3 升降横移式立体车库

3.1 升降横移式立体车库的主要组成部分

升降横移式立体车库主要由主框架部分、载车板部分、传动系统、控制系统、安全防护措施五大部分组成。本文主要研究其控制系统。

3.2 升降横移式立体车库车位结构

升降横移式立体车库结构为N×M二维矩阵模式，可设计为多层、多列，车库提供总容量车位元为：P=N×M-(N-1)

其中：N 为二维矩阵的行，即车库的层数 M 为二维矩阵的列，即车库的列数

3.3 升降横移式立体车库的结构及运行规图

由于受收链装置及进出车时间的限制，一般为2-4层（因为国家规定最高为4层），以2、3层居多，可根据泊车的多少决定停车库的规模。假如设计一座能提供16车位的三层升降横移机械式车库。由公式可知，N=3,P=16,则M=16，即设计3×6立体车库完全可以满足要求。本论文就以3×6地面上布置的升降横移式立体车库为例，介绍其运行原理。2-1是全地上布置形式的3×6升降横移式立体车库，共18个车位，16个托盘，最多停16辆车，n号托盘上为n号车。

车库内运行的情况是这样的：图中1、2、3、4、5号车直接存取：16号车下降到地面层后存取车：6、7、8、9、10号车则需1、2、3、4、5号车横移出空位后下降到地面层存取车。11、12、13、14、15、16号车位通过1、2、3、4、5号车位和6、7、8、9、10号车位的横移让出空位后再下降到地面层存取车。如需在13号位存取车，则将8、9、10号车位和3、4、5号车位向右移动，，13号车位下降即可，如需在6号车位存取车则1、2、3、4、5号车位向右横移，6号车位下降即可。同样n层m排的取车原理都是相同的。

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。

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。

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