【文章內容簡介】 不宜正對易擺動的物體。易擺動的物體將會使微波探測器起作用，因此同樣可能造成誤報。(5)注意非法入侵路線。安裝探測器的目的是防止車庫在運行時有人或小寵物進入工作現場和休停期防止進入車庫偷盜。綜合考慮到以上的論述，本文所選的紅外線傳感器為歐姆龍公司生產的型號為E3F3的傳感器。PSH16D型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變?yōu)殡娦盘?，以實現對機械運動的電氣控制，應用于車庫系統的限位保護和行程控制。行程開關靠外加機械力使觸點動作，可分為三種:快速動作、非快速動作和微動。非快速行程開關在機械系統的移位控制中被廣泛的應用，其缺點就是觸頭的通、斷速度與機械運動部件推動推桿的速度有密切的關系。當運動部件移動速度較慢時，觸頭打開與閉合的速度就緩慢，觸點斷開時產生的電弧維持時間較長，容易損壞觸頭。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。本文選用了兩種行程開關，一種的是歐姆龍公司的型號為TZ5104的行程開關，它是常開，滾輪式的，額定電壓為直流12V到110V，交流為220V到380V。本設計中這種行程開關用于底層和中間層載車板的左右橫移限位，中間層和頂層載車板的升降限位。還有一種是歐姆龍公司的型號為TZ5101的行程開關，它是常開，頂柱式的。本設計中這種行程開關用于中間層和頂層的載車板下降到底層時限位用。 根據本設計的需要，有1到16號車位的16個選擇按鈕，自動按鈕、手動按鈕、啟動、停止按鈕、急停按鈕、還有手動控制的上、下、左、右四個按鈕。具體分布如圖8。圖8 立體車庫控制箱示意圖 電動機的選型在PSH16D型立體停車庫中，傳動機構是重要的組成部分，也是控制系統主要控制對象?？刂葡到y控制傳動機構中的交流電機拖動載車板的上下升降和左右橫移。升降橫移式立體停車庫載車板橫移和升降速度都比較低，要求電機輸出轉速不能太高。目前，比較常用的方法是使用變頻器控制交流電機輸出轉速，但是在立體停車庫中電機的負載較大，則控制變頻器輸出功率較高，成本會有大的增加，并且要求電機在掉電時能夠機械制動，這是變頻器無法實現的[12]。所以，選用帶制動的大功率減速電機作為車庫驅動電機，造價不高，安全可靠。載車板采用拼裝式選用防滑鋼板焊接制作，在載車板的鋼板下面還設有肋板進行加固。根據車位規(guī)格：長L=5000mm，寬W=1850mm，高H=1550mm；載重：1800kg。根據升降橫移式立體停車庫設計規(guī)范，可估算載車板的質量約為500550kg，載車板升降速度在4m/min~6m/min，所以初步設計載車板的提升速度為5m/min，鋼絲繩的拉力為： （）則卷筒所需的有效功率： （）其中F為鋼絲繩的拉力， V為提升速度?？紤]傳動中的各種摩擦阻力，使載荷阻力增大10% ，則Pz＞Pw110%=。電機輸出功率Pz1Pz。根據立體停車庫的設備要求及以上的計算結果，所選應選用有制動功能的交流減速電動機，避免在停電的情況下載車板滑落，造成人員傷亡及車輛損壞。所以選用JXJ231擺線針輪減速三相異步電機n=，減速比為23。 橫移傳動電機通過鏈傳動由滑輪實現橫移運動。（參考文獻機械式三層升降橫移式立體車庫的設計）平移重量約為G=26170N。取導軌面摩擦系數f = ，則框架平移時所受阻力F： （）平移速度為v =8m/min，即v=。 （）考慮傳動中的各種摩擦阻力，使載荷阻力增大10%，則 （）取傳動中各部件的效率如下：鏈傳動效率η=，軸承效率η=，η總=，所需電機功率為： （）所以選用JXJ112擺線針輪減速三相異步電機n=，減速比為43。在升降、橫移傳動系統中均選用了JXJ型擺線針輪減速電動機，如圖9所示，其優(yōu)點是：1）采用了行星傳動原理，輸入軸輸出軸在同一軸心線上，結構緊湊體積小，不占用過多的車庫空間；2）高速比和高效率單級傳動，就能達到1：87的減速比，效率在90%以上；3）在運轉中同時接觸的齒對數多，重合度大，運轉平穩(wěn)，振動和噪音；4）使用可靠、壽命長，主要零件采用軸承鋼材料；5）設計合理，維修方便，容易分解安裝，最少零件個數以及簡單的潤滑。圖9 JXJ型擺線針輪減速電動機PSH16D立體車庫中使用的減速電機均需要正反轉，以實現載車板的上下升降和車位架的左右平移?？刂葡到y驅動減速電機原理示意圖，如圖10。 圖10 控制系統驅動減速電機原理示意圖 PLC 的選型 PLC的選型基于設計和調試的方便，本次設計采用德國西門子公司生產的S7—200系列。S7—200性價比高，結構小巧、運行速度高、價格低廉及多功能多用途，在當今的很多企業(yè)得到廣泛的使用。 s7—200系列有5種CPU模塊，其中，CPU226模塊有24輸入、16輸出，具有擴展功能和較強的控制功能，適用于復雜的中小型控制系統，故本系統采用CPU226模塊為控制系統的基本單元。根據輸入輸出分析，該控制系統需要83個輸入和45個輸出，基本單元不能滿足輸入輸出的要求，需要增加擴展模塊。所選的擴展模塊為16入16出的EM223擴展模塊，共需擴展4片?；締卧覀鹊臄U展接口與擴展模塊左側的擴展接口通過總線連接，擴展模塊右側的擴展接口與下一個擴展模塊左側的擴展接口通過總線連接。(1)如圖11所示，CPU226本機集成了24點輸入和16點輸出，共有40個數子量I/O，可連接7個擴展模塊，最大可擴展至248點數字量I/O或35路模擬量I/O。CPU226有13KB程序和數據存儲空間，6個獨立的30kHz高速計數器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。CPU226配有兩個RS485通信/編程口，具有PPI通信、MPI通信和自由方式通信能力，適合本設計的要求。圖11 CPU226實物圖 (2)如圖12所示，輸入/輸出擴展模塊EM223有6種類型，包括24V DC4入/4出,24V DC4入/繼電器4出, 24V DC8入/8出,24V DC8入/繼電器8出, 24V DC16入/16出,24V DC16入/繼電器16出。6種類型均有隔離，本設計采用的是24V DC16入/繼電器16出。圖12 EM223數字量混合模塊 PLC外部接線圖 圖13 車庫電氣控制原理示意圖 圖14 車庫電氣自動控制主電路原理示意圖5 立體停車庫控制系統軟件設計 PLC工作過程 PLC的工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段[12]。（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數據，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數據發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀態(tài)和數據不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統RAM存儲區(qū)內的狀態(tài)和數據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。（3）輸出刷新階段當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。值得注意的是，西門子公司1998年10月份之后生產的PLC，在循環(huán)處理順序上做了部分調整，將輸出刷新階段提前到輸入刷新階段之前。這一點需要用戶在編程時格外注意。 西門子PLC循環(huán)處理順序的調整步驟98年10月之前的CPU中的順序98年10月之后的CPU中的順序1操作系統啟動周期監(jiān)視時間。操作系統啟動周期監(jiān)視時間。2CPU讀取輸入模塊的輸入狀態(tài)，并更新輸入的過程映像表。CPU將來自輸出過程映像表的值寫入到輸出模塊。3CPU處理用戶程序并執(zhí)行程序所包含的指令。CPU讀取輸入模塊的輸入狀態(tài)，并更新輸入的過程映像表。4CPU將來自輸出過程映像表的值寫入到輸出模塊。CPU處理用戶程序并執(zhí)行程序所包含的指令。5在周期結束時，操作系統執(zhí)行未決的任務，例如下載和刪除塊、接受和發(fā)送全局數據。在周期結束時，操作系統執(zhí)行未決的任務，例如下載和刪除塊、接受和發(fā)送全局數據。6最后，CPU返回周期開始，并重新開始周期監(jiān)視時間。最后，CPU返回周期開始，并重新開始周期監(jiān)視時間。 PLC程序編制原則 設計PLC應用程序的基本原則是：第一，最大限度滿足車庫的控制要求，即完整性原則。第二，確保計算機控制系統的可靠性。第三，力求控制系統簡單、實用、合理。第四，考慮到擴展的需要，即接口和通信等留有適當的余地。例如，系統為3*3立體車庫，即三層三列立體車庫，最多存放量7輛車。存取車控制只針對上層(二、三層)車位，而對于下層車位，存取車只需直接開進開出即可，采用梯形圖語言編寫。對車位的操作就是控制橫移小電機和升降大電機，使它們在不同時間實現正反轉。上層升降動作和以下各層的橫移動作必須是互鎖的，即當上層車位在升降時，下面各層車位不能移動，當下層車位在進行升降動作時，上層車位也不能移動，并且每次升降只能有一個車位進行上下運動。程序設計要求： （1）在底層的１號車位、2號車位、3號車位、4號車位、5號車位只能左右移動，不能上下移動； （2）在中間層的6號車位、7號車位、8號車位、9號車位、10號車位既能左右移動，也能上下移動； （3）在頂層的11號車位、12號車位、13號車位、14號車位、15號車位、16號車位只能上下移動，不能左右移動； （4）底層車位，車輛可以“直接”開入或是開出。 （5）上排車位的汽車，要想開出需要先按下相應車位標號呼叫按鍵，再按下叫車按鍵，然后下排車位先左移動，讓出位置，建立好下行通道后，上排車位才能降至下層，再進出車輛。進出車輛完成后，載車板全部復位。因為載車板每次存取完車后都是全部復位的，故在本程序設計中沒有設計復位。 I/O點地址分配該系統中PLC主要完成對托盤的位置及運行狀態(tài)的檢測和存取車的操作。所用狀態(tài)元件、定時器及數據存儲器均選用具有掉電保護功能的元件，當系統掉電時元件保持掉電前的狀態(tài)，以保存現場信息；當發(fā)生意外情況時，按下急停按鈕中止系統的運行并保存現場斷點信息。 輸入/輸出（I/O）地址分配表名稱代號地址輸 入116號車位選擇按鈕SB116上、下、左、右點動按鈕SB1720自動、手動切換按鈕SB2急停按鈕SB22啟動按鈕SB23存車按鈕SB24取車按鈕SB25停止按鈕SBS110號車位左限位開關SQ1SQ10110號車位右限位開關SQ11SQ20616號車位上限位開關SQ21SQ31616號車位下限位開關SQ32SQ37616號車位微提升上限位開關SQ38SQ48煙溫檢測傳感器BHBM1BMBH216號門紅外線傳感器B1B6名稱代號地址輸 出110號車位橫向電機正轉（左移）KM10KM20KM30KM40KM50KM60KM70KM80KM90KM100、、110號車位橫向電機反轉（右移）KM10KM20KM30KM40KM50KM60KM70KM80KM90KM100、、616號車位升降電機正轉（上升）KMKMKMKMKMKM11KM12KM13KM14KM15KM1、616號車位升降電機反轉(下降）KMKMKMKMKMKM11KM12KM13KM14KM15KM1、設備運行燈HG報警燈HR警鈴HA 控制系統設計流程圖 開始 載車板下降是否到位N 提取存取車位信息 Y存取車等待 Y比較判斷空位位置載車板上升下層載車板橫向移動載車