基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

《基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（62頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

. . 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 畢 業(yè) 論 文 (設(shè)計(jì)) 論文題目 基于 PLC 的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 班 級(jí) 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 313091283143066 姓 名 薛志松 聯(lián)系方式 13474222447 指導(dǎo)教師 趙艷妮 提交日期 2015.8.15 . . 網(wǎng) 絡(luò) 教 育 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文) 任 務(wù) 書 專 業(yè) 班 級(jí) 電 力 系 統(tǒng) 及 其 自 動(dòng) 化 1309 層 次 專 升 本 姓 名 薛 志 松 學(xué)號(hào) 313091283143066 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 基于 PLC 立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作自 2015 年 06 月 26 日起至 2015 年 09 月 24 日止 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基本要求：論文的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)分為以下幾 部分：題目、摘要、目錄、前言、正文、結(jié)論、參考文獻(xiàn)和附錄 等幾部分組成。論文應(yīng)力求有作者自己的創(chuàng)見和觀點(diǎn)，中心突出， 層次分明，論述清楚，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，文字流暢，論證有理有據(jù)，具 有說服能力。 指導(dǎo)教師： 趙艷妮 . . 網(wǎng) 絡(luò) 教 育 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )考 核 評(píng) 議 書 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語 ： 該生畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中態(tài)度較認(rèn)真，論文闡述清楚，論文對(duì)材料進(jìn)行了一定程度的加工整理，論文 內(nèi)容尚能聯(lián)系實(shí)際，有一定的分析問題、解決問題的能力。 建 議 成 績 ： 及 格 指 導(dǎo) 教 師 簽 名 ： 趙 艷 妮 2015 年 9 月 13 日 答 辯 小 組 意 見 ： 負(fù) 責(zé) 人 簽 名 年 月 日 答 辯 小 組 成 員 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 答 辯 委 員 會(huì) 意 見 ： 負(fù) 責(zé) 人 簽 名 ： 年 月 日 . . 基于 PLC 的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題為基于 PLC 的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。機(jī)械式車庫種類 較多，主要有以下形式：升降橫移類、垂直循環(huán)類、水平循環(huán)類、平面移動(dòng)類、 巷道堆垛類、垂直升降類、簡(jiǎn)易升降類等。通過對(duì)這些車庫類型特點(diǎn)的比較與 分析，選擇了三層三列升降橫移車庫結(jié)構(gòu)為研究模型和設(shè)計(jì)內(nèi)容。本設(shè)計(jì)論述 了立體車庫的發(fā)展與當(dāng)今現(xiàn)狀，論述分析了三層三列升降橫移式立體車庫的運(yùn) 行原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了立體車庫的控制系統(tǒng)，并依據(jù)其運(yùn)行原理設(shè)計(jì)了 PLC 程序。 關(guān)鍵詞：立體車庫，升降橫移式，控制系統(tǒng)，PLC . . . . 目 錄 1 緒論 ............................................................................................................................1 1.1 課題的意義 ..........................................................................................................1 1.2 國內(nèi)外有關(guān)課題的研究動(dòng)態(tài) ..............................................................................1 2 升降橫移式立體車庫的機(jī)械設(shè)計(jì)部分 ....................................................................3 2.1 立體車庫的分類及其特點(diǎn) ..................................................................................3 2.2 升降橫移式立體車庫的工作原理 ......................................................................5 2.3 升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu) ..............................................................................6 2.3.1 升降橫移式立體車庫的主要構(gòu)成 ...............................................................6 2.3.2 升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu)示意 ...............................................................9 2.4 升降橫移式立體車庫中的安全防護(hù)裝置 ........................................................10 3 立體車庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..................................................................................12 3.1 電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) ....................................................................................12 3.2 電氣系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計(jì) ....................................................................................15 3.2.1 PLC 接線設(shè)計(jì) .............................................................................................15 3.2.2 其他資源配置 .............................................................................................16 3.3 PLC 控制程序設(shè)計(jì) ............................................................................................17 3.3.1 PLC 的選型 .................................................................................................19 3.3.2 PLC 的 I∕O 資源配置 ...............................................................................20 3.4 電氣安全裝置 ....................................................................................................21 4 升降橫移式立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ..................................................................22 4.1 立體車庫自動(dòng)化控制系統(tǒng) ................................................................................22 4.2 基于 WINCC 的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ...............................................................25 4.1.1 Wincc 的概述 ..............................................................................................25 4.1.2 監(jiān)控系統(tǒng)的功能 .........................................................................................25 4.1.3 Wincc 的組態(tài) ..............................................................................................26 5 結(jié)論 ..........................................................................................................................29 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................30 致謝 ..............................................................................................................................31 . . 附錄 ..............................................................................................................................32 . . 1 緒論 1.1 課題的意義 隨著車輛的增加，停車難成了頭等問題，而停車難問題的出現(xiàn)，也給立體機(jī) 械停車設(shè)備行業(yè)帶來了巨大的商機(jī)和廣闊的市場(chǎng)。在這商機(jī)與競(jìng)爭(zhēng)并存的時(shí)候， 我國的機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)也將從快速發(fā)展階段進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段。 立體車庫高倍率的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，立體停車設(shè)備停車容量大。城市的空間 是有限的，立體車庫相比較地下車庫，占地面積小，也可停放各種類型的車輛， 特別是轎車。和同等容量的地下車庫投資相比，投資少，施工短，耗電省。自 動(dòng)立體車庫具有完整的安全系統(tǒng)，如障礙物確認(rèn)裝置、緊急制動(dòng)裝置、防止突 然落下裝置、過載保護(hù)裝置、漏電保護(hù)裝置、車輛超長及超高檢測(cè)裝置等等。 存取過程可由人工完成，也可以配備計(jì)算機(jī)設(shè)備全自動(dòng)完成，這也給今后的開 發(fā)設(shè)計(jì)留有大的空間。.外觀同建筑協(xié)調(diào)，管理方便立體停車設(shè)備最適合用于商 場(chǎng)、賓館、辦公樓前、旅游區(qū)。許多裝置基本無須專門的操作人員，一個(gè)司機(jī) 就可單獨(dú)完成。 城市的空間是有限的，但人類的社會(huì)的發(fā)展是無限的，而人類智慧也是無窮的， 立體停車設(shè)備將會(huì)利用有限的空間去完成更困難的問題，立體車庫會(huì)讓人們發(fā) 現(xiàn)停車原來如此輕松，簡(jiǎn)單。 停車設(shè)備有效地解決停車難的問題，這個(gè)應(yīng)該是值得肯定的，而對(duì)于立體車 庫今后的發(fā)展來說，它也會(huì)有著更多的優(yōu)勢(shì)，會(huì)逐步代替那些平面自然停車場(chǎng)。 立體車庫，未來市場(chǎng)是巨大的，但對(duì)產(chǎn)品的需求，將會(huì)向兩個(gè)極端發(fā)展：一個(gè) 極端就是價(jià)格的極端，以價(jià)格優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)市場(chǎng)；另一個(gè)極端就是技術(shù)與性能的極 端，要求停車設(shè)備具有優(yōu)越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。 隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，城市規(guī)劃的完善，立體機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)將成 為一個(gè)充滿生機(jī)的朝陽行業(yè)，立體機(jī)械停車設(shè)備的技術(shù)也將得到長足的發(fā)展 1.2 國內(nèi)外有關(guān)課題的研究動(dòng)態(tài) 自動(dòng)立體停車裝備系統(tǒng)在世界各地的發(fā)展是極不均衡的，德國開發(fā)最早， 技術(shù)居于領(lǐng)先地位，在二層及多層平面式立體停車庫系列中，它已發(fā)展了Ｈ型、 . . Ｕ型和Ｖ型。日本由于國土面積小而應(yīng)用最廣，自從 1959 年引進(jìn)了建造機(jī)械式 立體停車庫技術(shù)之后，到 1983 年，就已經(jīng)在本土上共建造了 25454 座多種形式 的機(jī)械式車庫，平均每座容車量達(dá)到十輛左右，最多的能達(dá)到百輛以上。從上 世紀(jì)七十年代末期起，車庫容量年遞增率為 5%-7%，已經(jīng)趕上了同期汽車擁有 量的年遞增率 4%-6%，從技術(shù)特征上看，日本更重視豎式自動(dòng)立體車庫的發(fā)展， 即密集型自動(dòng)立體停車庫的發(fā)展。1993 年，在日本東京舉行的世界立體自動(dòng)停 車設(shè)備展覽會(huì)盛況空前。 進(jìn)入 20 世紀(jì)以來，在國內(nèi)舉辦了多個(gè)與停車設(shè)備相關(guān)的展覽會(huì)，2006 年 十月在上海舉辦的“2006 上海國際停車設(shè)備和智能系統(tǒng)展覽會(huì)”同樣熱鬧非凡， 它吸引了來自德、日、美等世界上知名的停車設(shè)備制造商，全自動(dòng)立體停車設(shè) 備的容車能力及其技術(shù)完備，先進(jìn)程度已被世界廣泛承認(rèn)和接受。國內(nèi)正處于 經(jīng)濟(jì)與建設(shè)發(fā)展階段，目前已有國外多種停車設(shè)備出現(xiàn)在國內(nèi)市場(chǎng)上。 停車裝置種類繁多，必須通過詳盡的技術(shù)分析及經(jīng)濟(jì)分析才可以有明智的 決斷，有效的利用一切有利因素，建造出經(jīng)濟(jì)技術(shù)都合理的停車裝置?？傊?在我們面臨著建設(shè)現(xiàn)代化大都市的重任和土地資源寸土萬金的情況下，設(shè)計(jì)、 生產(chǎn)和使用這一現(xiàn)代化設(shè)備是可行的、明智的選擇。它的前景將是無限美好的。 停車裝置這一潛在市場(chǎng)也漸漸的明朗起來了，這給國內(nèi)的企業(yè)經(jīng)營者們?cè)?加了壓力和動(dòng)力，應(yīng)聯(lián)合科研、生產(chǎn)與使用者，共同推進(jìn)這一高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的 發(fā)展。去搶占這一新興的市場(chǎng)?？梢詳嘌?，將來這一市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)一定是激烈的。 我國機(jī)械式車庫的早期研究開發(fā)工作是從 80 年代中期開始，90 年代開始 引進(jìn)和生產(chǎn)停車設(shè)備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用。參照日本等 國標(biāo)準(zhǔn)制定的我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也于近幾年出臺(tái)，目前停車設(shè)備生產(chǎn)廠已發(fā)展到幾 百家，生產(chǎn)各種類型的停車設(shè)備，有些停車設(shè)備已開始出口 [10]。機(jī)械式立體車 庫是一種具有綜合性能的建筑，不僅包含了機(jī)械停車設(shè)備，其規(guī)劃建設(shè)涉及到 區(qū)域整體景觀、交通疏導(dǎo)、建筑結(jié)構(gòu)、供電照明、通訊監(jiān)視、通風(fēng)排水、環(huán)境 保護(hù)、安全消防、收費(fèi)管理等各學(xué)科領(lǐng)域，就停車設(shè)備本身而言，其機(jī)械結(jié)構(gòu) 的發(fā)展已形成了停車設(shè)備獨(dú)有的技術(shù)特征，需要多學(xué)科、多專業(yè)的復(fù)合型人才 積極參與，把國外停車技術(shù)和各領(lǐng)域的成熟技術(shù)移植到我國停車產(chǎn)業(yè)，開發(fā)出 . . 安全、經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能、省地的產(chǎn)品，滿足國內(nèi)外市場(chǎng)的需求。 2 升降橫移式立體車庫的機(jī)械設(shè)計(jì)部分 2.1 立體車庫的分類及其特點(diǎn) 機(jī)械式車庫種類較多，主要有以下形式：升降橫移類、垂直循環(huán)類、水平 循環(huán)類、平面移動(dòng)類、巷道堆垛類、垂直升降類、簡(jiǎn)易升降類等。下面介紹其 中幾種類型及其特點(diǎn)。 （1）升降橫移式 停車位為兩層或多層，有若干層的同層置車板可左右橫向移位，通過升降 機(jī)構(gòu)改變置車板的高度?？蔀榈厣鲜交驇У乜邮?。特點(diǎn)： ①有效利用空間，提高空間利用率達(dá)數(shù)倍。 ②存取車快捷便利，獨(dú)特跨梁設(shè)計(jì)，車輛出入無障礙。 ③采用 PLC 控制，自動(dòng)化程度高。 ④環(huán)保節(jié)能，低噪音。 ⑤人機(jī)界面好，多種操作方式可選配，操作簡(jiǎn)便。 （2）垂直循環(huán)式 通過傳動(dòng)機(jī)械，驅(qū)使以垂直方式排列的各置車板作連續(xù)環(huán)形運(yùn)動(dòng)。車輛出 入口位于設(shè)備最下面的稱為下出入口式，位于中間部分的稱為中出入口式，位 于最上面的稱為上出入口式?？蔀榉忾]式高塔或敞開式低塔。特點(diǎn)： ①使用 PLC 自動(dòng)調(diào)車，一次按鍵即可完成存取車。 ②可設(shè)置在地面上或半地上半地下，可獨(dú)立或附設(shè)在建筑物內(nèi)，還可多臺(tái) 組合。 ③可省去購置土地的大量費(fèi)用，有利于合理規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計(jì)。 （3）巷道堆垛式 采用巷道堆垛機(jī)和搬運(yùn)器，將進(jìn)到搬運(yùn)器上的車輛一起作平面移動(dòng)且垂直 升降到停車位旁，再用存取機(jī)構(gòu)將車輛送入停車位。特點(diǎn)： . . ①全封閉管理，安全、防盜、為車輛提供最佳防護(hù)。 ②可設(shè)置于地上或地下，充分利用有效空間。 ③載車板的升降和行走同時(shí)運(yùn)行，存取車方便快捷。全封閉式管理，安全 可靠，保障人、車安全。 ④通過升降機(jī)、行走臺(tái)車及橫移裝置輸送載車板實(shí)現(xiàn)存取車操作，整個(gè)過 程全自動(dòng)完成。 ⑤固定式升降機(jī)＋各層行走臺(tái)車的配置形式，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)人同時(shí)存取車。 （4）垂直升降（塔庫）式 停放車輛的停車位和車輛升降機(jī)以立體方式組成的高層停車設(shè)備。通過搬 運(yùn)機(jī)械將車輛或載有車輛的置車板橫向或縱向地從車輛升降機(jī)搬運(yùn)至停車位。 停車位分橫置式、縱置式和圓周式三種。特點(diǎn)： ①占地少，容車量大，高層設(shè)計(jì)最高能夠達(dá)到平均一輛車僅占一平方米的 空間。 ②可同時(shí)提供多車位進(jìn)出口，等待時(shí)間短。 ③智能化程度高，可預(yù)約存取車及空車位導(dǎo)向。 ④利用車庫外形的空隙空間可以進(jìn)行綠化，使車庫變成一個(gè)立體的綠化體， 有利于美化城市和環(huán)境。 （5）平面移動(dòng)式 在同一層面上，用搬運(yùn)臺(tái)車平面移動(dòng)車輛，或使置車板平面橫移?？蔀閱?層平面橫移、單層（多層）平面往返以及門式起重機(jī)多層平移。特點(diǎn)： ①每層車臺(tái)和升降機(jī)分別動(dòng)作，提高出入庫速度，可利用地下空間，停車 規(guī)模可達(dá)到數(shù)千臺(tái)。 ②部分區(qū)域發(fā)生故障時(shí)，不影響其他區(qū)域的正常運(yùn)行。 ③通過計(jì)算機(jī)和觸屏界面進(jìn)行綜合管理，可全面監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀況，并 且操作簡(jiǎn)單。 （6）簡(jiǎn)易升降式 停車位為兩層或三層，通過升降機(jī)構(gòu)或俯仰機(jī)構(gòu)改變置車板的高度或傾斜 角度，供車輛出入?？蔀榈厣鲜交驇У乜邮?。特點(diǎn)： ①構(gòu)造簡(jiǎn)單實(shí)用，無需特殊地面基礎(chǔ)要求。適合裝置于工廠、別墅、住宅 . . 停車場(chǎng)。 ②可任意遷移，搬遷安裝容易或根據(jù)地面情況，獨(dú)立及多臺(tái)設(shè)備。 ③備有專用鎖匙開關(guān)，防止外人開動(dòng)設(shè)備。 ④車板防下滑保險(xiǎn)裝置。 （7）其他 水平循環(huán)類：各置車板以兩列或多列方式水平排列，并循環(huán)移動(dòng)。置車板 以圓弧運(yùn)動(dòng)方式循環(huán)者稱為圓形循環(huán)式；以直線運(yùn)動(dòng)方式循環(huán)者稱為箱形循環(huán) 式。 多層循環(huán)式：各置車板以兩層或多層方式排列，在相鄰兩層間的兩端設(shè)有 車輛升降機(jī)，同層置車板可在該層內(nèi)作水平循環(huán)移動(dòng)。置車板在設(shè)備兩端以圓 弧運(yùn)動(dòng)方式升降者稱為圓形循環(huán)式；以垂直運(yùn)動(dòng)方式升降者稱為箱形循環(huán)式。 車輛入庫方式與水平循環(huán)相同。 通過對(duì)各類立體車庫的分析并結(jié)合本次設(shè)計(jì)的車庫容量，可以得出選用升 降橫移式立體車庫為最佳選擇方案。 2.2 升降橫移式立體車庫的工作原理 升降橫移式立體車庫每個(gè)車位都有載車板，車輛就停在載車板上，最下層 的載車板只做左右橫移，不能升降，中間層車位可以左右橫移和升降，上層車 位只能升降，不能橫移，若中間層車位需要存取車，則需下層車位移出空位， 才能降至底層，上層車位需要存取車，則需要中間層車位和下層車位移出空位 方能下降至底層，存車時(shí)，當(dāng)載車板到位后，駕駛員將車開上載車板后下車離 開，中間層和上層載車板自動(dòng)升至所在層位，取車時(shí)，下層車位直接開出，上 層和中間層則是載車板降至底層后，等駕駛員進(jìn)入車庫開走汽車后，載車板自 動(dòng)回至所在層位。 圖 2-1 為一個(gè)地上 7 車位的升降橫移式停車設(shè)備，其工作原理是：三層三 個(gè)車位可以升降，二層兩個(gè)車位可以升降和平移，一層的兩個(gè)車位只能橫向橫 移，空車位供三層和二層的車位下降時(shí)借用。1、2 號(hào)車位可以直接存放車輛； 7 號(hào)車位需下降后再存放車輛；3 號(hào)車位則需先將 1 號(hào)和 2 號(hào)載車板右移，再將 3 號(hào)載車板下降；4 號(hào)車位則需先將 2 號(hào)載車板右移，再將 4 號(hào)存車板下降；5 號(hào)車位需要先將 1、2、3、4 號(hào)四個(gè)載車板右移，再將 5 號(hào)載車板下降；6 號(hào)車 . . 位則需要先將 2、4 號(hào)載車板右移，再將 6 號(hào)載車板降下。 圖 2-1 七車位升降橫移式立體車庫工作原理圖 2.3 升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu) 2.3.1 升降橫移式立體車庫的主要構(gòu)成 以三層三列式立體車庫為模型建立研究對(duì)象。升降橫移式立體車庫主要由 鋼結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、載車板、電氣控制系統(tǒng)、安全裝置五大部分組成。 （1）鋼結(jié)構(gòu) 圖2-2 鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單示意圖 具有如下特點(diǎn)： ①可靠性高 鋼材在生產(chǎn)時(shí)，整個(gè)過程可嚴(yán)格控制，質(zhì)量比較穩(wěn)定，性能可靠。鋼材組 織均勻，接近于各向同性勻質(zhì)體。鋼材的物理力學(xué)特性與工程力學(xué)對(duì)材料性能 所作的基本假定符合較好。鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作性能比較符合目前采用的理論計(jì) 算結(jié)果，計(jì)算結(jié)果可靠，所以說鋼結(jié)構(gòu)的可靠性高 ②材料的強(qiáng)度高，鋼結(jié)構(gòu)自重小 . . 與混凝土等材料相比，雖然鋼材的重力密度大，但它的強(qiáng)度和彈性模量較 高，而且強(qiáng)度與重力密度之比也高得多。鋼結(jié)構(gòu)自重小，從而便于運(yùn)輸與安裝， 可減輕基礎(chǔ)的負(fù)荷，降低地基和基礎(chǔ)部分的造價(jià)。 ③材料的塑性和韌性好 鋼材的塑性好，鋼結(jié)構(gòu)在一般條件不會(huì)因超載等而突然斷裂。破壞前一般 都會(huì)產(chǎn)生顯著的變形，易于被發(fā)現(xiàn)，可及時(shí)采取補(bǔ)救措施，避免重大事故發(fā)生。 鋼材的韌性好，鋼結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力荷載的適應(yīng)性強(qiáng)，具有良好的吸能能力，抗震性 能優(yōu)越。 ④鋼結(jié)構(gòu)制造簡(jiǎn)便，施工工期短 鋼結(jié)構(gòu)一般在專業(yè)工廠制造，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度高，質(zhì) 量易于保證，是工程結(jié)構(gòu)中工業(yè)化程度最高的一種結(jié)構(gòu)。構(gòu)件制造完成后，運(yùn) 至施工現(xiàn)場(chǎng)拼裝成結(jié)構(gòu)。拼裝可采用安裝方便的螺栓連接，有時(shí)還可在地面拼 裝成較大的單元，再進(jìn)行吊裝。施工工期短，可盡快發(fā)揮投資的經(jīng)濟(jì)效益。由 于鋼結(jié)構(gòu)具有連接的特性，故易于加固、改建和拆遷。 ⑤鋼結(jié)構(gòu)密閉性好 鋼結(jié)構(gòu)采用焊接連接可制成水密性和氣密性較好的常壓和高壓結(jié)構(gòu)、管道 等。 ⑥鋼材的耐銹蝕性差 在沒有腐蝕介質(zhì)的一般環(huán)境中，普通鋼材制成的鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)除銹后再涂上合 格的防銹涂料，銹蝕問題并不嚴(yán)重。立體車庫多在沒有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中，所 以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)本身的維護(hù)費(fèi)用低。 結(jié)構(gòu)主體采用熱制H型鋼、槽鋼、角鋼和鋼板等型材制造，具有較好的強(qiáng) 度和剛度，輕巧、美觀，并可二次拆卸安裝，運(yùn)輸方便。 （2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 每塊上載車板都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)與鏈傳動(dòng)組合的傳動(dòng)系統(tǒng)。其 工作原理如圖2-3，電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車板上升，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車 板下降。根據(jù)載車板及車重確定鏈條所需的傳動(dòng)力。根據(jù)傳動(dòng)力及載車板的移 動(dòng)速度確定電機(jī)功率。根據(jù)車身高度確定上下載車板間的距離，根據(jù)這個(gè)距離 確定鏈條的長度，最后根據(jù)傳動(dòng)力確定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀及大小。 . . 圖2-3 鏈傳動(dòng)簡(jiǎn)單示意圖 （3）載車板 由于下載車板不需懸掛鏈條，所以為了節(jié)省材料，下載車板比上載車板要 短。每塊下載車板后部都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，藏于載車板內(nèi)。 在下載車板底部裝有四只鋼輪，可以在導(dǎo)軌上行走，其中兩只為主動(dòng)輪，裝于 長傳動(dòng)軸兩端，另兩只為獨(dú)立安裝的從動(dòng)輪。電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)長傳動(dòng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)， 長傳動(dòng)軸上的主動(dòng)鋼輪在導(dǎo)軌上滾動(dòng)行走從而使下載車板作橫向平移運(yùn)動(dòng)。根 據(jù)載車板及車輛的重量、行走速度、滾輪與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)確定橫移電機(jī)的 驅(qū)動(dòng)功率。 圖 2-4 平板式載車板及拼合示意圖 （4）安全裝置 在立體車庫上層停車位和下層停車位的縱梁處裝有上下行程極限開關(guān)，在 中間層和底層車庫橫梁兩端裝有左右行程極限開關(guān)。上載車板上裝有防墜落安 全裝置,防墜落安全裝置安裝在縱梁和上載車板停泊位置之間，在縱梁兩邊各安 裝兩只電磁鐵控制的掛鉤，上載車板兩側(cè)相應(yīng)位置出個(gè)裝兩只勾環(huán)，當(dāng)上載車 板上升到位后，縱梁上安裝的四只掛鉤便會(huì)自動(dòng)勾住四只勾環(huán)，以防止當(dāng)升降 電機(jī)制動(dòng)器失靈后，上載車板汽車和上載車板墜落，從而壓毀下層的汽車。行 程極限開關(guān)的作用是當(dāng)載車板到達(dá)位置是自動(dòng)停止。 . . 圖2-5 安全裝置簡(jiǎn)單示意圖 （5）控制系統(tǒng) 升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)采用PLC控制，主要有自動(dòng)，急停，手動(dòng) 三種控制方式，立體車庫一般采用自動(dòng)控制方式工作，當(dāng)出現(xiàn)緊急異常的情況 時(shí)候使用急?？刂?，當(dāng)故障排除或急停取消后，可以用手動(dòng)按鈕使車庫復(fù)位。 2.3.2 升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu)示意 本論文具體選用三層七位升降橫移式自動(dòng)化立體車庫進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，其 設(shè)備結(jié)構(gòu)示意如圖 2-6： 圖 2-6 升降橫移式立體車庫設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖 （1）立體車庫模型 . . 本立體車庫的建筑模型為一個(gè)三層七車位立體車庫，車庫平面設(shè)計(jì)示意圖 如圖 2-7 所示，車庫立體模型示意圖如圖 2-8 所示。 （2）立體車庫設(shè)計(jì)指標(biāo) 本車庫以中型轎車尺寸長（4800mm）寬（1800mm）高（1800mm）為標(biāo) 準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，據(jù)此每個(gè)停車位的尺寸應(yīng)為長（5000-6000mm）寬(2500-3000mm) 高（2000-2500mm） ，經(jīng)考慮停車安全預(yù)留空間，本車庫的幾何空間尺寸設(shè)計(jì)為： ①長度=25000mm，寬度=18000mm，高度=6600mm； ②車庫前留有>6000mm 寬車道； ③一層凈高：2200mm； ④二層凈高：2200mm； ⑤三層凈高：2200mm； ⑥最大存車長度：5500mm； ⑦最大存車寬度：2000mm； ⑧最大存車高度：1800mm。 圖 2-7 立體車庫平面示意圖 . . 圖 2-8 立體車庫立體模型示意圖 2.4 升降橫移式立體車庫中的安全防護(hù)裝置 車庫是用來存放汽車的，汽車的價(jià)格是很昂貴的，所以車庫一旦發(fā)生事故， 所造成的損失會(huì)很大，為此，我們要將事故防范于未然。為此車庫的安全防護(hù) 措施應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)，并安裝相應(yīng)的防護(hù)設(shè)備。 （1）急停措施：在控制盒上安裝紅色的緊急停止開關(guān)，當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)， 按下急停開關(guān)能使立體車庫立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 （2）阻車裝置：為了防止汽車在載車板上發(fā)生滑動(dòng)，應(yīng)該在載車板后端和 前端安裝一高 25mm 以上的阻車擋塊，司機(jī)在停車時(shí)應(yīng)將汽車停在載車板合適 的位置上，并拉好手剎。 （3）限位保護(hù)：立體車庫的載車板在升降和橫移過程中是靠定位開關(guān)來定 位的，為了防止定位開關(guān)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致事故，所以在上升定位上方，下降定 位下方，左移定位左邊，右移定位右邊分別裝有限位開關(guān)。當(dāng)定位開關(guān)出現(xiàn)故 障時(shí)，一旦限位開關(guān)觸碰到載車板時(shí)，限位開關(guān)立即使車庫停止工作。 （4）門前光電檢測(cè)裝置：在車庫運(yùn)行過程中，不能有人或物進(jìn)入車庫的工 作區(qū)，所以要在車庫入口處安裝一個(gè)紅外裝置，一旦在車庫工作時(shí)有人或物進(jìn) 入車庫，系統(tǒng)將立即停止工作。 （5）載車板固定裝置：當(dāng)載車板到達(dá)指定位置后，為防止載車板下滑或因 故墜落，損害其下方的車或人，所以安裝電磁鐵控制的掛鉤形式的防墜裝置。 當(dāng)載車板停靠到位時(shí)，電磁鐵由通電狀態(tài)轉(zhuǎn)為失電狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)掛鉤勾住鐵 環(huán)。當(dāng)載車板要下脫離鐵環(huán)。電磁鐵由失電狀態(tài)轉(zhuǎn)為通電狀態(tài)，報(bào)警燈閃爍， 按下急停按鈕使車庫立即停止。 . . 3 立體車庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 在工業(yè)自動(dòng)化控制中，最常用的三種控制方式有繼電器控制、單片機(jī)控制 和可編程控制器控制，這三種控制方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。 （1）繼電器控制系統(tǒng) 控制功能是用硬件繼電器實(shí)現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中 的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時(shí)間及溫度等參量變化而動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)裝置的 自動(dòng)控制及保護(hù)。系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過程中，如果某個(gè)繼電器損壞，都會(huì)影響 整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價(jià)格不 太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個(gè)控制柜價(jià)格非常高，靈活性 差，響應(yīng)速度慢。繼電器控制系統(tǒng)的延時(shí)控制是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)實(shí)現(xiàn)， 精度不高且易受環(huán)境溫度和濕度的影響，調(diào)整時(shí)間困難。由于繼電器的觸點(diǎn)有 限，其靈活性和擴(kuò)展性也受到制約。 （2）單片機(jī)控制 單片機(jī)作為一個(gè)超大規(guī)模的集成電路，機(jī)構(gòu)上包括 CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器 和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強(qiáng)的控制功能，成為功控領(lǐng) . . 域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計(jì)算機(jī)之一。單片機(jī)應(yīng)用范圍主要是大批 量重復(fù)生產(chǎn)的民用消費(fèi)品以及小批量產(chǎn)品，特別是儀器儀表，家電以及小型控 制系統(tǒng)。但是，單片機(jī)是一片集成電路，不能直接將它與外部 I/O 信號(hào)相連。 要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和 I/O 接口電路，硬件設(shè)計(jì)、 制作和程序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大。 （3）可編程序控制器控制 可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自己設(shè)計(jì)和制作 硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬繭配制和設(shè)計(jì)外部接線圖，同時(shí)采用 梯形圖語言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點(diǎn)和接線，通過修改程序 適應(yīng)工藝條件的變化。 此外，PLC 還有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路 技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很 高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時(shí)間高達(dá) 30 萬小時(shí)。 一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時(shí)間則更長。從 PLC 的機(jī)外電路 來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線 及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 帶 有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中， 應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及 設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 （2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂?于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善 的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)， 使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通 信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容 易。 . . （3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易， 編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電 器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼 電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì) 算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 （4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同 一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn) 場(chǎng)合。 （5）體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理 想控制設(shè)備。 根據(jù)對(duì)幾種常見控制方式進(jìn)行對(duì)比，再結(jié)合本設(shè)計(jì)可以得出使用 PLC 來控 制立體車庫時(shí)最合適的。 整個(gè)車庫由一臺(tái) PLC 對(duì)其進(jìn)行管理和監(jiān)控，由 PLC 來控制載車板升降橫 移傳動(dòng)裝置，完成車輛的存取操作，各車位車輛的存取由 PLC 根據(jù)當(dāng)前各車位 的停放情況，按照相應(yīng)的策略來調(diào)動(dòng)載車板，以存取車輛。 立體車庫的自動(dòng)控制系統(tǒng)包括弱電和強(qiáng)電兩套系統(tǒng)，弱電系統(tǒng)主要是各種 信號(hào)的采集和控制輸出，例如：通過 PLC 輸出信號(hào)給接觸器線圈，以此來控制 接觸器的通斷，從而來控制強(qiáng)電系統(tǒng)。強(qiáng)電系統(tǒng)主要包括載車板電機(jī)控制線路， 控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接觸器等。車庫采用面板按鈕呼叫車位存取車，用升降橫移 裝置將汽車輸送到位?？刂葡到y(tǒng)在面板上設(shè)有急停按鈕，當(dāng)發(fā)生意外時(shí)，按下 急停按 鈕將使車庫立即停止運(yùn)行。 系統(tǒng)輸出控制信號(hào)包括控制電機(jī)運(yùn)行和方向的信號(hào)，控制電磁鐵得、失電 信號(hào)。 升降橫移式立體車庫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。其中，電子技術(shù)、信息技術(shù)和傳感技術(shù)的合理運(yùn)用與 組合構(gòu)成了車庫的控制系統(tǒng)。升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)是整個(gè)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(jī)構(gòu)是“四肢” ，框架是“軀體” ， 那么控制系統(tǒng)就是“大腦” 。它指揮著車庫的每個(gè)運(yùn)作過程，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的狀 態(tài)過程進(jìn)行監(jiān)控。 升降橫移式立體車庫的系統(tǒng)控制原理：操作者通過控制面板把操作信息傳 送給控制系統(tǒng)，經(jīng)過系統(tǒng)處理后通過輔助設(shè)備驅(qū)動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，來完成車庫的運(yùn) 作。立體車庫系統(tǒng)控制原理框圖如圖 3-1 所示。 圖 3-1 立體車庫系統(tǒng)控制原理框圖 3.2 電氣系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計(jì) 3.2.1 PLC 接線設(shè)計(jì) 在升降橫移式立體停車庫中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對(duì)象首先是 車庫內(nèi)的橫移電機(jī)和升降電機(jī)，控制系統(tǒng)就是使它們?cè)诓煌臅r(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)正反 轉(zhuǎn)，其次是車庫內(nèi)的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設(shè)施等，這些輔助 裝置幫助我們更好的控制立體車庫。為了保證載車板能橫移到預(yù)定位置以及載 車板能上升或下降到指定位置，采用了行程開關(guān)。為了判斷載車板上有無車輛， 采用了光電開關(guān)。同時(shí)在車庫中還采用了一些傳感器如煙溫傳感器以及安全預(yù) 警裝置。在此圖中只是簡(jiǎn)單的畫出了三層七位升降橫移式立體車庫的一些其簡(jiǎn) 單的功能。根據(jù)這些功能我們可以很直觀的觀察出三層七位升降橫移式立體車 庫的工作。接線圖見圖 3-2。 . . 圖 3-2 簡(jiǎn)化 PLC 接線圖 電機(jī)控制及接線設(shè)計(jì)：在存取車時(shí)車位的升降不能同時(shí)進(jìn)行，車位的升降 和橫移也不能同時(shí)進(jìn)行，這兩個(gè)動(dòng)作必須是互鎖的，即當(dāng)上層車位在升降時(shí)， 地面層車位不能移動(dòng)，反之亦然，并且上層車位每次只能有一個(gè)車位進(jìn)行上下 升降運(yùn)動(dòng)。這些在程序中可采用聯(lián)鎖和互鎖的方法來解決。如圖 3-3 所示。 . . 圖 3-3 電機(jī)控制原理圖 3.2.2 其他資源配置 （1）檢測(cè)點(diǎn)分布 ①載車板上汽車停放到位否檢測(cè) 采用光電開關(guān)在底層進(jìn)行掃描檢測(cè)。光電開關(guān)的接收器和發(fā)射器分別安裝 在底層左右兩邊，在載車板前后位置均進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)有車輛停放不到位時(shí)，車 就把光電關(guān)光源擋住，此時(shí)系統(tǒng)不能動(dòng)作，只有車輛停放到位后，系統(tǒng)才能正 常工作。 ②載車板上有無車檢測(cè)在每個(gè)載車板上的一條對(duì)角線上安放一套光電開關(guān)， 用于檢測(cè)載車板上有無車。 ③載車板平移運(yùn)動(dòng)是否到位檢測(cè) 只有下層載車板有平移運(yùn)動(dòng)， 在每個(gè)車位上分別安裝一只限位開關(guān)，用于 檢測(cè)載車板平移運(yùn)動(dòng)是否到位。 ④載車板升降是否到位檢測(cè) 只有上層載車板有升降運(yùn)動(dòng)，在每個(gè)載車板垂直運(yùn)動(dòng)的軌道上，在低層和 上層分別安裝一只限位開關(guān)，用于檢測(cè)載車板下降和上升是否到位。 ⑤上層載車板吊鉤是否掛好檢測(cè) 控制吊鉤動(dòng)作的電磁鐵上有一反饋信號(hào)，可用于指示吊鉤是否已把載車板 掛好。 （2）控制點(diǎn)分布 ①一層載車板左右平移控制 一層載車板只有兩個(gè)，每個(gè)載車板只有左右移動(dòng)兩個(gè)動(dòng)作，采用帶自動(dòng)抱 閘的三相交流電機(jī)控制。 ②二層載車板升降橫移運(yùn)動(dòng)控制 二層載車板有兩個(gè)，每個(gè)載車板有橫移、升降四個(gè)動(dòng)作，采自動(dòng)抱閘的三 相交流電機(jī)控制。 ③三層載車板升降運(yùn)動(dòng)控制 三層載車板有三個(gè)，每個(gè)載車板只有升降兩個(gè)動(dòng)作，采用帶自動(dòng)抱閘的三 相交流電機(jī)控制。 . . ④吊鉤動(dòng)作控制 只有二、三層的載車板使用吊鉤，每個(gè)載車板用 2 套吊鉤，吊鉤用電磁鐵 控制。 （3）電機(jī)的選擇 Y系列的三相異步電機(jī)具有效率高，噪聲低，振動(dòng)小，且體積小重量輕， 運(yùn)行可靠安裝維護(hù)方便，升溫低等特點(diǎn)。 所以選用Y801-4三相異步電機(jī)。額定功率：P=0.55KW；額定轉(zhuǎn)矩： Y=2.2N.m；額定轉(zhuǎn)速n=1390r/min；質(zhì)量17Kg。 根據(jù)所設(shè)計(jì)車庫容量選擇五個(gè)升降電機(jī)，四個(gè)橫移電機(jī)。 3.3 PLC 控制程序設(shè)計(jì) 本文所設(shè)計(jì)的 PLC 存取車控制系統(tǒng)只針對(duì)上 2 層和 3 層的車位，而對(duì)于 1 層車位，存取車直接開進(jìn)開出即可?？刂栖浖捎锰菪螆D語言編寫。程序流程 見圖 3-4。需要說明的是，載車板用鏈條依靠載車板上的吊點(diǎn)懸吊在托架上，在 靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，防墜（安全）掛鉤掛住載車板。在設(shè)計(jì)不同層進(jìn)出車程序時(shí)運(yùn)用 了“并行分支與匯合”的技巧，所謂并行分支指的是各分支流程可同時(shí)執(zhí)行待 各流程動(dòng)作全部結(jié)束后，根據(jù)相應(yīng)執(zhí)行條件，匯合狀態(tài)動(dòng)作。即如果選擇第 3 層載車板進(jìn)出車，可以使一層二層同時(shí)平移左移或右移，這樣，控制系統(tǒng)能自 動(dòng)處理設(shè)備動(dòng)作順序之間的聯(lián)鎖或雙重輸出，而且控制系統(tǒng)的試運(yùn)行及故障檢 查非常方便，可節(jié)約大量時(shí)間，提高工作效率。 . . 初 始 化 下 降 通 道 建 立 否 ? 彈 開 防 墜 掛 鉤 掛 鉤 移 開 否 ? 托 盤 下 降 托 盤 到 底 層 否 ? 發(fā) 出 存 取 車 信 號(hào) 存 取 車 完 畢 否 ? 系 統(tǒng) 安 全 檢 測(cè) 發(fā) 生 故 障 否 ? 托 盤 上 升 托 盤 到 達(dá) 最 高 點(diǎn) ? 托 盤 復(fù) 位 托 盤 復(fù) 位 ? 上 層 存 取 車 完 成 結(jié) 束 上層立體車庫存取車流程圖 選 取 車 位 號(hào) 下 層 車 位 有 托 盤 否 ？ 托 盤 左 右 移 動(dòng) Y N Y N N Y N Y N Y N Y N Y Y N 報(bào) 警 故 障 處 理 開 始 圖 3-4 存取車程序流程圖 . . 程序設(shè)計(jì)方案如下： （1）初始化程序提出系統(tǒng)的控制信息，掃描各到位開關(guān)信號(hào)。 （2）主控制程序按照進(jìn)車優(yōu)先的原則，將最多的車位保持在進(jìn)車位置。每 個(gè)載車板運(yùn)動(dòng)之前，需要先判斷目的地是否有空位，有空位才可以動(dòng)作，前后 動(dòng)作互鎖。判斷是否有空位是根據(jù)橫移電機(jī)所對(duì)應(yīng)的到位行程開關(guān)動(dòng)作信息來 確定的。液壓升降系統(tǒng)啟、停動(dòng)作也是根據(jù)相應(yīng)的到位行程開關(guān)來確定。 （3）故障報(bào)警程序故障報(bào)警程序能夠?qū)崟r(shí)地采集設(shè)備異常信息，及時(shí)發(fā)出 聲光報(bào)警信號(hào)，提醒司機(jī)和管理人員進(jìn)行處理。若在程序執(zhí)行過程中，有人、 物侵入車庫空間或車輛超長，PLC將按照閉鎖關(guān)系停止設(shè)備運(yùn)行，同時(shí)發(fā)出故 障報(bào)警。該程序完整而高效的完成了二層升降平移式車庫全部動(dòng)作，具有安全 可靠性。完全達(dá)到了作為民用機(jī)電一體化設(shè)備所應(yīng)具備的條件，充分發(fā)揮了它 的作用，讓我們更好的操作。 3.3.1 PLC 的選型 目前市面上主要的 PLC 有西門子、三菱、歐姆龍、施耐德等。其中西門子 的功能強(qiáng)大，系統(tǒng)穩(wěn)定，性能質(zhì)量好，市場(chǎng)占有率最高。基于西門子結(jié)構(gòu)化的 編程方式，開放性好，支持多種通信協(xié)議。另外西門子適用多種人機(jī)界面和監(jiān) 控組態(tài)軟件利于多廠家設(shè)備的通訊與集成，西門子做了很多功能塊，減少了設(shè) 計(jì)人員的負(fù)擔(dān)。因此，本設(shè)計(jì)選用了西門子公司的 PLC。西門子 S7-200 系列的 強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此 S7-200 系列具有極高的性能價(jià)格比。S7-200 有 5 種 CPU 模塊，分別是 CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 224XP、CPU 226；CPU 221 集成了 6 輸入，4 輸出共 10 個(gè)數(shù)字量 I∕O 點(diǎn)，無 I∕O 擴(kuò)展能力。CPU 222 集成了 8 輸入，6 輸 出共 14 個(gè)數(shù)字量 I∕O 點(diǎn)，可連接兩個(gè)擴(kuò)展模塊； CPU 224 集成了 14 輸入，10 輸出共 24 個(gè)數(shù)字量 I∕O 點(diǎn)，可連接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最人擴(kuò)展至 168 路數(shù)字量 I∕O 點(diǎn)或 35 路模擬量 I∕ O 點(diǎn)； CPU 224XP 集成了 14 輸入，10 輸出共 24 個(gè) 數(shù)字量 I∕O 點(diǎn)，可連接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 168 路數(shù)字量 I∕O 點(diǎn)或 38 路模擬量 I∕ O 點(diǎn)；CPU 226 集成了 24 輸入，16 輸出共 40 個(gè)數(shù)字量 I∕O 點(diǎn)， 可連接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 248 路數(shù)字量 I∕O 點(diǎn)或 35 路模擬量 I∕O 點(diǎn)。 根據(jù)本設(shè)計(jì)車庫的輸入和輸出，采用 CPU226 模塊為 PLC 控制系統(tǒng)的核心控制 . . 器是最合適的。 3.3.2 PLC 的 I∕O 資源配置 根據(jù)立體車庫控制系統(tǒng)的要求功能與選定的 PLC，對(duì) PLC 進(jìn)行 I∕O 分配， 具體分配如下。 表 3-1 I/O 分配輸入表 輸入地址 功能 輸入地址 功能 I0.0 啟動(dòng) I2.2 門前光電開關(guān) I0.1 3 號(hào)載車板呼叫 I2.3 1 號(hào)載車板橫移到位 I0.2 4 號(hào)載車板呼叫 I2.4 2 號(hào)載車板橫移到位 I0.3 5 號(hào)載車板呼叫 I2.5 3 號(hào)載車板橫移到位 I0.4 6 號(hào)載車板呼叫 I2.6 4 號(hào)載車板橫移到位 I0.5 7 號(hào)載車板呼叫 I2.7 手動(dòng)/自動(dòng) I0.6 3 號(hào)載車板平層 I3.0 上升按鈕 I0.7 4 號(hào)載車板平層 I3.1 下降按鈕 I1.0 5 號(hào)載車板平層 I3.2 左移按鈕 I1.1 6 號(hào)載車板平層 I3.3 右移按鈕 I1.2 7 號(hào)載車板平層 I3.4 1 號(hào)載車板呼叫 I1.3 車庫平層減速 I3.5 2 號(hào)載車板呼叫 I1.4 3 號(hào)載車板光電開關(guān) I3.6 載車板掛鉤到位 I1.5 4 號(hào)載車板光電開關(guān) I3.7 3 號(hào)車位載車板檢測(cè) I1.6 5 號(hào)載車板光電開關(guān) I4.0 4 號(hào)車位載車板檢測(cè) I1.7 6 號(hào)載車板光電開關(guān) I4.1 5 號(hào)車位載車板檢測(cè) I1.7 7 號(hào)載車板光電開關(guān) I4.2 6 號(hào)車位載車板檢測(cè) I2.0 載車板橫移限位開關(guān) I4.3 7 號(hào)車位載車板檢測(cè) I2.1 載車板升降限位開關(guān) 表 3-2 I/O 分配輸出表 輸出地址 功能 輸出地址 功能 Q0.0 3 號(hào)載車板升降 Q1.6 3 號(hào)載車板防墜電磁鐵 Q0.1 4 號(hào)載車板升降 Q1.7 4 號(hào)載車板防墜電磁鐵 Q0.2 5 號(hào)載車板升降 Q2.0 5 號(hào)載車板防墜電磁鐵 Q0.3 6 號(hào)載車板升降 Q2.1 6 號(hào)載車板防墜電磁鐵 Q0.4 7 號(hào)載車板升降 Q2.2 7 號(hào)載車板防墜電磁鐵 Q0.5 1 號(hào)載車板左移 Q2.3 3 號(hào)載車板有車 Q0.6 1 號(hào)載車板右移 Q2.4 4 號(hào)載車板有車 Q0.7 2 號(hào)載車板左移 Q2.5 5 號(hào)載車板有車 Q1.0 2 號(hào)載車板右移 Q2.6 6 號(hào)載車板有車 Q1.1 3 號(hào)載車板左移 Q2.7 7 號(hào)載車板有車 Q1.2 3 號(hào)載車板右移 Q3.0 正轉(zhuǎn) Q1.3 4 號(hào)載車板左移 Q3.1 反轉(zhuǎn) . . Q1.4 4 號(hào)載車板右移 Q1.5 報(bào)警燈 梯形圖附于附錄。 3.4 電氣安全裝置 在立體車庫中安全是非常重要的，因此做好安全防護(hù)十分有必要。以下是 電氣安全中的的一些重要裝置。 （1）設(shè)有斷電、缺相、斷相和相序保護(hù)：在主電源發(fā)生缺相，設(shè)備發(fā)生斷 相、反相時(shí)，保護(hù)器動(dòng)作切斷設(shè)備主電源。 （2）延時(shí)保護(hù)：當(dāng)車停不進(jìn)設(shè)備時(shí)，設(shè)備將自動(dòng)停止任何操作。試進(jìn)入 （設(shè)定）三次自動(dòng)停止，處于保護(hù)狀態(tài)，停止任何操作。 （3）防人、異物誤闖入紅外線檢測(cè)裝置：設(shè)置自動(dòng)鎖閉系統(tǒng)，當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)，如有人或異物進(jìn)入設(shè)備中，設(shè)備將會(huì)自動(dòng)急停。待人員或異物離開設(shè)備后， 按動(dòng)“復(fù)位”按鈕，設(shè)備將恢復(fù)運(yùn)行。保證設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)，以防誤傷人員。用 光電開關(guān)檢測(cè)。 （4）車輛定位：載車板的末端裝有前、后、左、右限位裝置。 （5）防止載車板墜落裝置：設(shè)置防墜落裝置，載載車板運(yùn)行到停車位后， 為防止載車板因故突然落下，設(shè)防止墜落裝置，保證入庫車輛安全。 （6）汽車長度限制裝置：設(shè)置超長光電檢測(cè)裝置。當(dāng)進(jìn)入設(shè)備的車輛超過 適停車輛尺寸時(shí)，設(shè)備自動(dòng)鎖閉并報(bào)警提示。 （7）緊急停止裝置：設(shè)置緊急制動(dòng)開關(guān)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，能使停車設(shè) 備立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 （8）防止超限運(yùn)行裝置：設(shè)置限位開關(guān)，包括，上限位開關(guān)，下限位開關(guān)， 左限位開關(guān)，右限位開關(guān)，極限開關(guān)等。當(dāng)?shù)轿婚_關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，超限位開關(guān) 能使設(shè)備停止工作。 （9）警示燈及警示蜂鳴器：設(shè)置設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)顯示。提示設(shè)備處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀 態(tài)及對(duì)異常情況報(bào)警。 （10）電機(jī)自帶剎車裝置：防止載車板自動(dòng)滑。 . . 4 升降橫移式立體車庫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 立體車庫自動(dòng)化控制系統(tǒng) 現(xiàn)代大型建筑的主流是智能化大廈和小區(qū)，因此自動(dòng)化立體停車設(shè)備或車 庫的自動(dòng)控制系統(tǒng)將成為智能化大廈和小區(qū)的一個(gè)重要組成部分。操作簡(jiǎn)單、 迅速，使用方便，安全可靠，維護(hù)量小，為用戶提供一個(gè)安全、簡(jiǎn)易的使用環(huán) 境，這是自動(dòng)化立體停車設(shè)備的基本特點(diǎn)。停車設(shè)備的一切運(yùn)行狀況，車輛停 放的時(shí)間，車輛存放交費(fèi)情況，車庫庫容量，車輛存放高、低峰情況，等信息 均可通過網(wǎng)絡(luò)傳送到智能化控制中心，通過智能化控制中心運(yùn)算處理，與廣播 系統(tǒng)和各分部管理辦公室相連，達(dá)到提前發(fā)布相關(guān)控制、管理信息，從而全部 實(shí)現(xiàn)智能化管理。通過大廈和小區(qū)的智能化控制中心還可與社會(huì)相關(guān)職能部門 聯(lián)網(wǎng)，將有關(guān)信息發(fā)布出去或收集進(jìn)來，擴(kuò)大車庫的社會(huì)利用率和經(jīng)濟(jì)效益。 這將是自動(dòng)化車庫的發(fā)展方向。圖4-1為立體車庫監(jiān)控的一個(gè)簡(jiǎn)易示意圖。 . . 圖4-1 立體車庫監(jiān)控示意圖 立體車庫自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包含以下五個(gè)子系統(tǒng)：自動(dòng)收費(fèi)管理系統(tǒng)， 自動(dòng)存取車系統(tǒng)，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，自動(dòng)道閘，監(jiān)控安保系統(tǒng)。以上子系統(tǒng)均由 中央控制室統(tǒng)一控制，可為客戶規(guī)劃停車庫管理形式，發(fā)布車庫庫存容量，控 制車流方案。 （1）自動(dòng)收費(fèi)管理系統(tǒng) 自動(dòng)收費(fèi)采用非接觸式IC卡。IC卡分長期卡與儲(chǔ)值卡兩種。對(duì)固定用戶， 發(fā)行長期卡，費(fèi)用可在固定用戶交納管理費(fèi)用時(shí)一并交納；對(duì)臨時(shí)用戶，發(fā)行 儲(chǔ)值卡，即：用戶交納的費(fèi)用存在卡內(nèi)，每次停車讀卡自動(dòng)從卡中扣除費(fèi)用。 （2）自動(dòng)存取車系統(tǒng) 自動(dòng)存取車系統(tǒng)一般由小型可編程控制器PLC控制，包括卡號(hào)識(shí)別與移動(dòng) 載車盤兩個(gè)過程。用戶進(jìn)入車庫時(shí)，在門口刷卡進(jìn)入，讀卡機(jī)自動(dòng)把數(shù)據(jù)傳送 到PLC控制系統(tǒng)， PLC系統(tǒng)通過判斷卡號(hào)，自動(dòng)把對(duì)應(yīng)的載車盤移動(dòng)到人車交 接的位置，開啟車庫門，縮短存取車的時(shí)間。存車時(shí)，司機(jī)按照指示燈信號(hào)指 引入庫，只有當(dāng)車輛停放在安全位置后，停車正常指示燈才會(huì)亮啟。存取車完 成后，車庫門自動(dòng)關(guān)閉。移動(dòng)載車盤時(shí)，系統(tǒng)嚴(yán)格按照各種檢測(cè)信號(hào)的狀態(tài)進(jìn) 行移動(dòng)，檢測(cè)信號(hào)包括超長檢測(cè)、到位檢測(cè)、極限位置檢測(cè)、人員誤入檢測(cè)、 急停信號(hào)檢測(cè)等。若有載車盤運(yùn)行不到位或車輛長度超出車庫允許的長度，所 有載車盤將不進(jìn)行動(dòng)作，若檢測(cè)到急停信號(hào)，將停止一切動(dòng)作，直至急停信號(hào) 消失。以上信號(hào)均為硬件信號(hào)，除此之外，還可從控制軟件中設(shè)置保護(hù)信號(hào)， 比如時(shí)間保護(hù)，以保證因硬件損壞而導(dǎo)致信號(hào)失靈時(shí)保證主體設(shè)備及車輛的安 全。 （3）遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)控制器可以通過網(wǎng)卡、Hub等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與控制中心的局域網(wǎng)相連接， 可以通過MODEN實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，在 控制中心即可進(jìn)行解決，方便管理人員、安保人員異地辦公。 （4）自動(dòng)道閘 在車庫出入口處各設(shè)非接觸式讀卡器、感應(yīng)線圈及道閘，用戶在車庫出入 口處刷卡后，系統(tǒng)自動(dòng)判別該卡是否有效，若有效，則道閘自動(dòng)開啟，通過感 . . 應(yīng)線圈后，自動(dòng)?xùn)艡谧詣?dòng)關(guān)閉；若無效，則道閘不開啟，同時(shí)聲光報(bào)警。 （5）監(jiān)控安保系統(tǒng) 監(jiān)控安保系統(tǒng)是指在中央控制室進(jìn)行監(jiān)視控制車庫現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況。它具 有運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、車牌識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)連接、各種類型的報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連動(dòng)等功能，可 以實(shí)現(xiàn)無人看守系統(tǒng)簡(jiǎn)介如下： 視頻監(jiān)控功能：在車庫各出入口，值班室和車庫內(nèi)主要區(qū)段安裝定焦攝像 機(jī)，在大范圍車位區(qū)安裝球形云臺(tái)，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)車庫全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控。如果 在車庫光照條件不好的情況下，可選用黑白攝像機(jī)。 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)功能：可以在夜間設(shè)置車庫的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)區(qū)域，當(dāng)檢測(cè)區(qū)有移動(dòng)目 標(biāo)時(shí)，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)功能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒值班人員。 車牌識(shí)別功能：它能夠設(shè)置車庫參照車輛的車牌、車型。當(dāng)參照車輛進(jìn)入 車庫監(jiān)視區(qū)域，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)比參照車輛圖像，有異常情況，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并 自動(dòng)切換和記錄相關(guān)圖像。 報(bào)警連動(dòng)功能：可以連動(dòng)各類報(bào)警主機(jī)，如啟動(dòng)繼電器發(fā)出聲光報(bào)警通知 安保人員自動(dòng)放下道閘攔截車輛出入。 數(shù)字錄像功能：可以連續(xù)記錄一個(gè)同在車庫所發(fā)生事件，可以同步回放多 個(gè)圖像，可選擇任意圖像進(jìn)行整體放大和局部放大，記錄、回放、備份可同步 進(jìn)行各種信息。 圖4-2為立體車庫的一些監(jiān)控設(shè)備。應(yīng)用這些監(jiān)控設(shè)備我們能更好的對(duì)立體 車庫停放車進(jìn)行安排。 . .