【正文】 運器垂直升降橫向移動借助導(dǎo)軌也是利用一臺電機便可實現(xiàn)車位的移動它的主要優(yōu)點在于同一層的車位移動獨立可以自由動作并且動作時間短縮短了存取車的時間 車庫可設(shè)在地上也可設(shè)在地下或一半設(shè)在地 下一半設(shè)在地上其鋼結(jié)構(gòu)框架按一定規(guī)格的分格單元進行組合可縱向延伸分段集中控制也可橫向并列分排單獨控制車庫組合布置的不同形式可適應(yīng)不同場地條件的需要配置非常靈活 22 升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)及組成部分 升降橫移式立體停車庫主要由鋼結(jié)構(gòu)部分載車板部分傳動系統(tǒng)控制系統(tǒng)安全防護措施五大部分組成 對于兩層升降橫移式立體停車庫的設(shè)計其主要的設(shè)備規(guī)格及停車容量如表1 2 所示 23 立體停車庫的結(jié)構(gòu)及車容量的主要參數(shù) 設(shè)備中心尺寸 mm 圖 2 安全措施主要是對頂層車位的防墜在本設(shè)計通過由安全掛鉤電磁鐵掛環(huán)構(gòu)成的防墜防止通 過 PLC 控制電磁鐵對掛鉤進行開啟和關(guān)閉 23 升降橫移式立體停車庫的運動規(guī)律 圖 21 是全地上布置型式的 2 3 升降橫移式立體停車庫共 6 個車位 5 個托盤最多停 5 輛車 n 號托盤上為 n 號車車在庫內(nèi)運行的情況是這樣的圖中 1 2 號車直接存取車 4 號車是通過 2 號車橫移出空位后下降到地面層后存取車之后 ③ ④ ⑤ ① ② 圖 21 再返回頂層 12 號車歸位 5 好車可以直接下降進行存取車執(zhí)行完后再返回頂層例如如果先要取 3 號車首先將 2 號車位橫移 3 號車位下降然后取出 升降橫移立體車庫結(jié)構(gòu)特點為 底層只能平移頂層只能升降當(dāng)?shù)讓榆囄灰嫒≤嚂r無需移動其它托盤就可直接進出車頂層進出車時底層要進行相應(yīng)的平移處理直到下方為空才可進行下降和進出車動作進出車后托盤再上升回到原位置原來底層的車歸位其運動總原則是升降復(fù)位之后平移復(fù)位 第三章 升降橫移式立體停車庫的控制系統(tǒng) 3 1 升降橫移式立體停車庫控制原理及控制系統(tǒng)組成 升降橫移式立體停車庫是一種比較典型的跨學(xué)科機電一體化產(chǎn)品集機械電子信息技術(shù)于一體其中電子技術(shù)信息技術(shù)和傳感技術(shù)的合理運用與組合構(gòu)成了車庫的控制系統(tǒng)升降橫移式立體停車庫的控制系統(tǒng)是整個車庫系統(tǒng)的重要 組成部分也是車庫系統(tǒng)的核心執(zhí)行機構(gòu)是四肢框架是區(qū)體那么控制系統(tǒng)就是大腦它指揮著車庫的每個運作過程并對整個系統(tǒng)的狀態(tài)過程進行監(jiān)控 圖 31 車庫系統(tǒng)控制原理框圖 升降橫移式立體停車庫的系統(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)行機構(gòu)來完成車庫現(xiàn)場的運作其系統(tǒng)控制原理框圖如圖 31 所示 廣義上來說車庫的控制系統(tǒng)主要有以下幾部分組成控制核心單元接口驅(qū)動單元和界面控制核心單元是整個控制系統(tǒng) 的腦件它可隨著控制形式的不同而不同可以是繼電器組成的邏輯電路也可以是可編程控制器 PLC Programmable Logic Controller 或單片機系統(tǒng)可編程控制器是現(xiàn)有車庫控制系統(tǒng)的首選 接口在車庫的控制系統(tǒng)中是必不可少接口是驅(qū)動單元與控制核心單元以及執(zhí)行部件與驅(qū)動單元間的連接點接口電路大致有三種開關(guān)量接口電路數(shù)字量接口電路和模擬量輸入輸出接口電路升降橫移式立體停車庫控制系統(tǒng)應(yīng)用的接口電路為開關(guān)量接口電路 驅(qū)動單元是升降橫移式立體停車庫控制系統(tǒng)的最后一個環(huán)節(jié)其種類及范圍也很廣但在車庫控制系統(tǒng)中驅(qū) 動單元比較單調(diào)其驅(qū)動部件只有一個專用減速機 帶剎車 所以智能控制的車庫系統(tǒng)的運動是靠受控的驅(qū)動元件來驅(qū)動的 界面是操作人員與車庫控制核心單元交流信息的平臺操作人員可以通過界面向車庫系統(tǒng)發(fā)送動作意圖車庫系統(tǒng)可以向操作人員反饋系統(tǒng)運作狀況簡單的界面可以是一個操作盒而復(fù)雜的界面可以為利用微機通過運用專用的應(yīng)用軟件建立的人機界面升降橫移式立體停車庫控制系統(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 32 升降橫移式立體停車庫系統(tǒng)控制形式的選擇 如今在車庫眾多的控制系統(tǒng)中有三種比較常見的控制形式繼 電器邏輯電路控制單片機控制可編程控制器控制現(xiàn)對這三種控制形式作以簡單的分析及選擇 繼電器邏輯電路控制它主要是利用多個主交流接觸器中間接觸器以及過載熱繼電器等電器元件經(jīng)合理的聯(lián)接構(gòu)成具有簡單控制功能的邏輯電路在小型低成本的升降橫移式立體停車庫中運用較多 優(yōu)點其控制元件比較少專用性比較強利用繼電器控制其電路也相應(yīng)的簡單電路搭載用時少成本也很低適合于家庭用升降橫移式立體停車庫 缺點難以實現(xiàn)智能模塊化控制不適合應(yīng)用于大規(guī)模大容量的立體停車庫元器件的損壞率比較高車庫運行的可靠性不佳隨著驅(qū)動部件的不斷增加其邏輯電路的搭 載難度也大大增加了對于大中型升降橫移式立體停車庫其控制形式就不適合運用繼電器的控制形式 單片機控制單片機控制在機電設(shè)備中是一種比較常見的控制形式由于它的控制功能強體積小功耗小成本低和使用方便可以直接裝到儀器設(shè)備上理論上也可用于立體停車庫系統(tǒng)但實際上在立體停車庫的控制系統(tǒng)中單片微機控制卻沒有得到廣泛的推廣應(yīng)用其原因主要有以下幾點 1 單片微機控制系統(tǒng)開發(fā)周期比較長系統(tǒng)調(diào)試耗時比較多 2 單片微機抗干擾能力比較弱所以對現(xiàn)場工作環(huán)境要求很苛刻 3 單片微機自身就是弱電驅(qū)動但是對于停車庫系統(tǒng)來說執(zhí)行部件是電機屬強電系統(tǒng)這 就需要由弱電驅(qū)動強電隨著驅(qū)動環(huán)節(jié)的增加系統(tǒng)的可靠性就下降了 4 單片微機控制系統(tǒng)其控制程序基本上是匯編語言匯編語言雖然功能比較強大但是程序編制工作量比較大 可編程控制器 Programmable LogicController 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位大容量的現(xiàn)代化升降橫移式立體停車庫中 可編程控制器與繼電器單片微機相比有著比較獨特的優(yōu)點 1 靈活通用 2 可靠性高抗干擾能力強 3 編程簡單使用方便 4 接線簡單 5 功能強 6 體積小重量輕和易于實現(xiàn)機電一體化 同樣可編程控制器控制也有其不足的 地方在性價比上要高于繼電器控制和單片微機控制其開發(fā)潛力要差于單片微機不如其功能靈活多樣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 通過對三種控制形式的分析以及在實際應(yīng)用中的程度可編程控制器在立體停車庫的發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用本文車庫系統(tǒng)即采用可編程控制器控制形式 33 升降橫移式立體停車庫 2 3 控制系統(tǒng)運動結(jié)構(gòu)的分析 升降橫移式立體停車庫的控制系統(tǒng)必須確保車庫的各運動機構(gòu)能夠在規(guī)定的時間內(nèi)準(zhǔn)確無誤完成所要求的動作確保對車庫現(xiàn)場的工作狀況進行實時監(jiān)控并把監(jiān)控信息反饋至系統(tǒng)的控 制核心由它對系統(tǒng)機構(gòu)的運作進行修正保證車庫整個系統(tǒng)在穩(wěn)定正常的狀態(tài)下進行工作 本文以 23 控制系統(tǒng)為例進行分析如下圖所示先要取 ③ ④ ⑤ ① ② 四號車首先應(yīng)檢測其下方是否有空位圖中四號車位下方是二 號車位所以需要二號車位向右橫移后四號車位下降然后執(zhí)行取車動作之后四號車位再上移最后二號車位歸位如下圖所示 ③ ⑤ ① ④ ② ▼ ③ ④ ⑤ ① ② 如果現(xiàn)在要向五號車位存車則需要五號車位下移存車完畢后五號車位再上移如下圖所示 ③ ④ ① ② ⑤ ▼ ③ ④ ⑤ ① ② 根據(jù)運動的規(guī)律不難發(fā)現(xiàn)存取車過程中涉及最多的就三個方面 一為了讓出空位托盤需要橫移 二為了存取車需要托盤的升降 三托盤左右橫移一個準(zhǔn)確的停車位 和升降到準(zhǔn)確的位置 由此看出控制任務(wù)主要就是要完成對橫移升降以及定位的控制在升降橫移式立體停車庫中每一個有效車位都有一組獨立的橫移和升降系統(tǒng)分別由一個橫移專用小型減速電機和一個升降專用減速大電機組成橫移定位靠安裝在橫移導(dǎo)軌規(guī)定位置的行程開關(guān)來完成升降定位則靠安裝在地面和車位架規(guī)定位置的行程開關(guān)來完成控制橫移電機和升降電機可以看作是控制系統(tǒng)的輸出 開關(guān)量輸出 行程開關(guān)可以看作是控制系統(tǒng)的信號輸入開關(guān)量輸入 34 升降橫移式立體停車庫控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計及確定 移式立體停車庫控制系統(tǒng)的硬件組成 系統(tǒng)硬件組成如圖所示 觸摸屏作為控制系統(tǒng)的操作界面包含密碼設(shè)置及保護存取車管理等功能除顯示時鐘與日期空車位提示外還設(shè)有位選擇啟動停止急停復(fù)位自動手動切換等功能軟鍵 運行方式分自動和手動兩種可通過開關(guān)切換在車庫正常運行時使用自動方式在設(shè)備維修和調(diào)試時可使用手動方式自動方式和手動方式均采用 PLC 可編程控制器控制因此可保證設(shè)備在任何方式下的安全運行 統(tǒng)的輸入輸出分析 輸入分析 1 觸摸屏觸摸屏是控制系統(tǒng)的操作界面應(yīng)該設(shè)有車位選擇啟動停止急停復(fù)位自動點動切換等控制按鈕 2 讀卡器讀卡器用于識別車主信息便于管理 3 控制柜在入口處設(shè)有電氣 控制柜所有電氣控制元件均裝于柜內(nèi)控制柜上還有手動控制按鈕用于實現(xiàn)手動控制 4 傳感器包括光電傳感器行程開關(guān)限位開關(guān)等 輸出分析 1 平移和升降電機載車板的左右平移和上下移動由電機的正反轉(zhuǎn)控制 2 防墜裝置當(dāng)頂層載車板停放完畢后為防止載車板墜落在相應(yīng)的位置裝有防墜裝置由電磁鐵驅(qū)動打開和關(guān)閉 3 車庫的指示設(shè)備運行燈報警器和警鈴車庫中車位動作時運行燈亮提醒人員注意當(dāng)出現(xiàn)緊急狀態(tài)時報警燈閃爍同時警鈴響起 測系統(tǒng) 1 緊急停止裝置設(shè)置緊急制動開關(guān)當(dāng)出現(xiàn)異常情況時能使停車設(shè)備立即停止運轉(zhuǎn) 2 車輛有無檢測為了判斷載車板是否存有車 輛每個載車板上應(yīng)安裝檢測車輛有無的傳感器 3 準(zhǔn)確定位檢測為了保證載車板是否運動到指定位置應(yīng)在相應(yīng)的車位上安裝檢測載車板是否升降或橫移到位的檢測裝置 4 汽車長度限制裝置設(shè)置超長光電檢測裝置當(dāng)進入設(shè)備的車輛超過適停車輛尺寸時設(shè)備自動封閉并報警提示 5 汽車重量限制裝置當(dāng)進入設(shè)備的車輛超過適停車輛的重量時設(shè)備自動封閉并報警提示 移式立體停車庫控制系統(tǒng)硬件的確定 1PLC 的選擇 常見的 PLC有日本三菱 PLC和德國西門子 PLC三菱 PLC便宜適用面廣結(jié)構(gòu)靈活傳輸質(zhì)量高速度快帶寬穩(wěn)定范圍廣低成本但是目前用的很少很多硬件軟件 接口是專用的兼容性比較差 而西門子 PLC 貴但用的比較多軟件操作也比較方便資料易找可靠性相當(dāng)好西門子是真正的 PLC存儲區(qū)每位都是周期掃描因為西門子 PLC用的比較多和其他設(shè)備如觸摸屏軟件組態(tài)監(jiān)控等也比較好兼容為以后改造提供了可能 SIMATIC S7200 PLC 是超小型化的 PLC 它適用于各行各業(yè)各種場合中的自動檢測監(jiān)測及控制等 S7200 PLC 的強大功能使其無論單機運行或連接網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能 新一代的 CPU模塊按 IO點數(shù)多少不同和效能不同而有五種不同結(jié)構(gòu)配置的品種即 CPU221CPU 222CPU224CPU224XPCPU226 其中 CPU 226 集成 24 輸入 16 輸出共 40 個數(shù)字量 IO 點 7 個擴展模塊最大擴展至 248 路數(shù)字量 IO 點有紅色大蘑菇頭突出于按鈕螺帽之外供需要緊急切斷電源時使用 旋轉(zhuǎn)式按鈕帶燈按鈕帶有指示燈的按鈕尚可兼做指示燈行程開關(guān)的選擇 2 3 升降橫移式立體停車庫橫移和升降定位所運用的檢測器件為行程開關(guān)行程開關(guān)是將機械位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栆詫崿F(xiàn)對機械運動的電氣控制應(yīng)用于車庫系統(tǒng)的限位保護和行程控制行程開關(guān)靠外加機械力使觸點動作可分為三種快速動作非快速動作和微動非快速行程開關(guān)在機械系統(tǒng)的 移位控制中被廣泛的應(yīng)用其缺點就是觸頭的通斷速度與機械運動部件推動推桿的速度有關(guān)當(dāng)運動部件移動速度較慢時觸頭打開與閉合的速度緩慢觸點斷開時產(chǎn)生的電弧維持時間長容易損壞觸頭當(dāng)運動部件移動速度小于 0 4mmin時應(yīng)當(dāng)選用快速動作的行程開關(guān)停車庫中部件的運動均大于這個速度使