【正文】 原理。電感式接近開關(guān)是用金屬觸發(fā)；而電容式接近開關(guān)可用各種材料觸發(fā)，無(wú)論是固體，液體或粉末狀都可；超聲波式接近開關(guān)可觸發(fā)固體，液體或粉末狀物體，只要對(duì)聲音有足夠的反射能力即可。 接近開關(guān)是一種非接觸式開關(guān)，當(dāng)物體接近某一信號(hào)機(jī)構(gòu)時(shí)，信號(hào)機(jī)構(gòu)發(fā)出接近信號(hào)，它不需要機(jī)械式行程開關(guān)必須 施以機(jī)械力，與有觸頭的行程開關(guān)相比，其優(yōu)點(diǎn)是：動(dòng)作可靠，反應(yīng)速度快（即操作頻率高），壽命長(zhǎng)，靈敏度高，沒(méi)有機(jī)械損耗，適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境等。車庫(kù)的平層信號(hào)是在每層上安裝的接近開關(guān)來(lái)產(chǎn)生的。 cm2） 重量 （ kg） 外形尺寸 （ mm） 35 35000 134134226 18 （ 2） PLC 對(duì)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng) 三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，分慢速、中速和快速三檔，分別通過(guò)開關(guān) S S2 和 S3 選擇；步數(shù)控制分單 步、 10 步、 100 步三擋，分別通過(guò)按鈕 S開關(guān) S5 和 S6 選擇；暫停步進(jìn)電機(jī)通過(guò) S7 控制；啟動(dòng)控制由內(nèi)部寄存器 M50 控制；正、反轉(zhuǎn)控制由內(nèi)部寄存器 M60 控制。） 相電流 （ A） 130BYG350EH0602 6 保持轉(zhuǎn)矩 （ N 取二級(jí)主動(dòng)輪直徑： mm303 ?? 17 一級(jí)主動(dòng)輪直徑?。?mm251 ?? 減速比取 1:3 則去一級(jí)從動(dòng)輪直徑為： mm752 ?? 電機(jī)最大轉(zhuǎn)速為： srCVn / m a xm a x ??? 驅(qū)動(dòng)細(xì)分?jǐn)?shù)： i ??? Cm 故取細(xì)分?jǐn)?shù)為 4. 實(shí)際脈沖當(dāng)量： mmmC ???? 第二級(jí)主動(dòng)輪上的力矩： NmFT 8 42 32 ???? 電機(jī)軸上的力矩： 2 83 8 4i21 NTT ??? 由于沒(méi)有考慮同步帶的效率、導(dǎo)軌的摩擦和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等因素，同時(shí)，步進(jìn)電機(jī)高速時(shí)扭矩要大幅下降；所以，取安全系數(shù) 4比較保險(xiǎn)。 設(shè)加速時(shí)間為 1S，則加減速時(shí)間共為 2S，且加減速過(guò)程的平均速度為最大速度的一半。即 提升的位移為 2m，由此可以計(jì)算出提升速度為。 （ 3）橫移機(jī)構(gòu) 橫移機(jī)構(gòu)使托車板從載車臺(tái)橫移至泊車位或從泊車位橫移至載車臺(tái)，以完成車輛的出入庫(kù)過(guò)程。存車時(shí)，將待入庫(kù)車輛停放在托車板上，再利用載車臺(tái)升降和橫移機(jī)構(gòu)橫移將車送至泊車位 。在基層的底部和五層的頂部我們分別安裝了限位開關(guān)，對(duì)載車臺(tái)起限位保護(hù)作用。載車臺(tái)上下升降的位置信號(hào)來(lái)自接近開關(guān)，我們總共設(shè)置了 7 個(gè)接近開關(guān)，分別設(shè)置在基層，一層，二層，三層，四層，五層。 15 第四章 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 車庫(kù)的單位控制機(jī)構(gòu) 41 正面及側(cè)面圖 車庫(kù)的大致結(jié)構(gòu)可以參照?qǐng)D 4－ 1，現(xiàn)在簡(jiǎn)要介紹一下車庫(kù)的三大單位控制機(jī)構(gòu)：升降機(jī)構(gòu)，拖車板，橫移機(jī) 構(gòu)。采用的 PLC 是由三菱公司生產(chǎn)的，型號(hào)為 FX2N— 80MR。理論上也可用于立體停車庫(kù)系統(tǒng)，但實(shí)際上在立體停車庫(kù)的控制系統(tǒng)中，單片微機(jī)控制卻沒(méi)有得到廣泛的推廣應(yīng)用，其原因主要有以下幾點(diǎn)： （ 1） 單片微機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)周期比較長(zhǎng)，系統(tǒng)調(diào)試耗時(shí)比較多； （ 2） 單片微機(jī)抗干擾能力比較弱，所以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境要求很苛刻； （ 3） 單片微機(jī)自身就是弱電驅(qū)動(dòng)，但是對(duì)于停車庫(kù)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，執(zhí)行部件是電機(jī)，屬?gòu)?qiáng)電 系統(tǒng)，這就需要由弱電驅(qū)動(dòng)強(qiáng)電，隨著驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)的增加，系統(tǒng)的可 靠性就下降了； （ 4） 單片微機(jī)控制系統(tǒng)，其控制程序基本上是匯編語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言雖然功能比較強(qiáng)大，但是程序編制工作量比較大。 單片微機(jī) (Single Chip MicroComputer)控制 單片微機(jī)就是我們通常所說(shuō)的單片機(jī)，是將 CPU, RAM, ROM(EPROM)、定時(shí)器 / 14 計(jì)數(shù)器和 1/0 接口全部集成在一個(gè)硅片上。通用性不好，不同廠家的可編程控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。 同樣，可編程控制器控制也有其不足的地方，在 性價(jià)比上要高于繼電器控制和單片微機(jī)控制 。因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)。既可控制簡(jiǎn)單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。既可控制一臺(tái)單機(jī)、一個(gè)車庫(kù)，又可控制一個(gè)車庫(kù)群。 （ 5） 功能強(qiáng) 現(xiàn)代 PLC不僅具有條件控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和步進(jìn)等控制功能，而且還能完成 A/D, D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān) 控等。 （ 4） 接線簡(jiǎn)單 PLC 的接線只需將輸入設(shè)備 (如按鈕、開關(guān)等 )與 PLC 輸入端子連接，將輸出設(shè)備 (如接觸器、電磁閥等 )與 PLC 輸出端子連接。而PLC 的輸入輸出接口已經(jīng)做好，可直接與控制現(xiàn)場(chǎng)的用戶設(shè)備直接連接。它與目前微機(jī)控制常用的匯編語(yǔ)言相比，雖然在 PLC 內(nèi)部增加了解釋程序，增加了程序執(zhí)行時(shí)間，但對(duì)大多數(shù)的停車庫(kù)控制設(shè)備來(lái)說(shuō)， PLC 的控制速度是足夠的。例如目前大多數(shù) PLC 采用的梯形圖語(yǔ)言編程方式，既繼承了繼電器控制線路的清晰直觀感，又考慮到大多數(shù)電器技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及應(yīng)用微機(jī)的水平，很容易被電器技術(shù)人員所接受。 （ 3） 編程簡(jiǎn)單、使用方便 用單片計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，使用的是匯編語(yǔ)言，難于掌握，要求使用者具有一定水平 13 的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。同時(shí)對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備，停電時(shí)利用后備電池供電，確保信息不丟失。 ② 軟件措施 監(jiān)控程序定期的監(jiān)測(cè)外界環(huán)境，如掉電、鉗電壓、后備電池電壓過(guò)低及 強(qiáng)干擾信號(hào)等 :當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲(chǔ)器，并對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行封閉，禁止對(duì)存儲(chǔ)器的任何操作，以防存儲(chǔ)信息被沖掉。采用模塊式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時(shí)修復(fù)。另外， PLC 還在硬件和軟件兩方面采取了以下主要措施來(lái)提高其可靠性。 PLC 的研制者在這一方面采取了許多有利的措施，使 PLC 具有很高的可靠性和抗干擾能力，因此被稱為“專為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)”。PLC 還有多種功能模塊，可以根據(jù)需要靈活組合成各種不同功能的控制裝置，實(shí)現(xiàn)各種特殊的控制要求。而且，同一臺(tái)可編程控 制器還可 12 以用于不同的控制對(duì)象，只要改變軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求，因此具有很大的靈活性、通用性。 （ 2） 可編程控制器 (Programmable Logic Controller)控制 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的垂直升降式立體停車庫(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、大容量的現(xiàn)代化垂直升降式立體停車庫(kù)中。最后，隨著驅(qū)動(dòng)部件的不斷增加，其邏輯電路的搭載難度也大大增加了。第二，不適合應(yīng)用于大規(guī)模、大容量的立體停車庫(kù) 。 繼電器控制也有許多不足之處。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，誕生了許多其它形式的控制元器件，并已經(jīng)很快的取代了這種早期的控制形式。 （ 1） 繼電器控制 在垂直升降式立體停車庫(kù)的應(yīng)用初期，繼電器控制形式比 較常用。 垂直升降式立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)硬件的選擇 控制系統(tǒng)硬件確定主要包括系統(tǒng)控制形式及控制核心單元的選擇、輸入?yún)⒘康臋z測(cè)和傳感器的選擇、輸出驅(qū)動(dòng)方式和驅(qū)動(dòng)元件的選擇、人機(jī)聯(lián)系方式的選擇，最后生成硬件接線圖。 有效度= MTBFMTBF+ MTTR 11 較高的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 設(shè)計(jì)車庫(kù)的控制系統(tǒng)時(shí)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是始終要考慮的指標(biāo)，即要有較高的價(jià)格性能比。要達(dá)到這一目的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，主要采用標(biāo)準(zhǔn)化總線設(shè)計(jì)，輸入輸出通道設(shè)計(jì)。 通用性好 工業(yè)控制技術(shù)發(fā)展迅速，更新?lián)Q代快，而且被控對(duì)象的控制要求也會(huì)根據(jù)生產(chǎn)的發(fā)展不斷提出新的要求。在可維護(hù)性能方面，硬件設(shè)計(jì)時(shí)，控制柜應(yīng)有較大的維修操作空間，硬件采用模塊式組合結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)故障時(shí)，容易采用更換方式進(jìn)行維修，從而縮短維修時(shí)間。使用性能方面，硬件設(shè)計(jì)時(shí)要盡量降低操作人員的專業(yè)知識(shí)要求，如控制界面不要太復(fù)雜，操作順序簡(jiǎn)單、 操作出錯(cuò)不會(huì)引起人身設(shè)備故障等，使操作人員感到容易學(xué)習(xí)，使用方便。如用下面公式來(lái)衡量，有效度 A 愈接近 1，控制系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性就越高，這取決于合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制電路的設(shè)計(jì)、元器件質(zhì)量、組裝調(diào)試時(shí)嚴(yán)格的工藝規(guī)程等。一方面，必須具有很強(qiáng)的抗車庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)干擾能力；系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境，考慮合 適的抗干擾措施。垂直升降式立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)的具體組成，要根據(jù)具體的控制形式而定，其組成形式也很靈活多樣。操作人員可以通過(guò)界面向車庫(kù)系統(tǒng)發(fā)送動(dòng)作意圖，車庫(kù)系統(tǒng)可以向操作人員反饋系統(tǒng)運(yùn)作狀況。垂直升降式立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)應(yīng)用的接口電路為開關(guān)量接口電路。接口是驅(qū)動(dòng)單元與控制核心單元以及執(zhí)行部件與驅(qū)動(dòng)單元間的連接點(diǎn)。其系統(tǒng)控制原理框圖，如圖 所示。它指揮著車庫(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。垂直升降式立體停車庫(kù)的控制系統(tǒng)是整個(gè)車庫(kù)系統(tǒng)的重要組成部分，也是車庫(kù)系統(tǒng)的核心。 9 第三章 控制系統(tǒng)的選擇 垂直升降式立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)的原理 垂 直升降式立體停車庫(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。由于原地待命策略不必作前期準(zhǔn)備工作，所以能耗最低。原因是在存車優(yōu)先模式中，顧客取完車以后，可以直接進(jìn)入存車優(yōu)先模式，所以其前期準(zhǔn)備的能耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于取車優(yōu)先。 控制策略 方案總結(jié) : 首先，從經(jīng)營(yíng)者的角度來(lái)看，存車優(yōu)先無(wú)需讓停車顧客等待，可以避免了新顧客的不耐煩心理，更有利于車庫(kù)的推廣。通過(guò)對(duì)參數(shù) in 和 Out 的合理選擇，便可實(shí)現(xiàn)存車優(yōu)先和取車優(yōu)先的轉(zhuǎn)換，以適應(yīng)存取車高峰。若當(dāng)前控制策略是存車優(yōu)先，則車庫(kù)中存車數(shù)量從小于 Out 變化到大于 Out 時(shí)，控制策略由存車優(yōu)先轉(zhuǎn)換為取車優(yōu)先。 三、存車優(yōu)先和取車優(yōu)先組合控制策略 當(dāng)車庫(kù)的存車數(shù)量達(dá)到一定限度后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)存車優(yōu)先或取車優(yōu)先的轉(zhuǎn)換。 一、存車優(yōu)先策略 當(dāng)電梯完成存取操作后回到基層，有且僅有 1 塊托車板在電梯上，以供下輛輛車可立即開進(jìn)電梯，無(wú)需等待。如圖 25 25 六層垂直升降式立體車庫(kù)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由本組成員單俊宜同學(xué)完成 8 控制策略方案比較 控制策略方案 車庫(kù)運(yùn)行的控制策略直接影響到整個(gè) 車庫(kù)的存取車時(shí)間、設(shè)備損耗和能耗。 因?yàn)榇怪鄙凳搅Ⅲw車庫(kù)與 升降 橫移 式立體車庫(kù)相比，它的單車位成本甚至比 5 層以下的多層 升降 橫移 式要低，存取時(shí)間比多層垂直升降式要少。其升降速度可低到 5~20m/min，轎廂系統(tǒng)盡量簡(jiǎn)化，結(jié)構(gòu)重量輕，一般不設(shè)回轉(zhuǎn)臺(tái)，不要嚴(yán)格的外裝修，地基投資少，消防系統(tǒng)簡(jiǎn)單。其地皮利用率高， 7 但對(duì)地基、消防要求高，單車成本高。它要求升降速度快，結(jié)構(gòu)剛度好。這種車庫(kù)有幾十米高，每層有 2 個(gè)或幾個(gè)泊位。 3） 可采用自動(dòng)控制，運(yùn)行安全可靠。 圖 23 垂直循環(huán)式立體停車庫(kù) 產(chǎn)品特點(diǎn)： 1） 外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。 6 圖 22 巷