现代工业控制机及网络技术解析Word文档格式.docx
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由于型式比较多,规模可大可小,对地的适应性较强,因此使用十分普遍。
钢结构部分、载车板部分、链条传动系统、控制系统、安全防护措施等。
在停车设备的市场份额约占70%。
根据车库的设计要求能实现大型轿车的存取,由JB/T8713-1998可知,大型轿车的外形尺寸:
车长×
车宽×
车高=5000mm×
1850mm×
1550mm,参照同类产品资料,并考虑安装一些必要的检测装置(如检测车辆尺寸是否满足该车位尺寸要求的检测器)和横移电机的安装地点。
本立体车库前、后立柱之间的距离设为6000mm,车位的长度设为5500mm,为便于顾客出入还要确保地面平层停车的空间不小于1800mm,从而确定了地面平层与顶层直接的高度为1800mm;
考虑顾客开车门等情况,确定了一个车位的宽为2000mm。
由于受收链装置及进出车时间的限制,一般为2-4层,其中2,3层居多。
实地考察后,发现停车的地方比较狭窄或者在路边,而且长度在10米或10米的倍数。
决定采用3层*5车位升降横移类立体车库。
车库尺寸规格为10m*6m*5.4m。
1.1.2车库结构
升降横移式立体车库主要是通过上位计算机来操控载车板,做上下升降、左右横移来进行车辆的存取。
它的主要结构由五部分构成,分别是主结构框架、载车板系统、传动系统、安全防护系统、控制系统等。
其整体结构三视图如图1.1所示。
图1.1车库三视图
1.主体结构框架
主体结构框架是升降横移式立体车库的主要支撑部分,主要由立柱、纵梁、横梁以及导轨等组成。
2.载车板
载车板主要作用是乘载储存的汽车,其上安装一个横移电机,带动载车板系统做横移操作,载车板又通过四根链条(钢丝绳)与车库框架相连,实现了升降电动机带动载车板做升降运动。
在设计载车板时,不仅要考虑到所承载车辆的重量,而且要保证在运动过程中车辆与载车板之间不产生滑移现象。
为了防止这种现象的发生一般载车板上采用中间凸起、倒车限位装置、车轮防滑装置等。
载车板结构图如图1.2所示。
1-车轮固定装置;
2-倒车限位杆;
3-载车板
图1.2载车板结构图
3.传动系统
传动系统是整个车库系统的核心,分为横移、升降传动系统。
横移传动借助导轨、滑轮运用交流减速电机来驱动,它们之间通过一个链轮与链条的组合来实现动力的传递。
升降传动系统有升降电机提供动力,通过链条(钢丝绳)来提升。
如图1.3所示升降传动装置简图。
考虑到该车库结构的特殊性,以及所选电机的安装的地方,故选用两级链条来实现传动,图1.3中1、2链轮实现一级传动,3、4链轮以及3、7链轮实现二级传动。
1为传动链轮安装在减速器上,链轮2、3安装在同一个转轴上,链轮5安装在车库的纵梁上,用于链条的回转,链轮4、6是一种支撑链轮也安装在车库的纵梁上。
升降电机工作时,链轮1、2及链条带动主动轴旋转,主传动轴转动实现了链轮3的转动,从而带动载车板上升或下降。
链轮4、6是再升降的时候起支撑的作用。
1-减速器链轮;
2-主传动轴大连轮;
3-主传动轴小链轮;
4、5、6-起吊链轮;
7-载车板
图1.3升降传动装置简图
4.安全防护系统
车库的安全防护系统是十分重要的。
因此,我们必须考虑到设备在各种情况下的安全措施。
对此,安全防护系统有危险警报、防坠装置、车辆超长检测、紧急停车、温度检测等部分。
防止载车板坠落装置是安全防护系统的关键部件,决定了车库停车安全性能。
当车辆停放在车库时,通过这个装置可以防止载车板落下伤车伤人。
本车库选用了挂钩式防坠落装置,通过电磁铁驱动来实现其工作。
当电磁铁通电,推杆运动而触动安全挂钩解锁,反之亦然。
这种防坠装置结构简单、易操作、成本低、且安全性高等特点被广泛应用。
如图1.4所示挂钩式防坠落装置。
1-电磁铁;
2-挂钩
图2.5挂钩式防坠落装置
1.2系统总体设计
1.2.1车库控制系统架构
立体车库控制系统主要是由下位PLC控制系统、上位工控机PC监控系统等两个部分组成,系统结构框图如图2.1所示。
图2.1立体车库控制系统结构框图
本文的重点是针对升降横移式立体车库控制系统,进行深入的研究与应用,如图2.1所示车库控制系统结构。
车库控制系统通过PLC接收、处理各个传感器反馈的数据,并实现控制车库存取动作,通过现场总线实现PLC与上位机的通信,利用上位PC机的数据通信、图形显示、数据处理及多媒体技术等对车库进行监控,进行实时接收、处理PLC从立体车库停车现场收集的各种信号,并通过这些信号数据驱动上位机监控界面中图形的运动,进行现场实时监控,减轻操作人员的工作量,更加方便快捷进行故障诊断。
立体车库的自动存取车控制系统主要包括:
(1)各种信号的采集和控制输出。
PLC输出信号给接触器线圈,控制接触器的接通与关断,同时将车位的空闲情况用灯泡显示。
(2)电机控制线路、控制电机正反转的接触器、到位限位、平台的上下行程限位及闸门的开闭。
车库采用车位检测装置代替人工找位,用升降装置输送汽车到位。
系统在面板处设有急停开关,当发生意外时,按下急停开关,断掉所有电机的电源,使平板无法继续运行,以保护人员及设备的安全。
1.2.2升降横移式立体车库控制系统组件
1.上位机
立体车库控制系统的上位机主要是带有车库监控系统的PC计算机,通过在PC机上安装相应车库管理与控制实现一个完整的监控系统。
如图2.11所示与其相关的设备还有打印机、显示器、语音提示设备和读卡设备等。
本文通过组态软件完成车库控制系统的应用,实现对车库系统的监控。
2.PLC
立体车库控制系统的核心部件就是下位机,也就是PLC(可编程控制器)。
它连接着执行机构与上位机,通过车库控制系统PLC能够实现上位机的指令传达与处理,控制车库执行机构的运动。
3.现场总线
现场总线主要采用的是MPI(多点接口通信协议)总线,通过MPI能够实现PLC与上位多台设备进行连接与通信。
MPI的主要任务就是实现了PLC与PC机之间的通信,且由于MPI有着高速通信的特性,能够实时对车库现场信息的采集、状态的监控和报警。
4.检测系统
检测系统是整个控制系统中不可或缺的一部分,其主要作用是提高车库的安全性能。
检测系统的主要设备有光电开关、限位开关和一些报警器等。
光电开关主要是对车辆的尺寸进行检测,也对停车是否到位进行检测;
限位开关主要是对载车板的升降横移运动的位置是否到位进行检测;
报警器主要是对车库的火灾等情况进行检测。
图2.2车位光电开关示意图
如图2.2所示,前后排光电开关1、2分别检测后排车辆和前排车辆是否倒车入位,车头当没有车时或者车辆停到位时,光电传感器接收端口与发光端口之间没有障碍物,光信号能顺利到达接收端口,此刻光电传感器没有信号发出,报警器不会发出报警信号,后续操作可以正常进行;
当车辆没有停到位时,接收端口接收不到光信号,那么控制器将接收到光电传感器发出的信号,报警器报警,且锁死控制器,并在警报解除前不能进行任何后续操作。
2系统硬件设计
2.1硬件选型
目前,PLC的制造厂家众多,其系列型号更是琳琅满目。
据不完全统计,全球共有二百多家的生产厂商,主要代表的公司是美国的A-B公司、日本的三菱公司及德国的西门子公司等。
PLC的产品型号就更多了,适用的范围不同也各不相同。
选择一个合适的车库控制系统的PLC对整体车库的控制性能有很大的提高。
对本车库的分析可知,车库控制系统适用在工装固定、维护方便的小型立体车库,且车库基本上为开关型控制量,每一个3层*5车位的模块需要端口分别为82个DI、77个DO、2个AI和1个AO端口。
但是由于系统是模块化设计,为了方便以后车库的增加,而且PLC与上位机WINCC通信数据量大,同时为了以后扩展系统扩充方便,决定选用S7-300PLC。
电源模块选型,由手册知道:
CPU312额定电流为750mA。
SM321DI32*DC24V的电流为:
7mA*32=210mA,共3个模块650mA。
SM322DO32*DC24V的电流为0.5A,共三个模块1.5A。
SM334AI4/AO2*12Bit的电流为150mA。
电源模块电流=(0.75+0.65+1.5+0.15)/0.7=4.4A。
但由于PS307采用交流120/230V供电(面板上有输入电压选择开关),输出直流24V,有三种规格2A、5A、10A,所以选用5A的电源。
硬件选型如图2.3所示:
图2.2硬件选型
2.2硬件资源分配
系统模拟量输入有车库温度和车库可燃物两个:
IW352
车库温度
IW354
车库可燃物含量
系统模拟量输出,用于显示当前剩余车位数量:
QW352
当前剩余车位数量
表2.1数字量输入表
表2.2数字量输出表
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