1、機械設計與制造第5期竺型些!些些!塑些竺型蘭i!女￥#1fH一3997(2(111s一(KM803垂直升降式立體車庫系統設計與研究劉晚娟潘宏俠(中北大學機械工程與自動化學院,太棘03005Design and research for vertical garage system of lifting typeLIUXin.PANlongxia(College ofMechanical Engineering and Automatization Norlh Universib,China,Taivuan 03005I Chil,a】【摘要】H垂直升降電梯式正體車庫為主要研究對象,通過研究體車

2、庫垂直提升和旋轉定位并行I作的控制方式.進竹T升降機構控制系統的設計研克介紹7垂直升降式立體車庫的總體結構和工 作原理確定T“三菱FX2N一80MR可騙杜序控制器【PI C為主控單元的控制萬車,并對控制系統的輸 入輸出進行7詳細的分析,完成7控制示統的輸輸出分配殪其與PI.C硬件端子的連接.設計7控制系 統的控制程序梯形圈,完成T立體車庫控制糸統設計.;自足T立體車庫的控制功能和使用要求.固此.這 項研究具有很強的理論價值和現實意義,美鍵詞:垂直升降式:立體車庫:PLC;拉翎系統:梯形圊 【Abstract】The verticalgarage。,f咖ing,Peiswhca盯3hall州in

3、whwhfh control syltem扣rliftingcis deve卻edthough resehingprdlelnperaiog礦lifting。d rotarypositioningFthep“f“thewerdl3imclHdurkingMilsublshiFX2N一80MR IU2(ILCcontrolsche附is defiedtoh the moin control unit.u,hish will md”e io det槲4耐ditffbmetheinputandoutputofthecontrolsystem.一,cf*nPLCte珊inah讎ll,Ladderdia

4、gr洲corUrolprogrzis designedforecompletionof rh*control￥,wtemcouldtherequirems腳p“kingandoperatingll*ereforethe rese口ch isvaluable_s啦tboin theorylprticeKeywords:Verticalliftingtype;Three,Mimemional garage;PLC;Control system;Ladderdi壤ram 中國分類號:1H16.rI73文獻標識碼:1引言融菪【qK*濟&W自Rt%水1n的提“.敉q址I?侏f,缺急目1m杖,鉀乍e4越成

5、為許多扎城自凡啦杯打 *部J十完全H武坑iI,全目城,lift 484輛m礎車寸冉一十 什*的停車住.存的城m半均姆3I輛牟4&十停悼州九北霞蟈m 6%*&H”K4q5結論過Ht丹折m較8f宜例轉I,提出的樣榮化立參數&計 赴變結構體童奎數&“中是日,的,莊空結構體女毒數設i|中能 磚i地.成不同結構類的雩部件塵結構&參數&il浩n模塊化女參數讞lh法相【匕.Je梗敦槲仃毋小RMNURBS帥E喪坫儀能%制自m曲線.懲能柿確地喪H錐曲絀和覘 州曲線H性州樣*m口镕&Il#能完成復雜多舉部n 祉&lI.求.t誨J州造些半m0毋棚#多的城市停卓1n俺仍T 機動車的30%,q目際柏%的臺理側栩.cq“

6、#車潛m *”&n4十秉坡m.機n保耵轱的mmmK丹下場建沒滯后午J將竹究m“蚌車雄岫q蝴越演#烈t扛,陴式口件f庫足槳r|動化牲￥m器技術計算m參考文獻iSh,|hJJm of1whul哪CompatrA,dlIk5c_fII 2s33I-3422,*#*j llms#日*MlII#m#m&” 目I89r54-553*觸q*镕Iq#”日&【AnH Jt“*#M目lM JtmJ。*J.I”5c4J:4:*-#*#目口#&H&Hleer*cn十Hm J。HJ.m】慚173:25225fi5f11K.CAD一,fm十日目￥n口*#%J1m*IH2000112I;18196-%*&.d#m*日l一*

7、H*#镕女 im,n4m*A”目擎搌2L tY,3,t坤zm j7#*,&.目*mH口”g%W&%jl#mI,1111X.1996(,j16-m8&mq,”HmmjLH殳q1I目月B”州M川|Eg:R#HH:m“20019H#Hm十1l【;|I州k一姍g镕m Jl&#“!Jtgtm*rnKt 2瞄IOi I.目*“口#lEn#Et,li,til血*:日镕#nm“2001第5期 劉曉娟等:垂直升降式立體車庫系統設計與研究 49技術等高新技術為體的智能化、立體化的物流運輸系統。具有 投資小,充分利用空間,占地面積極小,停放車輛最多,單車占地 面積最小,出車速度快,安全性能高的諸多優點;而且其造型美

8、 觀,外部可放置大型商業廣告牌,與城市商業相吻合,逐漸成為未 來城市停車設施的一種發展趨勢。2垂直升降式立體車庫總體結構 -垂直升降式立體車庫的機械結構比較復雜,其中,主要包括鋼 架結構,升降裝置、存取裝置、載車臺回轉裝置、安全保護裝置等。 研究的垂直升降式立體車庫以5層10庫位為例,每層2庫 位,分A區圓區,采用垂直提升式,由l臺電磁制動三相異步電動 機(22kW作為主拖動電動機,l臺開門電動機,1臺升降電動機,1臺旋轉電動機,l臺橫向移動電動機組成。結構示意,如圖1所示。圖1垂直升降式立體車庫示意圖垂直升降式立體車庫的進出裝置選用叉梳式交接系統機 構,該機構具有簡單,傳動部件少,維護工作量

9、少,運行效率高的 優點,因此可選用此裝置實現進出車庫的目的回轉盤采用伺服電 動機驅動,減速及傳動裝置為減速箱和齒圈。回轉的目的是能順 利的存取車輛和使送出車輛時使車頭朝前。回轉盤能根據實際需 要旋轉,回轉盤結構,如圖2所示。升降裝置包括:(1曳引驅動機,即電機、減速箱和制動器; (2傳動部件,包括鋼絲繩和滑輪(或升降鏈條、鏈輪等;(3對重 和平衡鏈;(4升降導軌和對重導軌。曳引驅動機通過鋼絲繩(或 鏈條使載車臺升降,同時對重也相應運動,平衡重量這樣有利于 減小電機功率。考慮到存取車過程對提升機構的精度要求較高, 采用成熟的升降機提升裝置,使用曳引驅動方式。曳引機的性能 直接決定了提升系統的啟動

10、、制動減速度和平層精度,為此我們 選用現在普遍使用的變頻變壓調速(VVVF Variable Voltage Variable Frequency電動機。H/, 、N I llN. /J1l I I圖2回轉盤結構圖(俯視圖3垂直升降式立體車庫工作原理車輛進出立體車庫采用智能運送的方式。全封閉方式運作, 司機只需要將車駛入車庫人口處的載車板即可存車,車輛運送由 立體車庫控制系統控制。存取車輛均向前開,無需倒車、掉頭,車 輛安全度極高。當有司機要停車時,司機在車庫入口處取卡或讀 卡,管理系統根據卡號確定存車的目標車位。立體車庫入口處安 裝有導向設備,引導司機正確停車。車輛停在車庫進,出口后司機 即

11、可離去。控制系統根據目標車位的層數和列數判斷升降機匕升 時間和和回轉盤是否旋轉。立體車庫的存車過程,如圖3所示。圖3垂直升降式立體車庫的存車流程圖由于存取車是三維運動,即水平X方向、橫向y方向和高度 Z方向的運動。其高度z方向的運動由電梯的升降實現;水平x。 方向的運動由進出裝置的前、后運行實現;橫向l,方向的運動由 橫移裝置的橫移實現。即一個存取周期應由水平x方向、橫向y 方向和高度z方向的運動組成。由于各個方向上的幾何尺寸及運 動速度各不相同,且在一定的情況下某些運動部件之間存在互鎖 關系:當升降裝置與進出裝置分離時,它們可分別同時動作;當電 梯升降裝置有車時,僅電梯動作,取車過程與之相反

12、。4垂直升降式立體車庫控制系統的設計 垂直升降式立體車庫整個控制系統分為PLC控制系統,通 訊系統,人機界面,信號檢測,數據庫及報表管理系統等。控制系 統采用高性能光敏元件,傳感器,檢測移動叉梳的運動位置,車庫 狀態,旋轉臺上汽車停放位置等。然后把檢測到的數據傳送給 PLC作為控制的輸入信號。根據控制系統功能分析,該系統共有40個輸入點,24個輸 出點,所以采用三菱FX2N一80MR可編程序控制器(PLC。如果系 統需要功能擴充,可方便的增加輸入或輸出模塊增加輸入點或輸 出點。輸入輸出地址分配以及外接器件的類型和作用,如表1、表 2所示。表1輸入信號分配表輸入繼電器編號 輸人信號類型 作用X0

13、00X004X005一X016X017X020_X040X04lX046鑰匙開關和選擇開關系統電源開關、手動,自動選擇 按鈕殲關 車位選擇、落地、急停、開關門 繼電器接點 變頻器故障檢測報警行程開關 臺板升降、橫移到位、上下限位 平層開關 升降臺在各層的平層機械設計與制造表2輸出信號Hm表#-j滯m#%#H*H懈Y012mq0;&目*十日目Lm杯rtI;Y013y027*mtI&mmJnHm￥*Bp,n42PLC硬件端于I船接口連接pLC硬件端fI/0接n連镕H,H 4_:.m_羆i隔 瓢n世皿趟麓勰4pIt“嶄&【I*&日43PLC控制程序設計垂直升降式女體車庫程序包括PI c控制程序l蛘機

14、m *面程序目部分逝,降式i體停車庫枉制R序怍I。皿采 模蜓化#序設l*,餌個模塊攤有特定的f務功能時r程廳 塒川,2空讎#序目能t&431進出、開關控制程序牟庳外停年板L冉*時,經榆臺格n卞巾f*進m鞋月把牟牟悼.“陴裝H捏m1二、鼓*板健m、乍席R .口HR自動完成,存1授fl被按T異,X007合,%電#鰻 目y030m電,Fd時2個輔助”美YfMmm并n鈕,午庫J J 斗.并詩tfl裝置世做蚌玳箭、*下咋門達到嫩m關X020時,1Jf停i-自.Jt自nr*#口,進&甚*把乍車庳:當把阜送劍合適位H時,雕位f是X022“價繼電%蛙月Y010mjU,lU|IHtmnr力日#卞板aI.午開HI

15、衛JW,具體櫸H”梯*,如圖5所m432升降存取控制M￥*m*換址降裝m f.&橫移蕞&橫仕寅m仃H車撣n:存般m刪H稚自目完成.橫uj移礎控制是。1降HL蔣到fS定E平E特阜送人女目牟J*j1勺托制電蹄.M自”*m乎L:R的價號觸&,1障自限ft*曲n#機*l。t取操作時.觸發某庫日.升降e6jL目K庫H信q.接通件H gmm镕mY004井悍持,然后d H始月降機的g打,當升降#U達凡雌庫Jj時,楸r層g準r感信州Ih升降H世行待、rHn.“m#ml信息桁,镕電*%吲Yfx*mmz梳橫枯當刊選指定怖的限位R關時,油采線目Y(III通電橫咎 z梳l、降,L州利放AR定庳位:拄蔣繼電擗棧f007

16、通m,z梳n功收目升降n自知&仃車動作,J餅】目H.如阿6t日6,R#目*H&“月#*5結束語乖J1降式口體f庫是一個復雜的中小控制系坑,H FX2N一80MR镕R序櫛制器(H作為控單JL進行控制 秉統設計,保r系統【_席E#,滿M rn體午庫托“目 目使月掣求,日l寸,在軟件垃計過程巾采川梆蟛H作為PLC的控M序.兒,十J、-giM山口啪結構原理l&輯,使Hj怔縮r系坑的&f目0目m周刖。Km|的研制成功 將nr山v體卞昨圳壁n提UI物戈價腓的控制采統,降低t悼阜庫 造m,從ml推自n日體乍庳發,“解啦太cl,蛐Ii岫*,牟堆 n,Jg.牟制造、Ik發做m自獻。同時遷t“太目,十 觸m地,將

17、WmI地贄*&到r目目其EH濟活動 -.F乍l大的n濟扎會娥箍參考文獻】c1,#R*自目n4k*m*”m“R*t &bg十#*19987(1152”】m mH女m#*￥A&11“f*&*十H自#2tw2131,刪I3女#EH#Jtt自自n*4n Jg自&MmHi d#m2j(4554Mi镕￥4H于LmnM&il L*#H￥m,20015f2】1541575l:m“十目l*十4口”*2十 t#H女”1n*&lf￥&tj-“m#.2m4.159】48526#r#rI.C“t*fm%&tlmI￥|匕I*“m“200014(276,80【7Jh州lkJl,dldiE刪t】nngint|flr刪m”Ij

18、tho咖d“IPntl”JMFn_JMH_1k H 】I 秈 12:215222HJJI Ilai-_laIr11*Happmarhmopdmi刪i._lHlrE_J_I_jHIn._19893Ihi”128 十,i &”*十 ” 十 ” 垂直升降式立體車庫系統設計與研究作者:劉曉娟 , 潘宏俠 , LIU Xiao-juan, PAN Hong-xia作者單位:中北大學機械工程與自動化學院,太原,030051刊名:機械設計與制造 英文刊名:MACHINERY DESIGN & MANUFACTURE年,卷(期:2011(5參考文獻(8條1. Chen J L;Hajela P A rule based approach to optimization design modeling 1989(012. Akagi S;Fujita k Building and expert system for engineering des