第一章绪论
1．1课题的背景与意义
1．2国内外发展现状
1．3关键技术
第二章机械部分设计
基本结构、工作原理、钢结构、升降机构、安全防护机构、
第三章电气控制系统设计
电气控制系统整体设计、关键部分设计、PLC控制程序设计、电气安全装置
第四章结论与展望
结论、展望
第五章参考文献
随着我国经济的快速发展,近年来我国家庭汽车的拥有量急剧增长,致使城市停车难问题不断恶化,而作为解决城市静态交通的有效措施——向空间、向高层发展的自动化立体停车设备,以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点,越来越受到人们的青睐。
自动化立体车库是集自动化技术、机器人技术、计算机技术为一体的智能化，立体化的物流储运系统，能够自动而可靠的完成车辆的存储以及相关信息的管理。对该系统的开发与研究，可以解决我国停车难的问题，具有非常大的理论意义和实用价值。
与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不准停位置，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。
目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、垂直循环式、简易升降式、垂直升降式、平面移动式、巷道堆垛式等。
1.升降横移式
升降横移式车库
[1]
整机特点：
有效利用空间，提高空间利用率达数倍。
存取车快捷便利，独特跨梁设计，车辆出入无障碍。
采用PLC控制，程度高。
环保节能，低噪音。
好，多种操作方式可选配，操作简便。
2.垂直循环式
垂直循环式车库
整机特点：
省地：在58m2的地方建起大型垂直循环类机械停车库，可容纳34辆轿车或24两面包车。
方便：使用PLC自动调车， 一次按键即可完成存取车。
迅速：调车时间短，取车快速。
灵活：可设置在地面上或半地上半地下，可或附设在建筑物内，还可多台组合。
经济：可省去购置土地的大量费用，有利于合理规划和优化设计。
省电：一般不需要强制通风，无大面积照明，耗电量仅为普通地下车库的35%。
3.简易升降式
简易升降式车库
整机特点：
一个车位泊两台车 。(最适宜多车型家庭用)
构造简单实用，无需特殊地面基础要求。适合装置于工厂、、住宅停车场 。
可任意迁移，搬迁安装容易或根据地面情况，及多台设备。
备有专用锁匙开关，防止外人开动设备。
车板防下滑保险装置。
4.垂直升降式
垂直升降式车库
整机特点：
占地少，容车量大，高层设计最高能够达到平均一辆车仅占一平方米的空间。
可同时提供多车位进出口，等待时间短。
智能化程度高，可预约存取车及空车位导向。
绿色环保车库，利用车库外形的空隙空间可以进行绿化，使车库变成一个立体的绿化体，有利于美化城市和环境。智能化控制，操作简单方便。
5.平面移动式
整机特点：
每层的车台和升降机分别动作，提高了车辆的出入库速度，可自由利用地下空间，停车规模可达到数千台。
部分区域发生故障时，不影响其他区域的正常运行，因此使用更加方便；采用以车辆驾驶员为中心的设计方法，提高了舒适性。
采取多重保险措施，安全性能卓越；通过计算机和触屏界面进行综合管理，可全面监视设备的运行状况，并且操作简单
6.巷道堆垛式
巷道堆垛式车库
整机特点：
可设置于地上或地下，充分利用有效空间。载车板的升降和行走同时运行，存取车方便快捷。全封闭式管理，安全可靠，保障人、车安全。
通过升降机、行走台车及横移装置输送载车板实现存取车操作，整个过程全自动完成。
+各层行走台车的配置形式，可实现多个人同时存取车。
立体车库特点有哪些
立体车库占地少，容车量大，高层设计最高能够达到平均一辆车仅占一平方米的空间。可同时提供多车位进出口，等待时间短。 程度高，可预约存取车及空车位导向。
立体车库绿色环保，利用车库外形的空隙空间可以进行绿化，使车库变成一个立体的绿化体，有利于美化城市和环境。智能化控制，操作简单方便。
立体停车库的优势
省地：在58m2的地方建起大型垂直循环类机械停车库，可容纳34辆轿车或24两面包车。
灵活：可设置在地面上或半地上半地下，可或附设在建筑物内，还可多台组合。
方便：使用PLC自动调车， 一次按键即可完成存取车。
迅速：调车时间短，取车快速。
经济：可省去购置土地的大量费用，有利于合理规划和优化设计。
省电：一般不需要强制通风，无大面积照明，耗电量仅为普通地下车库的35%。
垂直升降式停车特点
垂直升降式停车的特点：车库高度一般在30-50米，设备对安全性、安装精度要求高，造价较高。可与建筑物并设，也可设置，与环境结合融洽，外形美观大方。土地利用率高，是人口密集、高度繁华的城市中心区域的理想的停车设备。
垂直升降式停车的工作原理
该停车设备，也称为电梯式立体设备或停车塔。其内部为层状式结构，一般以二辆车为一个层面，整个存车库可高达20-15层，平面均50平方米的土地面积可容车40-50辆，比传统的停车场的容车率高出近十倍，最适合在酒店、商场、商务场所等人口几度密集区，大中型建筑物或停车专用建筑物中安装的首选停车设备。
它的工作原理：
两车库中间是机垂直运送汽车的通道，两侧是延垂直方向设置的停车车位，类似于电梯的工作原理，把容纳汽车的停车室和升降汽车的升降装置组合起来。存车时，由升降机构带动车和载车板到达指定层面，然后平移装置通过横向伸缩，把车和载车板搁放在指定的存车位置上。取车时，通过横移装置将指定存车位上的车辆和载车板送入升降机构，升降机构到达车辆入口处，打开库门，将车取走。
简述升降横移立体式车库
目前最受人们关注就属升降横移立体式车库了升降横移式立体车库有效利用空间，提高空间利用率达数倍。存取车快捷便利，独特跨梁设计，车辆出入无障碍。它采用PLC控制，自动化程度高。尤其环保节能，低噪音的设计更是满足现代人的需要。人机界面好，多种操作方式可选配，操作简便。容易上手。
对于智能立体车库来说，了解它的功能有助于我们更好的利用它。下面武汉为我们来介绍它的功能：
·远程控制功能
在管理中心，管理人员可以通过我们的电脑软件远程控制车库本身的所有动作，由于特殊原因在系统无法正常自动运行的情况下，可以人工远程分配空车位写入停车卡，取车时也可以根据电脑显示的卡内的车位信息人工控制车库将车取出。
·收费功能
对非接触式IC卡，计费通过出口控制机（或临时卡读写器）来实现，而对ID卡则通过管理计算机来计费，而其收费方式为：
a、对期卡车：定期交费，在规定的有效期内，无限次出入；
b、对临时卡：采用自动计费、管理员人工收费的方式（记时收费）。
c、对特殊车辆或停车时间不超过一定时间（如30分钟）实行免费停车。
·车库车位引导功能
当车主入场存车时系统将通过电子显示屏指引车库车位的路线，当车主取车时忘记车所停放的车库位置或号码时可以在任一控制机或车库读卡器上读卡，系统将语音提示车主车库号码及位置。
·车位信息查询功能
在我们的系统软件中，可以实时显示出车库内的全部车位的停车状况，以及车辆信息，也可以查询某一车主在某一时间段内的停车取车记录并可生成报表。
·存车高峰时段设置功能
在存车高峰时期，可设定系统为存车优先，系统控制车库将车抬板送达乘入层等候用户存车，车主存完车后系统再次将车抬板送达乘入层等候下一个用户。
·语音、显示屏提示功能
系统设置了清晰、亲切的语音提示和中、英、繁三种字体的超大电子显示屏，让车主更加清晰直观地了解车库信息和存、取车流程。
·时间权限设定功能
系统可以设定某一用户只有在某一段时间内才能使用车库，在此时间之外则无法入场。
·管理员操作权限设定功能
系统可以针对不同级别的管理员分别授予不同的权限，可以有效避免了管理人员的徇私舞弊。
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、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。
（一）升降横移式
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。
1. 产品特点：
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。
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。
2. 安全装置：防坠装置，光电传感器、限位保护器、急停开关等。
（二） 巷道堆垛式
巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。
（三）垂直提升式立体车库
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。
（四） 垂直循环式
产品特点：
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。
二、立体车库自动控制系统：
现代大型建筑的主流是智能化大厦和小区，因此自动化立体停车设备或车库的自动控制系统将成为智能化大厦和小区的一个重要组成部分。操作简单、迅速，使用方便，安全可靠，维护量小，为用户提供一个安全、简易的使用环境，这是自动化立体停车设备的基本特点。停车设备的一切运行状况，车辆停放的时间，车辆存放交费情况，车库库容量，车辆存放高、低峰情况，等信息均可通过网络传送到智能化控制中心，通过智能化控制中心运算处理，与广播系统和各分部管理办公室相连，达到提前发布相关控制、管理信息，从而全部实现智能化管理。通过大厦和小区的智能化控制中心还可与社会相关职能部门联网，将有关信息发布出去或收集进来，扩大车库的社会利用率和经济效益。这将是自动化车库的发展方向。
立体车库自动化控制系统主要包含以下五个子系统：自动收费管理系统，自动存取车系统，远程诊断系统，自动道闸，监控安保系统。
以上子系统均由控制室统一控制，可为客户规划停车库管理形式，发布车库库存容量，控制车流方案。
（一）自动收费管理系统
自动收费采用非接触式IC卡。IC卡分长期卡与储值卡两种。对固定用户，发行长期卡，费用可在固定用户交纳管理费用时一并交纳；对临时用户，发行储值卡，即：用户交纳的费用存在卡内，每次停车读卡自动从卡中扣除费用。
（二）自动存取车系统
自动存取车系统一般由小型可编程控制器PLC控制，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。
（三）远程诊断系统
现场控制器可以通过网卡、Hub等网络设备与控制中心的局域网相连接，可以通过MODEN实现远程管理，监测现场运行情况，当现场出现故障时，在控制中心即可进行解决，方便管理人员、安保人员异地办公。
（四）自动道闸
在车库出入口处各设非接触式读卡器、感应线圈及道闸，用户在车库出入口处刷卡后，系统自动判别该卡是否有效，若有效，则道闸自动开启，通过感应线圈后，自动栅栏自动关闭；若无效，则道闸不开启，同时声光报警。
（五）监控安保系统
监控安保系统是指在控制室进行监视控制车库现场的运行状况。它具有运动检测、车牌识别、网络连接、各种类型的报警系统实现连动等功能，可以实现无人看守。
系统简介：
视频监控功能：在车库各出入口，值班室和车库内主要区段安装定焦摄像机，在大范围车位区安装球形云台，以便实现对车库全方位的实时监控。如果在车库光照条件不好的情况下，可选用黑白摄像机。
运动检测功能：可以在夜间设置车库的运动检测区域，当检测区有移动目标时，运动检测功能发出报警信号，提醒值班人员。
车牌识别功能：它能够设置车库参照车辆的车牌、车型。当参照车辆进入车库监视区域，系统自动对比参照车辆图像，有异常情况，发出报警信号，并自动切换和记录相关图像。
报警连动功能：可以连动各类报警主机，如启动继电器发出声光报警通知安保人员自动放下道闸拦截车辆出入。
数字录像功能：可以连续记录一个同在车库所发生事件，可以同步回放多个图像，可选择任意图像进行整体放大和局部放大，记录、回放、备份可同步进行各种信息。
据介绍，已经开始有越来越多的居住小区开始采用机械停车库了。考虑到成本及维修，目前多数小区采用的是多层升降横移式立体停车设备，大规模的仓储式机械停车库还很少。升降横移式立体停车设备的泊车流程示意如下：
（一）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。
（二）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。
（三）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、接近开关、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。
三、实例介绍
去年，我公司承接了北辰绿色家园小区地下立体停车库，该车库采用升降横移式机械立体设备，为用户建造了718个车位，从根本上解决了用户停车难的问题，在保证停车的前提下，增加了绿地面积，改善了小区的居住环境，深受住户好评。现以此为实例对升降横移式立体停车设备的自动控制系统进行介绍。
此车库为升降横移式立体停车设备，共有24个单元，每个单元分为前后两排，共三层，即上层、中层、下层，前后排各有8个车位，共16个车位。中层为车道层，用户在中层完成出入库人、机、车交接作业操作。每个车位编号如下：
其中A~R为载车盘所在位置编号，1-16为载车盘（停放车辆）编号。1-3为前排上层载车盘，4-5为前排中层载车盘，6-8为前排下层载车盘，9-11为后
排上层载车盘，12-13为后排中层载车盘，14-16为后排下层载车盘，“中”为过桥车代号（为后排车出入库搭桥）。1-3，6-8，9-11，14-16只能上下移动，4-5，12-13，中只能左右移动。
该立体车库的自动存取车控制系统包括弱电与强电两套系统。弱电系统主要包括各种信号的采集，报警与控制输出。强电系统包括载车盘电机控制线路。
（一）弱电系统：
1. 检测信号：
车库检测信号是控制程序执行的重要依据。控制程序根据检测到的信号顺序执行，控制输出。
对每个上、下层载车盘，其运行状态只有上升、下降动作，载车盘停放位置只有上位或下位，所以都有以下检测信号：载车盘上认趾，载车盘上极限，载车盘下认趾，载车盘下极限。在载车盘上位，均设有安全挂钩，挂钩也为两种状态，即挂钩通电打开和断电闭合，并通过一个特定的行程开关来获取挂钩状态信息。载车盘向上运行过程中，检测到上认趾信号，则自动停止运行，如果上认趾开关被损坏，系统未检测到信号，载车盘会继续向上运行，当运行到上极限开关处时，上极限信号就会切断电机电源，使电机停电，无法继续运行，起着双重保险的作用。载车盘向下运行过程中，首先打开对应的挂钩，系统检测到挂钩打开的信号后，系统开始下降，如果挂钩未打开，载车盘不会下降。下降过程中，当检测到下认趾信号时，自动停止运行，如果下认趾开关被损坏，系统未检测到信号，载车盘会继续向下运行，当运行到下极限开关处时，下极限信号就会切断电机电源，使电机停电，无法继续运行，起着双重保险的作用。PLC还设有延时保护，在载车盘开始运行的同时，PLC开始计时，当计时时间到，而载车盘未运行到位时，载车盘停止运行，同时系统报警。另外，若两道认址开关均被损坏，载车盘运行到位而无信号返回时，载车盘会继续向上或下运行，从而发生不可预料的事故，但通过PLC的时间保护，则可对载车盘的运行起到第三层保护的作用。
对中层载车盘，其运行状态只有左、右移动动作，载车盘停放位置只有左位或右位，所以有以下检测信号：4在D位，4在E位，5在E位，5在F位，12在M位，12在N位，13在N位，13在O位。4号载车盘右移时，检测到E位信号，则停止运行；左移时，检测到D位信号，则停止运行。5号载车盘右移时，检测到F位信号，则停止运行；5号载车盘左移时，检测到E位信号，则停止运行。12号载车盘左移时，检测到M位信号，则停止运行；右移时，检测到N位信号，则停止运行。13号载车盘左移时，检测到N位信号，则停止运行；右移时，检测到O位信号，则停止运行。
由于此车库为前后双列停放车辆，后排车的出入就得依赖前排的过桥车，过桥车的控制将是后排车出入的关键。过桥车有三个运行位置，即左、中、右，所以有三个检测信号：过桥车在D，过桥车在E，过桥车在F.
另外，每个车位设有车辆超长检测，当系统检测到超长信号时，所有载车盘均不能动作，以保护车辆的安全。车库入口处设有人员误入检测，防止人员在载车盘运行过程中误入，发生意外；也有在车库入口处设有升降门或栏杆，起着防止人员误入的作用，但升降门或栏杆的开启关闭受系统运行状态联锁控制。
2. 急停信号：
系统必须在明显处设有急停开关，当发生意外时，按下急停开关，断所有电机的电源，使载车盘无法继续运行，以保护人员及设备的安全。
3. 输出控制信号：
系统输出控制信号包括控制电机运行方向信号，控制电机运行信号，控制电磁铁得、失电信号，控制灯光报警信号，控制车库照明信号。
（二）强电系统：
强电部分包括控制电机正反转接触器，控制电机运行接触器。PLC输出信号给接触器线圈，控制接触器的接通与关断。
（三）系统设计：
系统采用PLC控制，分设自动，手动，检修三种状态。检修状态下，所有检测信号不参与控制。在手动与自动方式时，所有信号进入PLC，PLC按照外部检测信号，输出控制信号，控制电机正反转接触器线圈和电机接触器线圈，以控制各载车盘运行。
系统联动联锁控制：
1、上层载车盘不在上位或运行不到上位，中层载车盘及过桥车不能运行。
2、下层载车盘不在下位或运行不到下位中层载车盘及过桥车不能运行。
3、中层载车盘及过桥车运行不到位，上下层载车盘不能运行。
4、前后超长开关只要被遮挡，所有载车盘都不能动作。
5、入口处人员误入被遮挡，所有载车盘都不能动。只有通过“复位”按钮，才可解除此联锁。
6、安全挂钩不在开启位置，无下降动作。
7、任何载车盘触发上、下极限限位开关，立即断所有电机电源。
8、急停按钮按下，立即断所有电机电源。
此项目已验收并投入使用，就使用情况来看，不仅占地面积相对扩大了4倍，而且，经实地测试，最长的出车时间为85秒，真正做到了
空间利用率高
运行速度快，存/取车时间端。
智能化控制，操作简便。
耐用性高，维护方便。
四、结束语
“车库”是大中城市的热门话题，国家经贸委将“城市立体车库”列为“近期行业技术发展重点”，随着家用汽车的不断增加，公共场所及社区内存车矛盾、车挤绿地的问题将会越来越突出，在人们对生活质量和环境意识不断增强之时“车库”日渐成为热门话题，机械自动化立体车库将会在新开发的楼盘及商业里大显身手。下载本文
