西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文
图3-1 升降横移式立体停车库
我们发现地面上布置的升降横移立体车库结构特点为：底层只能平移，顶层只能升降，中间层既可平移又可升降。除顶层外，中间层和底层都必须预留一个空车位，供进出车升降之用。当底层车位要存取时，无需移动其它托盘就可直接进出车；中间层、顶层进出车时，先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的平移处理，直到下方为空时才可进行下降和进出车动作，进出车后托盘再向上回升到原位。其运动总原则是：升降复位，平移不复位。地下布置、半地上半地下布置车库的结构与此类似。
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4 升降横移式立体停车库的硬件系统
控制系统硬件确定主要包括系统控制形式及控制核心单元的选择、输入参量的检测和传感器的选择、输出驱动方式和驱动组件的选择、人机联系方式的选择，最后生成硬件接线图。
4.1控制系统控制核心单元的选择
升降横移式立体停车库控制系统的控制核心单元确定与控制任务有关，3×6升降横移式立体停车库有11个提升大电机，10横移小电机，由控制单元的输出点控制，并要求实现正反转，故需要42个输出点；托盘行程开关：横移定位开关20个，升降定位有22个，行程开关的位置监测信号可作为控制系统的输入，即需 42个输入点。此外车库的控制系统要对车库运行进行监控、安全监测等。所以控制系统的输入/输出点至少在100以上，对于如此众多的输入/输出点，继电器和单片微机控制系统很难达到，而对于可程序设计控制器就显得很简单，它在理论上，可无限制的扩展输入/输出模块。从功能、性能、经济等各方面考虑，3×6升降横移式立体停车库控制系统的控制核心单元采用CP1H系列的非集成式可扩展型可程序设计控制器。只要选择与输入/输出模块相匹配的电源和CPU单元，可程序设计控制器便可完成3×6升降横移式立体停车库控制任务。可程序设计控制器的系统框图如下图4-1：
图4-1 可编程控制器的系统框图
S7-200 PLC的CPU模块包括一个中央处理单元、电源以及I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序，输入部分从现场设备中采集信号，输出部
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分则输出控制信号，驱动外部负载。 新一代的CPU模块按I/O点数多少不同和效能不同而有五种不同结构配置的品种，即CPU221、CPU 222、CPU224、CPU224XP、CPU226，其中CPU 226集成24输入/16输出共40个数字量I/O点，数据存储容量10KB，7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点，3K字节程序和数据存储空间，6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。 本文3×6升降横移式立体车库控制系统总共有97个数字量输入，63个数字量输出，根据I/O点数，以及程序容量和控制的要求，选择CPU226作为该控制系统的主机，外加5个扩展模块即可满足使用要求。其中2个数字量输入模块EM221,其类型为16点24VDC输入；3个数字量输入/输出模块EM223，其类型为16点24VDC输入/16点24DC 输出。
4.2 传感器的选择
3×6升降横移式立体停车库控制系统要完成对车库现场的监控、运动位置的检测等任务，需要大量的检测传感装置。在选择检测传感装置时，其装置一般要符合以下要求：
1.输入输出信号之间要求一定的函数关系。经常要求时单值、直线性的函数关系，即符合 Sc=ASr+K
式中:Sc—传感器的输出值； A—灵敏度系数，常数； Sr—传感器输入值； K—零点输出，常数。
2.有较高的的灵敏度和较大的信噪比。灵敏度高，意味着被测量有微小变化时传感器就有较大的输出，但又要求传感器本身噪声小，且不易从外界引进干扰噪声。
3.响应速度快又不失真。即要求输出信号随输入信号变化的响应时间越短越好。 4.线性范围宽。任何传感器都有一定的线性范围，在线性范围内输出与输入成正比关系。线性范围愈宽，表明传感器的工作量程愈大。
5.稳定性好，抗干扰能力强。稳定性指传感器经过长期使用后其输出特性不发生变化。影响传感器稳定性的是时间和环境，环境又包括温度、湿度、尘埃、振动、电场、磁场干扰等因素。
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6.有较高的精确度。传感器的精确度表明传感器输出与被测量之间的对应程度以
及重复一致的程度。
7.输出信号易于微机接口。对于控制系统而言，要求传感器的输出信号尽量符合计算机控制系统输入通道的信号要求，即为0～5V, 1～5V, 0～10V, 0～20mA, 4 ～20mA等标准电压、电流。
8.结构要简单，易于安装更换，易于维护，性价比要好。 在选择传感器监测装置时，要以上述要求为依据。下面是3×6升降横移式立体停车库控制系统中所涉及到的传感监测装置： 红外探测器
停车库安装红外探测器有两种功能:车库在运行时，不允许有其它物体进入车库工作区域，例如人和小宠物;在夜间或者无管理员时，防止偷盗和蓄意破坏等违法行为。在警戒范围内，为什么人在移动时被动红外探测器能够发生报警信号?在自然界，任何高于绝对温度(-273. 151C)的物体(例如人和小宠物)，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的。在被动红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器(PTR)，它能将波长为8-12 u m之间的红外信号变化转变为电信号，并能对自然界的白光信号具有抑制作用，因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体或小宠物进入车库运行警戒区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号，因此，红外探测器的红外探测基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。另外一个器件就是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜有两种形式，即折射式和反射式。菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用，即将热释的红外信号折射 (反射)在PTR上，第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的性是在PTR上产生变化热释红外信号，这样PTR就能产生变化的电信号。
4.3 行程开关
3×6升降横移式立体停车库横移和升降定位所运用的检测器件为行程开关。行程开关是将机械位移转变为电信号，以实现对机械运动的电气控制，应用于车库系统的限位保护和行程控制。行程开关靠外加机械力使触点动作，可分为三种:快速动作、非快速动作和微动。当运动部件移动速度小于0. 4m/min时应当选用快速动作的行程开关。停车库中部件的运动均大于这个速度，使用的均为非快速行程开关。
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4.4 驱动元件
在此驱动元件是完成车库托盘的横移和升降的专用减速电机,查阅相关资料得知升降速度 >lOm／min；横移速度 >13m／min；最大提升重量 2800kg；升降机构电机功率 4—5．5kW；横移机构电机功率 0．37—0．55kW 。则本文横移选用Y8012-2三相异步电动机，升降选用Y132S2-2三相异步电动机。
由于3×6升降横移式立体停车库的控制核心单元选用可编程控制器,可编程控制器内部驱动都是弱电直流器件，内部最大的电压不超过+24V，所以电机应外接电源380V工频交流电。对于每一部电机，可编程控制器的输出单元都有两个输出点，分别驱动。
实现正反转两个接触器如图4-2所示：
4-2 控制系统电机示意图
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