【導讀】隨著我國經(jīng)濟實現(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電一體化產(chǎn)品，集機械、電子、信息技。術于一體的專門實現(xiàn)各種車輛停放及科學寄存的倉儲設施。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、電機傳動部分和控制系統(tǒng)部分。本文主要簡單介紹了車庫的主。體結(jié)構(gòu)和特點，對電機的選取，以及控制系統(tǒng)部分的設計都有涉及。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、性價比高的特

　　

【正文】 大的網(wǎng)絡通訊功能，內(nèi)置 USB 通訊接口，方便連接 FRConfigurator變頻器設置軟件。 （ 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）長壽命設計，主回路電容、控制回路電容、新設計的冷卻風扇設計壽命均為十年。 河南城建學院本科畢業(yè)設計（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 電機控制及接線設計 在存取車時車位的升降不能同時進行，車位的升降和橫移也不能同時進行，這兩個動作必須是互鎖的，即當上層車位在升降時，地面層車位不能移動，反之亦然，并且上層車位每次只能有一個車位進行上下升降運動。可以在程序中用自鎖和互鎖的方式完成。 對車位的操作即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，即當上層載車板在升降時，下面各層載車板不能移動，反之亦然。并且上層車位每次只能有一個載車板進行上下升降運動。因此，在 PLC 控制電機中采用互鎖或者雙互鎖，避免運行中出現(xiàn)同時誤動的現(xiàn)象。電機控制原理如圖 所示。 圖 電機控制原理圖 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 電 氣控制系統(tǒng) PLC 接線圖 25 PLC 接線設計 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，采用了雙穩(wěn)態(tài)磁性開關。為了判斷載車板上有無車輛，采用了光電開關。 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)行用戶程序和服務及外部設備的命令操作。當進行存取操作時， 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)，讀取車庫機械驅(qū)動部分的信息，反饋信息到執(zhí)行元件，拖動載車板，實現(xiàn)其位置移動，完成車輛的存取操作和信號顯示。整個動作區(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、防墜保護等裝置，來確保整個系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)運行。 該系統(tǒng)中 PLC 主要完成對載車板、載車板位置及運行狀態(tài)的檢測和存取車的操作。用各種光電開關、行程開關檢測位置狀態(tài)，用接觸器、繼電器控制拖動電機的起停。 為了保證存取車可靠安全，系統(tǒng)要精確定位。行程開關的設置保證了載車板能平移到預定位置以及載車板能上升或下降到準確位置，但行程開關邏輯要嚴格互鎖。例如 1, 2 水平限位開關在靜態(tài)情況下只能有一個是斷開的，如果 2 個以上開關閉合即表示載車板不 到位。在車庫靜止時，所有固定載車板的掛鉤信號均應斷開， 2 層上限位開關斷開， 3 層上限位開關閉合。 為了保證載車板運行過程的安全性，必須采取傳動系統(tǒng)自鎖保險設計和安全掛鉤保險設計 :鏈傳動采用制動電機，無論發(fā)生什么情況，都處于自我保護狀態(tài) ?？刂瓢踩珤煦^動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，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可以檢測載車板上有無車 。裝設于停車庫車輛人口處左右光電開關還可以用于 檢測外界的錯誤動作和車位移動時出現(xiàn)的異常情況等。若遇車輛未停妥、動作區(qū)域有人或物、運行過程中有車想開進等意外情況，光電開關光線被遮，會給 PLC 一個電平變化信號，從而改變 PLC 的輸人，設備不運行或停止運行。 根據(jù)設計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。河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 控制程序設計 26 6 控制程序設計 PLC 的 I∕ O 資源配置 PLC 輸入口的分配 表 輸入 輸入設備 輸入 輸入設備 X0 啟動 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 /自動 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 X40 3 號車位載車板檢測 X15 4 號載車板光電開關 X41 4 號車位載車板檢測 X16 5 號載車板光電開關 X42 5 號車位載車板檢測 X17 6 號載車板光電開關 X43 6 號車位載車板檢測 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 控制程序設計 27 X20 7 號載車板光電開關 X44 7 號車位載車板檢測 X21 載車板橫移限位開關 X45 1 號車位載車板檢測 X22 載車板升降限位開關 X46 2 號車位載車板檢測 X23 門前光電開關 X47 急停 PLC 輸出口的分配 表 輸出口的分配 輸出地址 輸出設備 輸出地 址 輸出設備 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 報警燈 Y43 反轉(zhuǎn) 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 控制程序設計 28 程序流程圖 本論文所設計的 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，存取車直接開進開出即可?？刂栖浖捎锰菪螆D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懸吊在托架上，在靜止狀態(tài)時， 防墜（安全）掛鉤掛住載車板。 圖 根據(jù)立體車庫的運行控制要求，程序設計方案如下： （ 1）每個載車板在運動之前，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，如果沒有空位，則需要通過周邊載車板橫移運動來挪出空位，然后再進行相應的運行。 啟動 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 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 ? 本次動作結(jié)束 否 是 否 否 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 控制程序設計 29 （ 2）故障報警程序能夠?qū)崟r地采集設備異常信息，及時發(fā)出聲光報警信號，提醒司機和管理人員進行處理。若是車庫在運行過程中，有人或物進入車庫， PLC將立刻關閉所有運行設備，并發(fā)出聲光報警信號。 程序所用狀態(tài)元件、定時器及數(shù)據(jù)存儲器均選用具有掉電保護功能的元件，當系統(tǒng)掉電時元件保 持掉電前的狀態(tài)，以保存現(xiàn)場信息，待上電后繼續(xù)完成被中斷的動作當發(fā)生意外情況時，按下急停按鈕終止系統(tǒng)的運行并保存現(xiàn)場斷點信息當出現(xiàn)電氣或機械故障時，如電機過載、過熱時自動終止系統(tǒng)運行，并發(fā)出聲光報警，同時系統(tǒng)可轉(zhuǎn)人手動方式進行故障處理。 本升降橫移式立體停車庫控制系統(tǒng)分為兩種工作方式：手動方式和全自動方式，可用開關來進行選擇。其中手動方式主要用于調(diào)試維修或應急情況，也就是通過 PLC 實現(xiàn)“點動”，當選擇了車位號后，再按下“上”、“下”、“左”、“右”鍵，就可以把載車板調(diào)整到預定的位置。全自動方式是立體停車庫的正 常工作方式，當鍵入某載車板進出命令后，系統(tǒng)可自動判斷路徑并移動載車板，自動完成進出載車板動作，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，設計出來的程序如附錄 1 所示。 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 總結(jié) 30 7 總結(jié) 通過對本論文的設計我覺得關鍵在于抓住主要矛盾，本設計采用的是三菱FX2N 型 PLC 的可編程序控制器，設計的重點在于軟件與硬件的設計，軟件和硬件設計可同時進行，抓住了這個主要矛盾本設計就已完成百分這五十，我覺得本次設計的另一個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 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。我采取時間最長的搜索途徑是利用網(wǎng)絡。是的，我感覺網(wǎng)絡對我的學習太重要了，在工控網(wǎng)中有大量的 PLC 編程實例，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計機構(gòu)裝置和控制系統(tǒng)進行細致研究，得出如下結(jié)論： （ 1）通過大量的調(diào)研工作，對自動化立體車庫的發(fā)展特點和發(fā)展方向進行了總結(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)展狀況，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)濟效益，對車庫構(gòu)架的鋼結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設計，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系統(tǒng)基礎上，確定了本車庫的機械系統(tǒng)傳動方案。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)濟的方案。 （ 4）提出了控制系統(tǒng)的詳細方案。在車庫自動控制系統(tǒng)中，選用了三菱 FX2N型 PLC 可編程控制器，并對 PLC 功能和特點進行詳細的分析，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 程序部分設計，對于立體車庫安全防護部分做的描述并不多。電 機帶動鏈條所需的傳動力沒有詳細的數(shù)值。對于傳感器，變頻器的詳細功能和用途并不十分清楚。導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踐和現(xiàn)場考察，對于該設計在實際運用中有哪些不足并不能加以驗證。 PLC 作為我們專業(yè)發(fā)展的一個方向，要想真正學好它，我還有很長的路要走，而此次的畢業(yè)設計恰為我的發(fā)展方向奠定了一個基礎。 雖然立體車庫目前在我國應用還較少，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，將會向兩個極河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 總結(jié) 31 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)勢占領市場，這一部分的市場份額預計將達到 50%～ 70%；另一個極端就是技術與性能的極端，要求停車設備具有優(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)外機械停車設備使用經(jīng)驗的總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)人們在利用機械停車設備存取車時，比較追求的是存取車速度、等待時間以及方便的程度。此外，未來的機械停車設備市場，也會更加注重完善的售后服務系統(tǒng)、遠程監(jiān)控系統(tǒng)、遠程故障導處理系統(tǒng)。 機械式立體停車庫的種類繁多，我們必須通過詳盡的技術分析 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)濟技術合理和適應市場要求的機械立體停車庫?？傊?，在我們面臨著建設現(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是無限美好的。 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 參考文獻 32 參考文獻 [1] 史國生 .《電氣控制與可編程控制器技術》 [M] 化學工業(yè)出版社