【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 成，分別是：結(jié)構(gòu)框架部分，載車(chē)板部分，橫移系統(tǒng)，升降系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，安全防護(hù)系統(tǒng)。 1．框架 立體車(chē)庫(kù)一般主要以鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土為主，在本文中，選擇用鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)一般在專業(yè)工廠制造，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度高，質(zhì)量易于保證，是工程結(jié)構(gòu)中工業(yè)化程度最高的一種 結(jié)構(gòu)。構(gòu)件制造完成后，運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)拼裝成結(jié)構(gòu)。拼裝可采用安裝方便的螺栓連接，有時(shí)還可在地面拼裝成較大的單元，再進(jìn)行吊裝。施工工期短，可盡快發(fā)揮投資的經(jīng)濟(jì)效益。由于鋼結(jié)構(gòu)具有連接的特性，故易于加固、改建和拆遷。 2．一層載車(chē)板橫移傳動(dòng)系統(tǒng) 第一層車(chē)位設(shè)置在地面上，汽車(chē)的存取可以直接在對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行，車(chē)輛駛上載車(chē)板后，只能實(shí)現(xiàn)水平移動(dòng)的方式。 傳動(dòng)方式為電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪，使鏈條帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪從而帶動(dòng)主軸，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)行走輪帶動(dòng)載車(chē)板在導(dǎo)軌上做橫移運(yùn)動(dòng)，采用這種鏈傳動(dòng)方式與齒輪齒條傳動(dòng)方式相比 ，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。同樣可以達(dá)到傳動(dòng)準(zhǔn)確，效率高的目的。 3．二層載車(chē)板升降橫移傳動(dòng)系統(tǒng) 第二層車(chē)位是由一個(gè)橫移矩形框架及一個(gè)懸掛載車(chē)板組成，汽車(chē)駛上載車(chē)板后不光要進(jìn)行橫移運(yùn)動(dòng)，還要進(jìn)行垂直升降運(yùn)動(dòng)。 橫移傳動(dòng)方式為：橫移電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)橫移主動(dòng)鏈輪，使鏈條帶動(dòng)橫移從動(dòng)鏈輪從而帶動(dòng)橫移主軸，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)行走輪帶動(dòng)橫移框架，實(shí)現(xiàn)二層載車(chē)板的橫移運(yùn)動(dòng)做橫移運(yùn)動(dòng)。 升降傳動(dòng)方式為：升降電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)升降主動(dòng)鏈輪，使鏈條帶動(dòng)升降從動(dòng)鏈輪從而帶動(dòng)升降主軸，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)升降鏈輪帶動(dòng)升降鏈條，從而帶動(dòng)載車(chē)板 ，實(shí)現(xiàn)二層載車(chē)板的垂直升降運(yùn)動(dòng)。 4．三層載車(chē)板垂直升降運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng) 第三層車(chē)位是由一個(gè)焊接在立體車(chē)庫(kù)骨架上的框架和一個(gè)懸掛載車(chē)板組成的。當(dāng)汽車(chē)駛上載車(chē)板后，只能進(jìn)行垂直升降運(yùn)動(dòng)。 升降傳動(dòng)方式為：電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪，使鏈條帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪從而帶動(dòng)主軸，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)升降鏈輪帶動(dòng)升降鏈條，從而帶動(dòng)載車(chē)板，實(shí)現(xiàn)二層載車(chē)板的垂直升降運(yùn)動(dòng)。 8 5．安全裝置 在立體車(chē)庫(kù)上層停車(chē)位和下層停車(chē)位的縱梁處裝有上下行程限位開(kāi)關(guān)，在中間層和底層車(chē)庫(kù)橫梁兩端裝有左右行程限位開(kāi)關(guān)。上載車(chē)板上裝有防墜 落安全裝置，防墜落安全裝置安裝在縱梁和上載車(chē)板停泊位置之間，在縱梁兩邊各安裝兩只電磁鐵控制的 掛鉤 ，載車(chē)板兩側(cè)相應(yīng)位置裝兩只勾環(huán)，當(dāng)上載車(chē)板上升到位后，縱梁上安裝的四只掛鉤便會(huì)自動(dòng)勾住四只勾環(huán)，以防止當(dāng)升降電機(jī)制動(dòng)器失靈后，上載車(chē)板汽車(chē)和上載車(chē)板墜落，從而壓毀下層的汽車(chē)。行程限位開(kāi)關(guān)的作用是當(dāng)載車(chē)板到達(dá)位置是自動(dòng)停止。 6．控制系統(tǒng) 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)采用 PLC 控制，主要有自動(dòng)，手動(dòng)和急停三種控制方式，立體車(chē)庫(kù)一般采用自動(dòng)控制方式工作，當(dāng)出現(xiàn)緊急異常的情況時(shí)候使用急?？刂?。 立體車(chē)庫(kù)中 的安全防護(hù)裝置 車(chē)庫(kù)是用來(lái)存放汽車(chē)的，汽車(chē)由人駕駛而且汽車(chē)的價(jià)格是很昂貴的，所以車(chē)庫(kù)一旦發(fā)生事故，所造成的人員和經(jīng)濟(jì)損失會(huì)很大，所以，我們要將事故防范于未然。為此車(chē)庫(kù)的安全防護(hù)措施應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)，并安裝相應(yīng)的防護(hù)設(shè)備。 1. 急停措施：在控制盒上安裝紅色的緊急停止開(kāi)關(guān)，當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)，按下急停開(kāi)關(guān)能使立體車(chē)庫(kù)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 2．阻車(chē)裝置：為了防止汽車(chē)在載車(chē)板上發(fā)生滑動(dòng)，應(yīng)該在載車(chē)板后端和前端安裝一高 25mm 以上的阻車(chē)擋塊，司機(jī)在停車(chē)時(shí)應(yīng)將汽車(chē)停在載車(chē)板合適的位置上，并拉好手剎。 3．限位保護(hù)：立 體車(chē)庫(kù)的載車(chē)板在升降和橫移過(guò)程中是靠定位開(kāi)關(guān)來(lái)定位的，為了防止定位開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致事故，所以在上升定位上方，下降定位下方，左移定位左邊，右移定位右邊分別裝有限位開(kāi)關(guān)。當(dāng)定位開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，一旦限位開(kāi)關(guān)觸碰到載車(chē)板時(shí)，限位開(kāi)關(guān)立即使車(chē)庫(kù)停止工作。 4．載車(chē)板固定裝置：當(dāng)載車(chē)板到達(dá)指定位置后，為防止載車(chē)板下滑或因故墜落，損害其下方的車(chē)或人，所以安裝電磁鐵控制的掛鉤形式的防墜裝置。 當(dāng)載車(chē)板?？康轿粫r(shí)，電磁鐵由通電狀態(tài)轉(zhuǎn)為失電狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)掛鉤勾住鐵環(huán)。當(dāng)載車(chē)板要下脫離鐵環(huán)。電磁鐵由失電狀態(tài)轉(zhuǎn)為通電狀態(tài)，按下急停按 鈕使車(chē)庫(kù)立即停止。 9 4 立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 整個(gè)車(chē)庫(kù)由一臺(tái) PLC對(duì)其進(jìn)行管理和監(jiān)控，由 PLC來(lái)控制載車(chē)板升降橫移傳動(dòng)裝置，完成車(chē)輛的存取操作，各車(chē)位車(chē)輛的存取由 PLC 根據(jù)當(dāng)前各車(chē)位的停放情況，按照相應(yīng)的策略來(lái)調(diào)動(dòng)載車(chē)板，以存取車(chē)輛。 硬件系統(tǒng)配置 PLC 概述 1. PLC 的分類 通常， PLC 產(chǎn)品可按結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模等進(jìn)行分類。按結(jié)構(gòu)形式不同 , 可以分為整體式和模塊式兩類。按控制規(guī)模大小、則可以分為小型、中型和大型 PLC 三種類型。 2. PLC 系統(tǒng)的組成 PLC 是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似。 PLC 也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。 3. PLC 的硬件結(jié)構(gòu) 一套 PLC 系統(tǒng)在硬件上由基本單元（包含中央處理單元、存儲(chǔ)器（ RAM/ROM）、輸入／輸出接口、內(nèi)部電源）、 I/O 擴(kuò)展單元及外部設(shè)備組成。圖 3 為 PLC 的硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。 圖 3 PLC的硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 10 圖 3 為三菱 FX2N小型 PLC 產(chǎn)品主機(jī)示意圖。本課題中 FX2N－ 80MR 為基本單元， (40個(gè)輸入點(diǎn)、 40 個(gè)輸 出點(diǎn) )， M 表示基本單元、 R 表示該單元為繼電器輸出型。 PLC 的工作方式 1. PLC 的掃描工作方式 圖 4 PLC的掃描過(guò)程 可編程序控制器在進(jìn)入 RUN 狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開(kāi)始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)的地址號(hào)遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描，并周而復(fù)始地重要進(jìn)行?？删幊绦蚩刂破鞴ぷ鲿r(shí)的掃描過(guò)程如圖 4 所示，包括五個(gè)階段：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。 PLC 完成一次掃描過(guò)程所需的時(shí)間稱為掃描周期。掃描周期的長(zhǎng)短與用戶程序的長(zhǎng)度和掃描速度有關(guān)。 圖 5 PLC的程序執(zhí)行過(guò)程 開(kāi)始 內(nèi)部處理 通信處理 RUN 方式？ 輸入掃描 程序執(zhí)行 輸出處理 N Y 輸入端子 輸入映象寄存器 輸出映像寄存器 輸出鎖存器 輸出端子 輸入 ………. 輸出 程序執(zhí)行階段 輸入采樣階段 輸出刷新階段 X001 Y001 Y001 M1 讀 讀 ① ② ③ ④ ⑤ 11 2. PLC 的程序執(zhí)行過(guò)程 PLC 的程序的執(zhí)行過(guò)程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)主要階段，如圖 5 所示。 其他 硬件 資源配置 1. 繼電器和接觸器 在立體車(chē)庫(kù)中，由于載車(chē)板的運(yùn)行過(guò)程并不是連續(xù)的，而是根據(jù)按鈕操作進(jìn)行動(dòng)作的，因此需要 PLC 根據(jù)當(dāng)前按鈕的情況來(lái)控制載車(chē)板的啟動(dòng)和 停止，在本系統(tǒng)中，需要用到 18 個(gè)接觸器，分別是： 1 號(hào)載車(chē)板左移接觸器， 1 號(hào)載車(chē)板右移接觸器， 2 號(hào)載車(chē)板左移接觸器， 2 號(hào)載車(chē)板右移接觸器， 3 號(hào)載車(chē)板左移接觸器， 3 號(hào)載車(chē)板右移接觸器，4 號(hào)載車(chē)板左移接觸器， 4 號(hào)載車(chē)板右移接觸器， 3 號(hào)載車(chē)板上升接觸器， 3 號(hào)載車(chē)板下降接觸器， 4 號(hào)載車(chē)板上升接觸器， 4 號(hào)載車(chē)板下降接觸器， 5 號(hào)載車(chē)板上升接觸器， 5號(hào)載車(chē)板下降接觸器， 6 號(hào)載車(chē)板上升接觸器， 6 號(hào)載車(chē)板下降接觸器， 7 號(hào)載車(chē)板上升接觸器， 7 號(hào)載車(chē)板下降接觸器。用到了一個(gè)繼電器，用來(lái)控制 PLC 的啟動(dòng)。 2. 電動(dòng)機(jī) 三相 異步電動(dòng)機(jī)的工作原理：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組（各相差 120 度電角度），通入三相對(duì)稱交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。 3. 傳感器 （ 1）載車(chē)板平移運(yùn)動(dòng)是否到位檢測(cè) 只有下層載車(chē)板有平移運(yùn)動(dòng)，在每個(gè)車(chē)位上分別安裝有限位開(kāi)關(guān)，用于檢測(cè)載車(chē)板平移運(yùn)動(dòng)是否到位。 （ 2）載車(chē)板升降是否到位檢測(cè) 只有 上層載車(chē)板有升降運(yùn)動(dòng)，在每個(gè)載車(chē)板垂直運(yùn)動(dòng)的軌道上，在低層和上層分別安裝一只限位開(kāi)關(guān)，用于檢測(cè)載車(chē)板下降和上升是否到位。其中，各個(gè)限位開(kāi)關(guān)都是自動(dòng)復(fù)位式。 4. 控制點(diǎn)分布 （ 1）一層載車(chē)板左右平移控制。一層載車(chē)板有兩個(gè)，每個(gè)載車(chē)板只有左右移動(dòng)兩個(gè)動(dòng)作。（ 2）二層載車(chē)板升降橫移運(yùn)動(dòng)控制。二層載車(chē)板有兩個(gè)，每個(gè)載車(chē)板有橫移、升降四個(gè)動(dòng)作。（ 3）三層載車(chē)板升降運(yùn)動(dòng)控制。三層載車(chē)板有三個(gè)，每個(gè)載車(chē)板只有升降兩個(gè)動(dòng)作，采用帶自動(dòng)抱閘的三相交流電機(jī)控制。（ 4）只有二、三層的載車(chē)板使用吊鉤，每個(gè)載車(chē)板用 2 套吊鉤，吊鉤用電磁鐵控制。 12 5 立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PLC 的特點(diǎn)及選型 ，抗干擾能力強(qiáng) （ 1）所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 （ 2）各輸入端均采用 RC 濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為 10~20ms。 （ 3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 （ 4）采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。 （ 5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 （ 6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況， CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò) 大。 （ 7）大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng) ,使可靠性更進(jìn)一步提高。 ，控制程序可變，使用方便 PLC 品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變 PLC 的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此， PLC 除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動(dòng)化中也被大量采用。 ，適應(yīng)面廣 現(xiàn)代 PLC 不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。 ，容易掌握 目前，大多數(shù) PLC 仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語(yǔ)言的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過(guò)閱讀 PLC 的用戶手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言。 由于 PLC 采用了軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì) 13 數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)， PLC 的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。并且，由于 PLC 的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。 、重量輕、功耗低、維護(hù)方便 PLC 是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低，具有強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 綜上所述，根據(jù)控 制系統(tǒng)的要求，從經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性和可靠性等方面考慮，本次采用三菱 FX2N80MR001型 PLC作為控制系統(tǒng)的核心控制器。 本控制器集成了 40點(diǎn)輸入 ,40點(diǎn)輸出，共有 80 個(gè)數(shù)字量 I/O 口 。而本次控制系統(tǒng)需要 24 個(gè)輸入點(diǎn)和 22 個(gè)輸出點(diǎn)，所以，選用 三菱 FX2N80MR001 型 PLC 可以滿足課題需要，而且也保證了 I/O 口的使用裕量，可以滿足控制系統(tǒng)適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展需求。 PLC 的 I/O口資源配置 根據(jù)立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的要求功能，對(duì) PLC 進(jìn)行 I/O 分配，具體分配如下： 輸入分配如表 1 所示。 表 1 PLC輸入 口分配表 輸入 輸入設(shè)備 輸入 輸入設(shè)備 X0 啟動(dòng)按鈕 X15 3 號(hào)載車(chē)板左限位開(kāi)關(guān) X1 緊停按鈕 X16 4 號(hào)載車(chē)板左限位開(kāi)關(guān) X2 3 號(hào)載車(chē)板按鈕 X17 3 號(hào)載車(chē)板下限位開(kāi)關(guān) X3 4 號(hào)載車(chē)板按鈕 X20 4 號(hào)載車(chē)板下限位開(kāi)關(guān) X4 5 號(hào)載車(chē)板按鈕 X21 3 號(hào)載車(chē)板上限位開(kāi)關(guān) X5 6 號(hào)載車(chē)板按鈕 X22 4 號(hào)載車(chē)板上限位開(kāi)關(guān) X6 7 號(hào)載車(chē)板按鈕 X23 5 號(hào)載車(chē)板下限位開(kāi)關(guān) X7 1 號(hào)載車(chē)板右限位開(kāi)關(guān) X24 6 號(hào)載車(chē)板下限位開(kāi)關(guān) X10 2 號(hào)載車(chē)板右限位開(kāi)關(guān) X25 7