【文章內(nèi)容簡介】 定發(fā)展階段。 未來市場是巨大的，但對產(chǎn)品的需求，將會向兩個極端發(fā)展：一個極端就是價格的極端，市場大量需要低價格的機械停車設(shè)備，它只要能夠達到增加停車位的目的，能夠保證最基本的使用性能，以價格優(yōu)勢占領(lǐng)市場，這一部分的市場份額預(yù)計將達到 70%80%；另一個極端就是技術(shù)與性能的極端，要求停車設(shè)備具有優(yōu)越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。 本設(shè)計主要內(nèi)容 立體車庫是一種多平面的空間立體停車車庫，它以單層平面停車場為核心，通過可編程控制器 (Programming Logic Controller，簡稱 PLC)控制車位的空間位置變動，使車位能夠?qū)崿F(xiàn)空間到平面的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)多重單層平面停車的功能。 論文在查閱大量資料的基礎(chǔ)上，以立體車庫車位設(shè)備控制為研究對象，通過對可編程控制器 PLC 的學(xué)習(xí)和研究，實現(xiàn)了用可編程控制器PLC 對 3X3 升降橫移式立體車庫模型控制系統(tǒng)的控制。 主要研究的內(nèi)容包括 : 1 升降橫移式立體車庫存取車策略的研究。 2 可編程控制器 PLC 在升降橫移式立體車庫模型中的研究與實現(xiàn)。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 第 2章 立體車庫工作原理、結(jié)構(gòu)特點和主要技術(shù)參數(shù) 升降橫移式立體 停車庫的運行原理 升降橫移式立體車庫每個車位都有載車板，車輛就停在載車板上，最下層的載車板只做左右橫移，不能升降，中間層車位可以左右橫移和升降，上層車位只能升降，不能橫移，若中間層車位需要存取車，則需下層車位移出空位，才能降至底層，上層車位需要存取車，則需要中間層車位和下層車位移出空位方能下降至底層，存車時，當(dāng)載車板到位后，駕駛員將車開上載車板后下車離開，中間層和上層載車板自動升至所在層位，取車時，下層車位直接開出，上層和中間層則是載車板降至底層后，等駕駛員進入車庫開走汽車后，載車板自動回至所在層位。下圖為 一個地上 3 3型七車位的升降橫移式立體車庫，其工作原理是 :上層載車板可以做升降運動，中間層載車板可以做升降運動和橫移運動，下層載車板只能做橫移運動。通過中間層和下層的空位，利用載車板橫移變換空位，將汽車停到上層或降至下層，第一層的汽車可直接開進和開出，無需變換位置 [3]。 圖 21 七車位升降橫移式立體車庫工作原理圖 如圖 21 所示： 1 、 2 號車位可以直接存取車輛； 7 號車位需下降后再存取車輛； 3 號車位，則需先將 1 號和 2 號載車板右移，再將 3 號載車板下降后才能存取車輛； 4 號車位，則需先將 2 號載車板右 移，再將 4 號 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 存車板下降后才能存取車輛； 5 號車位需要先將 4 號四個載車板右移，再將 5 號載車板下降后才能存取車輛； 6 號車位則需要先將 4 號載車板右移，再將 6 號載車板降下。 由于升降橫移式立體車庫對場地的適應(yīng)強性，可根據(jù)不同的地形和空間進行相應(yīng)的組合，規(guī)?？纱罂尚。瑢龅氐囊蟊容^低，因此，應(yīng)用非常廣泛。 立體車庫主要構(gòu)件及其功能 以三層三列升降橫移式立體車庫為例，其主要有六大部分組成，分別是：結(jié)構(gòu)框架部分，載車板部分，橫移部分，升降系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，安全防護系統(tǒng)。 1．框架 立體車庫一般主要以鋼結(jié)構(gòu)和 鋼筋混凝土為主，在本文中，選擇用鋼結(jié)構(gòu)。 2．一層載車板橫移傳動系統(tǒng)（鏈傳動系統(tǒng)） 第一層車位設(shè)置在地面上，汽車的存取可以直接在對應(yīng)的位置進行，車輛駛上載車板后，只能實現(xiàn)水平移動的方式，如圖 22 所示。 圖 22 一層載車板橫移鏈傳動結(jié)構(gòu) 傳動方式為減速電機帶動主動鏈輪，使鏈條帶動從動鏈輪從而帶動主軸，進而驅(qū)動行走輪帶動載車板在導(dǎo)軌上做橫移運動，采用這種鏈傳動方式與齒輪齒條傳動方式相比，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。同樣可以達到傳動準(zhǔn)確，效率高的目的。 3．二層載車板升降橫移運動的傳動系統(tǒng)（鏈傳動系統(tǒng)） 第二層車 位是由一個橫移矩形框架及一個懸掛載車板組成，汽車駛上載車板后不光要進行橫移運動，還要進行垂直升降運動。如圖 23 所示。 橫移傳動方式為：橫移減速電機帶動橫移主動鏈輪，使鏈條帶動橫移從動鏈輪從而帶動橫移主軸，進而驅(qū)動行走輪帶動橫移框架，實現(xiàn)二層載車板的橫移運動做橫移運動。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 圖 23 二層載車板升降橫移傳動結(jié)構(gòu)圖 升降傳動方式為：升降減速電機帶動升降主動鏈輪，使鏈條帶動升降從動鏈輪從而帶動升降主軸，進而驅(qū)動升降鏈輪帶動升降鏈條，從而帶動載車板，實現(xiàn)二層載車板的垂直升降運動。 4．三層載車板垂直升降運動的 傳動系統(tǒng)（鏈傳動系統(tǒng)） 第三層車位是由一個焊接在立體車庫骨架上的框架和一個懸掛載車板組成的。當(dāng)汽車駛上載車板后，只能進行垂直升降運動。如圖 24 所示。 圖 24 三層升降傳動結(jié)構(gòu)圖 升降傳動方式為：減速電機帶動主動鏈輪，使鏈條帶動從動鏈輪從而帶動主軸，進而驅(qū)動升降鏈輪帶動升降鏈條，從而帶動載車板，實現(xiàn)二層載車板的垂直升降運動。 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極限開 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 關(guān)，在中間層和底層車庫橫梁兩端裝有左右行程極限開關(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，上載車板兩側(cè)相應(yīng)位置出個裝兩只勾環(huán)，當(dāng)上載車板上升到位后，縱梁上安裝的四只掛鉤便會自動勾住四只勾環(huán)，以防止當(dāng)升降電機制動器失靈后，上載車板汽車和上載車板墜落，從而壓毀下層的汽車。行程極限開關(guān)的作用是當(dāng)載車板到達位置是自動停止。 6．控制系統(tǒng) 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，急停，手動三種控制方式，立體車庫一般采用自動控制方式工作，當(dāng)出現(xiàn)緊急異常的情況時候使用急?？刂?，當(dāng)故障排除或急停取消后，可以用手動按鈕使車庫復(fù)位。 升 降橫移式體停車庫主要技術(shù)參數(shù) 底層只能平移，頂層只能升降。除頂層外，底層都必須預(yù)留一個空車位，供進出車升降之用。當(dāng)?shù)讓榆囄贿M出車時，無需移動其他托盤就可直接進出車；頂層進出車時，先要判斷其對應(yīng)的下方位置是否為空，不為空時要進行相應(yīng)的平移處理，直到下方為空才可進行下降動作，進出車完成后再上升回到原位置 [4]。其運動的總原則是：升降復(fù)位，平移復(fù)位。主要技術(shù)參數(shù)如表 21 所示： 表 21 主要技術(shù)參數(shù) 停車數(shù) 見車位布置圖 上車位 下車位 適用車輛參數(shù) D(大型 ) D(大型 ) T(特大型 ) 面包車 車輛 長 mm ≤5000 ≤5000 ≤5300 ≤5000 車輛寬 mm ≤1850 ≤1850 ≤1900 ≤1850 車輛高 mm ≤1550 ≤1550 ≤1550 ≤2050 車輛自重 kg ≤1700 ≤1700 ≤2350 ≤1850 車庫容量 (mm) 如圖 D(大型 ) T(特大型 ) 下層停面包車 a 7350177。2 7350177。2 7350177。2 b 5895177。2 5895177。2 5895177。2 e 5845 5845 5845 h 4000 4000 4428 c 1800 1800 2250 g 2480 2450 2480 驅(qū)動方式 電機 (鏈條 ) 電動機 升降 功率 (KW) 速度 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 續(xù)表 21 停車數(shù) 見車位布置圖 上車位 下車位 電動機 (m/min) 橫移 功率 (KW) 速度 (m/min) 操作方式 按鈕箱、 自動、 手動操作 電源 3 相 380V 50HZ 平均存取時間 ≤60 秒 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 第 3章 立體車庫控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 控制系統(tǒng)方案的確定 升降橫移立體停車庫以停 放小型車為主，其代價較昂貴，而且立體停車庫使用時涉及到人身和車輛的安全，所以對設(shè)備的安全性和可靠性要求非常高。 PLC 是車庫控制系統(tǒng)的核心，聯(lián)系現(xiàn)場狀況的數(shù)據(jù) I/O 操作，當(dāng)有存取操作時， PLC 會接收和分析操作人員在控制面板按鈕輸入的指令，做出合理的工控安排：判斷檢測元件的狀態(tài)，讀取車庫機械驅(qū)動部分的信息 。然后，將信息反饋到執(zhí)行元件，拖動車位板，實現(xiàn)其位置移動，完成車輛的存取操作和信號的顯示 (指示燈 )。整個動作區(qū)域配有行程擋塊檢測及安全系統(tǒng)，以防異常情況發(fā)生。 該系統(tǒng)中 PLC 主要完成對托盤、托板位置及運行狀態(tài) 中存取車的操作。用各種按鈕開關(guān)、行程開關(guān)檢測位置狀態(tài)，用接觸器、繼電器執(zhí)行對拖動電機的起停控制。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(xiàn)正反轉(zhuǎn)。而且上層升降動作和以下各層的橫移動作必須是互鎖的，即當(dāng)上層泊位在升降時，下面各層泊位不能移動，反之亦然。并且上層泊位每次只能有一個泊位進行上下升降運動。 為了保證存取車可靠安全，系統(tǒng)要精確定位。行程開關(guān)的設(shè)置保證了托板能平移到預(yù)定位置以及托盤能上升或下降到準(zhǔn)確位置，但同時，行程開關(guān)邏輯要嚴格互鎖。例如 2 水平限位開關(guān)在靜態(tài)情況下只能有一個是 斷開的，如果 2 個以上開關(guān)閉合即表示托板不到位。在車庫靜止時， 3 層所有掛鉤信號均應(yīng)斷開 (負邏輯 )， 2 層上限位開關(guān)斷開， 3 層上限位開關(guān)閉合。 行程開關(guān)、信號壓力塊布置在不同的位置有不同的功能：安裝在托盤底層左右兩邊的行程開關(guān)，可以檢測托盤上汽車停放是否到位 。安裝在二層、三層框架底端和一層底端的行程開關(guān)，可以檢測托盤在上升、下降是否到位。托盤對角線上安放的信號壓力塊可以檢測托盤上有無車。如車輛動作未完成，行程開關(guān)不能輸出信號，則托盤無動作，停止運行。同時在車庫中還運用了斷鏈報警的位移開關(guān)，以及警示裝置、緊急 停車開關(guān)、手動按鈕、復(fù)位開關(guān)等 [5]。 該停車庫的運行是通過相應(yīng)限位開關(guān)的動作來自動循環(huán)的，各限位開關(guān)之間的安全聯(lián)鎖已通過程序的編制做到充分考慮。按程序編制取車操作過程如下： 首先規(guī)定從左至右第一層依次為 10 103 車位， 10 103 車盤；第 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 二層依次為 20 203 車位， 20 203 車盤第一、二層中間為預(yù)留空位，第二層右邊為 203 車盤。車位與車盤要區(qū)別開來，車庫示意圖如圖 31。 圖 31 停車庫示意圖 車庫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 32 所示： 圖 32 車庫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 上位工控機 PLC 傳感器等檢測元件 操作面板按鈕 電機等執(zhí)行機構(gòu) 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 系統(tǒng)硬件設(shè)計及 PLC 選型設(shè)計 本節(jié)主要介紹升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)和所需的各種硬件設(shè)備，如圖 33 所示。目前，工業(yè)領(lǐng)域使用的 PLC 種類繁多。據(jù)不完全統(tǒng)計，全球共有 200 多家 PLC 廠商， 400 多個品種的 PLC 產(chǎn)品。通常按地域分成了美國產(chǎn)品、歐洲產(chǎn)品和日本產(chǎn)品。美國產(chǎn)品以 AB 公司的 PLC 為代表，歐洲產(chǎn)品以德國的西門子 PLC 為代表，日本產(chǎn)品以較早進入中國市場的三菱公司的 PLC 為代表。 圖 33 簡化 PLC 接線圖 根據(jù)控制要求，將個輸入設(shè)備和被控設(shè)備詳 細列表，準(zhǔn)確的統(tǒng)計出被控設(shè)備對數(shù)需求量，然后在實際統(tǒng)計的 I/O 點數(shù)的基礎(chǔ)上增加 20%的備用量，以便以后調(diào)整和擴充。同時要充分利用好輸入和輸出擴展單元，提高主機的利用率，例如 S 7200 系列可編程控制器主機分為 16 個輸出、 24個輸入，還有各種輸入和輸出擴展單元，這樣在增加 I/O 點數(shù)時，不必改變機型，可以通過擴展模塊實現(xiàn)，降低了經(jīng)濟投入。在確定好 I/O 點數(shù)后，還要注意它的性質(zhì)，類型和參數(shù)。例如是開關(guān)量還是模擬量，是交流還是直流以及電壓大小的等級，同時還要注意輸出端的負載的特點，以此選擇和培植相應(yīng)機型和模塊 6。 小型車庫電氣控制系統(tǒng)有輸入信號 38 個，輸出信號 38 個。其中，外部輸入元件包括 :檢測元件、按鈕、取、送、急停、限位開關(guān)、超限位保護 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 等等 。輸出有三個電機的正反向、動作動作指示、錯誤顯示等等。按照上述配置，所選 S7200 CPU226 系列 PLC。此外擴展了 EM233 和 EM222 模塊個一個，以滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求。 PLC 模塊配置及擴展如下圖 34 所示。 圖 34 PLC 模塊配置 I/O 地址分配表 根據(jù)立體車庫控制系統(tǒng)的要求功能，對 PLC 進行 I∕ O 分配，具體分配如表 31 所示： 表 31 輸入輸出信號的地址 分配表 輸入信號名稱 符號 輸入點 輸出信號名稱 符號 輸出點 201 車盤停、取車啟動 按鈕 SB1 201 車盤下降 繼電器 KM8 203 車盤停、取車啟動 按鈕 SB2 203 車盤下降 繼電器 KM12 301 車盤停、取車啟動 按鈕 SB3 301 車盤下降 繼電器 KM14 302 車盤停、取車啟動 按鈕 SB4 302 車盤下降 繼電器 KM