【文章內(nèi)容簡介】 3 立體車庫 系統(tǒng)硬件 方面的 設計 4． 安全裝置 上載車板上裝有上下行程極限開關和防墜落安全裝置。防墜落安全裝置裝在縱梁與上載車板上停位之間，在縱梁兩測各裝兩只掛鉤，上載車板兩側(cè)相應位置處各裝兩只耳環(huán)，當上載車板上升到位后，縱梁下面的四只掛鉤便自動套入四只耳環(huán)內(nèi)，以防止升降電機常閉制動器慢釋放后，上載車板在汽車和載車板本身的重力作用下慢慢下滑，壓壞下層汽車。另外也防止制動器一旦失靈，上載車板從上停車位墜落，砸壞下層汽車。下載車板的安全裝置主要是行程極限開關和防碰撞板。行程極限開關的作用是使載車板橫移到位后自動停止。防碰撞板的作用是：下載車板橫移時，如果碰撞到人、遺留行李或車主寵物時，切斷橫移電機電源，橫移停止。 5． 控制系統(tǒng) 升降橫移式立體停車設備的控制系統(tǒng)采用 PLC 可編程序控制器控制，主要有手動、自動、復位、急停四種控制方法。自動控制應用于平時的正常工作狀態(tài)，手動控制應用于調(diào)試、維修狀態(tài)，復位應用于排除故障場合，急停應用于發(fā)現(xiàn)異常的緊急場合。對于本文中所列的 5車位升降橫移式立體停車設備， PLC 主要要控制二層三個升降電機的正反轉(zhuǎn)和一層橫移電機的正反轉(zhuǎn)。此外要控制上層車位上安全鉤的電磁鐵和系統(tǒng)報警顯示裝置等。 定位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計 定位控制系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)主要由： PLC、組態(tài)監(jiān)控部分、電氣傳動部分、檢測部分、手動控制部分、支架模型 組成。 PLC 程序設計要求： a． １號車位、 2 號車位、 3 號車位只能上下移動，不能左右移動； b． 4 號車位、 5 號車位只能左右移動，不 能上下移動； c． 下排車位上的汽車可以直接開出； d． 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，然后下排車位先左右移動，讓出位置，上排車位降至下層，再進出車輛。 立體車庫控制系統(tǒng)的 原理 整個車庫設計由一臺 PLC 對車庫進行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，通過 PLC 控制載車板縱橫傳動裝置以完成對車輛的存取操作。各車位內(nèi)車輛的調(diào)入調(diào)出由 PLC 根據(jù)當前各車位的車輛存放情況，按照相應的調(diào)度策略調(diào)度車輛進出。 立體車庫的自動存取車控制系統(tǒng)包括弱電與強電兩套系統(tǒng)。弱電系統(tǒng)主要包括各種信號的采集 、報警與控制輸出。 PLC 輸出信號給接觸器線圈，控制接觸器的接通與關斷。3 立體車庫 系統(tǒng)硬件 方面的 設計 強電系統(tǒng)包括載車板電機控制線路、控制電機正反轉(zhuǎn)接觸器、到位限位及載車板的上下行程限位。車庫采用車位檢測裝置代替人工找位，用升降裝置輸送汽車到位。系統(tǒng)在面板處設有急停開關，當發(fā)生意外時，按下急停開關，斷掉所有電機的電源，使載車盤無法繼續(xù)運行，以保護人員及設備的安全。 系統(tǒng)輸出控制信號包括控制電機運行方向信號，控制電機運行信號，控制電磁鐵得、失電信號，控制燈光報警信號，控制車庫照明信號。 升降橫移式立體車庫是一種比較典型的跨學科機電一體化產(chǎn)品 ，集機械、電子、信息技術(shù)于一體。其中，電子技術(shù)、信息技術(shù)和傳感技術(shù)的合理運用與組合構(gòu)成了車庫的控制系統(tǒng)。升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)是整個車庫系統(tǒng)的重要組成部分，也是車庫系統(tǒng)的核心。執(zhí)行機構(gòu)是“四肢”，框架是“軀體”，那么控制系統(tǒng)就是“大腦”。它指揮著車庫的每個運作過程，并對整個系統(tǒng)的狀態(tài)過程進行監(jiān)控 。 升降橫移式立體車庫的系統(tǒng)控制原理：操作者 (人 )要通過控制系統(tǒng)信息交流的平臺(界面 )把操作信息傳送給控制系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)處理后，系統(tǒng)把可識別的控制信息通過輔助設備驅(qū)動執(zhí)行結(jié)構(gòu)，來完成車庫現(xiàn)場的運作。其系統(tǒng)控制原理 框圖，如圖 所示。 由于 PLC 的可靠性、抗干擾能力強。國內(nèi)外現(xiàn)有的升降橫移式立體車庫，它們的系統(tǒng)控制形式大都采用可編程控制器控制，特別是應用在智能化要求程度高、多車尾、大容量的現(xiàn)代化升降橫移式立體車庫中。 PLC 的可靠性、抗干擾能力強 。 圖 車庫系統(tǒng)控制原理框圖 在升降橫移式立體車庫中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對象首先是車庫內(nèi)的橫移電機和升降電機，控制系統(tǒng)就是使它們在不同的時間內(nèi)實現(xiàn)正反轉(zhuǎn) 。其次是車庫內(nèi)的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設施等。為了保證載車板能橫移到預定位置以及載車板能 上升或下降到指定位置，采用了行程開關。為了判斷載車板上有無車輛，采用了光電開關。一般小型車庫選用按鈕操作，界面清楚，易于操作，但對于大型車庫來說要用上位機來進行對其控制。同時在車庫中還采用了一些傳感器如煙溫傳感器以及安全預警裝置，因本系統(tǒng)只有開關量輸入而無模擬量輸入，憑可編程序控制器本身的抗干擾能3 立體車庫 系統(tǒng)硬件 方面的 設計 力和隔離變壓器就能滿足要求，因此可不必再另外增加其它抗干擾措施。 步進電動機的選擇 步進電動機的原理 步進式伺服驅(qū)動系統(tǒng)是典型的開環(huán)控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，執(zhí)行元件是步進電機。它受驅(qū)動控制線路的控制 ，將代表進給脈沖的電平信號直接變換為具有一定方向、大小和速度的機械轉(zhuǎn)角位移，并通過齒輪和絲杠帶動工作臺移動。由于該系統(tǒng)沒有反饋檢測環(huán)節(jié)，它的精度較差，速度也受到步進電機性能的限制。但它的結(jié)構(gòu)和控制簡單、容易調(diào)整，故在速度和精度要求不太高的場合具有一定的使用價值。步進電機的工作原理實際上是電磁鐵的作用原理。 目前，我國使用的步進電機多為反應式步進電機。在反應式步進電機中，有軸向分相和徑向分相兩種，圖 是一典型的單定子、徑向分相、反應式伺服步進電機的結(jié)構(gòu)原理圖。它與普通電機一樣，分為定子和轉(zhuǎn)子兩部分，其中定 子又分為定子鐵心和定子繞組。定子鐵心由電工鋼片疊壓而成，其形狀如圖中所示。定子繞組是繞置在定子鐵心6 個均勻分布的齒上的線圈，在直徑方向上相對的兩個齒上的線圈串聯(lián)在一起，構(gòu)成一相控制繞組。圖 所示的步進電機可構(gòu)成三相控制繞組，故也稱三相步進電機。若任一相繞組通電，便形成一組定子磁極，其方向即圖中所示的 NS 極。在定子的每個磁極上，即定子鐵心上的每個齒上又開了 5 個小齒，齒槽等寬，齒間夾角為 9176。，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，只有均勻分布的 40 個小齒，齒槽也是等寬的，齒間夾角也是 9176。，與磁極上的小齒一致。此外，三相定子磁極上 的小齒在空間位置上依次錯開 1/3 齒距 。 圖 單定子徑向分相反應式伺服步進電機結(jié)構(gòu)原理圖 3 立體車庫 系統(tǒng)硬件 方面的 設計 步進電機的工作原理實際上是電磁鐵的作用原理。圖 是一種最簡單的反應式步進電機，下面以它為例來說明步進電機的工作原理。 圖 (Ⅰ )中，當 A 相繞組通以直流電流時，根據(jù)電磁學原理，便會在 AA 方向上產(chǎn)生一磁場，在磁場電磁力的作用下，吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的齒與定子 AA 磁極上的齒對齊。若 A 相斷電， B 相通電，這時新的磁場其電磁力又吸引轉(zhuǎn)子的兩極與 BB 磁極齒對齊，轉(zhuǎn)子沿順時針轉(zhuǎn)過 60176。通常，步進電機繞組的通斷電 狀態(tài)每改變一次，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度 α稱為步距角。因此，圖 (Ⅰ )所示步進電機的步距角 α等于 60176。如果控制線路不停地按 A→B→C→A… 的順序控制步進電機繞組的通斷電，步進電機的轉(zhuǎn)子便不停地順時針轉(zhuǎn)動。若通電順序改為 A→C→B→A… ，同理，步進電機的轉(zhuǎn)子將逆時針不停地轉(zhuǎn)動。 上面所述的這種通電方式稱為三相三拍。還有一種三相六拍的通電方式，它的通電順序是：順時針為 A → AB → B → BC → C → CA → A … ；逆時針為 A → AC → C→ CB → B → BA →A… 。若以三相六拍通電方式 工作，當 A 相通電轉(zhuǎn)為 A 和 B 同時通電時，轉(zhuǎn)子的磁極將同時受到 A 相繞組產(chǎn)生的磁場和 B 相繞組產(chǎn)生的磁場的共同吸引，轉(zhuǎn)子的磁極只好停在 A 和 B 兩相磁極之間，這時它的步距角 α 等于 30176。當由 A 和 B兩相同時通電轉(zhuǎn)為 B 相通電時，轉(zhuǎn)子磁極再沿順時針旋轉(zhuǎn) 30176。，與 B 相磁極對齊。其余依此類推。采用三相六拍通電方式，可使步距角 α縮小一半。圖 (Ⅱ )中的步進電機，定子仍是 A ， B ， C 三相，每相兩極，但轉(zhuǎn)子不是兩個磁極而是四個。當 A 相通電時，是 1 和 3 極與 A 相的兩極對齊，很明顯，當 A 相斷電、 B 相通電時， 2 和 4 極將與 B相兩極對齊。這 樣，在三相三拍的通電方式中，步距角 α 等于 30176。，在三相六拍通電方式中，步距角 α則為 15176。 圖 步進電機工作原理圖 3 立體車庫 系統(tǒng)硬件 方面的 設計 (1) 步進電機定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，它的轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)過一個確定的角度，即步進電機的步距角 α； (2) 改變步進電機定子繞組的通電順序，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向隨之改變； (3) 步進電機定子繞組通電狀態(tài)的改變速度越快，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度越快，即通電 狀態(tài)的變化頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高； (4) 步進電機步距角 ?與定子繞組的相數(shù) m、轉(zhuǎn)子的齒數(shù) z、通電方式 k 有關，可用下式表示： ?=360???mzk? 式中 m 相 m 拍時， k=1； m 相 2m拍時， k=2；依此類推。 對于圖 所示的單定子、徑向分相、反應式伺服步進電機，當它以三相三拍通電方式工作時，其步距角為 ?=360???mzk?=360???3?40?1??3? 若按三相六拍通電方式工作，則步距角為 ?=360???mzk??360???3?40?2??? (1) 步距角。步進電機的步距角 是反映步進電機定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。它是決定步進伺服系統(tǒng)脈沖當量的重要參數(shù)。數(shù)控機床中常見的 反應式步進電機的步距角一般為 。步距角越小，數(shù)控機床的控制精度越高。 (2) 矩角特性、最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 Mjmax 和啟動轉(zhuǎn)矩 Mq。矩角特性是步進電機的一個重要特性，它是指步進電機產(chǎn)生的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 與失調(diào)角 的變化規(guī)律。 (3) 啟動頻率 fq?？蛰d時，步進電機由靜止突然啟動，并進入不丟步的正常運