【文章內(nèi)容簡介】 路和微處理器，相比傳統(tǒng)的繼電器電路，體積大大縮減，實現(xiàn)了小型化，便于安裝和使用； (3) 適用性好：采用模塊化設計，可根據(jù)不同的控 制要求靈活組合，模塊之間采用的是總線連接器，安裝方便；當硬件結(jié)構(gòu)選定后，如果需要作很小的變動，只需修改相應的接線和程序即可，無需對系統(tǒng)連線做出較大的修改； (4)指示性好： PLC 的電源、 CPU、 I/O 模塊等都設有各種狀態(tài)指示燈，反映了模塊的工作狀態(tài)，利于控制系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試。 PLC 的選型及特點 ，抗干擾能力強 （ 1）所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 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)良的開關電源；（ 5）對采用的器件進行嚴格的篩選；（ 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)，用戶不必自己再設計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設備更新的情況下，不必改變 PLC 的硬設備，只需改編程序就可以滿足要求。因此， PLC 除應用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。 ，適應面廣 現(xiàn)代 PLC 不僅有邏輯運算、計時、計數(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、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(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和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。通過閱讀 PLC 的用戶手冊或短期培訓，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、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、時間繼電器、計數(shù)器等器件，控制柜的設計安裝接線工作量大為減少。同時， PLC 的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于 PLC 的低故障率及很強的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。 、 重量輕、功耗低、維護方便 PLC 是將微電子技術(shù)應用于工業(yè)設備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低，具有強抗干擾能力，易于裝入設備內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。 PLC 選型是既要滿足控制系統(tǒng)的功能要求，還要考慮工藝改進后控制系統(tǒng)升級的需要，更要兼顧控制系統(tǒng)的制造成本，選擇可靠、維護使用最方便以及性能價格比最優(yōu)的機型。著重以 PLC 的機型結(jié)構(gòu)、 I/O、存儲器類型及容量、編程器和外部設備、 PLC的處理速度等幾個因素來考慮 [10]。 本文將采用三菱公司的可編程控制器 FXN2 微型系列可編程控制器進 行設計。 FX2n系列 PLC 是 FX 系列中最高級的模塊。它擁有無以匹及的速度、高級的功能、邏輯選件以及定位控制等特點， FX2n 是從 16到 256 路輸入 /輸出的多種應用的選擇方案。根據(jù) I/O 分配表選用繼電器輸出的 001MR128FXN2，輸入輸出點數(shù)都為 64，擴展模塊可用點數(shù)為 48～ 64。 電動機的選擇 （ 1）根據(jù)機械的負載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動機類型； （ 2）根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升 限制、過載能力和啟動轉(zhuǎn)距，選擇電 動機功率，并確定冷卻通風方式。所選電機應留有余量，負荷率一般取 ～ 。過大的備用功率會使電機效率低，對于感應電機，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動機最大轉(zhuǎn)矩校驗強度的生產(chǎn)機械造價提高； （ 3）根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護方式，選擇電動機的結(jié)構(gòu)型式； （ 4）根據(jù)具體的電網(wǎng)電壓標準和對功率因數(shù)的要求，確定電動機的電壓等級和類型； （ 5）根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速和對電力調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及機械減速機構(gòu)的復雜程度，選擇電動機額定轉(zhuǎn)速。 除此之外，選擇電動機還必須符合節(jié)能要求，考慮運行可靠性、設備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品價格、建設費用、運行和維修費用、生產(chǎn)過程中前后期電動機功率變化關系等各種因素 [11]。 升降橫移式立體停車庫控制系統(tǒng)的控制核心單元確定與控制任務有關，三層七車位橫移式立體停車庫有 6 個提升大電機， 3個橫移小電機，由控制單元的輸出點控制，并要求實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。 由于立體停車庫的控制核心單元選用可編程控制器，可編程控制器內(nèi)部驅(qū)動都是弱電直流器件，內(nèi)部最大的電壓不超過177。 24V，所以電機應外接電源 380V 工頻 交流電。對于每一部電機，可編程控制器的輸出單元都有兩個輸出點，分別驅(qū)動。 在此驅(qū)動元件是完成車庫車盤的橫移和升降的專用減速電機，查閱相關資料得知，升降速度 10m/min；橫移速度 13m/min；最大提升重量 2800kg；由 P=FV 所知，升降機構(gòu)電機功率 ；橫移機構(gòu)電機功率 。 據(jù)以上計算和實際需要，升降電機選擇 Y132S22三相異步電動機。電機額定功率為 5kw，額定電流為 ，轉(zhuǎn)速為 1440r/min，效率為 84%，功率因數(shù)為 ，最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比為 ，最小轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比為 ，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比為 ，堵轉(zhuǎn)電流與額定電流之比為 。橫移電機選用 Y80122 三相異步電動機。 三相異步電動機應用非常廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價格低廉、運行可靠、維護方便和效率較高等一系列優(yōu)點。和同容量的直流電動機相比，異步電動機的重量約為直流電動機的一半，其價格僅為直流電動機的 1/3 左右。且由于異步電動機的交流電源可直接取自電網(wǎng)，用電既方便又經(jīng)濟。 Y 系列型號為 Y2112M4 的三相異步電動機的主要性 能及結(jié)構(gòu)特點為，效率高，耗電少，性能好，噪聲低，振動小，體積小，重量輕，運行可靠，維修方便。為 B 級絕緣。結(jié)構(gòu)為全封閉、自扇冷式，能防止灰塵、鐵屑、雜物侵入電動機內(nèi)部。 實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的兩個接觸器如圖 4。 圖 4 控制系統(tǒng)電機示意圖 Fig4 The diagram of electrical control system 傳感器的選擇 本升降橫移式立體停車庫控制系統(tǒng)要完成對車庫現(xiàn)場的監(jiān)控、運動位置的檢測等任務，需要大量的檢測傳感裝置。在選擇檢測傳感裝置時，其裝置 一般要符合以下要求 [12]： （ 1）輸入輸出信號之間要求一定的函數(shù)關系。經(jīng)常要求時單值、直線性的函數(shù)關系，即符合 Sc=ASr+K（ Sc傳感器的輸出值； A靈敏度系數(shù)； Sr傳感器輸入值； K零點輸出）； （ 2）有較高的靈敏度和較大的信噪比。靈敏度搞，意味著被測量有微小變化時傳感器就有較大的輸出，但又要求傳感器本身噪聲小，且不易從外界引進干擾噪聲； （ 3）響應速度快又不失真。即要求輸出信號隨輸入信號變化的響應時間越短越好； （ 4）線性范圍寬。任何傳感器都有一定的線性范圍，在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成正比關系。線 性范圍越寬，表明傳感器的工作量程越大； （ 5）穩(wěn)定性好，抗干擾能力強，穩(wěn)定性指傳感器經(jīng)過長期使用后其輸出特性不發(fā)生變化。影響傳感器穩(wěn)定性的是時間和環(huán)境，環(huán)境又包括濕度、溫度、塵埃、振動、電場、磁場干擾等因素； （ 6）有較高的精確度。傳感器的精確度表明傳感器輸出與被測量之間的對應程度以及重復一致的程度； （ 7）輸出信號易于微機接口。對于控制系統(tǒng)而言，要求傳感器的輸出信號盡量符合計算機控制系統(tǒng)輸入通道的信號要求； （ 8）結(jié)構(gòu)要簡單，易于安裝更換，易于維護，性價比要好。 在選擇傳感器監(jiān)測裝置時，要以上述要求為依據(jù) 。本車庫控制系統(tǒng)中所涉及到的傳感監(jiān)測裝置 紅外探測器。 停車庫安裝紅外探測器有兩種功能：車庫在運行時，不允許有其它物體進入車庫工作區(qū)域，例如人和寵物；在夜間或者無管理員時，防止偷盜和蓄意破環(huán)等違法行為。在自然界，任何高于絕對溫度的物體（例如人和小寵物），其釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關的。在被動紅外探測器中有兩個關鍵性的元件，一個是熱釋紅外傳感器（ PTR），它能將波長為 812um 之間的紅外信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺⒛軐ψ匀唤绲陌坠庑盘柧哂幸种谱饔?，因此在被動紅外探測器的警戒區(qū) 內(nèi)，當無人體移動時，熱釋電紅外感應器感應到的只是背景溫度，當人體或小寵物進入車庫運行警戒區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋點紅外感應器感應器感應到的是人體溫度與背景溫度的差異信號，因此，紅外探測器的紅外探測基本概念就是感應移動物體與背景物體的溫度的差異。另外一個器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式。菲涅爾透鏡作用有兩個；一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射（反射）在 PTR 上，第二個作用是將警戒區(qū)內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入警戒區(qū)的移動物體能以溫度變化的性是在 PTR 上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號，這樣 PTR 就能產(chǎn)生變化的電信號。 行程開關 本升降橫移式立體停車庫橫移和升降定位所運用的檢測器件為行程開關。行程開關是將機械位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，以實現(xiàn)對機械運動的電氣控制，應用于車庫系統(tǒng)的限位保護和行程控制。行程開關靠外加機械力使觸電動作，可分為三種：快速動作、非快速動作和微動。當運動部件移動速度小小于 關。停車庫中部件的運動均大于這個速度，使用的均為非快速行程開關。 I/O 點的編號分配 編寫表 2輸入分配表與表 3 輸出分配表。根據(jù) I/O 分配表，我們也能 確認選用繼電器輸出的 001MR128FXN2 三菱 PLC，輸入輸出點數(shù)都為 64，擴展模塊可用點數(shù)為 48～64[13]。 表 2 輸入分配表 Table2 Input distribution list 序號 輸入地址 說明 序號 輸入地址 說明 1 X0 存車按鈕 2 X1 停止 3 X2 自動 4 X3 手動 5 X4 急停 6 X5 車位上升 7 X6 車位下降 8 X7 車位左移 9 X10 車位右移 10 X11 101 車位按鈕 11 X12 201 車位按鈕 12 X13 202 車位 按鈕 13 X14 203 車位按鈕 14 X15 301 車位按鈕 15 X16 302 車位按鈕 16 X17 303 車位按鈕 17 X20 101 車位光電傳感器 18 X21 201 車位光電傳感器 19 X22 202 車位光電傳感器 20 X23 203 車位光電傳感器 21 X24 301 車位光電傳感器 22 X25 302 車位光電傳感器 23 X26 303 車位光電傳感器 24 X27 101 左限位開關 25 X30 101 下限位開關 26 X31 102 左限位開關 27 X32 102 右 限位開關 28 X33 102 下限位開關 29 X34 103 右限位開關 30 X35 103 下限位開關 31 X36 201 上限位開關 32 X37 201 下限位開關 33 X40 202 上限位開關 34 X41 202 下限位開關 35 X42 203 上限位開關 36 X43 203 下限位開關 37 X44 301 上限位開關 38 X45 302 上限位開關 39 X46 303 上限位開關 40 X47 101 位置的測長傳感器 41 X50 102 位置的測長傳感器 42 X51 103 位置的測 長傳感器 43 X52 101 位置的離車檢測傳感器 44 X53 102 位置的離車檢測傳感器 45 X54 103 位置的離車檢