【正文】 出車時(shí)間長(zhǎng)，雖然各種類別的機(jī)械停車設(shè)備對(duì)單車最大進(jìn) (出 )時(shí)間一般控制在 2分鐘以內(nèi)，但由于單套設(shè)備往往只有一套執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不允許多輛車同時(shí)出入庫(kù)，如果面臨高峰期，勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)等候現(xiàn)象。根據(jù)我國(guó)發(fā)布的 JBT 87131998《機(jī)械式停車設(shè)備類別、型式與基本參數(shù)》標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械式停車設(shè)備的類別名稱及代號(hào)見表 1．現(xiàn)介紹幾種具有一定代表性的類型 [3]： 表 1 機(jī)械式停車設(shè)備的類別名稱及代號(hào) Table1 Mechanical parking equipment category name and code 類別 名稱 升降 橫移 垂直 循環(huán) 水平 循環(huán) 多層 循環(huán) 平面 移動(dòng) 巷道 堆垛 垂直 升降 簡(jiǎn)易 升降 代號(hào) SH CX SX DX PY XD CS JS 升降橫移式停車設(shè)備利用載車板的升降或橫移來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛的存取，此類停車庫(kù)將載運(yùn)和存放汽車的載車板與升降裝置組合在一起使用，構(gòu)成立體化存車的形式，多為中、小型車庫(kù)，泊位數(shù)目從幾輛至幾十輛不等，一般設(shè)計(jì)為 2或 3 層，極少超過(guò) 5 層。這種類型的立體車庫(kù)造價(jià)不高，車位的布置緊湊，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，在樓字地下室或住宅小區(qū)的空地上布置較為方便，特別適用于平面自走式停車庫(kù)的改造工程。這種車庫(kù)有幾十米高，每層可設(shè) 2個(gè)或多個(gè)泊位，可單獨(dú)建設(shè)或安裝于建筑物內(nèi)，一般采用可編程序邏輯控制器構(gòu)成其自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛的全自動(dòng)存取、自動(dòng)計(jì)費(fèi)等功能。而且運(yùn)行中會(huì)有一段空行程，效率不高。這種停車設(shè)備的工作原理是電機(jī)通過(guò)減速機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在牽引機(jī)構(gòu) — 鏈條上，每隔一定距離安裝一個(gè)存車托架，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，存車托架隨鏈條起做循環(huán)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到存取車的目的。 水平循環(huán)類采用一個(gè)水平循環(huán)運(yùn)動(dòng)的車位系統(tǒng)來(lái)存取停放車輛的停車庫(kù)叫水平循環(huán)類停車庫(kù)。 多層循環(huán)類停車庫(kù)是通過(guò)使載車板作上下循環(huán)運(yùn)動(dòng)，而實(shí)現(xiàn)車輛多層存放的多層循環(huán)式停車設(shè)備，減少了占地面積，提高了存取車的自動(dòng)化程度。 巷道堆垛類 立體停車設(shè)備是利用巷道堆垛機(jī)或橋式起重機(jī)作為搬運(yùn)裝置，進(jìn)入到搬運(yùn)裝置中的車輛可同時(shí)進(jìn)行兩維的運(yùn)動(dòng)，快速到達(dá)指定車位，再用存取機(jī)構(gòu)將車存入泊位。 1． 3 論文的主要研究?jī)?nèi)容 本論文在查閱大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，以新型智能立體停車庫(kù)的控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，著重于控制系統(tǒng)軟件方案的制定和具體實(shí)現(xiàn)，主要內(nèi)容包括： （ 1)立體車庫(kù)的總體結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理分析； （ 2)立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的硬件方案； （ 3)立體車 庫(kù)控制系統(tǒng)的軟件主體方案制定及實(shí)現(xiàn)； （ 4)立體車庫(kù)的安全性問(wèn)題保障。此立體車庫(kù)適用于地面及地下停車場(chǎng)，配置靈活，造價(jià)較低。 與其它幾種類型相比，由于升降橫移式立體車庫(kù)適應(yīng)性強(qiáng)而備受青睞。通過(guò)分析比較各種類型的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合技術(shù)可行性和投資經(jīng)濟(jì)性，本課題的立體車庫(kù)類型設(shè)計(jì)為升降橫移式。主框架部分大多采用鋼板、型鋼連接而成的結(jié)構(gòu)；載車板采用框架式，這種載車板的優(yōu)點(diǎn)是可按需要設(shè)置行車通道寬度，并具有較好的導(dǎo)入功能；傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為每一個(gè)車位都有一搬運(yùn)器，所需存取車輛的搬運(yùn)器通過(guò)升降、橫移運(yùn)動(dòng)到達(dá)預(yù)定位置，進(jìn)行車輛存取，完成存取全過(guò)程。其車位結(jié)構(gòu)為 2 維矩陣形式，可設(shè)計(jì)為多層和多列。 圖 1 車庫(kù)結(jié)構(gòu)示意圖 Fig1 The garage structure diagram 立體車庫(kù)的控制總體方案 升降橫移立體停車庫(kù)以停放轎車為主，適用于地面及地下停車場(chǎng)，配置靈活。 PLC 采用了以計(jì)算機(jī)為核心的通用自動(dòng)控制裝置，集微 機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通訊技術(shù)為一體，可靠性強(qiáng)、性價(jià)比高、設(shè)計(jì)緊湊、擴(kuò)展性好、操作方便，適用于頻繁啟動(dòng)和惡劣的環(huán)境，因此在立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)中通常采用 PLC 作為電控系統(tǒng)的核心 [4]。 系統(tǒng)的工作原理及過(guò)程 整個(gè)系統(tǒng)將 由 PLC、變頻器、條碼打印機(jī)和條碼掃描器組合控制，用轉(zhuǎn)換開關(guān)來(lái)控制設(shè)備的手動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行和正常停止 [5]。在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)發(fā)生特殊情況或故障時(shí)，按下急停按鈕，車位瞬間停下，直到排除故障后，復(fù)位急停按鈕，車位又按原來(lái)停下的位置繼續(xù)運(yùn)行下去。最后完成對(duì) PLC、 PC機(jī)、 Profibus 總線、變頻器、條碼打印機(jī)、條碼掃描器電機(jī)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕站、電控柜、光電傳感器、限位 開關(guān)、車位和車庫(kù)的安裝及接線。電氣控制系統(tǒng)的主電路供電為三相四線制 AC380V，控制回路用單相 220V 供電，信號(hào)電路由 PLC 可編程控制器本身提供 DC24V 供電。 接通電源，電源指示燈亮。最后可憑此條碼，在條碼掃描器上把信息傳到 PLC中去，經(jīng)過(guò) PLC 的處理，就可把相應(yīng)的車位移出，讓你取走，這樣便實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)存取車 [7]； (3)正常停止：將電柜“自動(dòng) 停止 手動(dòng)”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到“停止”位置時(shí)，設(shè)備恢復(fù)到原位正常停止，關(guān)閉電柜電源開關(guān)，停止設(shè)備。當(dāng)排除故障，將急停按鈕復(fù)位，設(shè)備將按照停止前的狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行下去，直到按停止按鈕才恢復(fù)到原位正常停止； (4)離車保護(hù)：當(dāng)駕駛員離車后走出黃色警戒線，車位才開始運(yùn)轉(zhuǎn)，見圖 2 車庫(kù)原理圖 [7]。 圖 3 動(dòng)畫監(jiān)控界面 Fig3 Animation monitoring interface 3 立體車庫(kù)的控制系統(tǒng)的硬件方案 3． 1 硬件系統(tǒng)的方案 立體車庫(kù)是一種順序控制、運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制相結(jié)合的機(jī)電一體化產(chǎn)品，在控制系統(tǒng)的管理下實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)化存取。 PLC 是專門為順序生產(chǎn)過(guò)程而設(shè)計(jì)的可編程控制器，由微處理器、輸入／輸出設(shè)備、保護(hù)及抗干擾隔離電路等構(gòu)成，具有順序、周期性的工作特征，優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)為 [9]： （ 1）可靠性高：采取了光電隔離、濾波、穩(wěn)壓保護(hù)、故障診斷等多種保護(hù)措施，抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)故障自診斷能力突出，在惡劣的環(huán)境下仍能可靠工作； （ 2）體積?。翰捎么笠?guī)模集成電路和微處理器，相比傳統(tǒng)的繼電器電路，體積大大縮減，實(shí)現(xiàn)了小型化，便于安裝和使用； (3) 適用性好：采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)不同的控 制要求靈活組合，模塊之間采用的是總線連接器，安裝方便；當(dāng)硬件結(jié)構(gòu)選定后，如果需要作很小的變動(dòng)，只需修改相應(yīng)的接線和程序即可，無(wú)需對(duì)系統(tǒng)連線做出較大的修改； (4)指示性好： PLC 的電源、 CPU、 I/O 模塊等都設(shè)有各種狀態(tài)指示燈，反映了模塊的工作狀態(tài)，利于控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。 ，控制程序可變，使用方便 PLC 品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。因此， PLC 除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動(dòng)化中也被大量采用。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。通過(guò)閱讀 PLC 的用戶手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。 由于 PLC 采用了軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。并且，由于 PLC 的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。 PLC 選型是既要滿足控制系統(tǒng)的功能要求，還要考慮工藝改進(jìn)后控制系統(tǒng)升級(jí)的需要，更要兼顧控制系統(tǒng)的制造成本，選擇可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比最優(yōu)的機(jī)型。 本文將采用三菱公司的可編程控制器 FXN2 微型系列可編程控制器進(jìn) 行設(shè)計(jì)。它擁有無(wú)以匹及的速度、高級(jí)的功能、邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)， FX2n 是從 16到 256 路輸入 /輸出的多種應(yīng)用的選擇方案。 電動(dòng)機(jī)的選擇 （ 1）根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)類型； （ 2）根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升 限制、過(guò)載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)距，選擇電 動(dòng)機(jī)功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。過(guò)大的備用功率會(huì)使電機(jī)效率低，對(duì)于感應(yīng)電機(jī)，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩校驗(yàn)強(qiáng)度的生產(chǎn)機(jī)械造價(jià)提高； （ 3）根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式； （ 4）根據(jù)具體的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)功率因數(shù)的要求，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類型； （ 5）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程性能的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。 升降橫移式立體停車庫(kù)控制系統(tǒng)的控制核心單元確定與控制任務(wù)有關(guān)，三層七車位橫移式立體停車庫(kù)有 6 個(gè)提升大電機(jī)， 3個(gè)橫移小電機(jī)，由控制單元的輸出點(diǎn)控制，并要求實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。 24V，所以電機(jī)應(yīng)外接電源 380V 工頻 交流電。 在此驅(qū)動(dòng)元件是完成車庫(kù)車盤的橫移和升降的專用減速電機(jī)，查閱相關(guān)資料得知，升降速度 10m/min；橫移速度 13m/min；最大提升重量 2800kg；由 P=FV 所知，升降機(jī)構(gòu)電機(jī)功率 ；橫移機(jī)構(gòu)電機(jī)功率 。電機(jī)額定功率為 5kw，額定電流為 ，轉(zhuǎn)速為 1440r/min，效率為 84%，功率因數(shù)為 ，最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比為 ，最小轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比為 ，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比為 ，堵轉(zhuǎn)電流與額定電流之比為 。 三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用非常廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便和效率較高等一系列優(yōu)點(diǎn)。且由于異步電動(dòng)機(jī)的交流電源可直接取自電網(wǎng)，用電既方便又經(jīng)濟(jì)。為 B 級(jí)絕緣。 實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的兩個(gè)接觸器如圖 4。在選擇檢測(cè)傳感裝置時(shí)，其裝置 一般要符合以下要求 [12]： （ 1）輸入輸出信號(hào)之間要求一定的函數(shù)關(guān)系。靈敏度搞，意味著被測(cè)量有微小變化時(shí)傳感器就有較大的輸出，但又要求傳感器本身噪聲小，且不易從外界引進(jìn)干擾噪聲； （ 3）響應(yīng)速度快又不失真。任何傳感器都有一定的線性范圍，在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成正比關(guān)系。影響傳感器穩(wěn)定性的是時(shí)間和環(huán)境，環(huán)境又包括濕度、溫度、塵埃、振動(dòng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)干擾等因素； （ 6）有較高的精確度。對(duì)于控制系統(tǒng)而言，要求傳感器的輸出信號(hào)盡量符合計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輸入通道的信號(hào)要求； （ 8）結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，易于安裝更換，易于維護(hù)，性價(jià)比要好。本車庫(kù)控制系統(tǒng)中所涉及到的傳感監(jiān)測(cè)裝置 紅外探測(cè)器。在自然界，任何高于絕對(duì)溫度的物體（例如人和小寵物），其釋放的紅外能量的波長(zhǎng)是不一樣的，因此紅外波長(zhǎng)與溫度的高低是相關(guān)的。另外一個(gè)器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式，即折射式和反射式。 行程開關(guān) 本升降橫移式立體停車庫(kù)橫移和升降定位所運(yùn)用的檢測(cè)器件為行程開關(guān)。行程開關(guān)靠外加機(jī)械力使觸電動(dòng)作，可分為三種：快速動(dòng)作、非快速動(dòng)作和微動(dòng)。停車庫(kù)中部件的運(yùn)動(dòng)均大于這個(gè)速度，使用的均為非快速行程開關(guān)。根據(jù) I/O 分配表，我們也能 確認(rèn)選用繼電器輸出的 001MR128FXN2 三菱 PLC，輸入輸出點(diǎn)數(shù)都為 64，擴(kuò)展模塊可用點(diǎn)數(shù)為 48～64[13]。 4 立體車庫(kù)控制系統(tǒng)軟件的主體方案設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn) 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。 圖 5 立體車庫(kù)硬件接線圖 Fig5 The diagram of stereo garage hardware wiring 手動(dòng)操作 將電柜的（自動(dòng)、停止、手動(dòng)）轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“手動(dòng)”位置，“手動(dòng)運(yùn)行”指示燈亮，即可在電柜面板上選擇相應(yīng)的手動(dòng)按鈕及動(dòng)作升降橫移選擇開關(guān)進(jìn)行操作。車庫(kù)位置圖見圖 6。開走所要取的車之后再進(jìn)行如下操作。將“左移 右移”選擇開關(guān)扳到左移，按下 101 車盤按鈕，直至 101 車盤返回 101 車位停止。 （ 2）取 202 車盤上的車，手動(dòng)操作過(guò)程如下： 將“上升下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到下降，按下 202 車盤按鈕，直至 202 車盤降到 102車位停止。 將“上升下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到上升，按下 202 車盤按鈕，直至 202 車盤