【導(dǎo)讀】隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)騰飛。停車難的問題是我國城市發(fā)展過程中出現(xiàn)的較典型。立體車庫是一種比較典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，集機(jī)械、電子、信息技。術(shù)于一體的專門實(shí)現(xiàn)各種車輛停放及科學(xué)寄存的倉儲設(shè)施。升降橫移式立體車庫就其組成部分而言，大概可分為三大部分：車。庫整體結(jié)構(gòu)部分、電機(jī)傳動(dòng)部分和控制系統(tǒng)部分。本文主要簡單介紹了車庫的主。體結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，對電機(jī)的選取，以及控制系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì)都有涉及。編程序控制器作為控制系統(tǒng)簡單易行。其穩(wěn)定、可靠、快速、性價(jià)比高的特

　　

【正文】 大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，內(nèi)置 USB 通訊接口，方便連接 FRConfigurator變頻器設(shè)置軟件。 （ 4）內(nèi)置 EMC 濾波器，有效地抑制電磁噪聲，無需外部配置，節(jié)省安裝空間； （ 5）長壽命設(shè)計(jì)，主回路電容、控制回路電容、新設(shè)計(jì)的冷卻風(fēng)扇設(shè)計(jì)壽命均為十年。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 電 氣控制系統(tǒng) PLC 接線圖 24 5 電氣控制系統(tǒng) PLC 接線圖 電機(jī)控制及接線設(shè)計(jì) 在存取車時(shí)車位的升降不能同時(shí)進(jìn)行，車位的升降和橫移也不能同時(shí)進(jìn)行，這兩個(gè)動(dòng)作必須是互鎖的，即當(dāng)上層車位在升降時(shí)，地面層車位不能移動(dòng)，反之亦然，并且上層車位每次只能有一個(gè)車位進(jìn)行上下升降運(yùn)動(dòng)?？梢栽诔绦蛑杏米枣i和互鎖的方式完成。 對車位的操作即控制橫移小電機(jī)和升降大電機(jī)，使它們在不同時(shí)間實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。而且 上層升降動(dòng)作和以下各層的橫移動(dòng)作必須是互鎖的，即當(dāng)上層載車板在升降時(shí)，下面各層載車板不能移動(dòng)，反之亦然。并且上層車位每次只能有一個(gè)載車板進(jìn)行上下升降運(yùn)動(dòng)。因此，在 PLC 控制電機(jī)中采用互鎖或者雙互鎖，避免運(yùn)行中出現(xiàn)同時(shí)誤動(dòng)的現(xiàn)象。電機(jī)控制原理如圖 所示。 圖 電機(jī)控制原理圖 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 電 氣控制系統(tǒng) PLC 接線圖 25 PLC 接線設(shè)計(jì) 在升降橫移式立體停車庫中，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(jī)和升降電機(jī)，控制系統(tǒng)就是使它們在不同的時(shí)間內(nèi)實(shí)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(shè)施等。為了保 證載車板能橫移到預(yù)定位置以及載車板能上升或下降到指定位置，采用了雙穩(wěn)態(tài)磁性開關(guān)。為了判斷載車板上有無車輛，采用了光電開關(guān)。 PLC 是車庫控制系統(tǒng)的核心，其操作大致分為 3 類 :(1)以故障診斷和處理為主的操作 。(2)聯(lián)系現(xiàn)場狀況的數(shù)據(jù)庫操作 。(3)執(zhí)行用戶程序和服務(wù)及外部設(shè)備的命令操作。當(dāng)進(jìn)行存取操作時(shí)， PLC 接收和分析操作人員在控制面板按鈕輸人的指令，做出合理的控制安排 :判斷檢測元件的狀態(tài)，讀取車庫機(jī)械驅(qū)動(dòng)部分的信息，反饋信息到執(zhí)行元件，拖動(dòng)載車板，實(shí)現(xiàn)其位置移動(dòng)，完成車輛的存取操作和信號顯示。整個(gè)動(dòng)作區(qū)域配有 光、電檢測及多重安全系統(tǒng)，以防異常情況發(fā)生。通過光電檢測、軟硬件信號聯(lián)鎖、限位、防墜保護(hù)等裝置，來確保整個(gè)系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)運(yùn)行。 該系統(tǒng)中 PLC 主要完成對載車板、載車板位置及運(yùn)行狀態(tài)的檢測和存取車的操作。用各種光電開關(guān)、行程開關(guān)檢測位置狀態(tài)，用接觸器、繼電器控制拖動(dòng)電機(jī)的起停。 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)置保證了載車板能平移到預(yù)定位置以及載車板能上升或下降到準(zhǔn)確位置，但行程開關(guān)邏輯要嚴(yán)格互鎖。例如 1, 2 水平限位開關(guān)在靜態(tài)情況下只能有一個(gè)是斷開的，如果 2 個(gè)以上開關(guān)閉合即表示載車板不 到位。在車庫靜止時(shí)，所有固定載車板的掛鉤信號均應(yīng)斷開， 2 層上限位開關(guān)斷開， 3 層上限位開關(guān)閉合。 為了保證載車板運(yùn)行過程的安全性，必須采取傳動(dòng)系統(tǒng)自鎖保險(xiǎn)設(shè)計(jì)和安全掛鉤保險(xiǎn)設(shè)計(jì) :鏈傳動(dòng)采用制動(dòng)電機(jī)，無論發(fā)生什么情況，都處于自我保護(hù)狀態(tài) 。控制安全掛鉤動(dòng)作的電磁鐵上必須有一反饋信號，可用于指示掛鉤是否已把載車板掛好。 光電開關(guān)布置在不同的位置有不同的功能 :安裝在載車板底層的光電開關(guān)，可以檢測載車板上汽車停放是否到位 。在載車板對角線上安放的光電開關(guān)可以檢測載車板上有無車 。裝設(shè)于停車庫車輛人口處左右光電開關(guān)還可以用于 檢測外界的錯(cuò)誤動(dòng)作和車位移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的異常情況等。若遇車輛未停妥、動(dòng)作區(qū)域有人或物、運(yùn)行過程中有車想開進(jìn)等意外情況，光電開關(guān)光線被遮，會(huì)給 PLC 一個(gè)電平變化信號，從而改變 PLC 的輸人，設(shè)備不運(yùn)行或停止運(yùn)行。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求的需要和各方面的綜合考慮，最終確定控制系統(tǒng)的 PLC 接線圖，其簡化接線圖如附錄 2 所示。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 控制程序設(shè)計(jì) 26 6 控制程序設(shè)計(jì) PLC 的 I∕ O 資源配置 PLC 輸入口的分配 表 輸入 輸入設(shè)備 輸入 輸入設(shè)備 X0 啟動(dòng) X24 1 號載車板橫移到位 X1 3 號載車板呼叫 X25 2 號載車板橫移到位 X2 4 號載車板呼叫 X26 3 號載車板橫移到位 X3 5 號載車板呼叫 X27 4 號載車板橫移到位 X4 6 號載車板呼叫 X30 手動(dòng) /自動(dòng) X5 7 號載車板呼叫 X31 上升按鈕 X6 3 號載車板平層 X32 下降按鈕 X7 4 號載車板平層 X33 左移按鈕 X10 5 號載車板平層 X34 右移按鈕 X11 6 號載車板平層 X35 1 號載車板呼叫 X12 7 號載車板平層 X36 2 號載車板呼叫 X13 車庫平層減速 X37 載車板掛鉤到位 X14 3 號載車 板光電開關(guān) X40 3 號車位載車板檢測 X15 4 號載車板光電開關(guān) X41 4 號車位載車板檢測 X16 5 號載車板光電開關(guān) X42 5 號車位載車板檢測 X17 6 號載車板光電開關(guān) X43 6 號車位載車板檢測 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 控制程序設(shè)計(jì) 27 X20 7 號載車板光電開關(guān) X44 7 號車位載車板檢測 X21 載車板橫移限位開關(guān) X45 1 號車位載車板檢測 X22 載車板升降限位開關(guān) X46 2 號車位載車板檢測 X23 門前光電開關(guān) X47 急停 PLC 輸出口的分配 表 輸出口的分配 輸出地址 輸出設(shè)備 輸出地 址 輸出設(shè)備 Y0 3 號載車板升降 Y21 3 號載車板防墜電磁鐵 Y1 4 號載車板升降 Y22 4 號載車板防墜電磁鐵 Y2 5 號載車板升降 Y23 5 號載車板防墜電磁鐵 Y3 6 號載車板升降 Y24 6 號載車板防墜電磁鐵 Y4 7 號載車板升降 Y25 7 號載車板防墜電磁鐵 Y5 1 號載車板左移 Y26 3 號載車板有車 Y6 1 號載車板右移 Y27 4 號載車板有車 Y7 2 號載車板左移 Y30 5 號載車板有車 Y10 2 號載車板右移 Y31 6 號載車板有車 Y11 3 號載車板左移 Y32 7 號載車板有車 Y12 3 號載車板右移 Y40 低速 Y13 4 號載車板左移 Y41 中速 Y14 4 號載車板右移 Y42 正轉(zhuǎn) Y20 報(bào)警燈 Y43 反轉(zhuǎn) 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 控制程序設(shè)計(jì) 28 程序流程圖 本論文所設(shè)計(jì)的 PLC 存取車控制系統(tǒng)只針對上 2 層和 3 層的車位，而對于 1層車位，存取車直接開進(jìn)開出即可。控制軟件采用梯形圖語言編寫。程序流程見圖 所示。需要說明的是，載車板用鏈條和載車板上的吊點(diǎn)懸吊在托架上，在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)， 防墜（安全）掛鉤掛住載車板。 圖 根據(jù)立體車庫的運(yùn)行控制要求，程序設(shè)計(jì)方案如下： （ 1）每個(gè)載車板在運(yùn)動(dòng)之前，需要根據(jù)各傳感器的狀態(tài)，來判斷目的地是否有空位，有空位才可以移動(dòng)，如果沒有空位，則需要通過周邊載車板橫移運(yùn)動(dòng)來挪出空位，然后再進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)行。 啟動(dòng) 按下存取車位按鈕 檢測該車位載車板是否有車 該車位載車板移開 有 否 防墜機(jī)構(gòu)收回 被呼叫車位載車板下降 載車板下降是否到位？ 定時(shí) 5 分鐘 載車板上升 載車板是否上升回到原位？ 彈出防墜掛鉤 防墜掛 鉤是否到位 ? 本次動(dòng)作結(jié)束 否 是 否 否 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 控制程序設(shè)計(jì) 29 （ 2）故障報(bào)警程序能夠?qū)崟r(shí)地采集設(shè)備異常信息，及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號，提醒司機(jī)和管理人員進(jìn)行處理。若是車庫在運(yùn)行過程中，有人或物進(jìn)入車庫， PLC將立刻關(guān)閉所有運(yùn)行設(shè)備，并發(fā)出聲光報(bào)警信號。 程序所用狀態(tài)元件、定時(shí)器及數(shù)據(jù)存儲器均選用具有掉電保護(hù)功能的元件，當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)元件保 持掉電前的狀態(tài)，以保存現(xiàn)場信息，待上電后繼續(xù)完成被中斷的動(dòng)作當(dāng)發(fā)生意外情況時(shí)，按下急停按鈕終止系統(tǒng)的運(yùn)行并保存現(xiàn)場斷點(diǎn)信息當(dāng)出現(xiàn)電氣或機(jī)械故障時(shí)，如電機(jī)過載、過熱時(shí)自動(dòng)終止系統(tǒng)運(yùn)行，并發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)系統(tǒng)可轉(zhuǎn)人手動(dòng)方式進(jìn)行故障處理。 本升降橫移式立體停車庫控制系統(tǒng)分為兩種工作方式：手動(dòng)方式和全自動(dòng)方式，可用開關(guān)來進(jìn)行選擇。其中手動(dòng)方式主要用于調(diào)試維修或應(yīng)急情況，也就是通過 PLC 實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)動(dòng)”，當(dāng)選擇了車位號后，再按下“上”、“下”、“左”、“右”鍵，就可以把載車板調(diào)整到預(yù)定的位置。全自動(dòng)方式是立體停車庫的正 常工作方式，當(dāng)鍵入某載車板進(jìn)出命令后，系統(tǒng)可自動(dòng)判斷路徑并移動(dòng)載車板，自動(dòng)完成進(jìn)出載車板動(dòng)作，記憶各載車板新的車位狀態(tài)，并刷新載車板有無車信息。 根據(jù)上述工作步驟，設(shè)計(jì)出來的程序如附錄 1 所示。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 總結(jié) 30 7 總結(jié) 通過對本論文的設(shè)計(jì)我覺得關(guān)鍵在于抓住主要矛盾，本設(shè)計(jì)采用的是三菱FX2N 型 PLC 的可編程序控制器，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于軟件與硬件的設(shè)計(jì)，軟件和硬件設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行，抓住了這個(gè)主要矛盾本設(shè)計(jì)就已完成百分這五十，我覺得本次設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要方面是不斷地搜索資料，搜索的途徑有多種，我從圖書館借了有關(guān) PLC 的書籍。從這些書籍我了解到 PLC 的多種類型，如：西門子、三菱、歐姆龍等。雖然說它們的類型不同，但其編程的思想方法是基本一致的。我采取時(shí)間最長的搜索途徑是利用網(wǎng)絡(luò)。是的，我感覺網(wǎng)絡(luò)對我的學(xué)習(xí)太重要了，在工控網(wǎng)中有大量的 PLC 編程實(shí)例，在那里我不僅了解到了 PLC 還有 DCS 和 FCS 的控制。 對升降橫移式立體車庫設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)裝置和控制系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致研究，得出如下結(jié)論： （ 1）通過大量的調(diào)研工作，對自動(dòng)化立體車庫的發(fā)展特點(diǎn)和發(fā)展方向進(jìn)行了總結(jié)，通過對市場需求的分析和對比國內(nèi)外立體車庫的發(fā)展?fàn)顩r，分析了智能立體車庫 廣闊的市場前景和趨勢。 （ 2）為提高車庫生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，對車庫構(gòu)架的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)省了鋼材，降低了建造成本。 （ 3）在分析目前立體車庫常用的傳動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，確定了本車庫的機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)方案。分析各種載車板的提升方案，最終確定了最穩(wěn)定、可靠且經(jīng)濟(jì)的方案。 （ 4）提出了控制系統(tǒng)的詳細(xì)方案。在車庫自動(dòng)控制系統(tǒng)中，選用了三菱 FX2N型 PLC 可編程控制器，并對 PLC 功能和特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析，給出了接線圖和控制程序。 存在的問題： 由于論文主要做的是 PLC 程序部分設(shè)計(jì)，對于立體車庫安全防護(hù)部分做的描述并不多。電 機(jī)帶動(dòng)鏈條所需的傳動(dòng)力沒有詳細(xì)的數(shù)值。對于傳感器，變頻器的詳細(xì)功能和用途并不十分清楚。導(dǎo)致在這方面的選材也許不是最優(yōu)方案。由于對立體車庫缺乏實(shí)踐和現(xiàn)場考察，對于該設(shè)計(jì)在實(shí)際運(yùn)用中有哪些不足并不能加以驗(yàn)證。 PLC 作為我們專業(yè)發(fā)展的一個(gè)方向，要想真正學(xué)好它，我還有很長的路要走，而此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)恰為我的發(fā)展方向奠定了一個(gè)基礎(chǔ)。 雖然立體車庫目前在我國應(yīng)用還較少，但我國城市人口密度較稠，隨著家庭轎車的增加，立體車庫未來市場必將是巨大的，但對產(chǎn)品的需求，將會(huì)向兩個(gè)極河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 總結(jié) 31 端發(fā)展：一個(gè)極端就是價(jià)格的極端，市場大量需要低價(jià)格 的機(jī)械停車設(shè)備，它只要能夠達(dá)到增加停車位的目的，能夠保證最基本的使用性能，以價(jià)格優(yōu)勢占領(lǐng)市場，這一部分的市場份額預(yù)計(jì)將達(dá)到 50%～ 70%；另一個(gè)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。通過國內(nèi)外機(jī)械停車設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)人們在利用機(jī)械停車設(shè)備存取車時(shí)，比較追求的是存取車速度、等待時(shí)間以及方便的程度。此外，未來的機(jī)械停車設(shè)備市場，也會(huì)更加注重完善的售后服務(wù)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程故障導(dǎo)處理系統(tǒng)。 機(jī)械式立體停車庫的種類繁多，我們必須通過詳盡的技術(shù)分析 才可以有明智的決斷，利用一切可以利用的因素，建造出經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理和適應(yīng)市場要求的機(jī)械立體停車庫?？傊?，在我們面臨著建設(shè)現(xiàn)代化大都市的重任和土地資源異常奇缺的情況下，使用機(jī)械立體停車庫是可行、明智的選擇，它的前景在不久的將來也會(huì)是無限美好的。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn) 32 參考文獻(xiàn) [1] 史國生 .《電氣控制與可編程控制器技術(shù)》 [M] 化學(xué)工業(yè)出版社