基于PLC的新型智能立體車庫的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【三層七車位車庫】
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基于PLC的新型智能立體車庫的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 生:江 宇指導(dǎo)老師:劉旭紅(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院,長沙 410128) 摘 要:本文在對(duì)國內(nèi)外車庫現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)做了充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,選擇三層七車位車庫結(jié)構(gòu)為研究模型。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(dòng)機(jī)構(gòu)部分和控制系統(tǒng)部分。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(shí)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(duì)安全,使得整個(gè)車庫可以安全平穩(wěn)的運(yùn)行。關(guān)鍵詞:立體車庫;控制系統(tǒng);可編程序控制器New Intelligent Three-dimensional Garage Control System Based On PLC DesignStudent: Jiang YuTutor: Liu Xuhong(College of Engineering,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China) Abstract:On the basis of investigation on current situation and developing trend of garage in domestic and abroad, we choose four-layer and Seven of the parking space garage structure as the research model. According to the form of the dragging-forms of multi player up-down and translation ear-base, it is made of three parts: part of ear-base structure、part of driving-framework and part of control system. In order to satisfy using demand in design stereo garage, according to criterion of mechanical parking systems-general safety requirement and the facts of the up-down and translation stereo garage the Paper introduced some safety technique which was used in the up-down and translation stereo garage. This can ensure absolute safety for Car and make the whole stereo garage safety and running smooth. Key words:Stereo garage; Control system; PLC1 前言1.1 課題的研究背景和意義隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及城市現(xiàn)代化水平的不斷提高,我國的汽車保有量迅速增長,目前許多城市的車輛交通已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有道路設(shè)施的負(fù)荷,停車場(chǎng)建設(shè)滯后導(dǎo)致我國的靜態(tài)交通基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重落后于動(dòng)態(tài)交通基礎(chǔ)設(shè)施,停車難的問題已逐漸成為影響和制約城市建設(shè)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。傳統(tǒng)的平面停車場(chǎng)需要占用大量寶貴的土地資源,容納的車輛有限,無法有效解決這一問題,而先進(jìn)的機(jī)械式立體停車庫,集機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)等多種技術(shù)于一體,實(shí)現(xiàn)了地面停車向空間的擴(kuò)展,具有節(jié)約空間、自動(dòng)化操控、安全可靠、建設(shè)成本低、配置靈活等優(yōu)點(diǎn),已成為未來車庫發(fā)展的必然趨勢(shì)。1.1.1 機(jī)械式立體車庫的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)械式立體停車是解決各大城市停車難問題的有效途徑,最早起源于歐美國家。1920年,美國就建成第一座機(jī)械升降汽車庫,50年代后,隨著私人汽車的大量涌現(xiàn),美國、西歐的國家相繼發(fā)明了多種形式的立體車庫。德國和意大利等歐洲國家從事停車設(shè)備的開發(fā)和生產(chǎn)也比較早,較好的公司有:意大利Sotefin、Interpark、德國Palis等,優(yōu)勢(shì)主要在于巷道堆垛類的產(chǎn)品。由于歐洲國家土地資源比較富余,停車問題表現(xiàn)不是很突出,因此立體停車設(shè)備的應(yīng)用不是很多產(chǎn)品形式多數(shù)為巷道堆垛式,多層升降橫移式產(chǎn)品應(yīng)用也很好1。由于土地資源緊張?jiān)趤喼弈承﹪业谋憩F(xiàn)尤為突出,機(jī)械式立體車庫在亞洲的應(yīng)用較為廣泛。亞洲的停車設(shè)備技術(shù)起源于日本,日本自20世紀(jì)60年代開始從事機(jī)械停車設(shè)備的開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù),迄今已有近五十年的歷史。目前日本國內(nèi)生產(chǎn)機(jī)械式停車設(shè)備的公司約100多家,比較大的公司有新明和、石川島播磨、日精、三菱重工等。自90年代起,日本每年投入運(yùn)行的機(jī)械停車泊位都在10萬以上,目前已全部投入使用機(jī)械式停車位超過300多萬個(gè),其中以升降橫移類為主。日本立體停車設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要在于多層升降橫移類、垂直升降類、水平循環(huán)類、垂直循環(huán)類、簡(jiǎn)易升降類等產(chǎn)品上。韓國的機(jī)械停車設(shè)備技術(shù)是日本技術(shù)的派生,產(chǎn)業(yè)從20世紀(jì)70年代中期開始起步,80年代開始引進(jìn)日本技術(shù),經(jīng)過消化生產(chǎn),90年代開始進(jìn)入供應(yīng)使用階段。由于韓國政府的高度重視,各種機(jī)械停車設(shè)備得到普遍開發(fā)和利用,近幾年泊位增長速度都在30左右,目前韓國立體停車設(shè)備行業(yè)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段。我國是從20世紀(jì)80年代初開始研制和使用機(jī)械停車設(shè)備的。80年代尚處于起步階段,90年代以來,機(jī)械停車設(shè)備逐漸步入了技術(shù)引進(jìn)與自主研發(fā)相結(jié)合的初步發(fā)展階段,得到了較快的發(fā)展,已經(jīng)形成為新興的停車設(shè)備行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì),1997年全國只有9個(gè)機(jī)械式停車設(shè)備生產(chǎn)企業(yè),只有11個(gè)省、市、自治區(qū)的13個(gè)城市擁有機(jī)械式停車設(shè)備。而截至2006年底,全國的機(jī)械式停車設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)已發(fā)展到100多家,已有27個(gè)省、市、自治區(qū)的94個(gè)城市興建機(jī)械式立體停車庫,全國機(jī)械式停車庫(泊位)擁有量達(dá)到284,752個(gè)。目前,我國的機(jī)械停車設(shè)備在生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量方面,已接近國外先進(jìn)水平。許多設(shè)備采用了當(dāng)前機(jī)械、電子、光學(xué)、磁控、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù),例如交流變頻調(diào)速技術(shù)、激光測(cè)距、PLC、IC卡、觸摸屏、總線控制技術(shù)等,大大提高了產(chǎn)品在技術(shù)含量、智能程度、運(yùn)行可靠性等方面的性能。近年來,立體停車設(shè)備的自主研發(fā)工作也越來越被重視,國內(nèi)許多研究機(jī)構(gòu)都投入技術(shù)力量,對(duì)機(jī)械立體停車設(shè)備的各個(gè)方面,例如結(jié)構(gòu)優(yōu)化、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、存取策略優(yōu)化、可靠性分析、生產(chǎn)工藝等方面進(jìn)行研究,取得了很多的成果。與此同時(shí),國家也逐步配套與停車產(chǎn)業(yè)相關(guān)的法規(guī)和各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),先后制訂了多項(xiàng)停車設(shè)備的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范,以加強(qiáng)規(guī)劃引導(dǎo)、技術(shù)開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化工作。雖然機(jī)械式立體停車庫在中國作為新興的產(chǎn)業(yè),具有相當(dāng)可觀的發(fā)展前景,但是目前仍未進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期,主要因?yàn)槲覈牧Ⅲw停車設(shè)備行業(yè)的發(fā)展存在著一些問題:首先,雖然行業(yè)里的企業(yè)已經(jīng)形成一定的規(guī)模,但是發(fā)展不平衡,骨干的大中型企業(yè)在20家左右,其它的則是中小企業(yè)居多,中小企業(yè)技術(shù)力量薄弱,靠仿效或引進(jìn)國外的技術(shù),缺乏自主開發(fā)能力;其次,機(jī)械式立體車庫是對(duì)安全性能要求很高的機(jī)電一體化設(shè)備,但是有些自主研發(fā)的產(chǎn)品缺乏深入的研究,產(chǎn)品的可靠性、安全性、耐久性還不能完全保障;第三,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)無序,目前總體生產(chǎn)能力過剩,價(jià)格偏低;政府在對(duì)立體停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策方面嚴(yán)重滯后;此外,平面停車場(chǎng)收費(fèi)低廉以及人們?cè)谝庾R(shí)上尚未完全轉(zhuǎn)變,也是立體停車難以普及的重要原因。由此看來,為加快我國機(jī)械停車設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,需要在政策、市場(chǎng)、管理和技術(shù)等多方面做出努力2:(1)政策是解決此問題的關(guān)鍵,政府的扶持對(duì)于新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分重要。政府應(yīng)參照發(fā)達(dá)國家的相關(guān)政策法規(guī),完善機(jī)械式停車設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,規(guī)劃專用和公共停車位數(shù)量,實(shí)現(xiàn)投資主體多元化,確定合理的停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),給予投資者和經(jīng)營者優(yōu)惠政策等;(2)市場(chǎng)方面,可調(diào)高路面停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),利用價(jià)格杠桿刺激立體停車庫的市場(chǎng)需求;鼓勵(lì)市場(chǎng)規(guī)則與政府調(diào)控相結(jié)合,促進(jìn)立體停車行業(yè)的良性發(fā)展;(3)提高機(jī)械停車設(shè)備的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量,是解決問題的根本措施。鼓勵(lì)國內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)在機(jī)械停車設(shè)備研究上投入更多的技術(shù)力量,開發(fā)出高效、節(jié)能、安全、符合本國國情的產(chǎn)品;鑒于目前很多中小企業(yè)采用的是從國外引進(jìn)的技術(shù),應(yīng)提倡企業(yè)將技術(shù)引進(jìn)與自主研發(fā)相結(jié)合,在消化吸收的基礎(chǔ)上注重技術(shù)創(chuàng)新,提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。1.1.2 機(jī)械式立體停車庫的特點(diǎn)以立體化形式存放車輛的機(jī)械式停車庫叫做機(jī)械式立體停車庫,是一種技術(shù)密集型的機(jī)電一體化產(chǎn)品,發(fā)展?jié)摿艽螅哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn):(1)節(jié)省占地面積。一般約為平面停車場(chǎng)的1/21/25,立體車庫最大的優(yōu)勢(shì)就是能夠向高空、地下發(fā)展,利用小的占地面積實(shí)現(xiàn)大的車輛存儲(chǔ);(2)建設(shè)成本低。由于機(jī)械式立體停車庫主要向垂直空間擴(kuò)展,雖然工程費(fèi)用較高,但可省去大量的土地使用費(fèi)等開支,因此就單個(gè)泊位的建設(shè)成本而言,一般低于同等規(guī)模的平面停車場(chǎng);(3)自動(dòng)化操控,使用方便。機(jī)械式立體停車庫自動(dòng)化程度高,用戶通過簡(jiǎn)單操作,就能實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)存取;配備自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)以及安全保護(hù)措施,安全性能好;(4)配置靈活,適應(yīng)性強(qiáng)。機(jī)械式立體停車庫具有多種類型,設(shè)計(jì)上具有較大的靈活性,可適應(yīng)各種形式的地形或建筑物。機(jī)械式立體停車庫在具有上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),也存在一些缺點(diǎn),并且在一定程度上制約了其推廣和應(yīng)用:首先,造價(jià)偏高,除了建筑和設(shè)備的投資費(fèi)用,還需要維護(hù)的投入,以保障設(shè)備的安全、持久地運(yùn)行;第二,進(jìn)出車時(shí)間長,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,如果面臨高峰期,勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)等候現(xiàn)象。1.2 機(jī)械式立體停車庫的主要類型所謂機(jī)械式停車設(shè)備,是指將汽車搬運(yùn)或存放到泊車位使用的機(jī)械設(shè)備的總稱,主要由鋼結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。根據(jù)我國發(fā)布的JB-T 8713-1998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)SHCXSXDXPYXDCSJS升降橫移式停車設(shè)備利用載車板的升降或橫移來實(shí)現(xiàn)車輛的存取,此類停車庫將載運(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,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5層。結(jié)構(gòu)上,除頂層外,每層均有一個(gè)空車位,作為交換車位;車輛進(jìn)出層的載車板僅作橫移運(yùn)動(dòng),最頂層或地下最底層的載車板只作升降運(yùn)動(dòng),中間層既能升降也能橫移。這種類型的立體車庫造價(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的改造工程。垂直升降類立體停車設(shè)備利用升降機(jī)構(gòu)將車輛提升到目標(biāo)層,再啟動(dòng)橫移機(jī)構(gòu)把車存入泊位中,工作方式類似于電梯。這種車庫有幾十米高,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。垂直升降式立體車庫的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)更為復(fù)雜,對(duì)地基、消防、運(yùn)行可靠性和安全性的要求也更高,因此造價(jià)較高。而且運(yùn)行中會(huì)有一段空行程,效率不高。垂直循環(huán)類機(jī)械式停車庫是采用垂直方向作循環(huán)運(yùn)動(dòng)的停車系統(tǒng)來存取車輛的停車設(shè)備。這種停車設(shè)備的工作原理是電機(jī)通過減速機(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。這種車庫由單一大型電機(jī)驅(qū)動(dòng),最大的優(yōu)點(diǎn)是電氣控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單,但缺點(diǎn)也很明顯,例如泊位數(shù)受電機(jī)功率及結(jié)構(gòu)等因素限制、傳動(dòng)噪音大、存取速度慢、能耗高等,因此呈逐步淘汰之勢(shì)。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)來存取停放車輛的停車庫叫水平循環(huán)類停車庫。其工作原理是存取停放車輛的車位系統(tǒng)在水平面上作循環(huán)運(yùn)動(dòng),將所需存取車輛的載車板移到出入口處,駕駛員再將汽車存入或取出。多層循環(huán)類停車庫是通過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。平面移動(dòng)類停車庫采用在同一層上用搬運(yùn)臺(tái)車或起重機(jī)平面移動(dòng)車輛,或使載車板平面橫移實(shí)現(xiàn)存取車輛,亦可用搬運(yùn)臺(tái)車和升降機(jī)配合實(shí)現(xiàn)多層平面移動(dòng)來存取停放車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。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。這種車庫類似于立體倉庫,最早出現(xiàn)在美國,適合于上百個(gè)、甚至是上千個(gè)停車位的大型自動(dòng)化立體停車庫,當(dāng)然造價(jià)也是很高的。13 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)立體車庫的總體結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理分析;(2)立體車庫控制系統(tǒng)的硬件方案;(3)立體車庫控制系統(tǒng)的軟件主體方案制定及實(shí)現(xiàn);(4)立體車庫的安全性問題保障。2 立體車庫的總體結(jié)構(gòu)和控制方案2.1 車庫選型 升降橫移式立體車庫采用模塊化設(shè)計(jì),每單元可設(shè)計(jì)成兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式,車位數(shù)從幾個(gè)到上百個(gè)。此立體車庫適用于地面及地下停車場(chǎng),配置靈活,造價(jià)較低。產(chǎn)品特點(diǎn): 1) 節(jié)省占地,配置靈活,建設(shè)周期短; 2) 價(jià)格低,消防、外裝修、土建地基等投資少; 3) 可采用自動(dòng)控制,構(gòu)造簡(jiǎn)單,安全可靠; 4) 存取車迅速,等候時(shí)間短; 5) 運(yùn)行平穩(wěn),工作噪聲低; 6) 適用于商業(yè)、機(jī)關(guān)、住宅小區(qū)配套停車場(chǎng)的使用。與其它幾種類型相比,由于升降橫移式立體車庫適應(yīng)性強(qiáng)而備受青睞。該類車庫升降由一臺(tái)電機(jī)拖動(dòng),通過鋼絲繩拖動(dòng)搬運(yùn)器垂直升降,橫向移動(dòng)的借助導(dǎo)軌,也是由一臺(tái)電機(jī)變可實(shí)現(xiàn)車位移動(dòng),它的主要優(yōu)點(diǎn)在于同一層的車位移動(dòng)獨(dú)立,可以自由動(dòng)作并且時(shí)間段,縮短了存取車的時(shí)間。通過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,本課題的立體車庫類型設(shè)計(jì)為升降橫移式。2.2 立體車庫的結(jié)構(gòu)升降橫移式立體停車庫的主要包括主框架部分、載車板部分和傳動(dòng)系統(tǒng)。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,完成存取全過程。升降橫移類機(jī)械停車庫利用托盤移位產(chǎn)生垂直通道,實(shí)現(xiàn)高層車位升降存取車輛。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。由于受收鏈裝置及進(jìn)出車時(shí)間的限制,一般為 24 層(國家規(guī)定最高為 4 層),2 層、3 層者居多,現(xiàn)在綜合考慮技術(shù)難度、占地面積、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性以及用戶需求等各種因素之后,決定選取以典型的地上 33 升降橫移式為例,說明停車庫的運(yùn)行原理,其外觀見圖 1車庫結(jié)構(gòu)示意圖。圖1 車庫結(jié)構(gòu)示意圖Fig1 The garage structure diagram2.3 立體車庫的控制總體方案升降橫移立體停車庫以停放轎車為主,適用于地面及地下停車場(chǎng),配置靈活。而且立體停車庫使用時(shí)涉及到人身和車輛的安全,所以對(duì)設(shè)備的安全性和可靠性要求非常高。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,因此在立體停車庫控制系統(tǒng)中通常采用 PLC 作為電控系統(tǒng)的核心4。同時(shí),本系統(tǒng)以 MCGS 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)監(jiān)控界面,利用數(shù)據(jù)通信手段,實(shí)時(shí)接收和處理 PLC 從現(xiàn)場(chǎng)采集的各種狀態(tài)、控制、報(bào)警信號(hào),并利用這些信號(hào)驅(qū)動(dòng) PC 控制界面中的各種圖形,實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)的各種狀況,在操作員和停車庫之間構(gòu)造出形象、直觀的界面,對(duì)操作運(yùn)行和故障給出提示、報(bào)警等。2.3.1 系統(tǒng)的工作原理及過程整個(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)來控制設(shè)備的手動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行和正常停止5。當(dāng)把轉(zhuǎn)換開關(guān)置于手動(dòng)運(yùn)行檔時(shí),手動(dòng)指示燈亮,可通過按鈕和轉(zhuǎn)換開關(guān)來控制車位的上下和左右移動(dòng);在把轉(zhuǎn)換開關(guān)置于自動(dòng)擋時(shí),自動(dòng)指示燈亮,按下存車按鈕,此時(shí)條碼打印機(jī)通過 PLC 傳來的指示打印條碼,然后把條碼上的車位移出讓你存車,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 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;在把轉(zhuǎn)換開關(guān)置于停止擋時(shí),車位在完成移動(dòng)后停下,接著停止指示燈亮。在運(yùn)行過程中,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,車位又按原來停下的位置繼續(xù)運(yùn)行下去。用 PLC 內(nèi)的預(yù)置程序來控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行,用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制車位的上下左右移動(dòng),由變頻器的正反轉(zhuǎn)及輸出停止來控制電機(jī)移動(dòng)和急停,存車則由條碼打印機(jī)來打出憑條,取車則把該憑條用條碼掃描器掃進(jìn) PLC,實(shí)現(xiàn)存取車的自動(dòng)化。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)、車位和車庫的安裝及接線。整個(gè)系統(tǒng)共有一個(gè)電控柜,一個(gè)存取車操作系統(tǒng),另設(shè)一個(gè)按鈕站,操作及維護(hù)簡(jiǎn)單,安全可靠性高。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。在確保各設(shè)備都正常的情況下6。接通電源,電源指示燈亮。該設(shè)備有以下幾種工作情況:(1)手動(dòng)運(yùn)行:將電柜的“自動(dòng) 停止 手動(dòng)”選擇開關(guān)扳到“手動(dòng)”位置時(shí),手動(dòng)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;(2)自動(dòng)運(yùn)行:將電柜的“自動(dòng) 停止 手動(dòng)”選擇開關(guān)扳到“自動(dòng)”位置,“自動(dòng)運(yùn)行”指示燈亮,即可按下存車按鈕,此時(shí)條碼打印機(jī)通過 PLC 傳來的指示打印條碼,然后把條碼上的車位移出讓你存車。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 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。還有以下幾種保護(hù)功能8:(1)斷電保護(hù):當(dāng)設(shè)備突然斷電,恢復(fù)供電后,系統(tǒng)能按斷電前的動(dòng)作繼續(xù)工作下去;(2)車子超長保護(hù):當(dāng)遇到車子過長時(shí),將會(huì)報(bào)警提示,直到解除報(bào)警后,車位才回到原位等待下一輛車的到來;(3)急停保護(hù):當(dāng)發(fā)生特殊情況或故障需緊急停機(jī)時(shí),按下急停按鈕開關(guān),設(shè)備瞬時(shí)停止。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車庫原理圖7。圖2 車庫原理圖Fig2 The principle diagram of the garage2.3.2 動(dòng)畫監(jiān)控界面設(shè)計(jì)用 MCGS 設(shè)計(jì)監(jiān)控界面,建立立體車庫控制系統(tǒng)工程,設(shè)計(jì)出立體車庫控制工程畫面,因軟件對(duì)象元件列表中無轎車,暫用拖車代替,見圖3。圖3 動(dòng)畫監(jiān)控界面Fig3 Animation monitoring interface3 立體車庫的控制系統(tǒng)的硬件方案31 硬件系統(tǒng)的方案立體車庫是一種順序控制、運(yùn)動(dòng)控制、過程控制相結(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。一般來說,基于PLC的控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)和滿足立體車庫高性能的使用要求。PLC是專門為順序生產(chǎn)過程而設(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。3.2 PLC的選型及特點(diǎn) 1.可靠性高,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(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離;(2)各輸入端均采用R-C濾波器,其濾波時(shí)間常數(shù)一般為1020ms; (3)各模塊均采用屏蔽措施,以防止輻射干擾;(4)采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源;(5)對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選;(6)良好的自診斷功能,一旦電源或其他軟,硬件發(fā)生異常情況,CPU立即采用有效措施,以防止故障擴(kuò)大;(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。2.通用性強(qiáng),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。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。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。3.功能強(qiáng),適應(yīng)面廣現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)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(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。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)過程。4.編程簡(jiǎn)單,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”。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。梯形圖語言的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過閱讀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。同時(shí)還提供了功能圖、語句表等編程語言。5.減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量由于PLC采用了軟件來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。同時(shí),PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試,更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。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。6.體積小、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(jiān)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(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。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。著重以PLC的機(jī)型結(jié)構(gòu)、I/O、存儲(chǔ)器類型及容量、編程器和外部設(shè)備、PLC的處理速度等幾個(gè)因素來考慮10。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)。FX2n系列PLC是FX系列中最高級(jí)的模塊。它擁有無以匹及的速度、高級(jí)的功能、邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn),F(xiàn)X2n是從16到256路輸入/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案。根據(jù) I/O 分配表選用繼電器輸出的001MR128FXN2,輸入輸出點(diǎn)數(shù)都為 64,擴(kuò)展模塊可用點(diǎn)數(shù)為 4864。3.3 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。所選電機(jī)應(yīng)留有余量,負(fù)荷率一般取 0.80.9。過大的備用功率會(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)的過渡過程性能的要求,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。除此之外,選擇電動(dòng)機(jī)還必須符合節(jié)能要求,考慮運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易,以及產(chǎn)品價(jià)格、建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行和維修費(fèi)用、生產(chǎn)過程中前后期電動(dòng)機(jī)功率變化關(guān)系等各種因素11。升降橫移式立體停車庫控制系統(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)。由于立體停車庫的控制核心單元選用可編程控制器,可編程控制器內(nèi)部驅(qū)動(dòng)都是弱電直流器件,內(nèi)部最大的電壓不超過24V,所以電機(jī)應(yīng)外接電源380V工頻交流電。對(duì)于每一部電機(jī),可編程控制器的輸出單元都有兩個(gè)輸出點(diǎn),分別驅(qū)動(dòng)。在此驅(qū)動(dòng)元件是完成車庫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4-5.5kw;橫移機(jī)構(gòu)電機(jī)功率0.37-0.55kw。據(jù)以上計(jì)算和實(shí)際需要,升降電機(jī)選擇 Y132S2-2三相異步電動(dòng)機(jī)。電機(jī)額定功率為 5kw,額定電流為8.A,轉(zhuǎn)速為1440r/min,效率為84%,功率因數(shù)為0.82,最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比為2.3,最小轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比為1.5 ,堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比為2.3,堵轉(zhuǎn)電流與額定電流之比為7.0。橫移電機(jī)選用Y8012-2三相異步電動(dòng)機(jī)。 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)。和同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比,異步電動(dòng)機(jī)的重量約為直流電動(dòng)機(jī)的一半,其價(jià)格僅為直流電動(dòng)機(jī)的1/3左右。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)。Y 系列型號(hào)為Y2-112M-4 的三相異步電動(dòng)機(jī)的主要性能及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為,效率高,耗電少,性能好,噪聲低,振動(dòng)小,體積小,重量輕,運(yùn)行可靠,維修方便。為 B 級(jí)絕緣。結(jié)構(gòu)為全封閉、自扇冷式,能防止灰塵、鐵屑、雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部。實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的兩個(gè)接觸器如圖4。圖4 控制系統(tǒng)電機(jī)示意圖Fig4 The diagram of electrical control system3.4 傳感器的選擇本升降橫移式立體停車庫控制系統(tǒng)要完成對(duì)車庫現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控、運(yùn)動(dòng)位置的檢測(cè)等任務(wù),需要大量的檢測(cè)傳感裝置。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。經(jīng)常要求時(shí)單值、直線性的函數(shù)關(guān)系,即符合Sc=ASr+K(Sc-傳感器的輸出值;A-靈敏度系數(shù);Sr-傳感器輸入值;K-零點(diǎn)輸出);(2)有較高的靈敏度和較大的信噪比。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。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;(4)線性范圍寬。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。線性范圍越寬,表明傳感器的工作量程越大;(5)穩(wěn)定性好,抗干擾能力強(qiáng),穩(wěn)定性指?jìng)鞲衅鹘?jīng)過長期使用后其輸出特性不發(fā)生變化。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。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;(7)輸出信號(hào)易于微機(jī)接口。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。在選擇傳感器監(jiān)測(cè)裝置時(shí),要以上述要求為依據(jù)。本車庫控制系統(tǒng)中所涉及到的傳感監(jiān)測(cè)裝置-紅外探測(cè)器。停車庫安裝紅外探測(cè)器有兩種功能:車庫在運(yùn)行時(shí),不允許有其它物體進(jìn)入車庫工作區(qū)域,例如人和寵物;在夜間或者無管理員時(shí),防止偷盜和蓄意破環(huán)等違法行為。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是不一樣的,因此紅外波長與溫度的高低是相關(guān)的。在被動(dòng)紅外探測(cè)器中有兩個(gè)關(guān)鍵性的元件,一個(gè)是熱釋紅外傳感器(PTR),它能將波長為8-12um之間的紅外信號(hào)變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),并能對(duì)自然界的白光信號(hào)具有抑制作用,因此在被動(dòng)紅外探測(cè)器的警戒區(qū)內(nèi),當(dāng)無人體移動(dòng)時(shí),熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度,當(dāng)人體或小寵物進(jìn)入車庫運(yùn)行警戒區(qū),通過菲涅爾透鏡,熱釋點(diǎn)紅外感應(yīng)器感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號(hào),因此,紅外探測(cè)器的紅外探測(cè)基本概念就是感應(yīng)移動(dòng)物體與背景物體的溫度的差異。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。菲涅爾透鏡作用有兩個(gè);一是聚焦作用,即將熱釋的紅外信號(hào)折射(反射)在PTR上,第二個(gè)作用是將警戒區(qū)內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū),使進(jìn)入警戒區(qū)的移動(dòng)物體能以溫度變化的性是在PTR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào),這樣PTR就能產(chǎn)生變化的電信號(hào)。3.5 行程開關(guān)本升降橫移式立體停車庫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)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)用于車庫系統(tǒng)的限位保護(hù)和行程控制。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)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)速度小小于0.4m/min時(shí)應(yīng)當(dāng)選用快速動(dòng)作的行程開關(guān)。停車庫中部件的運(yùn)動(dòng)均大于這個(gè)速度,使用的均為非快速行程開關(guān)。3.6 I/O點(diǎn)的編號(hào)分配編寫表2輸入分配表與表 3輸出分配表。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 486413。表2 輸入分配表Table2 Input distribution list序號(hào)輸入地址說明序號(hào)輸入地址說明1X0存車按鈕2X1停止3X2自動(dòng)4X3手動(dòng)5X4急停6X5車位上升7X6車位下降8X7車位左移9X10車位右移10X11101車位按鈕11X12201車位按鈕12X13202車位按鈕13X14203車位按鈕14X15301車位按鈕15X16302車位按鈕16X17303車位按鈕17X20101車位光電傳感器18X21201車位光電傳感器19X22202車位光電傳感器20X23203車位光電傳感器21X24301車位光電傳感器22X25302車位光電傳感器23X26303車位光電傳感器24X27101左限位開關(guān)25X30101下限位開關(guān)26X31102左限位開關(guān)27X32102右限位開關(guān)28X33102下限位開關(guān)29X34103右限位開關(guān)30X35103下限位開關(guān)31X36201上限位開關(guān)32X37201下限位開關(guān)33X40202上限位開關(guān)34X41202下限位開關(guān)35X42203上限位開關(guān)36X43203下限位開關(guān)37X44301上限位開關(guān)38X45302上限位開關(guān)39X46303上限位開關(guān)40X47101位置的測(cè)長傳感器41X50102位置的測(cè)長傳感器42X51103位置的測(cè)長傳感器43X52101位置的離車檢測(cè)傳感器44X53102位置的離車檢測(cè)傳感器45X54103位置的離車檢測(cè)傳感器表3 輸出分配表Table3 Output distribution list序號(hào)輸出地址說明序號(hào)輸出地址說明1Y0停止指示燈2Y1自動(dòng)運(yùn)行指示燈3Y2手動(dòng)運(yùn)行指示燈4Y3上升指示燈5Y4下降指示燈6Y5左移指示燈 續(xù)表3序號(hào)輸出地址說明序號(hào)輸出地址說明7Y6右移指示燈8Y7提示離車報(bào)警9Y10提示離車報(bào)警指示燈10Y11車身過長報(bào)警11Y12101車位左移12Y13101車位右移13Y14201車位左移14Y15201車位右移15Y16202車位左移16Y17202車位右移17Y20203車位左移18Y21203車位右移19Y22201車位上升20Y23201車位下降21Y24202車位上升22Y25202車位下降23Y26203車位上升24Y27203車位下降25Y30301車位上升26Y31301車位下降27Y32302車位上升28Y33302車位下降29Y34303車位上升30Y35303車位下降3.7 生成控制系統(tǒng)PLC硬件接線圖 根據(jù)上述停車庫控制系統(tǒng)的各部分控制硬件及停車庫的具體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律,以及在滿足現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)際功能的情況下,生成控制系統(tǒng)PLC硬件接線圖如圖5所示。4 立體車庫控制系統(tǒng)軟件的主體方案設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)4.1 軟件所要完成的控制任務(wù) 在升降橫移式停車庫控制系統(tǒng)分析中,硬件配置部分已在前面章節(jié)詳細(xì)的進(jìn)行了說明,并提出硬件配置的一局基本上是要根據(jù)停車庫所要完成的控制任務(wù)來確定,包括控制核心器件、傳感器檢測(cè)裝置等。同樣,在現(xiàn)有控制硬件的條件下,如何來完成控制任務(wù),這就要通過軟件系統(tǒng)對(duì)控制的實(shí)現(xiàn)。本節(jié)講要詳細(xì)的明確軟件所要完成的控制任務(wù)??傮w來說軟件系統(tǒng)就是在硬件系統(tǒng)的支撐下,向驅(qū)動(dòng)但愿發(fā)出控制指令,使執(zhí)行機(jī)構(gòu)在預(yù)想的過程中,準(zhǔn)確無誤的完成所要完成的控制任務(wù)。而控制硬件和軟件都有自己的控制任務(wù)。本立體車庫中的軟件系統(tǒng)就是要運(yùn)用自身的編程語言(梯形圖)以及相關(guān)的功能塊語言,進(jìn)行合理的排序和邏輯運(yùn)算,再通過合理的判斷和掃描程序運(yùn)算結(jié)果,由硬件系統(tǒng)向驅(qū)動(dòng)單元輸出最終的判斷結(jié)果,從而完成軟件控制。4.2 系統(tǒng)的操作過程4.2.1 開機(jī)準(zhǔn)備接通電源,將電控柜的左側(cè)面電源控制開通,主空氣開關(guān)閉合接通,電柜有電時(shí),電源指示燈亮。圖5 立體車庫硬件接線圖Fig5 The diagram of stereo garage hardware wiring4.2.2 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。另外取車之前要保證各車位與車盤在相對(duì)應(yīng)的位置上,即 101 車盤在 101 車位,其余類同,才能按照下面的操作方法進(jìn)行操作,否則要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的手動(dòng)操作。車庫位置圖見圖6。 圖6 車庫位置圖Fig6 The garage site plan(1)取201車盤上的車,手動(dòng)操作過程如下:將“左移 右移”選擇開關(guān)扳到右移,按下101車盤按鈕,直至101車盤行到102車位停止;再將“上升 下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到下降,按下201車盤按鈕,直至201車盤降到101車位停止。開走所要取的車之后再進(jìn)行如下操作。將“上升 下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到上升,按下201車盤按鈕,直至201車盤升到201 車位停止。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。這樣就完成了201車盤車位取車的手動(dòng)操作全過程。(2)取202車盤上的車,手動(dòng)操作過程如下: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。開走所要取的車之后再進(jìn)行如下操作。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車盤升到202車位停止。這樣就完成了202車盤車位取車的手動(dòng)操作過程。(3)取203車盤上的車,手動(dòng)操作過程如下:將“上升下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到下降,按下203車盤按鈕,直至203車盤降到103車位停止。開走所要取的車之后再進(jìn)行如下操作。將“上升下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到上升,按下203車盤按鈕,直至203車盤升到203車位停止。這樣就完成了202車盤車位取車的手動(dòng)操作過程。(4)取301車盤上的車,手動(dòng)操作過程如下:將“左移右移”選擇開關(guān)扳到右移,按下101車盤按鈕,直至101車盤行到103車位停止;再將“上升下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到下降,按下201車盤按鈕,直至201車盤降到101車位停止;然后將“左移右移”選擇開關(guān)扳到右移,按下201車盤按鈕,直至201車盤行到102車位停止;最后將“上升下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到下降,按下301車盤按鈕,直至301車盤降到101車位停止。開走所要取的車之后再進(jìn)行如下操作。將“上升下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到上升,按下301車盤按鈕,直至301車盤升到301車位停止;再將“左移右移”選擇開關(guān)扳到左移,按下201車盤按鈕,直至201車盤返回101車位停止;然后將“上升下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到上升,按下201車盤按鈕,直至201車盤升到201車位停止;最后將“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。這樣就完成了301車盤車位取車的手動(dòng)操作全過程。(5)取302車盤上的車,手動(dòng)操作過程如下: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;再將“左移右移”選擇開關(guān)扳到右移,按下202車盤按鈕,直至202車盤行到103車位停止;最后將“上升下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到下降,按下302車盤按鈕,直至302車盤降到102車位停止。開走所要取的車之后再進(jìn)行如下操作。將“上升下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到上升,按下302車盤按鈕,直至302車盤升到302車位停止;再將“左移右移”選擇開關(guān)扳到左移,按下202車盤按鈕,直至202車盤返回102車位停止;最后將“上升下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到上升,按下202車盤按鈕,直至202車盤升到202車位停止。這樣就完成了302車盤車位取車的手動(dòng)操作過程。(6)取 303 車盤上的車,手動(dòng)操作過程如下:將“上升下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到下降,按下203車盤按鈕,直至203車盤降到103車位停止;再將“左移右移”選擇開關(guān)扳到左移,按下203車盤按鈕,直至203車盤行到102車位停止;最后將“上升下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到下降,按下303車盤按鈕,直至303車盤降到103車位停止。開走所要取的車之后再進(jìn)行如下操作。將“上升下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到上升,按下303車盤按鈕,直至303車盤升到303車位停止;再將“左移右移”選擇開關(guān)扳到右移,按下203車盤按鈕,直至203車盤返回103車位停止;最后將“上升下降”轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到上升,按下203車盤按鈕,直至203 車盤升到203車位停止。這樣就完成了303車盤車位取車的手動(dòng)操作過程。4.2.3 自動(dòng)運(yùn)行將電柜的“自動(dòng) 停止 手動(dòng)”選擇開關(guān)扳到“自動(dòng)”位置,“自動(dòng)運(yùn)行”指示燈亮。即可按下存車按鈕,此時(shí)條碼打印機(jī)通過 PLC 傳來的指示打印條碼,然后把條碼上的車位移出讓你存車。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 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13。4.2.4 流程圖設(shè)計(jì)由于存車跟取車過程相似,這里以取車流程為例,見圖7。圖7 取車流程圖Fig7 Take car flow chart4.2.5 停機(jī)(1)正常停機(jī)將電柜“自動(dòng) 停止 手動(dòng)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)向“停止”位置,“停止運(yùn)行”指示燈亮,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。(2)特殊停機(jī)當(dāng)發(fā)生特殊情況或故障需緊急停機(jī)時(shí),按下急停按鈕開關(guān),設(shè)備瞬時(shí)停止。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。4.3 PLC 控制梯形圖的簡(jiǎn)要說明圖8 梯形圖1Fig8 Ladder diagranm1如圖8梯形圖1所示:0當(dāng)X003狀態(tài)為ON,SET S20置位并保持,整個(gè)系統(tǒng)處于手動(dòng)控制狀態(tài);3當(dāng)S20、X011、X010狀態(tài)為ON,101車位右移;若X032狀態(tài)也同時(shí)為ON,102 車位限制右移;10當(dāng)S20、X013、X006狀態(tài)為ON,手動(dòng)運(yùn)行指示燈;若X033狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S31置位并保持;16當(dāng)S20、X014、X006狀態(tài)為 ON,203車位下降;若X035狀態(tài)也同時(shí)為 ON,SET S36置位并保持;22當(dāng)S21、X034狀態(tài)為ON,SET S24置位并保持;26當(dāng)S21、X012、X006 狀態(tài)為 ON,201車位下降;若X030 狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S22置位并保持;32當(dāng)S22、X012、X005 狀態(tài)為ON,201車位上升;若X036狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S23置位并保持。圖9 梯形圖2Fig9 Ladder diagranm2如圖9梯形圖2所示:33當(dāng)S23、X011、X007狀態(tài)為ON,101車位左移,SET S20置位并保持;45當(dāng)S24、X012、X006狀態(tài)為ON,201車位下降;若X030狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S25置位并保持;52當(dāng)S25、X012、X010狀態(tài)為ON,201車位右移;若X032狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S26置位并保持;59當(dāng)S26、X015、X006 狀態(tài)為ON,301車位下降;若X030狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S27置位并保持;66當(dāng)S27、X015、X005狀態(tài)為ON,301車位上升;若X044狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S28 置位并保持; 73當(dāng)S28、X012、X007狀態(tài)為ON,201車位左移;若X027狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S29置位并保持;80當(dāng)S29、X012、X005狀態(tài)為ON,201車位上升;若X036狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S30置位并保持;87當(dāng)S30、X011、X007狀態(tài)為ON,101車位左移,SET S20置位并保持;93當(dāng)S37、X013、X005狀態(tài)為ON,202車位上升,SET S20置位并保持;若X010 狀態(tài)也同時(shí)為ON,202車位右移;若X034狀態(tài)還為ON,SET S32置位并保持。圖10 梯形圖3Fig10 Ladder diagranm3如圖10梯形圖3所示:106當(dāng)S32、X016、X006 狀態(tài)為ON,302車位下降;若X038狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S33置位并保持;113當(dāng)S33、X016、X005 狀態(tài)為ON,302車位上升;若X045狀態(tài)也同時(shí)為 ON,SET S34置位并保持;120當(dāng)S34、X013、X007狀態(tài)為ON,202車位左移;若X031狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S3置位并保持;127當(dāng)S35、X013、X005 狀態(tài)為ON,202車位上升;若X040狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S20 置位并保持;134當(dāng)S36、X014、X005 狀態(tài)為ON,203車位上升;若X042狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S20置位并保持。當(dāng)S36、X014、X007狀態(tài)為ON,203車位左移;若X031狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S37置位并保持。圖11 梯形圖4Fig11 Ladder diagranm4如圖11梯形圖4所示:148當(dāng)S37、X017、X006 狀態(tài)為ON,303車位下降;若 X034狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S38置位并保持;155當(dāng)S38、X017、X005狀態(tài)為ON,303車位上升;若X046狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S39置位并保持;162當(dāng)S39、X014、X010狀態(tài)為ON,203車位右移;若X034狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S40置位并保持;169當(dāng)S40、X014、X005狀態(tài)為ON,203車位上升;若X042狀態(tài)也同時(shí)為ON,SET S20置位并保持。5 升降橫移式立體車庫的安全性問題5.1 防干擾和電力超載裝置此裝置可防止外界干擾,使得PLC得到正確的信號(hào),而且在電力超載的情況下可以自動(dòng)斷電。5.2 光電檢測(cè)(1)存車時(shí),檢測(cè)搬運(yùn)器上車輛停放是否到位,采用光電開關(guān)在底層進(jìn)行掃描,光電開關(guān)的接收器與發(fā)射器分別安裝在底層左右兩邊,對(duì)搬運(yùn)器前后位置進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)車輛停放不到位時(shí),車輛就將光電開關(guān)光源擋住,此時(shí)系統(tǒng)就會(huì)警告;只有當(dāng)車輛停放到位后,系統(tǒng)才正常工作14;(2)調(diào)動(dòng)搬運(yùn)器時(shí),要檢測(cè)搬運(yùn)器停放是否到位;(3)檢測(cè)搬運(yùn)器上有無車輛,可在每個(gè)搬運(yùn)器的一條對(duì)角線上安裝一套光電開關(guān),用于檢測(cè)其上有無車輛;(4)光電開關(guān)安裝于立體停車庫的車輛進(jìn)出口、車庫內(nèi)部?jī)蓚?cè),立體停車庫車輛進(jìn)出口的光電開關(guān)防止在車庫運(yùn)動(dòng)過程中有人進(jìn)入而發(fā)生意外,車庫內(nèi)部?jī)蓚?cè)的光電開關(guān)是檢測(cè)車輛是否超高,搬運(yùn)器上的光電開關(guān)是檢測(cè)車輛是否超長。假如車輛超高或
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三層七車位車庫
基于PLC的新型智能立體車庫的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【三層七車位車庫】
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