《 智能立體停車(chē)場(chǎng)的智能控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)案例》3500字

智能立體停車(chē)場(chǎng)的智能控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)案例綜述11立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng)的硬件型號(hào)的選擇11.1PLC的選擇PLC通常指可編程邏輯控制器,是一個(gè)專(zhuān)用面對(duì)工業(yè)環(huán)境的數(shù)值計(jì)算系統(tǒng),可以利用存貯器的編制完成整個(gè)系統(tǒng)的邏輯計(jì)算和控制等動(dòng)作。目前,成熟的PLC生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)管理等應(yīng)用領(lǐng)域,具有了應(yīng)用的廣泛性。PLC的主體架構(gòu)是中央處理器、內(nèi)存、入口及出口單元組成、輸出單元的供電當(dāng)接上了PLC的供電以后,PLC會(huì)進(jìn)行以下三個(gè)方面的操作過(guò)程:一是輸入采樣。PLC會(huì)對(duì)控制器內(nèi)的輸入輸出參數(shù)、工作信號(hào)等進(jìn)行讀取,并在內(nèi)存中加以存放;二是檢查程序的實(shí)施情況。由PLC根據(jù)系統(tǒng)中所設(shè)置的程序執(zhí)行邏輯算法,對(duì)RAM中相應(yīng)部分的實(shí)施情況予以修改,并檢查操作命令的實(shí)施狀況;三是數(shù)據(jù)刷新。在完成工作后,由PLC根據(jù)內(nèi)存中的實(shí)時(shí)情況、信息執(zhí)行輸出,并控制相關(guān)的器件,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)邏輯控制。在升降或橫動(dòng)式立體停車(chē)位智能控制器中,輸入端口主要接收的控制器信息包括按鍵和各種開(kāi)關(guān)等,而輸出端口調(diào)用控制的元件則包括電動(dòng)機(jī)、報(bào)警器等。因此PLC裝置的選型十分關(guān)鍵,直接關(guān)系到整個(gè)立體停車(chē)位智能控制器的整體運(yùn)作。因此按照整個(gè)立體停車(chē)位智能控制器的設(shè)計(jì)特點(diǎn),必須保證整個(gè)立體停車(chē)位智能控制器的安全性和可靠性,還必須進(jìn)行對(duì)存取車(chē)輛的智能管理。另外,為提高整個(gè)立體停車(chē)位的存取車(chē)輛效能,PLC還必須提高速度計(jì)算能力,以確保整個(gè)立體停車(chē)位智能控制器都可以迅速完成對(duì)存取車(chē)路線(xiàn)的選擇與控制。綜上,選用了西門(mén)子s7—200系列的PLC。按照控制系統(tǒng)的功能特點(diǎn),以及各方面因素來(lái)考慮,選用了西門(mén)子S7—200系列PLC,作為主機(jī)。由于立體停車(chē)場(chǎng)控制系統(tǒng),需要輸入輸出端口,而且其控制方式相對(duì)復(fù)雜,采用CPU226,220VAC供電。選擇輸入輸出點(diǎn)共40個(gè)，再加個(gè)EM223拓展模塊，一共48個(gè)點(diǎn)，夠本系統(tǒng)使用，選擇的這款plc是熱繼電器輸出，不需要加入中間繼電器。圖表3-1cpu226實(shí)物圖11.2電動(dòng)機(jī)的選擇(1)在本立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)當(dāng)中,要達(dá)到自動(dòng)、智能管理,必須使用各種電機(jī),進(jìn)行汽車(chē)存取、旋轉(zhuǎn)等作業(yè)。一般而言,PLC的硬件結(jié)構(gòu)構(gòu)成,電動(dòng)機(jī)有兩種,可以包括直流電動(dòng)機(jī)、交流發(fā)電機(jī)。其中,由于直流電動(dòng)機(jī)有著比較優(yōu)秀的調(diào)壓特性,而且可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的調(diào)控,因此可以在調(diào)速要求比較高的系統(tǒng)中加以使用。不過(guò),由于直流電動(dòng)機(jī)必須借助方向機(jī)進(jìn)行連續(xù)的工作,在一定程度上提高了生產(chǎn)成本。而交流電機(jī)則主要通過(guò)相互交換供電系統(tǒng)的方式供給動(dòng)力,而不需實(shí)現(xiàn)對(duì)電流轉(zhuǎn)向的調(diào)節(jié)。因此交流電機(jī)具有構(gòu)造簡(jiǎn)便,安全可靠等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)生產(chǎn)控制中也有著相當(dāng)普遍的使用。1）依據(jù)系統(tǒng)的負(fù)荷特點(diǎn)以及工藝對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)啟.剎車(chē).反轉(zhuǎn)、調(diào)壓的特點(diǎn),選定系統(tǒng)型式;2）按照負(fù)載轉(zhuǎn)矩、頻率變動(dòng)范圍和起動(dòng)頻繁性范圍等條件,并充分考慮電機(jī)的溫升控制.依據(jù)超載工作能力和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,選定電機(jī)輸出功率,并決定冷卻通風(fēng)方案.所選電機(jī)宜留有多余電量,負(fù)荷效率一般取0.8-0.9.較大的設(shè)備輸出功率因子也會(huì)使電機(jī)效能降低,至于感應(yīng)電動(dòng)機(jī),其輸出功率因子也將變壞,并使按電機(jī)最大扭矩校驗(yàn)強(qiáng)度的生產(chǎn)機(jī)械費(fèi)用增加;3）針對(duì)應(yīng)用場(chǎng)合的環(huán)境要求,如氣溫、潮濕.粉塵.雨水.瓦斯以及腐蝕性和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式,并選用電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式;4）根據(jù)具體的電網(wǎng)電壓要求以及對(duì)電動(dòng)機(jī)功率因子的需求,設(shè)定相應(yīng)的壓力級(jí)別和種類(lèi);5）依據(jù)生產(chǎn)機(jī)器的最髙速度,及對(duì)機(jī)械減速器組織的復(fù)雜化情況,選定了計(jì)算機(jī)最高速度。除此以外,選用計(jì)算機(jī)時(shí)還需要滿(mǎn)足節(jié)能條件,考慮運(yùn)轉(zhuǎn)安全性,設(shè)備的供應(yīng)狀況、備品備件的通用性.安裝檢修設(shè)備的難度,以及價(jià)格.建造費(fèi)用、運(yùn)營(yíng)與維護(hù)費(fèi)用、制造過(guò)程中前后期的系統(tǒng)與輸出功率變化關(guān)系等各種因素升降縱向位移型立體停車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的控制內(nèi)核單位確定了與監(jiān)控任務(wù)直接相關(guān),每二層五車(chē)位立體停車(chē)庫(kù)均有三個(gè)升降的大電動(dòng)機(jī),以及三個(gè)水平橫移小電動(dòng)機(jī),由主控單元的輸入及輸出點(diǎn)監(jiān)控,并需要進(jìn)行正倒轉(zhuǎn).由于立體停車(chē)庫(kù)的主控內(nèi)核單位均采用了可編程控制器,而可編程控制器的內(nèi)部控制都是弱電直流元件,所以小電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)外接的電源三百八十V工頻運(yùn)行交流電,對(duì)每一個(gè)電動(dòng)機(jī),而可編程控制器的輸入輸出單元均有二個(gè)輸入及輸出點(diǎn),可以單獨(dú)控制。載車(chē)板的下降運(yùn)動(dòng)主要是通過(guò)下降電器的帶動(dòng)實(shí)現(xiàn),而立體停車(chē)位智能管理系統(tǒng)對(duì)下降電源的需求就更髙一些,因此必須要保證在載車(chē)板的下降過(guò)程中的平穩(wěn)與安全。該系統(tǒng)中人每天只能完成一次汽車(chē)的裝存取車(chē)作業(yè),所以只需要考慮一輛車(chē)的搬運(yùn)問(wèn)題即可。按照設(shè)計(jì),載車(chē)板墻體的自重為五百kg,再加上車(chē)體材料、行李質(zhì)量等的總重量約為二千二百五十kg,但考慮到實(shí)際運(yùn)行中的余量問(wèn)題,擬以二千五百kg進(jìn)行設(shè)計(jì);根據(jù)立體停車(chē)場(chǎng)智能管理系統(tǒng)應(yīng)用的特點(diǎn),停車(chē)存取操作不可過(guò)緩,為滿(mǎn)足用戶(hù)隨時(shí)存取的需求,該管理系統(tǒng)選用了YLZC160M-4/11KW升降臺(tái)專(zhuān)用電機(jī)。圖3-2升降電機(jī)載車(chē)板的橫移運(yùn)動(dòng)主要依靠橫移電機(jī)的驅(qū)動(dòng)完成，橫移電機(jī)通過(guò)控制連接軸的方式驅(qū)動(dòng)載車(chē)板進(jìn)行相應(yīng)的橫移操作。本系統(tǒng)中主要選擇蘇州東力立體停車(chē)場(chǎng)電機(jī)IPL22-0500-50S3B型號(hào)的500W橫移電機(jī)。圖3-3橫移電機(jī)11.3傳感器的選擇智能立體停車(chē)位管理系統(tǒng)還需要實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)庫(kù)場(chǎng)地狀況的監(jiān)測(cè)、汽車(chē)運(yùn)動(dòng)情況的監(jiān)測(cè)等。該任務(wù)要求大量的電子檢測(cè)設(shè)備與傳感裝置。當(dāng)選用檢測(cè)傳感設(shè)備時(shí),該設(shè)備通常應(yīng)當(dāng)符合下列條件:1）在輸入與輸出信息之間,需要一定的函數(shù)關(guān)聯(lián)。通常需要單值和線(xiàn)性函數(shù)的關(guān)系。2）敏感度高,信噪比大。敏感度高,即感應(yīng)器在檢測(cè)值有細(xì)微改變時(shí)會(huì)輸出較大,并要求感應(yīng)器的自身信噪比較低,且不易引起外部的干擾噪聲;3）響應(yīng)速度快,不丟失。它還要求在輸出信號(hào)與輸入信號(hào)不同的時(shí)候響應(yīng)持續(xù)時(shí)間越短。4)寬線(xiàn)性區(qū)域。每個(gè)感應(yīng)器都具備一定的線(xiàn)形區(qū)域,并同時(shí)在線(xiàn)性區(qū)域內(nèi)產(chǎn)出與投入成正比。線(xiàn)形區(qū)域越大,感應(yīng)器的工作也就越大;5)可靠性較好,抗干擾能力較強(qiáng)。穩(wěn)定性是指環(huán)境傳感器的輸出特性,在長(zhǎng)時(shí)間使用后并沒(méi)有變化。溫度與環(huán)境傳感器的性能,而環(huán)境則包括潮濕、高溫、粉塵、震動(dòng)、電場(chǎng)、外磁場(chǎng)影響等的環(huán)境因子;6）精度高。傳感器的準(zhǔn)確度可以表示為傳感器輸出和被檢測(cè)的對(duì)應(yīng)程度,以及重復(fù)性的程度;7）輸出信號(hào)方便與電腦接口。對(duì)于控制器,要求傳感器的輸入輸出信息盡量符合計(jì)算機(jī)控制器輸入輸出通道的信息特點(diǎn);8）結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單,安裝更換方便,維護(hù)方便,性?xún)r(jià)比高。圖3-4歐姆龍電感式接近開(kāi)關(guān)在選用傳感器監(jiān)測(cè)裝置時(shí),應(yīng)當(dāng)以上述規(guī)定為基礎(chǔ)。本系統(tǒng)選用歐姆龍電感式接近開(kāi)關(guān)圖3-4歐姆龍電感式接近開(kāi)關(guān)11.4其他裝置（1）光電開(kāi)關(guān)在控制系統(tǒng)中,光電接近開(kāi)關(guān)必須放置于載車(chē)板的對(duì)角線(xiàn),以確定車(chē)輛是否在載車(chē)板上,至于該紅外線(xiàn)開(kāi)關(guān)的檢測(cè)區(qū)域問(wèn)題,廠(chǎng)商所提供的區(qū)域均為零,但因本商品并不是精密感應(yīng)器,故測(cè)試區(qū)域有偏差。而在原本設(shè)計(jì)中,此型式的光電接近開(kāi)關(guān)也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)中使用的紅外線(xiàn)對(duì)射開(kāi)關(guān)型式為E18-M8NK。（2）行程開(kāi)關(guān)本體系中,立體停車(chē)場(chǎng)框架在載車(chē)板的主體停車(chē)地方加裝行程開(kāi)關(guān)裝置,確保載車(chē)板運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置。選用了歐姆龍D4NE-4A31型的行程控制器,方便快捷。（3）制動(dòng)器為了保證停車(chē)后的平穩(wěn)與安全,還需要配備剎車(chē),以應(yīng)付突發(fā)情況,本系統(tǒng)車(chē)選用了YWZ四系統(tǒng)的電力液壓制動(dòng)器,該剎車(chē)器符合歐洲標(biāo)準(zhǔn),傳動(dòng)效率較高。12控制系統(tǒng)I/O地址分配根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，其輸入接口大致有：傳感器、行程開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、操作面板按鈕；輸出有：指示燈、數(shù)碼管、閘門(mén)、升降電機(jī)、橫移電機(jī)。經(jīng)過(guò)計(jì)算，輸入點(diǎn)大致需要二十八個(gè)左右，輸出點(diǎn)需要二十個(gè)左右，限位保護(hù)二十二個(gè)點(diǎn)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和所選定的PLC型號(hào)，可以確定系統(tǒng)的I/O地址分配如下表所示：表格3-5I/O地址分配信號(hào)名稱(chēng)輸入I/O地址信號(hào)名稱(chēng)輸出I/O地址啟動(dòng)按鈕I0.0一號(hào)平臺(tái)上升Q0.0停止按鈕I0.1二號(hào)平臺(tái)上升Q0.1急停按鈕I0.2三號(hào)平臺(tái)上升Q0.2一號(hào)上限位開(kāi)關(guān)I0.3一號(hào)平臺(tái)下降Q0.3二號(hào)上限位開(kāi)關(guān)I0.4二號(hào)平臺(tái)下降Q0.4三號(hào)上限位開(kāi)關(guān)I0.5三號(hào)平臺(tái)下降Q0.5一號(hào)下限位開(kāi)關(guān)I0.6綠燈Q0.6二號(hào)下限位開(kāi)關(guān)I0.7紅燈Q0.7三號(hào)下限位開(kāi)關(guān)I1.0四號(hào)平臺(tái)左移Q1.0四號(hào)車(chē)位左限開(kāi)關(guān)I1.1六號(hào)平臺(tái)左移Q1.1六號(hào)車(chē)位左限開(kāi)關(guān)I1.2四號(hào)平臺(tái)右移Q1.2四號(hào)車(chē)位右限開(kāi)關(guān)I1.3六號(hào)平臺(tái)右移Q1.3六號(hào)車(chē)位右限開(kāi)關(guān)I1.4報(bào)警燈Q1.41號(hào)車(chē)位存取開(kāi)關(guān)I1.51號(hào)防墜電磁閥Q1.52號(hào)車(chē)位存取開(kāi)關(guān)I1.62號(hào)防墜電磁閥Q1.63號(hào)車(chē)位存取開(kāi)關(guān)I1.73號(hào)防墜電磁閥Q1.7檢測(cè)車(chē)是否在前部停好光電傳感器I2.0進(jìn)閘門(mén)上升Q2.0檢測(cè)車(chē)是否在后部停好光電傳感器I2.1進(jìn)閘門(mén)下降Q2.1檢測(cè)四號(hào)車(chē)位是否有車(chē)光電傳感器I2.2出閘門(mén)上升Q2.2檢測(cè)空車(chē)位是否有車(chē)光電傳感器I2.3出閘門(mén)下降Q2.3檢測(cè)六號(hào)車(chē)位是否有車(chē)光電傳感器I2.41、2、3載車(chē)板上升按鈕I