升降橫移式立體車庫電氣系統軟件設計畢業說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 較大，對提升高度有一定的限制，而且鋼絲繩易拉伸變形，平層時會引起升降搬運裝置上浮或者下沉現象。由于自身結構的限制，卷揚式在升降橫移式立體車庫中沒有得到更廣泛的應用。鏈條提升式具有結構簡單、價格低等優點，在低速電梯和低層的立體車庫(升降橫移或平面移動式)上都有應用，在提升速度要求不高時可以選用。曳引式是一種被廣泛應用于電梯上的驅動方式，與鋼絲繩卷筒驅動相比，結構尺寸大大減小，同時提升高度高很多，可用于高層的立體車庫，因而被廣泛地選用。存取機構是將車存入或者取出泊車位的重要驅動機構，也是升降橫移式機械立體停車設備區別于普通汽車電梯的根本所在。這類車庫的存取方式主要有以下幾種：滑叉載車式：在升降搬運裝置上安裝一套多級滑叉機構(多為三級滑叉)，存車時，滑叉逐級滑出，將載車板送至泊車位上方，輕輕放下，然后收回滑叉；取車時，先滑出滑又，將載車板略微抬起之后，再將載車板和滑叉收回至搬運裝置。滑叉式結構的主要缺點是存在一半的空行程，影響運行效率；動作中有較大偏載時會使導軌局部承受彎矩，影響提升機構運行的平穩性。(2)鏈傳動載車式：利用鏈傳動的形式，通過一次微橫移和一次橫向橫移來實現載車板的存取。存車時，第一級微橫移的作用是推動橫移機構連同載車板作短距離橫移，越過升降轎廂與停車位之間的間隙；第二級橫移的作用是使載車板平穩地轉移至停車位的托架上。鏈傳動橫移裝置克服了滑叉橫移裝置的缺點，但它對提升機構的平層精確度要求較高，目前一般采用變頻變壓調速方式以及高精度傳感器來滿足平層精確度的要求。(3)叉梳載車式：通過提升機構和停車位上的兩個叉梳的相對交錯運動實現車輛的存取。這種存取方式必須保證在叉梳的結構設計上，橫移叉梳和固定叉梳能夠實現交錯而不發生運動干涉，并且橫移叉梳在存取車時的上下運動空間要充足乜羽。(4)履帶輸送式：升降搬運裝置在車輛的前后輪處有兩個主動履帶，橫移時這兩個主動履帶能夠帶動停車位上的被動履帶，將車輛送至停車位。在綜合考慮技術難度、占地面積、經濟實用性以及用戶需求等各種因素之后，決定選取每層兩個庫位的布局作為本課題的升降橫移式立體停車庫的整體結構。與其他形式相比，這種布局的結構相對簡單，適用性強，易于推廣，提升機構到達目標樓層后，橫移機構便可存取車輛。本論文的研究以2層4庫位為例，供試驗用，實際產品化時可根據用戶的需求進行橫向或縱向擴展。底層定義為零層，用于車輛的出入庫；中間的井道為載車臺的升降通道，停車位縱向并列布置在井道的兩側。此車庫系統主要包括鋼結構框架、載車板、升降裝置、橫移裝置、安全保護裝置和自動控制系統。(1一鋼結構框架；2一載車板；3一對重塊；4一塔樓；5一升降臺；6—橫移機構)鋼結構框架主要由立柱、橫梁、斜撐、車位架等組成，用于承受車庫自身部件重量和存入車輛重量、內置停車位并且安裝機械傳動和電氣控制部件。每個停車位都有一塊對應的載車板，用于搬運和支托車輛，實質就是通過對載車板的存取實現車輛的存取。載車板應采用非燃燒材料制造，質量要輕但需有足夠的強度和剛度，且能防止液體滴漏。車庫正常運行時，存在某個停車位的載車板在升降臺上的情況，如果此時用戶需要存車，系統默認將車輛存入這塊載車板所在的停車位，如果用戶需要取車，則將載車板存入其所在的停車位后再取車。在連續存車或取車時，會有一個取或者存載車板的空行程，需要占用一定的存取車時間。為了提高運行效率，升降橫移式立體車庫要求升降系統具有較高的提升速度和良好的可靠性。在參照和比較幾種現有升降驅動方式的基礎上，決定選用曳引驅動技術，采用成熟的升降機提升裝置。驅動電機的性能直接決定了提升系統的啟動、制動和平層精度，在選擇提升電機時，不但需要有足夠的輸出功率，并且還必須具有較硬的機械特性，以保證不同負載情況下提升系統的動態響應能力。我們選用高效節能的異步電動機作為動力源，控制方式采用變頻變壓調速技術，不僅能夠實現良好的調速性能和運行平穩性，還可滿足停車庫對平層精度的要求。升降裝置包括：1)曳引驅動機、減速機構和制動器；2)傳動部件，包括鋼絲繩和滑輪等；3)對重和平衡鏈；4)載車臺，用于升降時支托車輛；5)升降導軌和對重導軌．曳引機通過鋼絲繩驅動載車臺升降，同時對重也相應運動。對重可稱為重量平衡系統，其功能是在工作中使升降臺和對重間的重量差保持在某一限額內，保證電動機正常運轉，此外，還可以減少驅動功率，減小鋼絲繩與繩輪之間的曳引力，延長鋼絲繩的使用壽命．對重由對重架、對重塊、導軌、緩沖器碰塊、壓塊以及鋼絲繩組成．升降裝置的傳動機構(包括電機，滑輪等)設在停車庫的頂部。與滑叉、鏈輪、履帶等需要中間傳動機構的存取方式不同，本車庫的橫移裝置采用直線電機直接驅動，由于去除了中間的機械傳動環節，橫移電機將直接作用于載車板，能夠實現運動的快速動態響應，節省時間和能耗，從而有效提高車庫的運行效率。直線電機直接驅動是一種新型的現代驅動技術，目前已實現了其在物流系統、工業設備、信息與自動化系統、交通與民用、軍事等領域的應用，例如磁懸浮列車、電磁炮、數控機床、物流分揀輸送系統、生產流水線和裝配線等。直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置。它由旋轉電機演變而來，可看成將一臺旋轉電機沿徑向剖開，并展開成平面，由定子演變而來的一側稱為初級，轉子側演變為次級。實際應用時，將初級和次級制造成不同的長度，以保證在所需行程范圍內初級與次級之間保持耦合。直線電機既可以是短初級長次級，也可以是長初級短次級，考慮到制造成本、運行費用等因素，一般均采用短初級長次級。直線電機工作原理與旋轉電機相似，以直線感應電動機為例：初級繞組在通入三相交流電流后，便在氣隙中形成行波磁場，次級在行波磁場作用下，將感應電動勢并產生電流，次級電流的磁場與初級電流的行波磁場相互作用產生電磁推力；若次級固定，則初級將在推力作用下做直線運動，反之，則次級做直線運動。用戶存車的流程為:系統首先判斷升降臺上是否有載車板，若有，升降臺直接降落至零層，若沒有，則就近選擇一個車位并取出相應的載車板，待升降臺降落至零層后，用戶即可將車開入，零層的對射式光電開關傳感器以及壓力傳感器將對車輛是否符合停車標準以及是否停放到位進行檢測，車輛停好后，用戶按“確認停車”按鈕，升降臺開始上升，停靠至目標層后，橫移電機驅動載車板沿導軌進入車位，停放到位后，橫移電機回移，升降臺平層處理。取車過程類似。與一些直接采用接觸器、斷路器控制電機的立體車庫不同，本研究考慮到立體車庫對升降和橫移系統的起停、定位精度以及速度控制等方面有較高要求，采用可變頻變壓的變頻器作為電機的動，在運行中，PLC根據當前的運行距離動態生成速度的給定值，并且引入速度PI環節，構成速度閉環控制系統，有效提高了系統的響應能力。理想的速度給定曲線如圖2所示，包括加速段、勻速段、減速段及爬行段，可以看到，加、減速段的加速度恒定，可以讓速度的變化更為平穩。此外，為了提高定位精度，本研究在到達目標位置之前須設定一段爬行距離(固定值)，給定一個很低的爬行速度，以保證到位時能夠可靠停止。在實際運算中，并非根據當前的運行時間來確定速度的給定值，而是結合當前的運行距離，根據軟件內部設定的加速度、最小運行速度、最大運行速度等參數動態生成的。圖2理想的速度給定曲線升降臺和橫移機構的定位均采用反射式光電開關傳感器，每層的平層位置安裝有專用反射鏡，光電開關隨升降臺運動，每經過一層時，PLC檢測到輸入信號的變化，從而更新當前所在層的值，若已經到達目標層，則停止供電并且關閉抱閘。就橫移機構而言，光電開關隨橫移機構運動，專用反射鏡安裝在升降臺表面，考慮到實際的若干種動作可能，需要設計4個定位點，從左至右分別為:為取左邊的載車板所要運動到的點，取出右邊的載車板后所運動到的點，取出左邊的載車板后所運動到的點，為取右邊的載車板所要運動到的點。PLC上電后車庫開始工作，首先開機自檢，確認傳感器無故障后，系統開始復位，復位完成后便可進行存取操作；若發現故障，則報警并給出提示，只有所有故障都被排除之后系統才能復位。存車的正常流程為：對于IC卡系統，用戶先按“停車”按鈕，再刷卡，然后，用戶需用鍵盤設定密碼，確認密碼之后，車庫開始動作；而對于觸摸屏系統，用戶可以直接在觸摸屏上操作，點擊“停車”按鈕，輸入車牌號和密碼后，車庫開始動作。車庫系統首先判斷升降臺上是否有載車板，若有，將升降臺直接降落至零層，若沒有，則選定一個停車位并取出相應的載車板。待升降臺降落至零層后，道閘打開，用戶可將車駛入吊框內，零層的對射式光電傳感器以及壓力傳感器將檢測車輛是否符合停放要求以及是否停放到位，車輛停好后，用戶按“確認停車”按鈕，升降系統開始提升。升降臺停靠至目標層后，橫移系統驅動載車板沿導軌進入停車位，停放到位后，橫移電機回移，升降臺平層處理。取車的正常流程為：用戶按“取車”按鈕后刷卡，然后，在鍵盤上輸入密碼，系統確認密碼后，車庫開始動作；若是觸摸屏系統，點擊“取車”按鈕后，輸入車牌號和密碼，系統確認后，車庫開始動作。開始動作后，系統首先判斷升降臺上是否有載車板，若有，則將載車板存入其所在的車位后再取車。系統將車輛取出之后，升降臺降落至零層，此時道閘打開，用戶可進入吊框將車開出。本章從車庫選型入手，指出升降橫移式是綜合各種因素考慮后的最佳選擇，概述了升降橫移式立體車庫的發展概況、存取機構和提升機構的工作方式。本章接著介紹了本課題中立體車庫的總體結構，主要包括車庫的總體布局和系統組成這兩方面，重點闡述了升降裝置、橫移裝置的結構和工作方式。此外，本章還就立體車庫的運行原理從總體的角度進行了分析，例如升降和橫移機構的定位原理、調速原理、速度的控制、車庫的工作流程等方面。第3章 立體車庫控制系統的設計方案立體車庫的動作較多而且復雜，要求控制系統實現順序動作、速度、定位、通訊，安全保護等控制。操作簡單，使用方便，存取迅速，安全可靠，這些都是自動立體停車設備應具有的基本特點。立體車庫對控制系統主要有以下幾個方面的要求：智能化操作。存取車時，用戶通過按鈕、鍵盤、讀卡器或者觸摸屏操作，系統給予操作提示并自動讀取用戶輸入的信息，如果存在錯誤操作或者異常情況，需要做出應對；如果系統檢測到故障，須給出故障提示，并且最好故障排除之后系統能夠自恢復運行。高速、平穩運行。為了節省存取時間，要求傳動裝置都能夠以高速度運行；同時，為了保證車輛移動中的安全和平穩，傳動裝置需要有自動加、減速控制；另外，由于橫移電機的機特性偏軟，有必要加入PI環節以提高橫移系統的動態響應性能。安全保護功能。不允許因錯誤動作造成車輛損壞的情況出現，所以必須要有檢測車庫狀態的傳感器裝置，避免事故發生；傳動系統的運行控制需要有足夠的安全保障，如時間保護、運行異常時開啟停機保護等；復位、存車、取車操作不能同時進行，升降、橫移系統運動互鎖。安全保護功能。不允許因錯誤動作造成車輛損壞的情況出現，所以必須要有檢測車庫狀態的傳感器裝置，避免事故發生；傳動系統的運行控制需要有足夠的安全保障，如時間保護、運行異常時開啟停機保護等；復位、存車、取車操作不能同時進行，升降、橫移系統運動互鎖。 可編程邏輯控制器（PLC）控制 在對一個自動化立體停車庫的功能控制方面，我們采用可編程邏輯控制器（PLC）集中控制的方法實現。其主要原因有一下兩點：（1）PLC適合工業控制的多變環境，魔方式停車設備廣泛適用于地下車庫中，PLC的高穩定性和可靠性對整個車庫正常運行起決定作用。（2）立體停車設備本身的運行動作和智能控制PLC完全可以勝任，單片機的選用也沒有價格上的優勢。 PLC的型號選擇應用在自動化立體停車庫中的PLC,其型號選擇主要依據以下幾點：（1）PLC運行速度與穩定性。（2）PLC控制點數經濟合理，既滿足未來擴展需要，又不至于浪費太多。（3）PLC聯網兼容性與上位通信接口擴展性。 當今被廣泛運用到生產控制領域的各種品牌的PLC中，高性能PLC主要為國外產品。通常使用的為德國Siemens公司、日本Omron公司（歐姆龍公司）、日本西門子公司系列的PLC產品，采用它們的產品不僅考慮到良好的性價比，也考慮了服務網絡便捷等因素。但隨著國內PLC或高穩定性控制器品質的不斷提升，將給停車控制