用垂直方向做循环运动来存取车辆的机械式停车设备。比较节约土地，在60m2 的土地上建起大型垂直循环类机械停车库，就可容纳30多辆轿车，可省去购置土
31、地的大量费用。设备结构复杂，相对比较故障率高，取车车时间长，实用性差。水平循环类采用一个水平循环运动的车位系统来存取停放车辆的机械式停车设备。可以省去进出车道，提建于狭长地形的地方，降低拉通风装置的费用，若多层重叠可为大型停车场。只有一个出入口，所以存取车时间较长多层循环类采用通过使载车板作上下循环运动而实现车辆多层存放的机械式停车设备。无需坡道，节省占地，自动存取，建于地形细长且地面只允许设置一个出入口的场所。设备结构复杂，相对故障率高，取车车时间长，实用性差。汽车专用升降机汽车专用升降机是专门用作不同平面的汽车搬运的升降机，它只起搬运作用，无直接存取的作用。可以代替汽车进出车库的斜坡道，大
32、大节省空间，提高车库利用率，汽车专用升降机常用于地下或楼层、屋顶或建筑内自走式车库存取汽车的搬运。自动化程度不高，造价因为各种实际情况不同，对环境要求高，不适合集体车库使用。 1.4.2自动车库的选型 上面介绍了多种自动车库，各类自动车库都有自己的优缺点，特别是相对传统的地上地下停车库来说，其优点如下：（1）节约占地面积，充分利用空间。一般来说，升降横移立体停车库的占地面积约为平面停车场的1/2-1/25，空间利用率比建筑自走式停车库提高了75%。（2）相对造价比较低，升降横移式立体停车库每个泊位约需1.53万元，而建筑自走式停车库每个车位的造价约为10万以上。（3）使用方便，对操作人员的要求
33、不高，操作简单、安全、可靠，存取车快捷，维护也很方便，存取车辆快。（4）减少因路边停车而引起的交通事故。在许多城市的主要地段，司机往往没有找到停车场而把车停靠在路边，这样就很容易造成交通阻塞，甚至引起交通事故。（5）增加了汽车的防盗性和防护性，在车库的系统中配置有智能防盗装置、防火装置等，增强了车库的整体安全。（6）提升建筑智能化程度及档次。在房地产进入品牌化竞争的同时，采用机械立体停车方式，不仅可以提高整个小区、主体建筑的智能化程度和楼盘档次，而且可以吸引更多的消费群，成为楼盘的一个卖点。而在众多类型的自动车库里，升降横移式立体停车库在停车设备的市场份额约占70%以上。由于升降横移式停车设备
34、对场地的适应性强，地坑式停车设备是停车设备家族中重要的一种产品型式，属于新一代机电一体化产品。可将汽车立体存放，使现有的平面存车数量成倍增加，具有占地少、配置灵活能耗低，投资省等特点。可根据不同的地形和空间进行任意的组合、排列，规模可大可小，对土建的要求比较低，适用范围较广，可以更大程度上对住宅小区停车问题进行解决。小区停车难不仅是旧住宅小区遇到的难题,也是许多新建小区面临的现实问题。大部分旧住宅小区停车难问题的原因，主要是由于规划时缺乏对小汽车发展的预见性, 没有规划停车场或只有极少量的停车泊位，标准过低，普遍造成了泊位欠账。此次自动车库的设计主要选择针对高中档住宅小区的实际需求只作为模板进
35、行讨论研究。由于升降横移式自动车库优势突出，所以在国内外都被广泛使用，并且是目前自动车库中技术相对最成熟的，同时考虑到更符合住宅小区的经济性，因此针对性地选择了带地坑的3*3八车位升降横移式自动车库作为研究单元。之所以选择带地坑的升降横移自动车库类型（属于升降横移类），是考虑到充分利用小区用地面积，同时考虑到安全和经济性。所以设计为地坑只有一层，地上两层，并且三层只需提供一个空车位作为存取通道。同时考虑到高峰取车时间的控制，设置8车位为单元的自动车库在任何时候存取都不好花太多时间（存取过程一般不超过两分钟）。同时相对常见的全地上3*3的升降横移自动车库容量增加14%，而成本极少增加，所以非常经
36、济。并且在存取车辆的过程中，程序更简化，具体内容见本文控制系统设计部分。2 自动车库设计原理及技术要求 2.1自动车库设计原理 升降横移式自动车库是指利用载车板的升降或平移存取停放车辆的机械式停车设备。升降横移式自动车库每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库地面的车只作横移，不必升降，上层车位要将载车板升或降到地面层，驾驶员才可进入车库内将汽车开进或开出车库。图2-1为一个带地坑的八车位升降横移式停车设备原理图。图2-1 带地坑的八车位升降横移式自动车库工作原理图其工作原理是：地面层两个车位（D和E）可以横
37、移，顶层和底层6个车位（A、B、C和F、G、H）可以升降，且车库载车板的升降横移运行遵守平移升降运行互锁，且任何时候最多只能一个车位运行，并遵循平移不复位，升降复位的移动规则。具体为D和E车位可以直接存放车辆；A、B、C车位需下降后再存放车辆，同时下降之前，先将下层载车板移开；同理F、G、H车位则需先将上层载车板移开后，方能提升存取车辆。2.2自动车库设计的技术要求根据中华人民共和国机械行业标准.JB/T 8910-1999_升降横移类机械式停车设备的要求，升降横移式自动车库为准无人运行方式，利用升降载车板及横移载车板移动车辆，带一层地坑升降横移类停车设备，最多停16大型以下轿车，不能停放客车
38、，标记为:PSH16D-D1一口，并且适停车辆尺寸及重量、存容量、单车最人进(出)时间应符合.JB/T 8713的规定。车库主体结构中钢架构件和连接件，以及零部件和导轨等机械结构都有相应要求。传动结构中对电动机，减速器以及制动器也有先关规定。而控制部分对电气控制设计与安装都应符合GB 50168, GB 50169和 GB 50171的要求。同时在车库相关配套的安全和通道等基础设施也有规定和标准，并且设计完成后的实验测试也有相应的硬性规定。图2-2 自动车库的设计步骤地下升降式自动车库设计的主要步骤，如图2-2所示：在本设计中主要考虑以下几点：1、深入了解和分析自动车库的工艺条件和控制要求。2
39、、根据自动车库的控制系统的功能要求，确定系统的设计结构。3、选择合适的PC的类型并设计电气控制原理图。4、设计自动车库系统的梯形设计图。整个系统共有一个电控柜，一个存取车操作系统，另设一个按钮站，操作及维护简单，安全可靠性高。整个系统将主要由PC控制，用转换开关来控制设备的手动运行、自动运行和停止。当把转换开关置于手动运行档时，手动指示灯亮，可通过按钮和转换开关来控制车位的上下和左右移动。再把转换开关置于自动档时，自动指示灯亮，存取车辆的控制过程是：取车用户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动把数据传送到PC控制系统，PC系统通过读卡机传送的数据，自动把所刷卡对应的载车盘移动到人车交接的位置
40、，缩短取车的时间，取车完成刷卡离开，系统自动复位。同理存车时，司机存车前通过刷卡来控制所要存放的载车板，只有当车辆停放好后，停车正常指示灯才会亮启，车主离开刷卡后，系统进行自动存车。 载车板运行时，系统根据预设的检测信号做出对应的运行控制，其中检测信号包括载车板上下左右的行程开关信号，以及地面层车库的前后光电开关信号，以及安全挂钩的电磁铁通断信号，以及其他故障检测信号等。这样根据信号的输入来控制信号的输出，间接控制执行结构的运作。在运行过程中，当发生特殊情况或故障时，按下急停按钮，车位瞬间停下，直到排除故障后，复位急停按钮，车位又按原来停下的位置继续运行下去。以上信号均为硬件信号，除此之外，还
41、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。电气控制系统的主电路供电为三相五线制AC380V，采用软电缆供电，并备专用接地线。控制回路用单相220V供电，信号电路由PC可编程控制器本身供电，确保各设备都正常工作。3 自动车库机械结构设计本设计为带地坑的八车位为基本单元的升降横移式自动车库，此车库主要由车库结构部分、传动机构部分和控制系统部分组成。下面我们重点对车库的主要组成（图3-1所示）进行小轿车框架结构横移机构载车板安全防护升降机构控制系统统小轿车小轿车分析。 图3-1 升降横移式自动车库系统主要组成其中车库结构部分分为主体框架结构，
42、升降横移中的传动系统，导轨和载车板等。传动机构部分主要为升降横移的驱动部分。控制部分主要是PC控制部分及相关的配套。 3.1车库结构部分设计3.1.1主体钢架及连接部件 自动车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主，由于钢结构可靠性高，材料的强度、自重、塑性、韧性、结构制造、密闭等方面的优势都胜过钢筋混泥土，而在抗腐蚀性方面可以运用先进金属热喷涂防腐技术（喷砂喷铝）很好解决。目前结构主体主要采用热制H 型钢、槽钢、角钢和钢板等型材制造，具有较好的强度和刚度，轻巧、美观，并可二次拆卸安装，运输方便。在自动车库的钢结构中，主立柱与横移导轨“H”型钢的连接是整体结构中的主连接，连接部件在符合相关设计要求
43、的前提下，运用强度高、使用寿命长的高强度螺栓是主连接中常用的连接形式。自动车库简化模型结构如图3-2所示：图3-2 自动车库简化模型3.1.2 升降横移的传动系统设计链条（或钢绳）在满足相应的设计标准，安全系数准无人方式应不小7，链条必须和所接触的链轮保持润滑的状态，钢绳在卷筒上应能按顺序整齐排列，固定端稳妥可靠。除固定钢丝绳的圈数外，还应至少保留两圈。钢绳卷绕系统的设计，包括直径比、进出卷筒及滑轮的偏斜角等腰二角形可参考GB/T 38110。目前运用自动车库的专用链条（或钢绳），可使噪音小、污染小、安全系数高、承载负荷大、维护简单。链（绳）轮的设计在满足相关标准的同时，不应对钢架结构，以及载
44、车板的运动过程中有不利因素，且在车库主体外观上尽量大方美观。 其中目前在三层升降横移式机械停车库中，运用链条作为升降横移方式较为普遍，其结构简单，成本低，并且不需要升降配重，运行也快速平稳安全。并且根据现在立体机械停车库的技术发展来看，自动车库专用链条在链条拉伸载荷、链条强度、链条扭曲量、链板侧向间隙、链条预拉、套筒的定向装配等行业规格上不断取得进步，技术也更加娴熟，为自动车库的发展注入了一股强劲的力量。常见实物如图3-3所示：图3-3 常见升降横移链条 3.1.3 载车板和导轨载车板作为轿车停放的场所和轿车位置转换的载体。载车板应采用非燃烧体材料制造，并应具有足够的强度和刚度，保证停放汽车的
45、安全和存取车操作的正常进行。载车板底板应能防止滴油。载车板面板上应设阻车装置。载车板停车表面端部与出入口地表面接合处的水平距离应不大于40mm,垂直高差应不大于50mm。并且一般要求一车一板，保证运行安全平稳，目前运用较多的为轻型的冷轧镀锌板（波浪板）作为载车板。市场上常见载车板如图3-4所示：图3-4 载车板导轨采用实心冷拉方钢，其设计必须符合同层两导轨在同一横截面上的轨顶相对标高差为3mm。同层两导轨轨距误差单侧导向为4mm，双侧导向为2. 5mm的相关规定标准。且在安装使用是必须保证导轨的润滑性满足要求。3.2 传动机构驱动系统设计停车设备的驱动系统采用链条传动或钢绳曳引传动。需要升降的
46、载车板由减速器升降电机通过链条驱动带动提升链条（或钢绳）驱动载车板升降。 上诉传动方式与其它方式比较，比如卷筒驱动、液压驱动、螺杆式驱动、直线电机驱动、曳引驱动等驱动方式，具有运行更平稳，安全可靠，养护方便等特点。其中链条提升方式相对于钢绳方式在机械的弹性变形和侧向刚性方面更有优势。运行原理如图3-5所示：图3-5 升降驱动方式地面层横移载车板是由电机减速机，通过链条驱动行走滑轮沿横移轨道运动。其中两只为主动轮，并采用同轴驱动方式，另两只为独立安装的从动轮。运行方式如图3-6所示。驱动系统电机减速机集减速器、电动机和制动器为一体，并集合抱闸功能，有体积小，重量轻，噪音低等特点，并采用长效润滑脂
47、，性能稳定可靠，使用寿命长，长期免维护，质量优势明显，目前市场上此类专用的自动车库电机销售较为广泛。图3-6 横移驱动方式3.3安全防护的基本要求及机构设计 安全在工业自动化行业中是一切产品的首要条件，根据GB179071999机械式停车设备通用安全要求附录B的要求，升降横移类机械式停车设备安全防护装置的必要性中明确说明了安全性的重要性和具体要求。以下为常见自动车库必要的安全保障装置的介绍: 防火措施：在车库中安装有温烟传感器，并随时对车库的温度和烟雾进行监测，并把监控信号传给控制系统，系统将根据设定要求执行消防任务，温烟传感器均匀地分布在各层车架中间，并全部并联，任何一个检测到库内温度或烟气浓度过高问题，都及时通过系统报警。断电保护：当设备突然断电，紧急制动电机，防止继续行走及避免升降车台于静止时自然下降，同时恢复供电后，系统能按断电前的动作继续工作下去。电源保护装置：系统运行时，电源的欠相、欠压以及过压、接地故障等基于电力质量的方面的电源保护装置。急停措施：在发生异常情况时能使停车设备立即停止运转，在操作盒上安装有紧急停止开关
