【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3 立體車(chē)庫(kù) 系統(tǒng)硬件 方面的 設(shè)計(jì) 4． 安全裝置 上載車(chē)板上裝有上下行程極限開(kāi)關(guān)和防墜落安全裝置。防墜落安全裝置裝在縱梁與上載車(chē)板上停位之間，在縱梁兩測(cè)各裝兩只掛鉤，上載車(chē)板兩側(cè)相應(yīng)位置處各裝兩只耳環(huán)，當(dāng)上載車(chē)板上升到位后，縱梁下面的四只掛鉤便自動(dòng)套入四只耳環(huán)內(nèi)，以防止升降電機(jī)常閉制動(dòng)器慢釋放后，上載車(chē)板在汽車(chē)和載車(chē)板本身的重力作用下慢慢下滑，壓壞下層汽車(chē)。另外也防止制動(dòng)器一旦失靈，上載車(chē)板從上停車(chē)位墜落，砸壞下層汽車(chē)。下載車(chē)板的安全裝置主要是行程極限開(kāi)關(guān)和防碰撞板。行程極限開(kāi)關(guān)的作用是使載車(chē)板橫移到位后自動(dòng)停止。防碰撞板的作用是：下載車(chē)板橫移時(shí)，如果碰撞到人、遺留行李或車(chē)主寵物時(shí)，切斷橫移電機(jī)電源，橫移停止。 5． 控制系統(tǒng) 升降橫移式立體停車(chē)設(shè)備的控制系統(tǒng)采用 PLC 可編程序控制器控制，主要有手動(dòng)、自動(dòng)、復(fù)位、急停四種控制方法。自動(dòng)控制應(yīng)用于平時(shí)的正常工作狀態(tài)，手動(dòng)控制應(yīng)用于調(diào)試、維修狀態(tài)，復(fù)位應(yīng)用于排除故障場(chǎng)合，急停應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)異常的緊急場(chǎng)合。對(duì)于本文中所列的 5車(chē)位升降橫移式立體停車(chē)設(shè)備， PLC 主要要控制二層三個(gè)升降電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和一層橫移電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。此外要控制上層車(chē)位上安全鉤的電磁鐵和系統(tǒng)報(bào)警顯示裝置等。 定位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(dòng)部分、檢測(cè)部分、手動(dòng)控制部分、支架模型 組成。 PLC 程序設(shè)計(jì)要求： a． １號(hào)車(chē)位、 2 號(hào)車(chē)位、 3 號(hào)車(chē)位只能上下移動(dòng)，不能左右移動(dòng)； b． 4 號(hào)車(chē)位、 5 號(hào)車(chē)位只能左右移動(dòng)，不 能上下移動(dòng)； c． 下排車(chē)位上的汽車(chē)可以直接開(kāi)出； d． 上排車(chē)位的汽車(chē)，要想開(kāi)出需要先按下相應(yīng)車(chē)位標(biāo)號(hào)呼叫按鍵，再按下叫車(chē)按鍵，然后下排車(chē)位先左右移動(dòng)，讓出位置，上排車(chē)位降至下層，再進(jìn)出車(chē)輛。 立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的 原理 整個(gè)車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)由一臺(tái) PLC 對(duì)車(chē)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，通過(guò) PLC 控制載車(chē)板縱橫傳動(dòng)裝置以完成對(duì)車(chē)輛的存取操作。各車(chē)位內(nèi)車(chē)輛的調(diào)入調(diào)出由 PLC 根據(jù)當(dāng)前各車(chē)位的車(chē)輛存放情況，按照相應(yīng)的調(diào)度策略調(diào)度車(chē)輛進(jìn)出。 立體車(chē)庫(kù)的自動(dòng)存取車(chē)控制系統(tǒng)包括弱電與強(qiáng)電兩套系統(tǒng)。弱電系統(tǒng)主要包括各種信號(hào)的采集 、報(bào)警與控制輸出。 PLC 輸出信號(hào)給接觸器線(xiàn)圈，控制接觸器的接通與關(guān)斷。3 立體車(chē)庫(kù) 系統(tǒng)硬件 方面的 設(shè)計(jì) 強(qiáng)電系統(tǒng)包括載車(chē)板電機(jī)控制線(xiàn)路、控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器、到位限位及載車(chē)板的上下行程限位。車(chē)庫(kù)采用車(chē)位檢測(cè)裝置代替人工找位，用升降裝置輸送汽車(chē)到位。系統(tǒng)在面板處設(shè)有急停開(kāi)關(guān)，當(dāng)發(fā)生意外時(shí)，按下急停開(kāi)關(guān)，斷掉所有電機(jī)的電源，使載車(chē)盤(pán)無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行，以保護(hù)人員及設(shè)備的安全。 系統(tǒng)輸出控制信號(hào)包括控制電機(jī)運(yùn)行方向信號(hào)，控制電機(jī)運(yùn)行信號(hào)，控制電磁鐵得、失電信號(hào)，控制燈光報(bào)警信號(hào)，控制車(chē)庫(kù)照明信號(hào)。 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)是一種比較典型的跨學(xué)科機(jī)電一體化產(chǎn)品 ，集機(jī)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(yùn)用與組合構(gòu)成了車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)。升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)是整個(gè)車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的重要組成部分，也是車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的核心。執(zhí)行機(jī)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(chē)庫(kù)的每個(gè)運(yùn)作過(guò)程，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控 。 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的系統(tǒng)控制原理：操作者 (人 )要通過(guò)控制系統(tǒng)信息交流的平臺(tái)(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(shí)別的控制信息通過(guò)輔助設(shè)備驅(qū)動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，來(lái)完成車(chē)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)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(qiáng)。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的升降橫移式立體車(chē)庫(kù)，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(yīng)用在智能化要求程度高、多車(chē)尾、大容量的現(xiàn)代化升降橫移式立體車(chē)庫(kù)中。 PLC 的可靠性、抗干擾能力強(qiáng) 。 圖 車(chē)庫(kù)系統(tǒng)控制原理框圖 在升降橫移式立體車(chē)庫(kù)中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對(duì)象首先是車(chē)庫(kù)內(nèi)的橫移電機(jī)和升降電機(jī)，控制系統(tǒng)就是使它們?cè)诓煌臅r(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn) 。其次是車(chē)庫(kù)內(nèi)的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設(shè)施等。為了保證載車(chē)板能橫移到預(yù)定位置以及載車(chē)板能 上升或下降到指定位置，采用了行程開(kāi)關(guān)。為了判斷載車(chē)板上有無(wú)車(chē)輛，采用了光電開(kāi)關(guān)。一般小型車(chē)庫(kù)選用按鈕操作，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，因本系統(tǒng)只有開(kāi)關(guān)量輸入而無(wú)模擬量輸入，憑可編程序控制器本身的抗干擾能3 立體車(chē)庫(kù) 系統(tǒng)硬件 方面的 設(shè)計(jì) 力和隔離變壓器就能滿(mǎn)足要求，因此可不必再另外增加其它抗干擾措施。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理 步進(jìn)式伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是典型的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，執(zhí)行元件是步進(jìn)電機(jī)。它受驅(qū)動(dòng)控制線(xiàn)路的控制 ，將代表進(jìn)給脈沖的電平信號(hào)直接變換為具有一定方向、大小和速度的機(jī)械轉(zhuǎn)角位移，并通過(guò)齒輪和絲杠帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。由于該系統(tǒng)沒(méi)有反饋檢測(cè)環(huán)節(jié)，它的精度較差，速度也受到步進(jìn)電機(jī)性能的限制。但它的結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單、容易調(diào)整，故在速度和精度要求不太高的場(chǎng)合具有一定的使用價(jià)值。步進(jìn)電機(jī)的工作原理實(shí)際上是電磁鐵的作用原理。 目前，我國(guó)使用的步進(jìn)電機(jī)多為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。在反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)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(yīng)式伺服步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖。它與普通電機(jī)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(gè)均勻分布的齒上的線(xiàn)圈，在直徑方向上相對(duì)的兩個(gè)齒上的線(xiàn)圈串聯(lián)在一起，構(gòu)成一相控制繞組。圖 所示的步進(jìn)電機(jī)可構(gòu)成三相控制繞組，故也稱(chēng)三相步進(jìn)電機(jī)。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(gè)磁極上，即定子鐵心上的每個(gè)齒上又開(kāi)了 5 個(gè)小齒，齒槽等寬，齒間夾角為 9176。，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組，只有均勻分布的 40 個(gè)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(cuò)開(kāi) 1/3 齒距 。 圖 單定子徑向分相反應(yīng)式伺服步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖 3 立體車(chē)庫(kù) 系統(tǒng)硬件 方面的 設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)的工作原理實(shí)際上是電磁鐵的作用原理。圖 是一種最簡(jiǎn)單的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，下面以它為例來(lái)說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的工作原理。 圖 (Ⅰ )中，當(dāng) A 相繞組通以直流電流時(shí)，根據(jù)電磁學(xué)原理，便會(huì)在 AA 方向上產(chǎn)生一磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)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(duì)齊。若 A 相斷電， B 相通電，這時(shí)新的磁場(chǎng)其電磁力又吸引轉(zhuǎn)子的兩極與 BB 磁極齒對(duì)齊，轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò) 60176。通常，步進(jìn)電機(jī)繞組的通斷電 狀態(tài)每改變一次，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度 α稱(chēng)為步距角。因此，圖 (Ⅰ )所示步進(jìn)電機(jī)的步距角 α等于 60176。如果控制線(xiàn)路不停地按 A→B→C→A… 的順序控制步進(jìn)電機(jī)繞組的通斷電，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子便不停地順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。若通電順序改為 A→C→B→A… ，同理，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子將逆時(shí)針不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。 上面所述的這種通電方式稱(chēng)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(shí)針為 A → AB → B → BC → C → CA → A … ；逆時(shí)針為 A → AC → C→ CB → B → BA →A… 。若以三相六拍通電方式 工作，當(dāng) A 相通電轉(zhuǎn)為 A 和 B 同時(shí)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子的磁極將同時(shí)受到 A 相繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)和 B 相繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)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(shí)它的步距角 α 等于 30176。當(dāng)由 A 和 B兩相同時(shí)通電轉(zhuǎn)為 B 相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子磁極再沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 30176。，與 B 相磁極對(duì)齊。其余依此類(lèi)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(jìn)電機(jī)，定子仍是 A ， B ， C 三相，每相兩極，但轉(zhuǎn)子不是兩個(gè)磁極而是四個(gè)。當(dāng) A 相通電時(shí)，是 1 和 3 極與 A 相的兩極對(duì)齊，很明顯，當(dāng) A 相斷電、 B 相通電時(shí)， 2 和 4 極將與 B相兩極對(duì)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(jìn)電機(jī)工作原理圖 3 立體車(chē)庫(kù) 系統(tǒng)硬件 方面的 設(shè)計(jì) (1) 步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，它的轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)確定的角度，即步進(jìn)電機(jī)的步距角 α； (2) 改變步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)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(guān)，可用下式表示： ?=360???mzk? 式中 m 相 m 拍時(shí)， k=1； m 相 2m拍時(shí)， k=2；依此類(lèi)推。 對(duì)于圖 所示的單定子、徑向分相、反應(yīng)式伺服步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)它以三相三拍通電方式工作時(shí)，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(jìn)電機(jī)的步距角 是反映步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度。它是決定步進(jìn)伺服系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的重要參數(shù)。數(shù)控機(jī)床中常見(jiàn)的 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的步距角一般為 。步距角越小，數(shù)控機(jī)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(dòng)轉(zhuǎn)矩 Mq。矩角特性是步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)重要特性，它是指步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 與失調(diào)角 的變化規(guī)律。 (3) 啟動(dòng)頻率 fq?？蛰d時(shí)，步進(jìn)電機(jī)由靜止突然啟動(dòng)，并進(jìn)入不丟步的正常運(yùn)