一,、引言

　　機(jī)械式停車設(shè)備行業(yè)在我國(guó)是近十幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新興行業(yè),。隨著我國(guó)人民生活的不斷提高和汽車工業(yè)的高速發(fā)展，機(jī)械式停車設(shè)備以其獨(dú)有的優(yōu)越性,，最近幾年得到了廣泛的應(yīng)用,。智能電梯式機(jī)械停車設(shè)備是自動(dòng)化程度較高的機(jī)械式停車設(shè)備，為了能在提高空間利用率的同時(shí)又保證較高的存取車效率,，對(duì)停車設(shè)備的設(shè)計(jì),、制造、安裝都要求有更高的標(biāo)準(zhǔn),，電氣控制系統(tǒng)也更具難度,。本文介紹了我單位改造的上海國(guó)際金陵大廈智能化電梯式機(jī)械停車設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　二,、總體方案設(shè)計(jì)

　　智能化電梯式機(jī)械停車設(shè)備采用目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的智能控制系統(tǒng),，司機(jī)只要將車開(kāi)到旋轉(zhuǎn)升降臺(tái)上,，控制系統(tǒng)便自動(dòng)安全地將其輸送到指定的空車位，完成整個(gè)停車過(guò)程,。采用電梯式停車設(shè)備,，無(wú)論從高度、技術(shù)水平還是整個(gè)建設(shè)規(guī)模,，是創(chuàng)造更多空間的最佳選擇,。上海國(guó)際金陵大廈的電梯式機(jī)械停車設(shè)備的停車層采用鋼結(jié)構(gòu)，分布在電梯行走的中央通道的兩側(cè),，每層停車層由左右各2個(gè)停車位組成,，每個(gè)車位上均設(shè)置有停車定位架。升降機(jī)的總提升高度達(dá)42米,。電梯式立體車庫(kù)平面總圖如圖1所示,。

圖1 電梯式立體車庫(kù)平面總圖

1．主要技術(shù)性能指標(biāo)設(shè)計(jì)
　　（1）停車標(biāo)準(zhǔn)尺寸（L×W×H）：5050mm×1850mm×1550mm,。
　?。?）停車數(shù)量：46。
　?。?）停車重量：1700Kg,。
　　（4）升降電機(jī)功率：22kW,；速度：120m/min,。橫移電機(jī)功率：2.2？kW,；速度：20m/min,。轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)功率：1.5kW；速度：4r/min,。
　?。?）控制方式：PLC控制。
　?。?）操作方式：IC卡,、觸摸屏、按鈕箱,。
　?。?）存取時(shí)間：平均85s。

　　2．設(shè)備特點(diǎn)分析
　?。?）占地少,，容車量大，高層設(shè)計(jì)最高能夠達(dá)到平均一輛車僅占一平方米的空間,。
　?。?）安全性好,，采用多重安全保護(hù)裝置確保設(shè)備運(yùn)行安全。
　?。?）車輛存取速度快,、效率高，車輛存取最長(zhǎng)時(shí)間≤120秒,。
　?。?）采用變頻調(diào)速技術(shù)，智能化程度高,，可預(yù)約存取車、上下班高峰存取車和空車位導(dǎo)向,。
　?。?）存取車輛均向前開(kāi)，無(wú)需倒車,。
　?。?）計(jì)費(fèi)、監(jiān)控,、檢測(cè)全智能化,，管理人員少。

　　三,、控制系統(tǒng)工作原理

　　這套全自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)核心設(shè)備是升降機(jī)和鏟車,，司機(jī)存取車時(shí)，操作員不必具備專業(yè)技能,，只需將車開(kāi)到進(jìn)出口層的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上,，控制系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)出指令，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)到升降機(jī)位置,，然后升降機(jī)上升至要停放的樓層,，升降機(jī)上的鏟車把車輛送到規(guī)定的停車位置，完成存車動(dòng)作,。取車過(guò)程則相反,，由于在車庫(kù)的進(jìn)出口室設(shè)置了一部自動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，使司機(jī)取車時(shí)不用倒車出庫(kù),。整個(gè)停車庫(kù)系統(tǒng)還配有停車收費(fèi)管理系統(tǒng),，停車監(jiān)控系統(tǒng)，停車報(bào)表打印系統(tǒng)等,?？刂葡到y(tǒng)總體方案圖如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)總體方案圖

四,、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　控制器采用三菱AnS系列的PLC,，它是專為順序控制和數(shù)學(xué)運(yùn)算而開(kāi)發(fā)的控制器,。AnS系列的PLC提供多種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組合和特殊功能組件，使其更完美地適用于過(guò)程控制,、定位控制和其它各種類型的控制,。本系統(tǒng)中下位機(jī)PLC模塊和各部件的功能：底板（A1S38B）、電源模塊（A1S61PN）,、控制單元（A2USH-CPU-S1）,、輸入模塊：A1SX42（傳感器和按鈕輸入信
號(hào)）、輸出模塊（A1SY10—控制輸出的信號(hào)）,、網(wǎng)絡(luò)通信模塊（A1SJ71AP21—進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信）,、高速計(jì)數(shù)模塊（A1SD62—編碼器讀數(shù)計(jì)數(shù)）、模擬量輸入模塊（A1S64AD—變頻反饋信號(hào)）,、模擬量輸出模塊（A1S62DA—變頻輸出信號(hào)）,、串口通訊組件（A1SJ71UC24-R2— 觸摸屏連接的通訊接口）；上位機(jī)PLC模塊和功能：底板（A1S38B）,、電源模塊（A1S61PN）,、控制單元（A2USH-CPU-S1）、輸入模塊（A1SX42-傳感器和按鈕輸入信號(hào)）,、輸出模塊（A1SY10—控制輸出的信號(hào)）,、網(wǎng)絡(luò)模塊（A1SJ71AP21—進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信）、通訊組件（A1SJ71UC24-R2—操作界面連接的通訊接口）,、通訊組件（A1SJ71UC24-R2—打印機(jī)連接的通訊接口）,。

　　根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，現(xiàn)場(chǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)包括16路傳感器輸入點(diǎn)信號(hào)連接到4個(gè)TM-4NC輸入單元,，通過(guò)長(zhǎng)距離通訊線連接到TM-S16通訊單元,，然后連接到PLC的輸入模塊，注意配置正確的通訊單元參數(shù),。升降電機(jī)的變頻器采用富士公司的矢量變頻器FVRVG5S-2A-37,？kW，鏟車變頻器采用三菱公司的FR-A520-5.5kW,。

　　五,、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　軟件部分的中心任務(wù)是上位PLC操作程序和下位PLC操作程序設(shè)計(jì)。上位PLC操作程序包括：操作顯示數(shù)據(jù)程序,、存取報(bào)表打印程序,、數(shù)據(jù)維護(hù)程序。下位操作程序包括：自動(dòng)存車操作子程序（P101）,、自動(dòng)取車操作子程序（P102）,、自動(dòng)存入空板子程序（P105）、自動(dòng)取出空板子程序（P106）、維修手柄操作程序,、手動(dòng)操作存取程序,、觸摸屏操作程序。軟件流程圖如圖3所示,。

圖3 軟件流程圖

存取車程序操作設(shè)計(jì)了自動(dòng),、手動(dòng)、檢修,、只存,、只取操作方式。“只存”操作方式應(yīng)用在上班高峰時(shí),，此時(shí)主要是存入車輛,；“只取”操作方式應(yīng)用在下班高峰時(shí)，此時(shí)主要是取出車輛,。上位機(jī)的應(yīng)用軟件對(duì)系統(tǒng)的報(bào)警和實(shí)時(shí)工作狀態(tài)進(jìn)行處理分析使操作管理人員充分了解停車場(chǎng)車位的可用數(shù)量,、具體位置及用戶分類等，使操作管理人員合理調(diào)度,，合理科學(xué)地對(duì)車場(chǎng)進(jìn)行管理。

　　六,、控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)說(shuō)明

　　1．升降機(jī)定位設(shè)計(jì)

　　升降機(jī)采用高速變頻矢量控制,。采用編碼器（1200P/R）和定位地址芯片技術(shù)，應(yīng)用輸入中斷處理,，并根據(jù)不同的存取層調(diào)用不同的速度曲線數(shù)據(jù),，每層的定位精度可達(dá)到±5mm，平均存取車輛時(shí)間為98秒,。低速定位時(shí)矢量變頻的速度為50Hz～10Hz,，矢量變頻高速運(yùn)行時(shí)的速度為700Hz，加減速時(shí)變頻輸出速度按PLC數(shù)據(jù)運(yùn)算表輸出,，保證加減速平穩(wěn),。升降機(jī)矢量變頻控制如圖4所示。

圖4 升降機(jī)矢量變頻控制圖

矢量變頻控制符號(hào)說(shuō)明：
　　FWD——PLC輸出控制的變頻正轉(zhuǎn)指令（升降機(jī)上升）,；
　　REV——PLC輸出控制的變頻反轉(zhuǎn)指令（升降機(jī)下降）,；
　　X1——PLC輸出控制的變頻預(yù)激磁指令；
　　X2——PLC輸出控制的變頻停止指令,；
X3——PLC輸出控制的負(fù)載補(bǔ)償偏置（+）指令,；
　　X4——PLC輸出控制的負(fù)載補(bǔ)償偏置（-）指令；
　　RYA——變頻器運(yùn)行有速度時(shí),，輸出信號(hào)到PLC,；
　　30B——變頻器運(yùn)行錯(cuò)誤時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)到PLC,；
　　I2,、I1——PLC特殊功能模塊A1S62DA輸出模擬信號(hào)（0～10V）控制矢量變頻速度,；
　　A0、N——變頻負(fù)荷反饋信號(hào)（0～10V）輸入到PLC特殊功能模塊A1S64AD,。

　　2．高速計(jì)數(shù)模塊應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　選用高速計(jì)數(shù)特殊功能模塊A1SD62,。當(dāng)接通電源或PLC復(fù)位時(shí)，初始值被寫(xiě)入緩存中,，它有2個(gè)通道的高速計(jì)數(shù),，A1SD62共使用32點(diǎn)輸入和 32點(diǎn)輸出信號(hào)，比如系統(tǒng)使用X20-X3F,、Y20-Y3F,，那么Y34是CH1計(jì)數(shù)允許命令，Y3B是CH2計(jì)數(shù)允許命令,。CH1,？的采樣計(jì)數(shù)值緩存地址是4、5,，CH2,？的采樣計(jì)數(shù)值緩存地址是36、37,。兩個(gè)通道高速計(jì)數(shù)的程序如圖5所示,。

圖5 高速計(jì)數(shù)程序

3．?dāng)?shù)字-模擬變換模塊應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　選用D/A特殊功能模塊A1S62DA。它有2個(gè)通道的D/A轉(zhuǎn)換,，并設(shè)定數(shù)值的分辨率為1/4000,，當(dāng)數(shù)值為4000時(shí)，對(duì)應(yīng)的模擬輸入值為 10V,，數(shù)值為2000時(shí),，對(duì)應(yīng)的模擬輸入值為5V；數(shù)值為0時(shí),，對(duì)應(yīng)的模擬輸入值為0V,。A1S62DA共使用32點(diǎn)輸入和32點(diǎn)輸出信號(hào)，比如系統(tǒng)使用X0-X1F,、Y00-Y1F,，那么X1是D/A變換器準(zhǔn)備好標(biāo)志，X2是出錯(cuò)標(biāo)志,，Y10是CH1,？D/A變換值輸出允許標(biāo)志，Y11是CH2,？D /A變換值輸出允許標(biāo)志,，Y18是D/A模塊出錯(cuò)復(fù)位標(biāo)志，比如兩個(gè)通道模擬量輸出的程序如圖6所示。

圖6 模擬量輸出程序

4．上位機(jī)和下位機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

　　上位機(jī)和下位機(jī)的通訊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊A1SJ71AP21連接,。需要在軟件中設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù),。選擇MelsecNet網(wǎng)絡(luò)，上位機(jī)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)類型是 MNET,？II-主站點(diǎn),，起始I/O號(hào)為0120總站數(shù)為1。然后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)范圍分配,，設(shè)置主站的發(fā)信范圍為W0000～W01FF,，從站的發(fā)信范圍為 W0200～W03FF。下位機(jī)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)類型是MNET,？II-本地站點(diǎn),，起始I/O號(hào)為0120。

　　七,、結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)調(diào)試運(yùn)行,，整個(gè)停車設(shè)備的結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)合理,、運(yùn)行良好,，充分發(fā)揮了AnS系列PLC控制器的高可靠性、強(qiáng)功能性等特點(diǎn),，特別是AnS系列PLC 的特殊功能模塊在停車設(shè)備中的應(yīng)用具有推廣價(jià)值,，對(duì)同行業(yè)的機(jī)械式智能化電梯式停車設(shè)備的設(shè)計(jì)具有借鑒意義。這種類型的停車設(shè)備,，不僅在有效節(jié)約地域空間基礎(chǔ)上科學(xué)解決了停車占地難題，而且還提升主體建筑的價(jià)值,。高智能化,、自動(dòng)化程度高、綠色環(huán)保等特征在行業(yè)中都有較領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì),，特別使用于城市立體車庫(kù)的建造,。