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】

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】,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】,基于,plc,新型,智能,立體車庫,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì),三層,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) 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(zhǎng)沙 410128) 摘 要：本文在對(duì)國(guó)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(guó)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 Design Student: Jiang Yu Tutor: 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; PLC 1 前言 1.1 課題的研究背景和意義 隨著國(guó)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(guó)的汽車保有量迅速增長(zhǎng)，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(guó)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(guó)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(guó)家。1920年，美國(guó)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(guó)、西歐的國(guó)家相繼發(fā)明了多種形式的立體車庫。德國(guó)和意大利等歐洲國(guó)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(guó)Palis等，優(yōu)勢(shì)主要在于巷道堆垛類的產(chǎn)品。由于歐洲國(guó)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﹪?guó)家的表現(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(guó)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(guó)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(guó)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(zhǎng)速度都在30％左右，目前韓國(guó)立體停車設(shè)備行業(yè)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段。 我國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)機(jī)械式停車庫(泊位)擁有量達(dá)到284，752個(gè)。 目前，我國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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?guó)的立體停車設(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(guó)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(guó)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(guó)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(yíng)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(guó)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(guó)國(guó)情的產(chǎn)品；鑒于目前很多中小企業(yè)采用的是從國(guó)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1/2—1/25，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??；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(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，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(guó)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) 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(guó)，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。 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 2～4 層(國(guó)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 3×3 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 diagram 2.3 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(zhǎng)保護(hù)：當(dāng)遇到車子過長(zhǎng)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 garage 2.3.2 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 interface 3 立體車庫的控制系統(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10~20ms； （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 48～64。 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 0.8～0.9。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 system 3.4 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(zhǎng)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(zhǎng)是不一樣的，因此紅外波長(zhǎng)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(zhǎng)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 48～64[13]。 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 1 X0 存車按鈕 2 X1 停止 3 X2 自動(dòng) 4 X3 手動(dòng) 5 X4 急停 6 X5 車位上升 7 X6 車位下降 8 X7 車位左移 9 X10 車位右移 10 X11 101車位按鈕 11 X12 201車位按鈕 12 X13 202車位按鈕 13 X14 203車位按鈕 14 X15 301車位按鈕 15 X16 302車位按鈕 16 X17 303車位按鈕 17 X20 101車位光電傳感器 18 X21 201車位光電傳感器 19 X22 202車位光電傳感器 20 X23 203車位光電傳感器 21 X24 301車位光電傳感器 22 X25 302車位光電傳感器 23 X26 303車位光電傳感器 24 X27 101左限位開關(guān) 25 X30 101下限位開關(guān) 26 X31 102左限位開關(guān) 27 X32 102右限位開關(guān) 28 X33 102下限位開關(guān) 29 X34 103右限位開關(guān) 30 X35 103下限位開關(guān) 31 X36 201上限位開關(guān) 32 X37 201下限位開關(guān) 33 X40 202上限位開關(guān) 34 X41 202下限位開關(guān) 35 X42 203上限位開關(guān) 36 X43 203下限位開關(guān) 37 X44 301上限位開關(guān) 38 X45 302上限位開關(guān) 39 X46 303上限位開關(guān) 40 X47 101位置的測(cè)長(zhǎng)傳感器 41 X50 102位置的測(cè)長(zhǎng)傳感器 42 X51 103位置的測(cè)長(zhǎng)傳感器 43 X52 101位置的離車檢測(cè)傳感器 44 X53 102位置的離車檢測(cè)傳感器 45 X54 103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 1 Y0 停止指示燈 2 Y1 自動(dòng)運(yùn)行指示燈 3 Y2 手動(dòng)運(yùn)行指示燈 4 Y3 上升指示燈 5 Y4 下降指示燈 6 Y5 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 7 Y6 右移指示燈 8 Y7 提示離車報(bào)警 9 Y10 提示離車報(bào)警指示燈 10 Y11 車身過長(zhǎng)報(bào)警 11 Y12 101車位左移 12 Y13 101車位右移 13 Y14 201車位左移 14 Y15 201車位右移 15 Y16 202車位左移 16 Y17 202車位右移 17 Y20 203車位左移 18 Y21 203車位右移 19 Y22 201車位上升 20 Y23 201車位下降 21 Y24 202車位上升 22 Y25 202車位下降 23 Y26 203車位上升 24 Y27 203車位下降 25 Y30 301車位上升 26 Y31 301車位下降 27 Y32 302車位上升 28 Y33 302車位下降 29 Y34 303車位上升 30 Y35 303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 wiring 4.2.2 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 chart 4.2.5 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1 Fig8 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2 Fig9 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3 Fig10 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4 Fig11 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(zhǎng)。假如車輛超高或