【正文】 統(tǒng)的自然地下車(chē)庫(kù)相比，在許多方面都顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性。以往的地下車(chē)庫(kù)由于要留出足夠的行車(chē)通道，平均一輛車(chē)就要占據(jù)40平方米的面積，而如果采用雙層立體式機(jī)械停車(chē)庫(kù)，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上21層立體式車(chē)庫(kù)的話(huà)，50平方米的土地面積上便可存放40輛車(chē)，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)成本。確切的說(shuō)，機(jī)械車(chē)庫(kù)從管理上可以做到徹底的人車(chē)分流。機(jī)械車(chē)庫(kù)一般情況下不做成套系統(tǒng)，而是以單臺(tái)集裝而成。這對(duì)眼下車(chē)庫(kù)短缺的小區(qū)解決停車(chē)難的問(wèn)題提供了方便的條件。機(jī)械式立體停車(chē)設(shè)備又名立體車(chē)庫(kù)，它占地空間小，并且可最大限度地利用空間，安全方便，立體車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)目的：是解決目前城市用地緊張，緩解停車(chē)難的一個(gè)較為有效方法。 除上訴立體停車(chē)庫(kù)給社會(huì)帶來(lái)的意義外，同時(shí)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也給我?guī)?lái)了很多收獲。2 立體停車(chē)庫(kù)控制方案的 （1）立體停車(chē)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要步驟，如圖5所示 圖5 立體停車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本步驟 （2）在本次課題設(shè)計(jì)過(guò)程中主要思路如下：1）深入的了解和分析立體車(chē)庫(kù)的工作原理和控制要求。3）根據(jù)所設(shè)計(jì)的場(chǎng)所，選擇步進(jìn)電機(jī)的類(lèi)型。5）分配I/O點(diǎn)，分配PLC的輸入、輸出點(diǎn)。7）將程序輸入PLC程序進(jìn)行調(diào)試，查出錯(cuò)誤，讓程序更加完善。升降橫移式立體車(chē)庫(kù)主要由結(jié)構(gòu)框架部分、載車(chē)板部分、橫移系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)六大部分組成。主框架是立體車(chē)庫(kù)的支撐結(jié)構(gòu)，通常采用鋼結(jié)構(gòu)。載車(chē)板上的搬運(yùn)器由四根鋼絲繩與框架連接，可以升降。升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)可以采用可編程控制器(PLC)、單片機(jī)等硬件控制繼電器、接觸器的狀態(tài)，完成升降、橫移的動(dòng)作，從而完成車(chē)輛的存取。 圖6升降橫移式立體車(chē)庫(kù)框架示意圖 升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的工作原理 圖7所示為3層16車(chē)位升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的工作原理示意圖。空車(chē)位在初始化狀態(tài)下是沒(méi)有存放車(chē)輛的載車(chē)板的。升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)一般為24層，每個(gè)車(chē)位單獨(dú)配有載車(chē)板。上層車(chē)位如果要到地面層，需要將下層的載車(chē)板移開(kāi)，使得上層車(chē)位的下方騰出空位，然后進(jìn)行升降。對(duì)于升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)，它的安全防護(hù)措施要做到以下幾點(diǎn)，并且配備有相應(yīng)的防護(hù)裝置。 （2）急停措施:在發(fā)生異常情況時(shí)能使停車(chē)設(shè)備立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在操作盒上安裝有緊急停止開(kāi)關(guān)，并設(shè)為紅色，以示醒目。 (4）人車(chē)誤入檢出裝置:設(shè)備運(yùn)行時(shí)，必須裝有防止人車(chē)誤入裝置，以確保安全，一般采用紅外裝置。 （5）防止載車(chē)板墜落裝置:當(dāng)載車(chē)板升至定位點(diǎn)后，需設(shè)置防墜裝置，以防止載車(chē)板因故突然落下，傷害人車(chē)，一般防墜裝置采用掛鉤形式。在本設(shè)計(jì)中采用的是機(jī)械式掛鉤，它有性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)。在選擇監(jiān)測(cè)傳感裝置時(shí)，其裝置一般要符合以下要求: （1）輸入輸出信號(hào)之間要求一定的函數(shù)關(guān)系。靈敏度高，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。即要求輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)變化的響應(yīng)時(shí)間越短越好。任何傳感器都有一定的線(xiàn)性范圍，在線(xiàn)性范圍內(nèi)輸出與輸入成正比關(guān)系。 （5）穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。影響傳感器穩(wěn)定性的是時(shí)間和環(huán)境，環(huán)境又包括溫度、濕度、塵埃、振動(dòng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)干擾等因素。傳感器的精確度表明傳感器輸出與被測(cè)量之間的對(duì)應(yīng)程度以及重復(fù)一致的程度。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，即為O~5V，1~5V，O~10V，0一ZOmA，4一ZOmA等標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流。 在選擇傳感器監(jiān)測(cè)裝置時(shí)，要以上述要求為依據(jù)。分布智能煙溫復(fù)合探測(cè)器，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB471593和GB4716一93的要求設(shè)計(jì)，感煙靈敏度達(dá)到一級(jí)，即減光系數(shù)，感溫靈敏度達(dá)到差定溫一級(jí)，即定溫動(dòng)作溫度在54一62℃之間，差溫響應(yīng)時(shí)間在溫度由25℃到54℃階躍變化時(shí)小于305。探測(cè)器采用直流24V供電，功耗在500UA以下，與控制器之間無(wú)極性二總線(xiàn)連接，在總線(xiàn)上同時(shí)傳送電源，地址編碼和數(shù)據(jù)信號(hào)，波特率=1000。在車(chē)庫(kù)運(yùn)作過(guò)程中，煙溫探測(cè)器一旦測(cè)出被測(cè)量超出測(cè)量上限，就會(huì)發(fā)出火警信號(hào)，作為輸入量傳給控制系統(tǒng)。停車(chē)庫(kù)安裝紅外探測(cè)器有兩種功能:車(chē)庫(kù)在運(yùn)行時(shí)，不允許有其它物體進(jìn)入車(chē)庫(kù)工作區(qū)域，例如人和小寵物。在警戒范圍內(nèi)，為什么人在移動(dòng)時(shí)被動(dòng)紅外探測(cè)器能夠發(fā)生報(bào)警信號(hào)?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。被動(dòng)紅外探測(cè)器具有多種型號(hào)，比如DS公司生產(chǎn)的DS8DS7DS9360等等，從6米到60米，從單紅外到三技術(shù)，從壁掛式到吸頂式，那么所要求安裝的探測(cè)器必須要考慮防范的空間的大小，周邊的環(huán)境，出入口的特性等實(shí)際狀況。由于被動(dòng)紅外探測(cè)器是屬于一種微弱信號(hào)檢測(cè)設(shè)備，在安裝時(shí)，必須注意一些細(xì)節(jié)方面的問(wèn)題，如高度、靈敏度等。不能說(shuō)探測(cè)器能報(bào)警就說(shuō)明安裝好了，那么如何確定一個(gè)被動(dòng)紅外探測(cè)器的安裝位置(1)根據(jù)說(shuō)明書(shū)確定正常的安裝角度。(2)不易面對(duì)玻璃門(mén)窗。因此避免正對(duì)玻璃門(mén)窗，可以避免強(qiáng)光的干擾。(3)不宜正對(duì)冷熱通風(fēng)口或冷熱源。(4)不宜正對(duì)易擺動(dòng)的物體。(5)注意非法入侵路線(xiàn)。綜合考慮到以上的論述，本文所選的紅外線(xiàn)傳感器為歐姆龍公司生產(chǎn)的型號(hào)為E3F3的傳感器。行程開(kāi)關(guān)是將機(jī)械位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電氣控制，應(yīng)用于車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的限位保護(hù)和行程控制。非快速行程開(kāi)關(guān)在機(jī)械系統(tǒng)的移位控制中被廣泛的應(yīng)用，其缺點(diǎn)就是觸頭的通、斷速度與機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件推動(dòng)推桿的速度有密切的關(guān)系。停車(chē)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(kāi)關(guān)。本設(shè)計(jì)中這種行程開(kāi)關(guān)用于底層和中間層載車(chē)板的左右橫移限位，中間層和頂層載車(chē)板的升降限位。本設(shè)計(jì)中這種行程開(kāi)關(guān)用于中間層和頂層的載車(chē)板下降到底層時(shí)限位用。具體分布如圖8。控制系統(tǒng)控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的交流電機(jī)拖動(dòng)載車(chē)板的上下升降和左右橫移。目前，比較常用的方法是使用變頻器控制交流電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，但是在立體停車(chē)庫(kù)中電機(jī)的負(fù)載較大，則控制變頻器輸出功率較高，成本會(huì)有大的增加，并且要求電機(jī)在掉電時(shí)能夠機(jī)械制動(dòng)，這是變頻器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的[12]。載車(chē)板采用拼裝式選用防滑鋼板焊接制作，在載車(chē)板的鋼板下面還設(shè)有肋板進(jìn)行加固。根據(jù)升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范，可估算載車(chē)板的質(zhì)量約為500550kg，載車(chē)板升降速度在4m/min~6m/min，所以初步設(shè)計(jì)載車(chē)板的提升速度為5m/min，鋼絲繩的拉力為： （）則卷筒所需的有效功率： （）其中F為鋼絲繩的拉力， V為提升速度。電機(jī)輸出功率Pz1Pz。所以選用JXJ231擺線(xiàn)針輪減速三相異步電機(jī)n=，減速比為23。（參考文獻(xiàn)機(jī)械式三層升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)）平移重量約為G=26170N。 （）考慮傳動(dòng)中的各種摩擦阻力，使載荷阻力增大10%，則 （）取傳動(dòng)中各部件的效率如下：鏈傳動(dòng)效率η=，軸承效率η=，η總=，所需電機(jī)功率為： （）所以選用JXJ112擺線(xiàn)針輪減速三相異步電機(jī)n=，減速比為43。圖9 JXJ型擺線(xiàn)針輪減速電動(dòng)機(jī)PSH16D立體車(chē)庫(kù)中使用的減速電機(jī)均需要正反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)載車(chē)板的上下升降和車(chē)位架的左右平移。 圖10 控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)原理示意圖 PLC 的選型 PLC的選型基于設(shè)計(jì)和調(diào)試的方便，本次設(shè)計(jì)采用德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7—200系列。 s7—200系列有5種CPU模塊，其中，CPU226模塊有24輸入、16輸出，具有擴(kuò)展功能和較強(qiáng)的控制功能，適用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)，故本系統(tǒng)采用CPU226模塊為控制系統(tǒng)的基本單元。所選的擴(kuò)展模塊為16入16出的EM223擴(kuò)展模塊，共需擴(kuò)展4片。(1)如圖11所示，CPU226本機(jī)集成了24點(diǎn)輸入和16點(diǎn)輸出，共有40個(gè)數(shù)子量I/O，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大可擴(kuò)展至248點(diǎn)數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O。CPU226配有兩個(gè)RS485通信/編程口，具有PPI通信、MPI通信和自由方式通信能力，適合本設(shè)計(jì)的要求。6種類(lèi)型均有隔離，本設(shè)計(jì)采用的是24V DC16入/繼電器16出。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以?huà)呙璺绞揭来蔚刈x入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。（2）用戶(hù)程序執(zhí)行階段在用戶(hù)程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶(hù)程序(梯形圖)。即，在用戶(hù)程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線(xiàn)圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線(xiàn)圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。值得注意的是，西門(mén)子公司1998年10月份之后生產(chǎn)的PLC，在循環(huán)處理順序上做了部分調(diào)整，將輸出刷新階段提前到輸入刷新階段之前。 西門(mén)子PLC循環(huán)處理順序的調(diào)整步驟98年10月之前的CPU中的順序98年10月之后的CPU中的順序1操作系統(tǒng)啟動(dòng)周期監(jiān)視時(shí)間。2CPU讀取輸入模塊的輸入狀態(tài)，并更新輸入的過(guò)程映像表。3CPU處理用戶(hù)程序并執(zhí)行程序所包含的指令。4CPU將來(lái)自輸出過(guò)程映像表的值寫(xiě)入到輸出模塊。5在周期結(jié)束時(shí)，操作系統(tǒng)執(zhí)行未決的任務(wù)，例如下載和刪除塊、接受和發(fā)送全局?jǐn)?shù)據(jù)。6最后，CPU返回周期開(kāi)始，并重新開(kāi)始周期監(jiān)視時(shí)間。 PLC程序編制原則 設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用程序的基本原則是：第一，最大限度滿(mǎn)足車(chē)庫(kù)的控制要求，即完整性原則。第三，力求控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、實(shí)用、合理。例如，系統(tǒng)為3*3立體車(chē)庫(kù)，即三層三列立體車(chē)庫(kù)，最多存放量7輛車(chē)。對(duì)車(chē)位的操作就是控制橫移小電機(jī)和升降大電機(jī)，使它們?cè)诓煌瑫r(shí)間實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。程序設(shè)計(jì)要求： （1）在底層的１號(hào)車(chē)位、2號(hào)車(chē)位、3號(hào)車(chē)位、4號(hào)車(chē)位、5號(hào)車(chē)位只能左右移動(dòng)，不能上下移動(dòng)； （2）在中間層的6號(hào)車(chē)位、7號(hào)車(chē)位、8號(hào)車(chē)位、9號(hào)車(chē)位、10號(hào)車(chē)位既能左右移動(dòng)，也能上下移動(dòng)； （3）在頂層的11號(hào)車(chē)位、12號(hào)車(chē)位、13號(hào)車(chē)位、14號(hào)車(chē)位、15號(hào)車(chē)位、16號(hào)車(chē)位只能上下移動(dòng)，不能左右移動(dòng)； （4）底層車(chē)位，車(chē)輛可以“直接”開(kāi)入或是開(kāi)出。進(jìn)出車(chē)輛完成后，載車(chē)板全部復(fù)位。 I/O點(diǎn)地址分配該系統(tǒng)中PLC主要完成對(duì)托盤(pán)的位置及運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)和存取車(chē)的操作。 輸入/輸出（I/O）地址分配表名稱(chēng)代號(hào)地址輸 入116號(hào)車(chē)位選擇按鈕SB116上、下、左、右點(diǎn)動(dòng)按鈕SB1720自動(dòng)、手動(dòng)切換按鈕SB2急停按鈕SB22啟動(dòng)按鈕SB23存車(chē)按鈕SB24取車(chē)按鈕SB25停止按鈕SBS110號(hào)車(chē)位左限位開(kāi)關(guān)SQ1SQ10110號(hào)車(chē)位右限位開(kāi)關(guān)SQ11SQ20616號(hào)車(chē)位上限位開(kāi)關(guān)SQ21SQ31616號(hào)車(chē)位下限位開(kāi)關(guān)SQ32SQ37616號(hào)車(chē)位微提升上限位開(kāi)關(guān)SQ38SQ48煙溫檢測(cè)傳感器BHBM1BMBH216號(hào)門(mén)紅外線(xiàn)傳感器B1B6名稱(chēng)代號(hào)地址輸 出110號(hào)車(chē)位橫向電機(jī)正轉(zhuǎn)（左移）KM10KM20KM30KM40KM50KM60KM70KM80KM90KM100110號(hào)車(chē)位橫向電機(jī)反轉(zhuǎn)（右移）KM10KM20KM30KM40KM50KM60KM70KM80KM90KM100616號(hào)車(chē)位升降電機(jī)正轉(zhuǎn)（上升）KMKMKMKMKMKM11KM12KM13KM14KM15KM16616號(hào)車(chē)位升降電機(jī)反轉(zhuǎn)(下降）KMKMKMKMKMKM11KM12KM13KM14KM15KM16設(shè)備運(yùn)行燈HG報(bào)警燈HR警鈴HA 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 開(kāi)始 載車(chē)板下降是否到位N 提取存取車(chē)位信息 Y存取車(chē)等待 Y比較判斷空位位置載車(chē)板上升下層載車(chē)板橫向移動(dòng)載車(chē)板是否到位NN 下行通道是否建立 Y下層載車(chē)板橫移復(fù)位 Y