【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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。 3．二層載車板升降橫移傳動(dòng)系統(tǒng) 第二層車位是由一個(gè)橫移矩形框架 及一個(gè)懸掛載車板組成，汽車駛上載車板后不光要進(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)載車板，實(shí)現(xiàn)二層載車板的垂直升降運(yùn)動(dòng)。 4．三層載車板垂直升降運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng) 第三層車位是由一個(gè)焊接在立體車庫骨架上的框架和一 個(gè)懸掛載車板組成的。當(dāng)汽車駛上載車板后，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)載車板，實(shí)現(xiàn)二層載車板的垂直升降運(yùn)動(dòng)。 5．安全裝置 在立體車庫上層停車位和下層停車位的縱梁處裝有上下行程限位開關(guān)，在中間層和底層車庫橫梁兩端裝有左右行程限位開關(guān)。上載車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，載車板兩側(cè)相應(yīng)位置裝兩只勾環(huán)，當(dāng)上載車 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，上載車板汽車和上載車板墜落，從而壓毀下層的汽車。行程限位開關(guān)的作用是當(dāng)載車板到達(dá)位置是自動(dòng)停止。 6．控制系統(tǒng) 8 升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)采用 PLC 控制，主要有自動(dòng)，手動(dòng)和急停三種控制方式，立體車庫一般采用自動(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?？刂啤? 立體車庫中的安全防護(hù)裝置 車庫是用來存放汽車的，汽車由人駕駛而且汽車的價(jià)格是很昂貴的，所以車庫一旦發(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。為此車庫的安全防護(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關(guān)，當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)，按下急停開關(guān)能使立體車庫立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 2．阻車裝置：為了防止汽車在載車板上發(fā)生滑動(dòng)，應(yīng)該在載車板后端和前端安裝一高 25mm 以上的阻車擋塊，司機(jī)在停車時(shí)應(yīng)將汽車停在載車板合適的位置上，并拉好手剎。 3．限位保護(hù)：立體車庫的載車板在升降和橫移過程中是靠定位開關(guān)來定位的，為了防止定位開關(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關(guān)。當(dāng)定位開關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，一旦限位開關(guān)觸碰到載車板時(shí)，限位開關(guān)立即使車庫停止工作。 4．載車板固定裝置：當(dāng)載車板到達(dá)指定位置后，為防止載車板下滑或因故墜落，損害其下方的車或人，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)，按下急停按鈕使車庫立即停止。 9 4 立體車庫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 整個(gè)車庫由一臺(tái) PLC對(duì)其進(jìn)行管理和監(jiān)控，由 PLC來控制載車板升降橫移傳動(dòng)裝置，完成車輛的存取操作，各車位車輛的存取由 PLC 根據(jù)當(dāng)前各車位的停放情況，按照相應(yīng)的策略來調(diào)動(dòng)載車板，以存取車輛。 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。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉(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。然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始地重要進(jìn)行。可編程序控制器工作時(shí)的掃描過程如圖 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 完成一次掃描過程所需的時(shí)間稱為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關(guān)。 圖 5 PLC 的程序執(zhí)行過程 開始 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)行過程 PLC 的程序的執(zhí)行過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 在立體車庫中，由于載車板的運(yùn)行過程并不是連續(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)前按鈕的情況來控制載車板的啟動(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)載車板左移接觸器， 1 號(hào)載車板右移接觸器， 2 號(hào)載車板左移接觸器， 2 號(hào)載車板右移接觸器， 3 號(hào)載車板左移接觸器， 3 號(hào)載車板右移接觸器，4 號(hào)載車板左移接觸器， 4 號(hào) 載車板右移接觸器， 3 號(hào)載車板上升接觸器， 3 號(hào)載車板下降接觸器， 4 號(hào)載車板上升接觸器， 4 號(hào)載車板下降接觸器， 5 號(hào)載車板上升接觸器， 5號(hào)載車板下降接觸器， 6 號(hào)載車板上升接觸器， 6 號(hào)載車板下降接觸器， 7 號(hào)載車板上升接觸器， 7 號(hào)載車板下降接觸器。用到了一個(gè)繼電器，用來控制 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）載車板平移運(yùn)動(dòng)是否到位檢測(cè) 只有下層載車板有平移運(yùn)動(dòng)，在每個(gè)車位上分別安裝有限位開關(guān)，用于檢測(cè)載車板平移運(yùn)動(dòng)是否到位。 （ 2）載車板升降是否到位檢測(cè) 只有上層載車板有升降運(yùn)動(dòng)，在每個(gè)載車板垂直運(yùn)動(dòng)的軌道上，在低層和上層分別安裝一只限位開關(guān)，用于檢測(cè)載車板下降和上升是否到位。其中，各個(gè)限位開關(guān)都是自動(dòng)復(fù)位式。 4. 控制點(diǎn)分布 （ 1）一層載車板 左右平移控制。一層載車板有兩個(gè)，每個(gè)載車板只有左右移動(dòng)兩個(gè)動(dòng)作。（ 2）二層載車板升降橫移運(yùn)動(dòng)控制。二層載車板有兩個(gè)，每個(gè)載車板有橫移、升降四個(gè)動(dòng)作。（ 3）三層載車板升降運(yùn)動(dòng)控制。三層載車板有三個(gè)，每個(gè)載車板只有升降兩個(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、三層的載車板使用吊鉤，每個(gè)載車板用 2 套吊鉤，吊鉤用電磁鐵控制。 12 5 立體車庫控制系統(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、語句表等編程語言。 由于 PLC 采用了軟件來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)立體車庫控制系統(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)載車板左限位開關(guān) X1 緊停按鈕 X16 4 號(hào)載車板左限位開關(guān) X2 3 號(hào)載車板按鈕 X17 3 號(hào)載車板下限位開關(guān) X3 4 號(hào)載車板按鈕 X20 4 號(hào)載車板下限位開關(guān) X4 5 號(hào)載車板按鈕 X21 3 號(hào)載車板上限位開關(guān) X5 6 號(hào)載車板按鈕 X22 4 號(hào)載車板上限位開關(guān) X6 7 號(hào)載車板按鈕 X23 5 號(hào)載車板下限位開關(guān) X7 1 號(hào)載車板右限位開關(guān) X24 6 號(hào)載車板下限位開關(guān) X10 2 號(hào)載車板右限位開關(guān) X25 7 號(hào)載車板下限位開關(guān) X11 1 號(hào)載車板左限位開關(guān) X26 5 號(hào)載車板上限位開關(guān) X12 2 號(hào)載車板左限位開關(guān) X27 6 號(hào)載車板上限位開關(guān) X13 3 號(hào)載車板右限位開關(guān) X30 7 號(hào)載車板上限位開 關(guān) X14 4 號(hào)載車板右限位開關(guān) X31 載車板復(fù)位 14 輸出分配如表 2 所示。 表 2 PLC 輸出端口分配表 輸出 輸出設(shè)備 輸出 輸出設(shè)備 Y0 1 號(hào)電機(jī)右轉(zhuǎn) Y14 5 號(hào)電機(jī)下降 Y1 2 號(hào)電機(jī)右轉(zhuǎn) Y15 6 號(hào)電機(jī)下降 Y2 1 號(hào)電機(jī)左轉(zhuǎn) Y16 7 號(hào)電機(jī)下降 Y3 2 號(hào)電機(jī)左轉(zhuǎn) Y17 5 號(hào)電機(jī)上升 Y4 3 號(hào)電機(jī)右轉(zhuǎn) Y20 6 號(hào)電機(jī)上升 Y5 4 號(hào)電機(jī)右轉(zhuǎn) Y21 7 號(hào)電機(jī)上升 Y6 3 號(hào)電機(jī)左轉(zhuǎn) Y22 3 號(hào)載車板防墜電磁鐵 Y7 4 號(hào)電機(jī)左轉(zhuǎn) Y23 4 號(hào)載車板防墜電磁 鐵 Y10 8 號(hào)電機(jī)下降 Y24 5 號(hào)載車板防墜電磁鐵 Y11 9 號(hào)電機(jī)下降 Y25 6 號(hào)載車板防墜電磁鐵 Y1