【電氣工程及其自動(dòng)化】基于 plc的自動(dòng)立體車庫(kù)硬件設(shè)計(jì)

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于PLC的自動(dòng)立體車庫(kù)硬件設(shè)計(jì)二級(jí)學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化完成日期2014年5月0日A基礎(chǔ)理論B應(yīng)用研究C調(diào)查報(bào)告D其他目錄1前言11本課題設(shè)計(jì)的背景12本課題設(shè)計(jì)的目的及意義13立體車庫(kù)在國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀14本課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容2系統(tǒng)方案的設(shè)定21自動(dòng)化立體車庫(kù)常見形式22方案論證23升降橫移式立體庫(kù)控制系統(tǒng)整體方案3立體車庫(kù)的基本結(jié)構(gòu)31升降橫移式立體車庫(kù)的工作原理32立體車庫(kù)主要機(jī)械構(gòu)件及其功能321框架322一層載車板橫移傳動(dòng)系統(tǒng)323二層載車板升降橫移傳動(dòng)系統(tǒng)324三層載車板垂直升降運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)325安全裝置326控制系統(tǒng)4主要硬件的介紹與選型41PLC的介紹與選型42電機(jī)的介紹與選型43其他配置的介紹與選型431接觸器和繼電器432傳感器433載車板固定裝置434報(bào)警燈435按鈕436斷路器44硬件的配置表5硬件的連接與調(diào)試51硬件和軟件聯(lián)調(diào)總結(jié)參考文獻(xiàn)附錄致謝基于PLC的自動(dòng)立體停車庫(kù)的硬件設(shè)計(jì)摘要立體車庫(kù)是專門實(shí)現(xiàn)各種車輛的自動(dòng)停放及科學(xué)寄存的存儲(chǔ)設(shè)施。本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外車庫(kù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)做了充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇三層三列式車庫(kù)結(jié)構(gòu)為研究模型。在升降橫移式立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，我負(fù)責(zé)的是對(duì)PLC，電機(jī)等硬件部分的選型和電氣搭建，為立體車庫(kù)控制奠定基礎(chǔ)關(guān)鍵詞立體車庫(kù)；控制系統(tǒng)；PLCBASEDONTHEPLCHARDWAREDESIGNOFAUTOMATICPARKINGEQUIPMENTABSTRACTSTEREOGARAGEISASPECIALIZEDSTORAGEFACILITYTHATISUSEDFORAUTOMATICPARKINGANDSCIENTIFICSTORAGEOFAVARIETYOFVEHICLESBASEDONAFULLINVESTIGATIONABOUTCURRENTSITUATIONANDDEVELOPINGTRENDOFSTEREOGARAGEATHOMEANDABROAD,THREELAYERANDTHREEFORMULISTICGARAGESTRUCTUREISCHOSENASTHERESEARCHMODELINTHISTHESISINDESIGNINGTHECONTROLSYSTEMOFLIFTSLIDINGSTEREOGARAGE,IWASINCHARGEOFTHESELECTIONOFPLC,MOTORANDOTHERHARDWAREPARTS,ANDELECTRICALBUILDING,WHICHLAIDAFOUNDATIONFORTHECONTROLSYSTEMOFSTEREOGARAGEKEYWORDSSTEREOGARAGECONTROLSYSTEMTHEPLC1前言11本課題設(shè)計(jì)的背景停車問題是城市在發(fā)展過程中出現(xiàn)的靜態(tài)交通問題，靜態(tài)交通是相對(duì)于動(dòng)態(tài)交通而存在的一種交通形態(tài)，二者相互聯(lián)系，互相影響，停車設(shè)施是城市靜態(tài)交通的主要內(nèi)容，隨著城市的不斷發(fā)展，各種車輛的不斷增加，對(duì)停車設(shè)施的需求也在不斷增加，如果兩者之間失去平衡，城市里就會(huì)出現(xiàn)停車難的一系列問題。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車輛平均增長(zhǎng)速度在1520，而同時(shí)期城市停車基礎(chǔ)設(shè)施的平均增長(zhǎng)速度只有23，特別是大城市的機(jī)動(dòng)車擁有量的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過停車基礎(chǔ)設(shè)施的增長(zhǎng)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。專家們指出，解決城市靜態(tài)交通問題，大體分為軟硬兩種措施。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(chǎng)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(dòng)車對(duì)停車場(chǎng)的需求。而硬措施，主要包括增建停車場(chǎng)，建設(shè)地下及立體停車場(chǎng)、利用其它空間滿足停車需求。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。為了解決停車位占地面積與住戶商用面積的矛盾，立體機(jī)械停車設(shè)備以其平均單車占地面積小的獨(dú)特特性，已被廣大用戶接受。12本課題設(shè)計(jì)的目的及意義作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車滿為患已成為當(dāng)今快節(jié)奏社會(huì)中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車已成為人們的共識(shí)。目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時(shí)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(chǎng)前景廣闊。機(jī)械式立體車庫(kù)既可以大面積使用，也可以見縫插針設(shè)置，還能與地面停車場(chǎng)、地下車庫(kù)和停車樓組合實(shí)施，是解決城市停車難最有效的手段，機(jī)械車庫(kù)與傳統(tǒng)的自然地下車庫(kù)相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機(jī)械車庫(kù)具有突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。以往的地下車庫(kù)由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù)40平方米的面積，而如果采用雙層機(jī)械車庫(kù)，可使地面的使用率提高8090，如果采用地上21層立體式車庫(kù)的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。機(jī)械車庫(kù)與地下車庫(kù)相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫(kù)內(nèi)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說，機(jī)械車庫(kù)從管理上可以做到徹底的人車分流。在地下車庫(kù)中采用機(jī)械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電量比工人管理的地下車庫(kù)低得多。機(jī)械車庫(kù)一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺(tái)集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢(shì)，在住宅區(qū)的每個(gè)組團(tuán)中或每棟樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車樓。這對(duì)眼下車庫(kù)短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件。當(dāng)以往的路邊、人行道上停車、地下或地面停車場(chǎng)均解決不了上述問題時(shí)，采用機(jī)械式立體停車設(shè)備是一個(gè)非常有效的措施。機(jī)械式立體停車設(shè)備又名立體車庫(kù)，它占地空間小，并且可最大限度地利用空間，安全方便，立體車庫(kù)的設(shè)計(jì)目的是解決城市用地緊張，緩解停車難的一個(gè)有效手段。可以預(yù)見立體車庫(kù)具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。13立體車庫(kù)在國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀早在50多年前，立體停車就在國(guó)外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對(duì)家庭使用的雙層停車設(shè)備；利用住宅空地建起24層升降橫移停車設(shè)備；適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔；利用廣場(chǎng)、建筑物下面的空間建設(shè)地下車庫(kù)。自70年代末起，世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，汽車逐漸普及，擁有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國(guó)家、地區(qū)和一些發(fā)達(dá)國(guó)家積極開展了機(jī)械式停車技術(shù)的研究開發(fā)和制造應(yīng)用。以日本、美國(guó)、德國(guó)等為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家在停車技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平，韓國(guó)和我國(guó)的港、澳、臺(tái)地區(qū)的停車業(yè)也通過引進(jìn)移植制造，得到了蓬勃發(fā)展，較好地解決了本地區(qū)的停車難，并開始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品。目前世界停車產(chǎn)業(yè)正向多元化發(fā)展，其停車技術(shù)幾乎包含了當(dāng)今機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的所有成熟先進(jìn)技術(shù)。機(jī)械方面，應(yīng)用了許多新材料、新工藝。設(shè)備結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于組合使用，易于安裝拆卸。鋼結(jié)構(gòu)選用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，既提高了設(shè)備的強(qiáng)度和剛度，又使設(shè)備輕巧美觀，載車板采用一次成型的鍍鋅板或彩涂板組裝，美觀、強(qiáng)韌、耐用?？刂萍夹g(shù)方面，廣泛采用可編程序控制器和矢量變頻變壓調(diào)速閉環(huán)控制技術(shù)，使運(yùn)行高速平穩(wěn)，節(jié)省電力，振動(dòng)和噪音也趨于最小?？刂菩问接?，按鈕式、鎖匙式、IC卡式、鍵盤式、觸摸屏式、遙控式等。安全元件采用各種光柵顯示屏、光電管、機(jī)械式行程開關(guān)、磁性接近開關(guān)、光敏感應(yīng)開關(guān)等，安全保護(hù)裝置日臻完善，如汽車出入聲光引導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自動(dòng)識(shí)別、限速保護(hù)與多重機(jī)構(gòu)互鎖、停車泊位自動(dòng)跟蹤、鏈條和鋼絲繩長(zhǎng)度超范圍報(bào)警和彈性變形自動(dòng)補(bǔ)償、汽車圖象攝影對(duì)比安全檢測(cè)、自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)等。在我國(guó)的停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一些問題，如沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；多數(shù)產(chǎn)品是仿效或引進(jìn)國(guó)外技術(shù)制造，技術(shù)水平低；缺少具有一定規(guī)模的企業(yè)，生產(chǎn)能力不足；市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)無序，個(gè)別企業(yè)為搶占市場(chǎng)，采取低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)；缺少科研設(shè)計(jì)單位的參與，技術(shù)創(chuàng)新能力嚴(yán)重不足；政策不配套，對(duì)停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和管理嚴(yán)重滯后等。解決上述問題，需要我們?cè)谡呤袌?chǎng)、管理和技術(shù)多方面做出努力。政策方面應(yīng)參照發(fā)達(dá)國(guó)家的有關(guān)政策法規(guī)，規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數(shù)量，實(shí)現(xiàn)投資主體多元化，確定車庫(kù)的管理屬性和停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，給予投資和經(jīng)營(yíng)者相應(yīng)的優(yōu)惠政策，使其有利可圖。市場(chǎng)方面應(yīng)建立車庫(kù)市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制，利用價(jià)格杠桿調(diào)高占路停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，逐步消除“路滿庫(kù)空”現(xiàn)象。鼓勵(lì)按市場(chǎng)規(guī)則經(jīng)營(yíng)車庫(kù)，并實(shí)施政府監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。14本課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容本課題的主要內(nèi)容是基于三菱FX2N系列PLC的立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，升降橫移類停車庫(kù)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。由于受收鏈裝置及存取車時(shí)間的限制,一般為24層國(guó)家規(guī)定最高為4層,2層、3層者居多,設(shè)計(jì)內(nèi)容為地上33升降橫移式立體停車庫(kù)，停車容量7輛。立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是最底層只能平移,最頂層只能升降，中間層既可升降也可平移。除頂層外,底層都必須預(yù)留一個(gè)空車位,供進(jìn)出車升降之用。當(dāng)?shù)讓榆囄贿M(jìn)出車時(shí),無需移動(dòng)其他托盤就可直接進(jìn)出車；頂層進(jìn)出車時(shí),先要判斷其對(duì)應(yīng)的下方位置是否為空,不為空時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理,直到下方為空才可執(zhí)行下降動(dòng)作,進(jìn)出車完成后再上升回到原位置。2系統(tǒng)方案的設(shè)定21自動(dòng)化立體車庫(kù)常見形式目前，立體車庫(kù)主要有以下幾種形式升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式等。在對(duì)國(guó)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(jià)、技術(shù)難度以及市場(chǎng)需求等各個(gè)方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)升降橫移式立體車庫(kù)形式比較多，規(guī)?？纱罂尚。覍?duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性較強(qiáng)，采用這類設(shè)備的車庫(kù)十分普遍。因此，最終確定研究對(duì)象為升降橫移式立體車庫(kù)。22方案論證隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來越多。所以順應(yīng)時(shí)下的現(xiàn)狀立體車庫(kù)迅速發(fā)展起來，其設(shè)計(jì)也在不斷的趨向于完善化，本車庫(kù)模型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有很多不同的方法?；赑LC立體車庫(kù)模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。7它具有很多其他設(shè)計(jì)方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)（1）可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)可編程控制器輸入/輸出端口均采用繼電器和光電耦合器件，采取了隔離和抗干擾措施，所以具有很強(qiáng)的抗干擾能力。（2）通用性好由于可編程控制器采用模塊化結(jié)構(gòu)，一般有CPU模塊、電源模塊、PID模塊、模擬輸入和輸出模塊等，可以用這些模塊靈活的組成各種不同的控制系統(tǒng)，對(duì)不同的控制系統(tǒng)，只需選取不同的模塊即可，因而具有很好的適用性。（3）使用方便、靈活對(duì)于不同的控制系統(tǒng)，當(dāng)硬件結(jié)構(gòu)選定后，如果輸入/輸出作很小的變動(dòng)時(shí)，只需修改相應(yīng)程序即可，無需對(duì)系統(tǒng)連線做較大的修改，減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，使用起來靈活方便。（4）具有順序、周期性的工作特征。（5）體積小由于在制造時(shí)采用了大規(guī)模集成電路和微處理器，用軟件編程代替了硬連線，便于安裝，實(shí)現(xiàn)了小型化。綜上所述，PLC作為設(shè)計(jì)中的主控制系統(tǒng)，能夠更好的滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。23升降橫移式立體庫(kù)控制系統(tǒng)整體方案升降橫移式立體停車庫(kù)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、信息和電氣技術(shù)于一體。升降橫移式立體停車庫(kù)的控制系統(tǒng)是整個(gè)車庫(kù)系統(tǒng)的核心組成部分。如果說執(zhí)行機(jī)構(gòu)是“四肢”，框架是“區(qū)體”，那么控制系統(tǒng)就是“大腦”。它指導(dǎo)著車庫(kù)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。升降橫移式立體停車庫(kù)的系統(tǒng)控制原理操作者人要通過控制系統(tǒng)信息交流的平臺(tái)界面把操作信息傳送給控制系統(tǒng)，經(jīng)經(jīng)系統(tǒng)處理后，然后系統(tǒng)把可識(shí)別的控制信息通過控制設(shè)備（PLC）來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，進(jìn)而完成車庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)作。同時(shí)該動(dòng)作的信息通過檢測(cè)裝置傳送到檢測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)處理后反饋到控制系統(tǒng)的監(jiān)控界面，這樣操作者就可以直觀的看到車庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行實(shí)況了，由此可以使車庫(kù)更安全的運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)控制原理框圖如圖1圖1立體車庫(kù)系統(tǒng)控制整體框圖3立體車庫(kù)的基本結(jié)構(gòu)31升降橫移式立體車庫(kù)的工作原理升降橫移式立體車庫(kù)每個(gè)車位都有載車板，車輛停在載車板上，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(kù)開走汽車后，載車板回至所在層位。下圖為一個(gè)地上33型七車位的升降橫移式立體車庫(kù)，其工作原理是上層載車板可以做升降運(yùn)動(dòng)，中間層載車板可以做升降運(yùn)動(dòng)和橫移運(yùn)動(dòng)，下層載車板只能做橫移運(yùn)動(dòng)。通過中間層和下層的空位，利用載車板橫移變換空位，將汽車停到上層或降至下層，第一層的汽車可直接開進(jìn)和開出，無需變換位置。6如圖2所示1、2號(hào)車位可以直接存取車輛；7號(hào)車位需下降后再存取車輛；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)載車板下降后才能存取車輛；4號(hào)車位，則需先將2號(hào)載車板右移，再將4號(hào)載車板下降后才能存取車輛；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)載車板下降后才能存取車輛；6號(hào)車位則需要先將2、4號(hào)載車板右移，再將6號(hào)載車板下降后才能存取車輛。圖2七車位升降橫移式立體車庫(kù)工作原理圖升降橫移式立體車庫(kù)對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性很強(qiáng)，所以可根據(jù)不同的地形和空間進(jìn)行相應(yīng)的構(gòu)建，規(guī)?？纱罂尚。瑢?duì)場(chǎng)地的要求比較低，因此應(yīng)用非常廣泛。32立體車庫(kù)主要機(jī)械構(gòu)件及其功能33型升降橫移式立體車庫(kù)，其主要有六大部分組成，分別是結(jié)構(gòu)框架部分，載車板部分，橫移系統(tǒng)，升降系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，安全防護(hù)系統(tǒng)。321框架立體車庫(kù)一般主要以鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土為主，在本文中，選擇用鋼結(jié)構(gòu)。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。322一層載車板橫移傳動(dòng)系統(tǒng)第一層車位設(shè)置在地面上，汽車的存取可以直接在對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行，車輛駛上載車板后，只能實(shí)現(xiàn)水平移動(dòng)的方式。傳動(dòng)方式為電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪，使鏈條帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪從而帶動(dòng)主軸，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)行走輪帶動(dòng)載車板在導(dǎo)軌上做橫移運(yùn)動(dòng)，采用這種鏈傳動(dòng)方式與齒輪齒條傳動(dòng)方式相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。同樣可以達(dá)到傳動(dòng)準(zhǔn)確，效率高的目的。323二層載車板升降橫移傳動(dòng)系統(tǒng)第二層車位是由一個(gè)橫移矩形框架及一個(gè)懸掛載車板組成，汽車駛上載車板后不光要進(jìn)行橫移運(yùn)動(dòng)，還要進(jìn)行垂直升降運(yùn)動(dòng)。橫移傳動(dòng)方式為橫移電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)橫移主動(dòng)鏈輪，使鏈條帶動(dòng)橫移從動(dòng)鏈輪從而帶動(dòng)橫移主軸，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)行走輪帶動(dòng)橫移框架，實(shí)現(xiàn)二層載車板的橫移運(yùn)動(dòng)做橫移運(yùn)動(dòng)。升降傳動(dòng)方式為升降電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)升降主動(dòng)鏈輪，使鏈條帶動(dòng)升降從動(dòng)鏈輪從而帶動(dòng)升降主軸，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)升降鏈輪帶動(dòng)升降鏈條，從而帶動(dòng)載車板，實(shí)現(xiàn)二層載車板的垂直升降運(yùn)動(dòng)。324三層載車板垂直升降運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)第三層車位是由一個(gè)焊接在立體車庫(kù)骨架上的框架和一個(gè)懸掛載車板組成的。當(dāng)汽車駛上載車板后，只能進(jìn)行垂直升降運(yùn)動(dòng)。升降傳動(dòng)方式為電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪，使鏈條帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪從而帶動(dòng)主軸，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)升降鏈輪帶動(dòng)升降鏈條，從而帶動(dòng)載車板，實(shí)現(xiàn)二層載車板的垂直升降運(yùn)動(dòng)。325安全裝置在立體車庫(kù)上層停車位和下層停車位的縱梁處裝有上下行程限位開關(guān)，在中間層和底層車庫(kù)橫梁兩端裝有左右行程限位開關(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，載車板兩側(cè)相應(yīng)位置裝兩只勾環(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。行程限位開關(guān)的作用是當(dāng)載車板到達(dá)位置是自動(dòng)停止。326控制系統(tǒng)升降橫移式立體車庫(kù)的控制系統(tǒng)采用PLC控制，主要有自動(dòng)，手動(dòng)和急停三種控制方式，立體車庫(kù)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)候使用急停控制。4主要硬件的介紹與選型41PLC的介紹與選型整個(gè)車庫(kù)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。1PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其硬件結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相似。PLC也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。應(yīng)用較廣泛的PLC品牌有三菱、西門子、施耐德、臺(tái)達(dá)、松下、歐姆龍、富士、光洋、永宏、日立、羅克韋爾每種品牌的PLC的配置不一樣，也各有優(yōu)缺。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中PLC主要用于控制異步步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，需要有脈沖輸出，所以PLC的輸出通道必須是晶體管性的。2PLC優(yōu)點(diǎn)1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)2通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便3功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣4編程簡(jiǎn)單，容易掌握5減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量6體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便PLC的I/O口資源配置根據(jù)立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的要求功能，對(duì)PLC進(jìn)行I/O分配，具體分配如下3輸入分配如表1所示。表1PLC輸入口分配表輸入輸入設(shè)備輸入輸入設(shè)備X0啟動(dòng)按鈕X153號(hào)載車板左限位開關(guān)X1緊停按鈕X164號(hào)載車板左限位開關(guān)X23號(hào)載車板按鈕X173號(hào)載車板下限位開關(guān)X34號(hào)載車板按鈕X204號(hào)載車板下限位開關(guān)X45號(hào)載車板按鈕X213號(hào)載車板上限位開關(guān)X56號(hào)載車板按鈕X224號(hào)載車板上限位開關(guān)X67號(hào)載車板按鈕X235號(hào)載車板下限位開關(guān)X71號(hào)載車板右限位開關(guān)X246號(hào)載車板下限位開關(guān)X102號(hào)載車板右限位開關(guān)X257號(hào)載車板下限位開關(guān)X111號(hào)載車板左限位開關(guān)X265號(hào)載車板上限位開關(guān)X122號(hào)載車板左限位開關(guān)X276號(hào)載車板上限位開關(guān)X133號(hào)載車板右限位開關(guān)X307號(hào)載車板上限位開關(guān)X144號(hào)載車板右限位開關(guān)X31載車板復(fù)位輸出分配如表2所示。表2PLC輸出端口分配表輸出輸出設(shè)備輸出輸出設(shè)備Y01號(hào)電機(jī)右轉(zhuǎn)Y145號(hào)電機(jī)下降Y12號(hào)電機(jī)右轉(zhuǎn)Y156號(hào)電機(jī)下降Y21號(hào)電機(jī)左轉(zhuǎn)Y167號(hào)電機(jī)下降Y32號(hào)電機(jī)左轉(zhuǎn)Y175號(hào)電機(jī)上升Y43號(hào)電機(jī)右轉(zhuǎn)Y206號(hào)電機(jī)上升Y54號(hào)電機(jī)右轉(zhuǎn)Y217號(hào)電機(jī)上升Y63號(hào)電機(jī)左轉(zhuǎn)Y223號(hào)載車板防墜電磁鐵Y74號(hào)電機(jī)左轉(zhuǎn)Y234號(hào)載車板防墜電磁鐵Y108號(hào)電機(jī)下降Y245號(hào)載車板防墜電磁鐵Y119號(hào)電機(jī)下降Y256號(hào)載車板防墜電磁鐵Y128號(hào)電機(jī)上升Y267號(hào)載車板防墜電磁鐵Y139號(hào)電機(jī)上升Y27報(bào)警燈綜上所述，根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，從經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性和可靠性等方面考慮，本次采用三菱FX2N64MR001型集成了32點(diǎn)輸入,32點(diǎn)輸出，共有64個(gè)數(shù)字量I/O口的PLC。而本次控制系統(tǒng)需要26個(gè)輸入點(diǎn)和24個(gè)輸出點(diǎn)，所以，選用三菱FX2N64M001型PLC可以滿足課題需要，而且也保證了I/O口的1020使用裕量，可以滿足控制系統(tǒng)適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展需求。4542電機(jī)的介紹與選型不同類型的電機(jī)能用在不同的需要場(chǎng)合,本設(shè)計(jì)主要分為上下提升機(jī)構(gòu)和左右平移。在本系統(tǒng)中，每個(gè)載車板上分別裝有電機(jī)控制載車板的橫移、升降，共需要9臺(tái)電機(jī)。其中，1號(hào)電機(jī)控制1號(hào)載車板的橫移；2號(hào)電機(jī)控制2號(hào)載車板的橫移；3號(hào)電機(jī)控制3號(hào)載車板的橫移；4號(hào)電機(jī)控制4號(hào)載車板的橫移；5號(hào)電機(jī)控制5號(hào)載車板的升降；6號(hào)電機(jī)控制6號(hào)載車板的升降；7號(hào)電機(jī)控制7號(hào)載車板的升降；8號(hào)電機(jī)控制3號(hào)載車板的升降；9號(hào)電機(jī)控制4號(hào)載車板的升降。綜合考慮運(yùn)轉(zhuǎn)性能和性價(jià)比，由于上下提升機(jī)構(gòu)需要較大的動(dòng)力，查找資料可知，升降載車板要求的功率為22KW，所以升降機(jī)構(gòu)選擇380V,額定功率22KW,額定電流483A的三相異步電動(dòng)機(jī)Y90L2。查找資料，橫移機(jī)構(gòu)的電機(jī)做如下選型過程電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速N計(jì)算MIN/R728S/R408122DRVN其中橫移速度V120MM/S行走輪直徑D80MM驅(qū)動(dòng)力矩M計(jì)算由機(jī)械手冊(cè)1冊(cè)查得8行走輪與鋼導(dǎo)數(shù)的靜摩擦系數(shù)015靜行走輪與鋼導(dǎo)數(shù)的滾動(dòng)摩擦系數(shù)0051滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)000152正壓力N70W車下P則起動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩NM1625042R起M行走驅(qū)動(dòng)力矩N58071P925816起電機(jī)功率計(jì)算NNM954KW1630728954NN4916起起倍起523048N由于結(jié)構(gòu)緊湊，容納電機(jī)的空間狹小，載車板的額定載荷是承載的最高上限，實(shí)際使用概率很小，通?？梢圆窜嚨能囕v的重量都在1000KGF1600KGF之間這是由車型所決定的，所以功率不需留余量，選擇02KW的電機(jī)比較經(jīng)濟(jì)電機(jī)允許短時(shí)超載，靜摩擦引起的大起動(dòng)阻力矩不會(huì)造成電機(jī)損壞。作為自動(dòng)車庫(kù)最為關(guān)鍵的部位之一的平移機(jī)構(gòu)，本設(shè)計(jì)中水平托盤要求的功率為02KW,額定功率075KW,額定電流183A的三相異步電動(dòng)機(jī)Y280M12。43其他配置的介紹與選型431接觸器和繼電器在立體車庫(kù)中，由于載車板的運(yùn)行過程并不是連續(xù)的，而是根據(jù)按鈕操作進(jìn)行動(dòng)作的，因此需要PLC根據(jù)當(dāng)前按鈕的情況來控制載車板的啟動(dòng)和停止，在本系統(tǒng)中，需要用到18個(gè)接觸器，分別是1號(hào)載車板左移接觸器，1號(hào)載車板右移接觸器，2號(hào)載車板左移接觸器，2號(hào)載車板右移接觸器，3號(hào)載車板左移接觸器，3號(hào)載車板右移接觸器，4號(hào)載車板左移接觸器，4號(hào)載車板右移接觸器，3號(hào)載車板上升接觸器，3號(hào)載車板下降接觸器，4號(hào)載車板上升接觸器，4號(hào)載車板下降接觸器，5號(hào)載車板上升接觸器，5號(hào)載車板下降接觸器，6號(hào)載車板上升接觸器，6號(hào)載車板下降接觸器，7號(hào)載車板上升接觸器，7號(hào)載車板下降接觸器。接觸器的選擇是根據(jù)所控制的電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的電流類型，即交流負(fù)載使用交流接觸器，直流負(fù)載使用直流接觸器。一般觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)選大一點(diǎn)。由于本設(shè)計(jì)中采用三項(xiàng)異步電機(jī)，額定電流分別為183A和483A，因此選用接觸器CJX20908，其用于交流50HZ，額定電壓為380V，額定電流為8A，極限電壓為690V，極限電流為95A。熱繼電器用于保護(hù)電機(jī)，防止電機(jī)過熱燒壞。其工作原理為一般為雙金屬片式，熱元件與被保護(hù)對(duì)象的主電路串接，負(fù)載電流通過熱元件和雙金屬片（復(fù)式加熱）利用熱效應(yīng)使雙金屬片彎曲，當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到預(yù)置值的12倍或發(fā)生斷相時(shí)，熱繼電器的動(dòng)作機(jī)構(gòu)脫扣將電源切斷，使被保護(hù)對(duì)象得到保護(hù)。一般所選擇熱繼電器的額定電流為電路的額定電流的15倍左右。由額定電流來選擇熱繼電器。在本設(shè)計(jì)中對(duì)于升降電機(jī)選用的熱繼電器為L(zhǎng)R2JR288，額定電流8A。對(duì)于水平移動(dòng)的電機(jī)，選擇額定電流小一些的熱繼電器LR2JR244，額定電流4A。另外電路中還要配以熔斷器，選擇熔斷器時(shí)只需將電流與安全系數(shù)相乘，通常取56倍的安全系數(shù)因此選擇起升機(jī)構(gòu)熔斷器為RT160020，額定電流20A，橫移機(jī)構(gòu)熔斷器RT16009,額定電流。432傳感器傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)中，考慮到接近開關(guān)工作穩(wěn)定可靠、壽命長(zhǎng)、定位精度高，因此將它作為載車板升降和橫移時(shí)的保護(hù)開關(guān)。我采用了OMRON的TLW20ME1接近傳感器。此接近傳感器檢測(cè)距離為20MM，誤差10，在檢測(cè)到物體時(shí)，輸出為“0”，這樣就可以作為安全保護(hù)開關(guān)。它的電源電壓是24VDC，輸出方式為NPN，這便于安裝人員的操作。此外，其工作環(huán)境溫度為2575，對(duì)于車庫(kù)這種熱源較多場(chǎng)所能夠適應(yīng)，因此作出上述選擇。光電開關(guān)可分為兩類透射型和反射型。透射型是發(fā)射器（光源）與接收器相對(duì)放置，發(fā)射器發(fā)射的紅外線直接照射到接收器上，當(dāng)有物體將紅外線光源切斷時(shí)，接收器收不到紅外光，于是就發(fā)出一個(gè)信號(hào)。反射型根據(jù)紅外光反射方式的不同，又分為鏡反射（簡(jiǎn)稱反射型）和被測(cè)物體反射（簡(jiǎn)稱散射型）兩種。反射型的接受部分和發(fā)射部分合做在一起，發(fā)射部分發(fā)射紅外光，由反射鏡反射回來，被接收部分接收。散射型是依靠被測(cè)物體對(duì)光的反射，接收器接收到物體反射的紅外線，從而給出信號(hào)。散射型安裝簡(jiǎn)單，不僅可以檢測(cè)物體的有無，還可以檢測(cè)物體的顏色，但是它的檢測(cè)距離最小。透射型檢測(cè)距離較大，但是調(diào)整頻繁。在本設(shè)計(jì)中，需要用限位開關(guān)（行程開關(guān)）檢測(cè)的量比較多，如載車板是否到位，車輛的有無，車輛是否停放準(zhǔn)確等等。其中，對(duì)于車輛是否停放準(zhǔn)確的檢測(cè)可使用安全光幕，它的工作原理同光電開關(guān)。但考慮到成本關(guān)系，并且用光電開關(guān)同樣可以達(dá)到相同的功能，所以本設(shè)計(jì)中均采用光電開關(guān)代替。由于車庫(kù)中載車板的反復(fù)運(yùn)動(dòng)勢(shì)必帶來震動(dòng)，因此在選擇光電開關(guān)時(shí)需考慮防震性。在檢測(cè)載車板是否到位時(shí)，光電開關(guān)的響應(yīng)速度必須快速、準(zhǔn)確。此外所選元器件最好能使用統(tǒng)一電源，方便接線。因此，綜合考慮，我選擇了OMRON的E3GR13回歸反射型光電開關(guān)，其相應(yīng)速度快，動(dòng)作、復(fù)位各1MS，耐震動(dòng)（1055HZ），并且?guī)в邪踩Ｗo(hù)結(jié)構(gòu)。其最大特點(diǎn)是輸出方式PNP/NPN可調(diào)，并且LIGHTON/DARKON可調(diào)，這在程序設(shè)計(jì)和電器原理圖設(shè)計(jì)上都帶來了便利。性能指標(biāo)如表3表3性能指標(biāo)表檢測(cè)方式回歸反射型帶反射板型號(hào)項(xiàng)目E3GR13E3GR17E3GMR19設(shè)定距離/標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)物體18MM以上的不透明時(shí)應(yīng)差距離/指向角本體15反射率物性黑白誤差/光源發(fā)光波長(zhǎng)紅色發(fā)光二極管700MM投光光點(diǎn)直徑/電源電壓DC1030V包括脈動(dòng)（PP）10DC12240V10脈動(dòng)（PP）10以下AC12240V1050/60HZ消耗電流/電力50MA以下2W以下控制輸出負(fù)荷電源電壓DC30V以下負(fù)荷電流100MA以下殘留電壓NPN出力,12V以下PNP出力,2V以下繼電路出口IC接點(diǎn)AC250V3ACOS1以下DC30V3A以下LON/DON開關(guān)轉(zhuǎn)換式集電極開路NPN/PNP輸出關(guān)轉(zhuǎn)換式LON/DON開關(guān)轉(zhuǎn)換式機(jī)械式/5000萬次以上開關(guān)頻率18000次/H壽命繼電器輸出電動(dòng)式/10萬次以上開關(guān)頻率18000次/H保護(hù)回路電源逆相連接保護(hù)負(fù)荷短路保護(hù)防止相互干擾功能防止相互干擾功能響應(yīng)時(shí)間動(dòng)作/復(fù)位各1MS動(dòng)作/復(fù)位各30MS靈敏度調(diào)節(jié)單轉(zhuǎn)可調(diào)試433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?？康轿粫r(shí)，光電開關(guān)將信號(hào)傳到PLC，PLC再通過輸出信號(hào)給繼電器，繼電器控制電磁鐵由通電狀態(tài)轉(zhuǎn)為失電狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)掛鉤勾住環(huán)。工作原理如下圖3所示圖3防止載車板墜落裝置圖由經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性考慮，選擇交流220V，初吸力5T（N）的防墜器，其額定電流較小，故需要選擇一般的繼電器220V交流，額定電流5A控制電磁鐵的通斷。434報(bào)警燈在本設(shè)計(jì)中報(bào)警燈只是監(jiān)測(cè)車庫(kù)的狀態(tài)，正常狀態(tài)時(shí)燈顯示綠色，不正常狀態(tài)顯示紅色。并且為了省資源，只需在PLC輸出端接上報(bào)警燈便可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)功能。故選擇DC24V，額定電流0310A，額定功率5W的指示燈S80AR。435按鈕按鈕開關(guān)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用十分廣泛的主令電器。在電氣自動(dòng)控制電路中，用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)以控制接觸器、繼電器、電磁起動(dòng)器等。按鈕開關(guān)的結(jié)構(gòu)種類很多，可分為普通撳鈕式、蘑菇頭式、自鎖式、自復(fù)位式、旋柄式、帶指示燈式、帶燈符號(hào)式及鑰匙式等，有單鈕、雙鈕、三鈕及不同組合形式，一般是采用積木式結(jié)構(gòu)，由按鈕帽，復(fù)位彈簧，橋式觸頭和外殼等組成，通常做成復(fù)合式，有一對(duì)常閉觸頭和常開觸頭，有的產(chǎn)品可通過多個(gè)元件的串聯(lián)增加觸頭對(duì)數(shù)。還有一種自持式按鈕，按下后即可自動(dòng)保持閉合位置，斷電后才能打開。呼叫，急停，載車板復(fù)位，啟動(dòng)時(shí)要用到按鈕，作用是動(dòng)作和自鎖，經(jīng)濟(jì)效益考慮，所以選擇DAFU達(dá)孚帶燈按鈕開關(guān)DC13，參數(shù)為交流50HZ，工作耐壓2500V/1MIN，額定絕緣電壓600V額定電壓24V，額定電流6A，發(fā)熱電流10A。436斷路器斷路器又叫空氣開關(guān)，是一種很基本的低壓電器，斷路器具有過載、短路和欠電壓保護(hù)功能，能保護(hù)線路和電源的能力。它可用來分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開關(guān)與過欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考猾@得了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)要用一個(gè)斷路器做為總開關(guān)，保護(hù)電路，考慮經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，選DZ474LE32/2型漏電斷路器。額定電流為10A，額定電壓380V，額定動(dòng)作剩余電流30MA,2極。44硬件的配置表總的硬件配置表如表4所示表4硬件配置表設(shè)備數(shù)量核心參數(shù)電機(jī)9臺(tái)橫移電機(jī)Y280M12額定電壓380V，電流183A,功率075KW提升電機(jī)Y90L2額定電壓380V,額定電流483A,功率22KWPLC1臺(tái)三菱FX2N64M001，32點(diǎn)輸入,32點(diǎn)輸出繼電器10個(gè)起升繼電器LR2JR288，整定額定電流8A；橫移熱繼電器LR2JR244，整定額定電流4A；一般的繼電器220V交流，額定電流5A。接觸器9個(gè)接觸器CJX20908，額定電壓為380V，額定電流為8A，極限電壓為690V，極限電流為95A斷路器1個(gè)DZ474LE32/2型漏電斷路器。額定電流為10A，額定電壓380V，額定動(dòng)作剩余電流30MA,2極按鈕8個(gè)DAFU達(dá)孚帶燈按鈕開關(guān)DC13，交流50HZ，工作耐壓2500V/1MIN，額定絕緣電壓600V額定電壓24V，額定電流6A，發(fā)熱電流10A傳感器9個(gè)TLW20ME1接近傳感器，電源電壓是24VDC，檢測(cè)距離為20MM，誤差10行程開關(guān)36個(gè)E3GR13回歸反射型光電開關(guān)，電流50MA以下，電壓DC1030V指示燈1個(gè)指示燈S80AR，DC24V，額定電流0310A，額定功率5W5硬件的連接與調(diào)試51硬件和軟件聯(lián)調(diào)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，對(duì)于第