【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。急停措施：在發(fā)生異常情況時(shí)能使停車(chē)設(shè)備立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在操作盒上安裝有緊急停止開(kāi)關(guān)（手動(dòng)按鍵方式），并設(shè)為紅色，以示醒目，急停開(kāi)關(guān)的安裝在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域以及電力方面都得到廣泛運(yùn)用，并且安全可靠。 阻車(chē)裝置：在很多情況下停車(chē)時(shí)，司機(jī)必須要把車(chē)停在載車(chē)板合適的位置上，為防止車(chē)輛誤運(yùn)行導(dǎo)致發(fā)生事故，一般在載車(chē)板的后端一側(cè)安裝上一高25mm以上的阻車(chē)擋鐵；同時(shí)于橫移導(dǎo)軌終端應(yīng)裝設(shè)置檔塊，防止橫移逾限而損壞設(shè)備或車(chē)輛。防止超限運(yùn)行裝置：載車(chē)板在升降或平移過(guò)程中，在定位開(kāi)關(guān)位置后方裝有限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)定位開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，由限位開(kāi)關(guān)使設(shè)備停止工作，起超程保護(hù)作用，此種安裝方案運(yùn)用普遍。人車(chē)誤入檢出裝置：系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，必須裝有防止異物闖入裝置，以確保系統(tǒng)運(yùn)行安全，一般采用紅外裝置。一旦檢測(cè)到在系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)，有人或其它物體進(jìn)入車(chē)庫(kù)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出指令停止運(yùn)作。防止載車(chē)板墜落裝置：當(dāng)載車(chē)板升至定位點(diǎn)后，需利用設(shè)置的防墜裝置，以防止載車(chē)板因故下滑或突然下降，造成安全事故，一般防墜裝置采用掛鉤形式。掛鉤防墜方式為電磁鐵驅(qū)動(dòng)。在底層和頂層需要升降的每個(gè)車(chē)庫(kù)都串聯(lián)安裝，任何一個(gè)防墜裝置出現(xiàn)問(wèn)題都發(fā)出警報(bào)，避免誤運(yùn)行，如圖37所示。載車(chē)板的防墜落裝置是自動(dòng)車(chē)庫(kù)中的一個(gè)非常關(guān)鍵的部件，在自動(dòng)車(chē)庫(kù)安全方面起著決定性的作用。防墜落裝置中解鎖動(dòng)作由電磁鐵完成。當(dāng)電磁鐵通電時(shí)推桿觸動(dòng)安全掛鉤解鎖，并有相應(yīng)的保持時(shí)間，當(dāng)電磁鐵斷電時(shí)推桿立即自動(dòng)縮回。圖37 防墜落裝置升降橫移式立體停車(chē)設(shè)備使用可編程控制器控制系統(tǒng)，主要設(shè)為手動(dòng)、自動(dòng)和停止控制方式，自動(dòng)控制方式主要用于正常的刷卡存取過(guò)程，手動(dòng)控制用于設(shè)備的調(diào)試和維護(hù)情況，急停用于系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)緊急情況而停止工作。對(duì)于本文中所討論設(shè)計(jì)的帶地坑三層立體八車(chē)位升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)，PC主要控制6個(gè)升降大電機(jī)、2個(gè)橫移小電機(jī)以及各個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以及安全防墜機(jī)構(gòu)和警報(bào)顯示裝置等。為了保證載車(chē)板能橫移到預(yù)定位置以及載車(chē)板能升降橫移到指定位置，采用了行程開(kāi)關(guān)。為了判斷載車(chē)板上有無(wú)車(chē)輛，采用了超聲波檢測(cè)開(kāi)關(guān)。一般小型車(chē)庫(kù)選用的按鈕操作加上刷卡操作系統(tǒng)，界面清楚，易于操作，但對(duì)于大型車(chē)庫(kù)來(lái)說(shuō)要用上位機(jī)來(lái)進(jìn)行對(duì)其控制。同時(shí)在車(chē)庫(kù)中還采用了一些傳感器如煙溫傳感器以及安全預(yù)警裝置作為外部輔助裝置等[11]。圖38顯示了控制系統(tǒng)的I/O信號(hào)類(lèi)型。圖38 PC I/O 信號(hào)類(lèi)型圖45重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 工業(yè)控制器PC在沉降式三層立體車(chē)庫(kù)的應(yīng)用4 自動(dòng)車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)自動(dòng)車(chē)庫(kù)電氣系統(tǒng)硬件主要包括強(qiáng)電和弱電兩個(gè)部分，強(qiáng)電系統(tǒng)主要包含380V的電源，載車(chē)板升降橫移控制線(xiàn)路和電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制線(xiàn)路，以及電氣控制柜等；弱電系統(tǒng)主要包括圍繞PC的信號(hào)輸入輸出部分。 控制線(xiàn)路電源部分為380V的三相五線(xiàn)制接線(xiàn)方式，并包含斷路器、相位保護(hù)器以及接觸器作為安全原件，同時(shí)三相線(xiàn)中兩相也提供下系統(tǒng)的220V的電源。具體情況如圖41所示： 圖41 電源部分設(shè)計(jì)原理圖重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 工業(yè)控制器PC在沉降式三層立體車(chē)庫(kù)的應(yīng)用自動(dòng)車(chē)庫(kù)系統(tǒng)規(guī)定在設(shè)備運(yùn)行中，任何升降橫移都不能在同時(shí)運(yùn)行，并且設(shè)置的電機(jī)正反轉(zhuǎn)也不能同時(shí)性，因此互鎖在電機(jī)運(yùn)行之間必須添加，以保障設(shè)備安全運(yùn)行。因此本系統(tǒng)采用常用的電氣和機(jī)械互鎖來(lái)避免系統(tǒng)運(yùn)行沖突，具體是在正反轉(zhuǎn)選擇的接觸器假設(shè)機(jī)械互鎖，在個(gè)電機(jī)選擇方面，利用系統(tǒng)對(duì)選擇系統(tǒng)進(jìn)行限制，當(dāng)其中一個(gè)電機(jī)被選擇運(yùn)行時(shí)，其它任何電機(jī)的運(yùn)行操作指令都將被視為無(wú)效。電機(jī)互鎖設(shè)計(jì)一般如圖42所示：圖42 電機(jī)控制原理圖重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 工業(yè)控制器PC在沉降式三層立體車(chē)庫(kù)的應(yīng)用電控柜的設(shè)計(jì)主要包含了柜體尺寸，接線(xiàn)槽及各主控元件在柜體的位置等。其結(jié)構(gòu)分布示意圖43所示。圖43 控制柜結(jié)構(gòu)示意圖圖44 端子A接線(xiàn)原理說(shuō)明圖45 端子B接線(xiàn)原理說(shuō)明本設(shè)計(jì)給出了各電氣安全元件的控制在柜體的位置。其作用是控制整個(gè)電氣系統(tǒng)的電路和電源?？刂乒窆竦脑O(shè)計(jì)應(yīng)做到美觀、整潔、實(shí)用。端子A、B接線(xiàn)分配詳見(jiàn)上圖44和圖45。具體的PC輸入輸出接口圖見(jiàn)附錄。接線(xiàn)端子A主要給出了PC輸入端在控制柜上的接線(xiàn)位置，包括急停按鈕、數(shù)字輸入鍵、自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換、上下左右鍵、啟動(dòng)鍵、復(fù)位鍵、清除鍵、以及各車(chē)位的左、右、上、下限位開(kāi)關(guān)，上層車(chē)位防墜機(jī)構(gòu)的檢測(cè)及各光電開(kāi)關(guān)。接線(xiàn)端子B給出了各升降橫移電機(jī)（包括兩臺(tái)橫移電機(jī)、六臺(tái)升降電機(jī)）的三相、電源總接觸器和防墜裝置，以及各個(gè)指示燈和報(bào)警器的接線(xiàn)位置，圖中的字母U、V、W分別代表控制電機(jī)的三相。 (1) 載車(chē)板上汽車(chē)停放是否到位檢測(cè):采用光電開(kāi)關(guān)在地面層（車(chē)庫(kù)第二層）進(jìn)行掃描檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)的接收器和發(fā)射器分別安裝在地面層左右兩邊，在載車(chē)板前后位置均進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)有車(chē)輛停放不到位時(shí)，車(chē)就把光電關(guān)光源擋住，此時(shí)系統(tǒng)不能動(dòng)作，并用紅色信號(hào)燈進(jìn)行提示，只有車(chē)輛停放到位后，系統(tǒng)才能正常工作。 (2)載車(chē)板上有無(wú)車(chē)檢測(cè):在每個(gè)載車(chē)板下方安裝一個(gè)超聲波檢測(cè)開(kāi)關(guān)，用于檢測(cè)載車(chē)板上有無(wú)車(chē)，并把信息傳送給系統(tǒng)。由于此系統(tǒng)專(zhuān)為住宅小區(qū)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，而住宅小區(qū)的車(chē)庫(kù)一般分為公共車(chē)庫(kù)和私人車(chē)庫(kù)，此設(shè)計(jì)思路把車(chē)庫(kù)頂層和底層作為私人車(chē)庫(kù)，地面層作為公共停車(chē)庫(kù)，所以載車(chē)板上有無(wú)車(chē)檢測(cè)有無(wú)并無(wú)太大實(shí)際意義。 (3) 載車(chē)板平移運(yùn)動(dòng)是否到位檢測(cè):只有地面層載車(chē)板有平移運(yùn)動(dòng)，在每個(gè)車(chē)位上分別安裝一只位置開(kāi)關(guān)和極限開(kāi)關(guān)，用于檢測(cè)載車(chē)板平移運(yùn)動(dòng)到位情況。 (4) 載車(chē)板升降是否到位檢測(cè):只有頂層和底層載車(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，在底層和上層分別安裝一只位置和極限開(kāi)關(guān)，用于檢測(cè)載車(chē)板下降和上升到位情況。 (5) 升降層載車(chē)板掛鉤是否掛好檢測(cè):控制掛鉤動(dòng)作的電磁鐵上有一反饋信號(hào)，可用于指示掛鉤是否已把載車(chē)板掛好(掛鉤在安全防護(hù)機(jī)構(gòu)中詳細(xì)介紹)。 (1) 地面層載車(chē)板左右平移控制:地面層載車(chē)板只有兩個(gè)，每個(gè)載車(chē)板只有左右移動(dòng)兩個(gè)動(dòng)作，采用帶自動(dòng)抱閘的三相交流減速電機(jī)控制，運(yùn)行速度設(shè)定為10m/s，每個(gè)電機(jī)都由對(duì)應(yīng)的左右行程開(kāi)關(guān)到位信號(hào)通過(guò)PC進(jìn)行到位控制。 (2) 頂層和底層載車(chē)板升降運(yùn)動(dòng)控制:頂層和底層載車(chē)板各有三個(gè)，每個(gè)載車(chē)板只有升降兩個(gè)動(dòng)作， 采用帶自動(dòng)抱閘的三相交流減速電機(jī)控制，運(yùn)行速度設(shè)定為5m/s，同理每個(gè)升降載車(chē)板通過(guò)上下行程開(kāi)關(guān)的到位信號(hào)進(jìn)行控制。(3) 掛鉤動(dòng)作控制:只有頂層和底層的載車(chē)板使用掛鉤，每個(gè)載車(chē)板用1套并聯(lián)控制的掛鉤，這樣在壞掉其中一個(gè)或者對(duì)角的兩個(gè)時(shí)，可以保證車(chē)庫(kù)臨時(shí)的安全。掛鉤用電磁鐵控制(掛鉤在安全防護(hù)機(jī)構(gòu)中介紹)。針對(duì)一臺(tái)自動(dòng)車(chē)庫(kù)的運(yùn)行需要啟動(dòng)，取消和急停按鈕；在取車(chē)操作時(shí)，需對(duì)8個(gè)車(chē)位進(jìn)行選擇，因此需要8個(gè)選擇鍵，如果發(fā)現(xiàn)所選按鍵錯(cuò)誤，可以按下取消鍵重新選擇；復(fù)位鍵用作存取車(chē)后的車(chē)位復(fù)位；自動(dòng)車(chē)庫(kù)正常工作狀態(tài)為自動(dòng)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)入手動(dòng)狀態(tài)人工操作，因此設(shè)置一個(gè)自動(dòng)手動(dòng)選擇自鎖按鈕和上下左右四個(gè)方向鍵,其中上和左是并聯(lián)的，下和右是并聯(lián)的。操作面板上有通電狀態(tài)、自動(dòng)狀態(tài)、手動(dòng)狀態(tài)三個(gè)指示燈，以及一個(gè)七位數(shù)碼管對(duì)選擇鍵進(jìn)行顯示，如圖46所示： 圖46自動(dòng)車(chē)庫(kù)控制面板重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 工業(yè)控制器PC在沉降式三層立體車(chē)庫(kù)的應(yīng)用5 自動(dòng)車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PC的概述PC英文全稱(chēng)Programmable Controller，中文全稱(chēng)為可編程控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算創(chuàng)作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破魇橇甏诿绹?guó)首先出現(xiàn)的，目的是用來(lái)取代繼電器，一致性邏輯判斷，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)等順序控制功能，由此日本稱(chēng)它為順序控制器（Sequence Controller）。提出 PC 概念的是美國(guó)通用汽車(chē)公司。當(dāng)時(shí)，根據(jù)汽車(chē)制造業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)的需求，希望用電子化的新型控制其取代繼電氣控制盤(pán)，以減少汽車(chē)改型時(shí)重新設(shè)計(jì)制造繼電氣控制盤(pán)的成本和時(shí)間。隨著半導(dǎo)體技術(shù)尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展到七十年代中期以后，PC 已經(jīng)廣泛使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出組建和外圍電路也都采用了中，大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時(shí)的 “PC” 已不再是僅有邏輯判斷功能了，同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理，PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通訊功能。美國(guó)電器制造商協(xié)會(huì) NEMA 從1976年開(kāi)始，經(jīng)過(guò)四年的調(diào)查，于1980年把它命名為可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng) “PC”。PC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖51所示。處理器（CPU）運(yùn)算器控制器電 源輸入部件輸出部件EPROM系統(tǒng)程序ROM用戶(hù)程序I/O擴(kuò)展口外設(shè)I/O口KOU接受 現(xiàn)場(chǎng) 輸入 信號(hào)驅(qū)動(dòng)受控元件 I/O擴(kuò)展單元編程器打印機(jī)EPROM寫(xiě)入器上位機(jī)圖51 PC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖可編程控制器有六部分組成：中央處理器：他是可編程控制器的心臟部分。CPU由微處理器儲(chǔ)存實(shí)際控制邏輯的程序儲(chǔ)存器和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，變量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)其構(gòu)成。電源：給中央處理器提供必需的工作電源。輸入組件：輸入組件的功能是將操作開(kāi)關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)送給中央處理器?，F(xiàn)場(chǎng)信號(hào)可能是開(kāi)關(guān)量，模擬量或針對(duì)某一特定目的使用的特殊變量。輸出組件：輸出組件接受 的控制信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)化為電流或電壓等現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所能接受的信號(hào)后，傳送控制命令給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的執(zhí)行器。輸入輸出是可編程序控制器的“手”和“腳”或者叫做系統(tǒng)的“眼睛”和“視覺(jué)”。輸入信號(hào)包括按鈕開(kāi)關(guān)，限位開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)，光電傳感器，熱電偶，位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)盒編碼器等。輸出信號(hào)包括繼電器，指示燈，顯示器，電機(jī)啟動(dòng)等直流和交流設(shè)備。編程器：在正常情況下，編程器用于系統(tǒng)初始狀態(tài)的配置，控制邏輯程序編制和加載，不能對(duì)系統(tǒng)操作。變成企業(yè)可用于控制程序的調(diào)試和控制系統(tǒng)故障是作為檢查故障的有效工具。 PC的特點(diǎn)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)⑴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PC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。⑵所有輸入端均采用RC濾波器，其濾波時(shí)間一般為1020毫秒。⑶所有模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。⑷采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。⑸對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。⑹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立即采取有效措施，以防止故障擴(kuò)大。⑺大型PC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或由三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性更進(jìn)一步提高。通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便 PC品種齊全的各類(lèi)應(yīng)急安全裝置，可以組建能滿(mǎn)足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶(hù)不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶(hù)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PC的硬件設(shè)備，只需改變程序就可以滿(mǎn)足要求。因此，PC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。功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣 現(xiàn)代PC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(huà)，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(xiàn)，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。編程簡(jiǎn)單，容易掌握 目前，大多數(shù)PC仍采用繼電氣控制形式的“梯形圖編程方式”。既保持了傳統(tǒng)控制路線(xiàn)的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀書(shū)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)方式與繼電氣控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過(guò)閱讀PC的用戶(hù)手冊(cè)和短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工人很快就能學(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。減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量 由于PC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)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線(xiàn)工作量大為減少。同時(shí)，PC的用戶(hù)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PC得低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等，使維修也極為方便。體積小，重量輕，耗能低，維護(hù)方便PC作為現(xiàn)代先進(jìn)控制技術(shù)的代表設(shè)備，可編程序控制器在現(xiàn)代電氣控制技術(shù)中大有取代傳統(tǒng)的繼電、接觸式控制方式的趨勢(shì)。和傳統(tǒng)的繼電、接觸式控制方式相比，可編程序控制器具有體積小、控制方式靈活多變、造價(jià)低、容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制等特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 PC的選型系統(tǒng)核心部分采用三菱FX2n64MR主機(jī)電源DC24V,，36入/24出為控制元件。FX2n系列PC是三菱公司推出的小型PC，這種小型的PC既可以單臺(tái)運(yùn)行替代繼電器進(jìn)行簡(jiǎn)單或復(fù)雜的控制，也可以多臺(tái)聯(lián)網(wǎng)， 構(gòu)成更復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)。FX2n系列PC不僅擁有通用型和高專(zhuān)用型，還有相對(duì)經(jīng)濟(jì)的經(jīng)濟(jì)型，其中型號(hào)中含“E”的就是經(jīng)濟(jì)型。FX2n系列擁有高速處理能力，高速處理包括50ms的快速響應(yīng)輸入，更短的掃描周期（）和1ms 的定時(shí)器，高速處理可以在很大程度上提高生產(chǎn)效率。同時(shí)在原來(lái)FX2n系列基礎(chǔ)上增加了RS232端口，增強(qiáng)了它極強(qiáng)的延展和通信功能，不僅支持各種通信方式，還能和條形碼閱讀器等標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)備間進(jìn)行無(wú)協(xié)議通信。FX2n最大可以有三個(gè)擴(kuò)展單元，基于本文只需要一個(gè)I/O擴(kuò)展單元足夠，其中它的擴(kuò)展單元和三菱FX2n的輸入輸出擴(kuò)展通用，根據(jù)需求選擇16點(diǎn)就滿(mǎn)足需求了。圖52和53為PC本體及圖21擴(kuò)展單元的實(shí)物圖。圖52 三菱FX2n64MR圖