【正文】 車輛的自動停放及科學(xué)寄存的倉儲設(shè)施。隨著城市汽車保有量的不斷增加，停車難問題己經(jīng)成為大中型城市的一個普遍現(xiàn)象。本課題以較為典型的升降橫移式立體車庫為研究對象，綜合考慮立體車庫制造成本和運行效率的雙重 因素。升降橫移式立體車庫就其組成部分而言，可分為三大部分：車庫結(jié)構(gòu)部分、傳動機(jī)構(gòu)部分和控制系統(tǒng)部分。在對升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計中，采用了先進(jìn)的可編程序控制器 (PLC)控制，運用西門子公司的編程軟件編制了升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的程序，并經(jīng)調(diào)試、運行，證明采用 PLC 作為控制系統(tǒng)簡單易行。為了使停車設(shè)備滿足使用要求，根據(jù)國家關(guān)于機(jī)械式停車設(shè)備通用安全要求的標(biāo)準(zhǔn)、升降橫移式立體車庫的實際，在升降橫移式立體車庫中使用了一些必要的安全技術(shù)，這樣保證了車輛的絕對安全，使得整個車庫可以安全平穩(wěn)的運行。 Control system。其中，汽車保有量首次突破 1 億輛。通過以上數(shù)據(jù)可以看出，短短 10 年里，中國的機(jī)動車輛增加了 17 倍，汽車增加了 16 倍。以北京市為例，截止 20xx 年底，市區(qū)僅有公共停車場 828 處，共計車位 萬個，僅占市區(qū)機(jī)動車擁有量的 ％，停車環(huán)境與城市規(guī)劃的矛盾十分突出。據(jù)建設(shè)部城市交通工程技術(shù)中心對全國 15 個大城市停車現(xiàn)狀的調(diào)查，城市機(jī)動車保 有量與停車位之比平均為 4： 84： 1，這一比值對于渴望“車者有其位”的車主來說，形式不容樂觀。上世紀(jì) 80 年代初期，北京市權(quán)威部門對 20xx 年北京汽車發(fā)展數(shù)的預(yù)測僅僅是 70 萬－ 80 萬輛，而事實上到新世紀(jì)鐘聲敲響之前，北京市汽車總量則足足比預(yù)期多了 100 萬輛，其中私人小客車的數(shù)量就高達(dá) 45 萬輛。據(jù)建設(shè)部停車技術(shù)開發(fā)推廣中心介紹，北京市停車設(shè)施的“欠賬”最保守估計應(yīng)為 20－ 30％。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國城市機(jī)動車輛平均增長速度在 15%20%，而同時期城市停車基礎(chǔ)設(shè)施的平均增長速度只有2%3%，特別是大城市的機(jī)動車擁有量的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過停車基礎(chǔ)設(shè)施的增長速度，因此，我們必須重視城市停車難的問題，并積極探求解決的措施。所謂軟措施，就是通過政策法規(guī)，限制路面停車，提高停車場利用效率，使部分車主更愿意改乘公共交通工具，以減少機(jī)動車對停車場的需求。而無論采取什么措施，在規(guī)劃后再收拾殘局，于局限內(nèi)彌補(bǔ)不足，政府和管理部門所需投入得精力和資金都不小。其車位結(jié)構(gòu)為 2維矩陣形式 ,可設(shè)計為多層和多列。 立體車庫結(jié)構(gòu)特點是：底層只能平移 ,頂層只能升降。當(dāng)?shù)讓榆囄贿M(jìn)出車時 ,無需移動其他托盤就可直接進(jìn)出車 。其運動的總原則是：升降復(fù)位 ,平移不復(fù)位 。目前我國經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時期，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車進(jìn)入家庭的步伐正在加快，停車產(chǎn)業(yè)市場前景廣闊。首先，機(jī)械車庫具有 突出的節(jié)地優(yōu)勢。 機(jī)械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內(nèi)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個設(shè)備便不會運轉(zhuǎn)。在地下車庫中采用機(jī)械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運行中的耗電量 比工人管理的地下車庫低得多。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每個組團(tuán)中或每棟樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車樓。當(dāng)以往的路邊、人行道上停車、地下或地面停車場均解決不了上述問題時，采用機(jī)械式立體停車設(shè)備是一個非常有效的措施?？梢灶A(yù)見立體車庫具有非常廣 闊的市場前景。在對國內(nèi)外各種同類產(chǎn)品進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，再結(jié)合造價、技術(shù)難度以及用戶需求等各個方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)升降橫移式立體車庫形式比較多，規(guī)模可大可小，而且對場地的適應(yīng)性較強(qiáng)，同時采用這類設(shè)備的車庫十分普遍。 系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟 立體車庫系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的主要步驟，如圖 1 所示 圖 1 立體車庫控制系統(tǒng)的修訂步驟 8 在本次課題設(shè)計過程中主要考慮以下幾點： 1． 深入的了解和分析立體車庫的工藝條件和控制要求。 3． 根據(jù)所設(shè)計的場所，選擇電動機(jī)的類型。 5． 分配 I/O 點，分配 PLC 的輸入、輸出點 。 7． 將程序輸入 PLC 程序進(jìn)行調(diào)試，查出錯誤，讓程序更加完善。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 模型 如圖 2所示 。 通過控制 X軸 、 Z軸步進(jìn)電機(jī)的脈沖個數(shù) ， 就可以控制載物臺在 X軸 、 Z軸上移動的距離 ， 實現(xiàn)載物臺在 X— Z軸平面的精確定位 ， 從而把物體放到倉庫的指定位置 。 升降橫移式立體車庫的基本結(jié)構(gòu) 升降橫移式立體車庫由底盤、四層十二車位停車場、運動機(jī)械及電氣控制等四部分組成。電氣控制是由西門子 S200 系列可編程序控制器 (PLC)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源模塊、開關(guān)電源、位置傳感器等器件組成。它分為上下兩層，上層為貨臺，可前后伸縮，低層裝有絲杠等傳動機(jī)構(gòu)。整個系統(tǒng) 需要三維的位置控制。 （ 2）將選擇開關(guān)置于手動位置（此時 1～ 6 號有效） （ 3）分別點動按鍵← 2↓、 3→、 4↙、 5↑、 6↗，觀察水平（ X軸）、垂直（ Y 軸）、前后（ Z 軸）各絲杠運行情況，運行應(yīng)平穩(wěn)，在接近極限位置時，應(yīng)執(zhí)行限位保護(hù)（運行自動停止）。 2．自動運行 （ 1）將程序下載到 PLC （ 2）將選擇開關(guān)置“自動”位置（通電狀態(tài)下，各機(jī)構(gòu)復(fù)位，即返回零位）。 （ 4）執(zhí)行“送”指令 a、選擇欲送倉位號，按動倉位號對應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示倉位號。 c、指令完成后，機(jī)械自動返回。 （ 5）執(zhí)行“取”指令 a、選擇欲取倉 位號，按動倉位號對應(yīng)按鈕，控制面板上的數(shù)碼管顯示倉位號。 c、指令完成后，機(jī)構(gòu)自動復(fù)位。 （ 6）演示程序中的其它內(nèi)容 ① 當(dāng) 0倉位上有貨物時，若無外部操作指令，“就緒”燈亮，延時 15秒后，自動將貨物放在倉庫號最小的空位上，依次類推。如 4都已存放貨物， 15秒內(nèi)若無外部操作指令，自動將貨物放在 2倉庫。此時，程序又處在待命狀態(tài)，“就緒”燈亮，又可進(jìn)行其它操作。如 5有物，該程序?qū)⒆詣影?5物品轉(zhuǎn)至 3倉庫。 ③ 當(dāng)程序運行時，貨臺上已經(jīng)貨物時，在 5秒后，程序?qū)沿浥_上的物品自動運至沒有放貨物的最小倉號的倉庫里。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算 ,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控 制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 提出 PLC 概念的是美國通用汽車公司。隨著半導(dǎo)體技術(shù)尤其是微處理器和微型計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，到七十年代中期以后， PLC 已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出組件和外圍電 路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時的 “PLC” 已不再是僅有邏輯（ Logic）判斷功能了，同時具有數(shù)據(jù)處理、 PID 調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通訊功能。 CPU 由微處理器（ Microprocessor）存儲實際控制邏輯的程序存儲器和存儲數(shù)據(jù)、變量的數(shù)據(jù)儲器構(gòu)成。輸入組件（ Inputs）：輸入組件的功能是將操作開關(guān)和現(xiàn)場信號送給中央處理器。輸出組件（ Outputs）：輸出組件接收 CPU 的控制信號，并把它轉(zhuǎn)換成電壓或電流等現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)所能接收的信號后，傳送控制命令給現(xiàn)場設(shè)備的執(zhí)行器。輸入信號包括按扭開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電傳感器、熱電偶、熱電阻、位置檢測開關(guān)和編碼器等。編程器（ Programmer）：在正常情況下，編程器用于系統(tǒng)初始狀態(tài)的配置，控制邏輯程序編制和加載，不能對系統(tǒng)操作。 PLC 的選型 及特點 ，抗干擾能力強(qiáng) （ 1）所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離 。 （ 3） 13 各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（ 5）對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。（ 7）大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng) ,使可靠性更進(jìn)一步提高。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變 PLC 的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。 ，適應(yīng)面廣 現(xiàn)代 PLC 不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動、通信、人機(jī)對話、自檢、記錄顯示等功能。 ，容易掌握 目前，大多數(shù) PLC 仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。梯形圖語言的編程元件的符號和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。同時， PLC 的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。 、重量輕、功耗低、維護(hù)方便 PLC 是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低 ，具有 強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。它可連 接７個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 168 點數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點。 CPU224 配有１個 RS485 通訊／編程口，具有 PPI 通訊、 MPI 通訊和自由方式通訊能力，是具有較強(qiáng)控制能力的小型控制器。在此系統(tǒng)中，執(zhí)行元件是步進(jìn)電機(jī)。由于該系統(tǒng) 沒有反饋檢測環(huán)節(jié)，它的精度較差，速度也受到步進(jìn)電機(jī)性能的限制。步進(jìn)電機(jī)的工作原理實際上是電磁鐵的作用原理。 步進(jìn)電動機(jī)有如下特點： a、 步進(jìn)電動機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比。 b、 由步進(jìn)電動機(jī)與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng) ,既簡單、廉價 ,叉非?？煽俊? c、 步進(jìn)電動機(jī)的動態(tài)響應(yīng)快 ,易于啟停、正反轉(zhuǎn)及變速。 e、 步進(jìn)電機(jī)只能通過脈沖電源供電才能運行 ,不能直接使用交流電 源和直流電源。 步進(jìn) 驅(qū)動模塊 步進(jìn)驅(qū)動模塊由步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動器組成 。 步進(jìn)驅(qū)動器接收 PLC 發(fā)出的高速脈沖信號及方向電平信號 ， 并將這些信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的信號 。 用四相步進(jìn)電機(jī) 42J1834810， 與之配套的驅(qū)動器選用美國 IMS 公司生產(chǎn)的 M415B細(xì)分型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 ， 其細(xì)分功能使步進(jìn)電機(jī)運轉(zhuǎn)精度提高 ， 振動減小 ， 雜訊降低 ， 且具有光隔離信號輸入 （ 抗干擾 ）， 靜止時電流減半 ， 電源接反保護(hù)功能等優(yōu)點 。 通過驅(qū)動器設(shè)置細(xì)分精度 ， 最高可以達(dá)到 12800 個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈 。 設(shè)置SW4=ON、 S