【正文】 自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 34 參 考 文 獻 [1] 付翠玉，關(guān)景泰，立體車庫發(fā)展的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)，機械設(shè)計與制造， 2021。 2. 經(jīng)過一年的設(shè)計、加工、裝配和調(diào)試，成功完成了該項目，其基本功能達到要求。還有每個車位和立柱兩側(cè)的光電開關(guān)用它們來檢測車輛，當檢測到不符合規(guī)定的項目時，車庫不能運行。有出現(xiàn)緊急情況時的總停開關(guān) 。 我們把該程序分為兩大部分來編制，第一部分為主程序塊，第二部分為子程序塊，該程序的運行原理如圖 ，人機界面如圖 ： 圖 程序原理圖 自動 手動選一層車位選二層車位選三層車位復位選一層車 選二層車 選三層車左移 右移 左移 右移 上升 下降 上升 下降啟動自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 32 圖 人機界面 主程序控制整個車庫的運行情況，調(diào)用子程序處理各種 請求，當開機后，車庫控制系統(tǒng)處于待命狀態(tài)，當進行車輛存取時，先存下層車位，然后再存上層車位，一層車位的存取直接進行，一層以上車位的存取要進行車位的橫移和升降才能完成。在全自動方式下由于載車板的位置是隨機的，即使對于二、三層的同一載車板進出車時，它下層載車板的位置也可能不同，我們不可能把每一種情況都編制一個程序，經(jīng)過分析，我們發(fā)現(xiàn)同一層載車板的進出動作是相似 的，可以把載車板進行分層處理，同一層的使用同一類處理程序，就樣就使得程序大大減化了。 程序設(shè)計中，采用了模塊化的編程形式，車位運行過程中只需調(diào)用子程序模塊，這樣大大降低了程序的復雜程度，方便了程序的修改，而且對于車位的拓展提供了便利的條件。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。 自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 30 表 PLC 的 I/O 分配表 輸入 原件符號 元件名稱 輸出 原件符號 元件名稱 X0 SB0 報警消音 Y0 M1 一（ 1）車位左移 X1 SB1 啟動 Y1 一（ 1）車位右移 X2 SB2 停止 Y2 M2 一（ 2）車位左移 X3 SB3 急停 Y3 一（ 2）車位右移 X4 SB4 自動 Y4 M3 二（ 1）車位左移 X5 SB5 手動 Y5 二（ 1）車位右移 X6 SB6 存取 Y6 M4 二（ 2）車位左移 X7 SB7 取消 Y7 二（ 2）車位右移 X10 SB8 復位 Y10 M5 二（ 1）車位上升 X11 SB9 一（ 1）車位 Y11 二（ 1）車位下降 X12 SB10 一（ 2）車位 Y12 M6 二（ 2）車位上升 X13 SB11 二（ 1）車位 Y13 二（ 2）車位下降 X14 SB12 二（ 2）車位 Y14 M7 三（ 1）車位上升 X15 SB13 三（ 1）車位 Y15 三（ 1）車位下降 X16 SB14 三（ 2）車位 Y16 M8 三（ 2）車位上升 X17 SB15 三（ 3）車位 Y17 三（ 2）車位 下降 X20 SB16 左移 Y20 M9 三（ 3）車位上升 X21 SB17 右移 Y21 三（ 3）車位下降 X22 SB18 上升 Y22 X23 SB19 下降 Y23 X24 SQ1 一（ 1）左限位 Y24 X25 SQ2 一（ 2）左限位 Y25 X26 SQ3 一（ 2）右限位 Y26 X27 SQ4 二（ 1）左限位 Y27 X30 SQ5 二（ 1）右限位 Y30 K1 二（ 1）車位制動 X31 SQ6 二（ 2）左限位 Y31 K2 二（ 2）車位制動 X32 SQ7 二（ 2）右限位 Y32 K3 三（ 1）車位制動 X33 SQ8 二（ 1）上限位 Y33 K4 三（ 2）車位制動 X34 SQ9 二（ 2）上限位 Y34 K5 三（ 3）車位制動 X35 SQ10 三（ 1）上限位 Y35 X36 SQ11 二（ 1）、三（ 1）下限位 Y36 HL2 報警燈 X37 SQ12 三（ 2）上限位 Y37 X40 SQ13 三（ 2）下限位 X41 SQ14 三（ 3）上限位 X42 SQ15 二（ 2）、三（ 3）下限位 X43 NX1 一（ 1）車位檢測 X44 NX2 一（ 2）車位檢測 X45 NX3 二（ 1）車位檢測 X46 NX4 二（ 2）車位檢測 X47 NX5 三（ 1）車位檢測 自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 31 X50 NX6 三（ 2）車位檢測 X51 NX7 三（ 3）車位檢測 X52 NX8 誤入檢測 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(guān)來進行選擇。在本系統(tǒng)中報警器是幾個信號共用一個輸出點，各報警因素邏輯關(guān)系并聯(lián)后接到報警輸出點。一般情況下輸入點與輸入信號，輸出點與輸出控制一對應(yīng)。再考慮到系統(tǒng)的可擴展性，選用三菱公司的 FXN2系列的可編程序控制器完全滿足容量的要求。本系統(tǒng)輸入端有自動 /手動選擇開關(guān)，自動工作時有總開、總停按鈕，有上、下、左、右移動按鈕，車位號信號輸入若干。 所謂輸入輸出點定義是指整體輸入輸出點的分布和每個輸入輸出點的名稱定義，它們會給程序的編制、系統(tǒng)的調(diào)試和文本的打印等帶來很多方便。整個 程序包括主程序模塊、手動按鍵子程序模塊、緊急停車按鍵子程序模塊、初始化程序模塊、存取車位號賦值程序模塊、空車位號與移動車位號賦值程序模塊、載車板平移運動程序模塊、光電開關(guān)子程序模塊、載車板升降運動程序模塊和故障報警子程序模塊。完全達到了作為民用機電一體化設(shè)備所應(yīng)具備的條件，充分發(fā)揮了它的作用。若在程序執(zhí)行過程中，有人、物侵入車庫空間， PLC將按照閉鎖關(guān)系停止設(shè)備運行，同時發(fā)出故障報警。判斷是否有空位是根據(jù)載車板上光電開關(guān)信息來確定的。程序設(shè)計方案如下： （ 1）初始化程序提出系統(tǒng)的控制信息，掃描各到位開關(guān)信號； （ 2）主控制程序按照進車優(yōu)先的原則，將最多的車位保持在進車位置。 圖 存取車程序流 程圖 根據(jù)車庫的運行控制要求，用戶應(yīng)用程序采用模塊化結(jié)構(gòu)， 由主循環(huán)程序和若干子程序構(gòu)成。在設(shè)計不同層進出車程序時運用了 “ 并行分支與匯合 ” 的技巧， 所謂并行分支指的是各分支流程可同時執(zhí)行， 待各流程動作全部結(jié)束后， 根據(jù)相應(yīng)執(zhí)行條件， 匯合狀態(tài)動作。程序流程見圖。 圖 簡化 PLC 接線圖 可編程控制器PLCIN OUTCOM +24 V0V220V光電開關(guān)電源開關(guān)緊急停車復位運轉(zhuǎn)手動傳感器光電開關(guān)行程開關(guān)電磁鐵控制面板按鈕車位電源接地警示燈蜂鳴器電磁鐵升降電機橫移電機顯示器220VABCD+ +24 VCOM自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 28 開機輸入要存取的車位號運行程序并啟動相應(yīng)傳動機構(gòu)載車板是否到位發(fā)出存取車的信號載車板復位車停好否載車板上升載車板是否到位彈出防墜機構(gòu)車是否停止到位車停好存取車完成結(jié)束NYNNNYYY PLC 控制程序設(shè)計 本文所設(shè)計的 PLC 存取車控制系統(tǒng)針對 1 層車位，上 2 層和 3 層的車位的存取。為了判斷載車板上有無車輛，采用了光電開關(guān)。 電氣系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計 PLC 接線設(shè)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(shè)施等。 ( 4 )制動控制 只有二、三層的載車板使用制動系統(tǒng)，每個載車板用皮輪制動，制動桿用電磁鐵控制。 ( 2 ) 二層載車板升降橫移運動控制 二層載車板有兩個， 每個載車板有 橫移、升降四個動作， 采自動抱閘的三相交流電機控制。 ( 4 ) 人員誤入檢測 處理器(CPU)運算器控制器電源輸出部件輸入部件接受現(xiàn)場輸入信號驅(qū)動受控元件外部設(shè)備編輯器打印機EPRO M寫入 器PLC或 上位機....外設(shè)I/O口EPR OM系統(tǒng)程序ROM用戶程序存儲器I/O擴展口I/O擴展單元自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 27 在進入車庫的大門口裝有光電傳感器，在整個裝置在運行的過程中如果光電傳感器接受到有物體誤入的話就立刻停止運行，以保證人員安全。 ( 2 ) 載車板平移運動是否到位檢測 只有下層載車板有平移運動， 在每個車位上分別安裝一只限位開關(guān)， 用于檢測載車板平移運動是否到位。同時在車庫中還采用了一些傳感器以及安全預警裝置，因本系統(tǒng)只有開關(guān)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。為了判斷載車板上有無車輛，采用了光電開關(guān)。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。 PLC 的可靠性、抗干擾 能力強。 圖 車庫系統(tǒng)控制原理框圖 啟動停止急停復位七個車位檢測光電開關(guān)一個誤入檢測光電開關(guān)十五個限位開關(guān)車位選擇PLC輸入模塊PLC輸出模塊PLC四個橫移電機五個升降電機五個制動電磁鐵報警燈人機界面自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 26 由于 PLC 的可靠性、抗干擾能力強。 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(shè)備驅(qū)動執(zhí)行結(jié)構(gòu)，來完成車庫現(xiàn)場的運作。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 ”。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)。 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。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。 PLC 輸出信號給接觸器線圈，控制接觸器的接通與關(guān)斷。 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)。 自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 25 第四章 立體車庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計 整個車庫設(shè)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。 : 梁選用熱軋等邊角鋼， mmd 4? , mmb 25? 。主框架如圖 圖 主框架示意圖 桿件截面校驗 :首先進行柱的校驗，然后是梁的校驗。主框架體系基本上都是由變形限值作為設(shè)計的控制條件，梁柱的截面尺寸主要由結(jié)構(gòu)的剛度而不是強度來決定。 電磁鐵自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 23 主框架部分 主框架體系的基本構(gòu)成是由水平方向的梁和垂直 方向的柱通過鋼性結(jié)點連接而成。因而這種方案還是比較好的。當電機要運行時，電磁鐵給電，頂起桿，有杠桿原理使皮帶松開，消除制動。但電機在工作時，制動裝置是不需要的，我們又采用電磁鐵通電頂開 制動桿，從而達到消除制動的效果。因此需要加以制動。 圖見優(yōu)化卷輪建模。 取與軸承配合處的直徑 mmd 201 ? , 安裝尺寸 mmda ? 與卷筒配合處直徑 mmd ? 與鏈輪配合處直徑 mmd 253 ? 卷筒配合優(yōu)化設(shè)計 卷筒做為升降軸的從動件，與升降軸直接 配合，一般采用過盈配合，可增加摩擦系數(shù)提高傳動功率。mm示意圖如圖 所示 圖 升降傳動示意圖 升降傳動系統(tǒng)電動機的選擇 自動立體車庫模擬裝置的開發(fā) 19 升降所需功率 P = G V = 7 = W 選擇功率 P = 25W 的電動機，頻率為 50HZ，電壓 220V，經(jīng)減速器后電動機的輸出轉(zhuǎn)速為 min/401 rn ? 初定卷筒直徑為 50mm,載車板上升速度 V = m/s,求得卷筒的轉(zhuǎn)速 2n : 由 1 00 2?? Rn? 得， m i n/252 rn ????? ? 鏈輪的傳動比 ??? nni 初取傳動比 i = 2 升降鏈輪的設(shè)計 1