升降横移（精选6篇）
升降横移 篇1
0引言
立体车库钢架由一系列截面尺寸小而细长的型钢通过高强度螺栓连接而成, 钢架的稳定性是决定其承载能力的一个特别重要的因素, 稳定性成为了钢架设计中的一个突出问题。立体车库的稳定性主要体现在整体性与相关性两方面。由于立体车库钢架是由一系列型钢组成的整体, 当一个构件发生失稳变形时, 与之相连的其他构件稳定性肯定会受到影响。稳定性计算应该从整体考虑, 不仅仅要对单个构件, 如立柱、横梁等进行稳定性计算, 还要对立体车库钢架的整体稳定性进行验证。各个构件在受载后失稳形式很复杂, 绝不是单一形式的失稳［１，２］, 这充分体现了钢结构稳定的相关性。
立体车库钢架属于空间结构, 为了分析其屈曲载荷, 不能将其简化为某一构件的稳定问题, 一定要分析其整体的稳定性, 得出载荷-位移曲线荷载变形的极值点, 计算出整体结构的屈曲载荷。
1立体车库钢架线性屈曲分析
线性屈曲分析不考虑在受载变形过程中结构构形的变化, 它用于预测一个理想弹性结构的理论屈曲强度［３］, 其产生的结果非常保守, 不能用于实际的工程分析。
在ANSYS中使用梁单元建立升降横移类立体车库钢架有限元模型, 立柱采用空心方钢, 横梁、纵梁全部采用H型钢, 边纵梁使用槽钢, 加上斜拉角钢以增加其牢固性。
在两个上纵梁上预先分别施加一个单位载荷, 每个载荷按6∶4分配到上纵梁的前、后起吊点处。对车库钢架进行10阶线性屈曲分析。在线性屈曲分析之后, 只需要用相应屈曲载荷的时频系数乘以该单位载荷值, 再乘以2 (因为本文施加了两个单位载荷) , 就可以得出模型的线性屈曲载荷。
2立体车库钢架非线性屈曲分析
非线性屈曲分析是通过逐渐增加载荷来求得使结构变得不稳定的临界载荷, 比线性屈曲分析更精确, 是实际中更常用的方法［４］。
非线性屈曲分析时, 所施加的载荷应比第1阶线性屈曲载荷大一些。一般情况下, 还需要在模型上施加一初始几何缺陷或初始扰动。
在非线性屈曲分析求解的过程中会出现“时间”不增加反而减少的情况, 这是因为静态分析的“时间”参数与载荷数值成正比, 当“时间”减少时就说明已经达到了结构非线性失稳的极限载荷。同时这也体现了载荷达到结构的极限载荷之后就不能再增加, 结构的位移则迅速增加, 这是“极值型失稳”的特点。
3实例验证
3.1线性屈曲分析
建立如图1所示的立体车库钢架模型, 立体车库钢架总尺寸为6 000mm×7 500mm×5 700mm。本例中在两个上纵梁预先施加单位载荷F=10kN, 载荷按6∶4分配到前、后起吊点处, 10阶线性屈曲分析的结果如图2所示。
在各阶屈曲模态中, 通常我们关心的是第1阶屈曲模态, 所以只列出钢架第1阶屈曲模态, 如图3所示。
图2中TIME/FREQ下面对应的数值表示载荷放大倍数, 原模型施加的是2个单位载荷, 所以该放大倍数乘以2再乘以单位载荷就表示欧拉临界载荷, 即第1阶线性屈曲载荷为:
通过上面的结果可以看出线性屈曲分析的结果是保守的 (线性屈曲分析时将结构看成是完美的, 是没有缺陷的) , 它只是理论上的屈曲强度［５］。为了获得更接近实际情况的车库钢架的屈曲载荷, 在第1阶线性屈曲分析基础上对其进行非线性屈曲分析。
3.2非线性屈曲分析
非线性屈曲分析时施加的两个载荷总和要比线性屈曲载荷195.2kN大, 所以设每个载荷为100kN。 另外, 将线性屈曲分析得到的屈曲模态形状乘以一个较小的几何缺陷因子作为初始扰动施加到结构上, 本例中取几何缺陷因子为0.01, 采用弧长法进行非线性屈曲分析。
3.3计算结果
上纵梁中点位置的ANSYS仿真载荷-位移曲线如图4所示。
由于在本例中载荷施加方向为负方向, 所以载荷- 位移曲线图应该从右向左看, 从零点位置开始分析, 随着载荷的增加上纵梁中部位移也增加, 而当载荷超过97kN时, 上纵梁中部位移急剧增加, 说明此时钢架已经失稳, 此时的载荷值即为立体车库钢架的非线性屈曲极限载荷, 由于原模型施加的是2个单位载荷, 故非线性屈曲极限载荷约为:
计算得到的立体车库钢架的非线性屈曲极限载荷低于线性临界屈曲载荷195.2kN。如果车库满载时重力载荷小于非线性屈曲极限载荷, 说明车库不会发生失稳。 本例中取车辆重量为2t, 载车板重量为0.5t, 升降系统的重量为330kg, 得出车库在满载时, 承受的重力载荷为186.92kN, 重力载荷小于非线性屈曲极限载荷194kN, 可见立体车库的整体结构是安全的。
4结论
采用线性屈曲分析方法获得立体车库钢架的第1阶屈曲载荷, 然后通过对第1阶屈曲模态施加几何缺陷, 并且施加的载荷比第1阶线性屈曲载荷高一些, 这样获得了立体车库钢架的非线性屈曲载荷。当所加载荷在这个载荷之下时, 立体车库钢架不会发生失稳。
摘要：主要针对升降横移类立体车库的钢架结构稳定性进行研究, 通过非线性屈曲分析法求出立体车库的屈曲载荷, 为立体车库的设计提供参考。
关键词：非线性屈曲分析,屈曲载荷,立体车库
参考文献
[1]韩兵兵, 张功学, 贾争宪.基于Workbench的立体车库钢架稳定性分析[J].陕西科技大学学报 (自然科学版) , 2013 (1) :111-114.
[2]吴星.多高层钢框架立体车库稳定性连续化分析[J].中国科技纵横, 2012 (1) :76-77.
[3]缪羽, 束剑斌.立体车库总体结构相关问题探索[J].长三角, 2010 (2) :55-56.
[4]杜桂荣.多层升降横移式立体停车库的结构和控制系统[J].甘肃工业大学学报, 2003, 29 (1) :64-66.
[5]夏天, 朱江新, 黄江.升降横移式立体车库稳定性分析与结构参数优化[J].起重运输机械, 2010 (11) :33-34.
升降横移 篇2
机械式立体车库是一种新型的立体车库,在解决城市停车难的问题中起着非常重要的作用。升降横移类停车设备作为停车设备的一种,以其结构简单、操作方便、经济实用等优点而受关注,近年来它的使用越来越广泛,到2015年我国机械式汽车泊位已突破了300万个,根据中国重型机械工业协会停车设备工作委员会报告数据,仅2015年度我国新建车库泊位数就有617386个,比上年度增长5.2%;其中升降横移类占86.7%,与2014年持平;升降横移类停车设备是目前应用最为广泛的机械停车设备。
升降横移类停车设备根据其结构方式又分为四柱框架式及后悬式;就传动方式而言就有链条提升、钢丝绳提升、螺杆提升、液压提升和组合提升5种形式。
1 升降横移类停车设备传动方式简介
1.1 链条提升
链条传动由来已久,通过升降马达减速机带动传动轴组成,通过链条传动以达到载车板的升降。此传动简洁紧凑,可靠性高,传动效率大,过载能力强,使用面广,能在低速、重载和高温条件下及油污等恶劣情况下工作,在工作中有冲击和噪音。
1.2 钢丝绳提升
钢丝绳具有质量轻、强度高、弹性好、能承受冲击载荷、挠性好、使用灵活、高速运转时运转稳定、无噪音等优点,特别在多层设备中,能够对载车板提升高度很大,在停车设备中使用也较为广泛。然而当钢丝绳绕过卷筒和滑轮时,在弯曲处会产生弯曲应力和挤压应力,钢丝绳的磨损较大,另外在钢丝绳与滑轮之间容易发生打滑现象,且钢丝绳具有延长性,传动比不稳定。
1.3 螺杆提升
螺杆传动是由螺杆、螺母和滚珠组成,通过马达带动螺母,使螺母带动滚珠沿着螺杆的螺旋槽内滚动,从而使载车板做上下运动。螺杆传动具有结构紧凑、噪音小、传动稳定、停车空间大等优点,由于制造精度及价格原因,目前生产的厂家较少。
1.4 液压提升
液压传动特点是传动稳定,一台液压泵可以驱动多个载车板,具有运行平稳、反应快等优点,但其维修保养成本高,传动效率极低,能量损失大,且温度的改变对液压传动的影响较大,一直以来,市场占有率很低。
1.5 组合提升
组合提升就是结合现场实际情况,充分利用以上4种提升方式的优点,选用2种或2种以上的传动方式组合来达到目的。比如重列式车位布置中,一般前排选用框架链条或钢丝绳传动,而后排则选用液压或滚珠螺杆的提升方式。
上述几种传动方式中,前2种传动方式是由电机驱动链条,再由链条带动钢丝绳或链条进行提升车辆,这种传动方式的一般结构以四柱框架式为主,这是各厂家目前使用最多的,也是最受欢迎的,当然链条提升在后悬设备中也多有使用;螺杆提升及液压提升一般在后悬设备中大量使用,在市面上也占有不少的份额;组合提升则是根据现场情况进行选择。本文选择针对传动方式使用最多的链条传动及钢丝绳传动进行全面的比较分析。
2 链条传动与钢丝绳传动的比较
2.1 稳定性
就稳定性而言,链条提升方式优势较强。钢丝绳与链条由于本身的结构不同,设备在运行时,车板做上下提升运动,在这过程中,链条由内外链节铰接而成,链条靠链节与链轮连续不断地啮合来传递功率,在传动过程中只能前后晃动,而钢丝绳顾名思义是由若干根钢丝捻制成股,再由若干股围绕钢丝绳芯捻制而成的绳索,在提升的过程中,可以做前后左右全方位的晃动。对于室内外安装的停车设备而言,由于风力的原因,位于室外的载车板的晃动程度明显要比室内的强烈得多,而链条传动的载车板明显比钢丝绳晃动量要小。
2.2 准确性
链条传动准确性最高,链条传动在传动过程中不存在弹性滑动和打滑,能保持准确的传动比。而钢丝绳传动中,特别在使用初级阶段,钢丝绳的使用长度会发生变化,导致不能正常运行,更不能保证载车板两边同步上升,需要经常对钢丝绳进行长度调整,在传动准确性方面,准确率明显低于链条。
2.3 运行时的噪音
钢丝绳提升在运行时的噪音方面占有绝对优势。首先,钢丝绳提升是由钢丝绳与卷筒和滑轮之间的传动过程,在这个过程中,基本不会发出声音;而链条传动中,如果载车板上的链条吊点中心与纵梁上的导链轮中心不在同一平面,就会出现偏齿、卡齿、跳齿等现象,链条会发出较大的声音。其次,为了防止链条出现跳齿和绕齿,在设计时均配备了相应防跳齿和防绕齿装置,这些装置在使用过程中,不可避免地发出声音。最后,由于纵梁较长,为防止纵梁内侧车板的提升链条和循环链下垂,都配有托链装置,此装置在运行时与链条碰擦,同样会或多或少的发出声音。结合上述几点,链条传动在工作时发出是声音绝非钢丝绳可比。
2.4 适用场合
对于框架式升降横移停车设备来说,在2层、3层的情况下,链条使用的情况较为普遍,有的厂家也有做到4层、5层的,但这种情况,为了达到循环链条的范围足够,往往都是要把框架的前后中心距加大或者将上层纵梁加长,挑出设备前立柱,这做法对设备的整体尺寸要求较高,并且不美观;而钢丝绳传动则不受限制,只要调整滚筒的外径及工作长度就能达到设计要求,而钢丝绳可以做到7层,甚至18层。
2.5 成本
链条传动与钢丝绳传动的成本比较,目前常用的提升链条主要是16A和20A,而基本上以16A为主,而钢丝绳一般以Φ10mm为主,而对于单个上层车位的链条和钢丝绳价格来讲,链条的价格要高于钢丝绳。其次就链条传动中传动轴总成和钢丝绳传动中的卷筒总成相比,卷筒的价格又明显高于链条的传动轴总成。综合这2方面,链条传动与钢丝绳传动的价格总体相差不大,这些在3层以下的设备中最明显;当设备到了4层之后,链条传动的设备为了使循环链条及升降链条有足够的回转空间,需要增加设备的前后框架尺寸以提高纵梁长度,而钢丝绳传动就不需要进行这样的调整,所以就框架结构一块,链条传动又比钢丝绳高出一块。综上所述,钢丝绳传动与链条传动相比,价格相对要低。
2.6 制造及安装
钢丝绳传动的主要传动部分为卷筒,在设计和制造时不但要考虑左旋与右旋,还要考虑钢丝绳的外径及卷筒的配合。在安装的过程中,不但要注意避免钢丝绳体打结或断丝,而且在调整载车板升降位置时要不断地进行修正,特别是由于设计原因或场地原因,原设计的钢丝绳如出现长短问题,则需要对钢丝绳进行切短或整根进行更换,而相对链条来说,则只需进行切短或接长,因此链条传动要比钢丝绳传动在安装上方便,这也是链条传动在升降横移类停车设备中使用最多的原因。
2.7 使用便利
链条传动在安装完成后,一般会在车板前方2个吊点上方的链条上安装1.5米左右的链条护罩,驾驶员将车辆停放到位后,人员的进出一般会因为链条护罩的防护而不至于弄脏衣服,而钢丝绳传动中,大多数则无安全防护,仅有少数厂家会采用镀锌钢丝绳,但弄脏衣服的情况仍不可避免,所以针对这一点,链条传动要好于钢丝绳传动。
2.8 使用寿命
链条传动中,链条的寿命一般可达10年左右,在使用期间,影响链条寿命的主要因素是链条铰链的磨损,造成节距变大而造成脱落。而钢丝绳一般3~5年就要更换一次,若使用频繁,年限可能更短,只要达到更换的要求就必须进行更换,在这一方面,链条要明显好于钢丝绳。
2.9 维修与保养
停车设备安装完成后进入设备的维修保养期,对于发现设备的故障来说,钢丝绳要比链条有明显的优势,在保养过程中,钢丝绳有明显的断丝、磨损、腐蚀、变形等情况,而链条则相对来说很难发现问题,一般都是在设备产生故障后才能反映出来。从维修的便利性来讲,链条提升比钢丝绳提升有很大的优势,当链条出现损坏时,只需针对损坏部位的链条进行更换,而钢丝绳则必须进行整根钢丝绳更换,而且更换的过程又与安装过程一致,不但要安装还要不断地进行调整修正,保证载车板的正确位置。再者,从更换钢丝绳与部分链条的成本、更换时间及人工来讲,链条提升都要远远优于钢丝绳提升。
3 结语
综上所述,作为升降横移类立体停车设备,链条提升和钢丝绳提升各有特点。对于厂家及用户来说,4层以下的多选用链条传动,4层以上的则尽量采用钢丝绳传动最为经济。
参考文献
[1]潘银章.浅谈升降横移机械式停车设备现有的类型及特点[J].中国高新技术企业,2013(20):74-75.
升降横移式立体停车库模型的设计 篇3
停车难的问题在社会中普遍存在, 是一个城市实现发展的必经过程, 自动化立体式停车设备的发展为解决这一问题提出了新的思路, 我国自动化立体停车设备行业正处于一个发展的初始阶段, 建设的数量远远不足, 规模也不大, 在发展程度上无论与日本、美国还是与欧洲发达国家相比都有一定的差距。
2 升降横移式立体停车库的结构及原理分析
升降横移式立体停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。
升降横移立体停车库内部控制机构是由PLC提供的, 主要是是通过逻辑控制使承载系统进行垂直方向的移动, 从而实现车位的升降, 进行高低层的换位。为避免移动过程中出现车位的堵塞以及优化车位结构, 在移动过程中实行的是, 底层车位横向移动, 中层车位在横向移动的同时附加垂直升降, 高层车位只能实现垂直的升降, 并且在移动过程中, 须保证, 中层和高层车位中间至少有一个车位的空余。地面层的车位进行车辆进出的时候, 可以直接出车, 不需要车位的变动, 中层车位的车辆进行出车的时候, 须判断下层车位是否为空, 只有存在空余车位的时候才可移动, 高层车位车辆的移动情况与中层车位相同。图1-1 中展示的为3×3 升降横移立体车库运动原理图。
2.1 主框架部分结构设计
水平方向和垂直方向的柱是由刚性结点连接而成, 水平房型与垂直方向的柱构成了升降横移立体停车库的主体框架。变形限制作为主体框架设计过程中的控制条件, 但是每个方向梁柱的截面尺寸, 是由其构成元件的刚度而非强度来决定。因此结构构件的抗弯刚度, 是检测稳定性的主要指标, 是抵抗梁柱侧向力最主要的考评元素。
2.2 升降传动系统的结构设计
钢丝绳传动型是我们设计升降横移式停车库中高层车位移动的升降传动系统。这种升降传送系统的动力源一般由电动机提供, 传动系统是由卷筒、滑轮、钢丝组成, 辅以减速系统。在整个升降传动系统中, 搬运器的上下移动是由钢丝绳实现的, 钢丝绳一端与搬运器相连结, 钢丝绳另一端缠绕卷筒上, 当搬运器需要升降时, 提升电机便会通过其正反转来带动卷筒顺时针或逆时针旋转实现搬运器的升和降。
2.3 横移式部分结构设计
电动机是横移传动系统的动力装置, 七传动形式主要是链传动, 是由电动机带动的链轮, 使其在滚轮的轨道上实现转动, 链轮滚轮的相互作用, 实现搬运器的平行移动, 移动到逻辑控制的指定位置。
2.4 安全制动系统结构
由于载车板上停有汽车, 在升降电机停止工作时, 电机会被倒拉反转, 使车板自动下落。因此需要加以制动。经过许多方案的设计和比较, 得出较优的设计, 运用杠杆原理, 靠摩擦使升降轴制动, 从而阻止电机被倒拉。但电机在工作时, 制动装置是不需要的, 我们又采用电磁铁通电顶开制动杆, 从而达到消除制动的效果。
当电机不工作时, 电磁铁无电, 杆左端由于重力使摩擦带拉紧, 从而阻止轮子转动, 轮子安装于轴上, 使轴也固定不动。当电机要运行时, 电磁铁给电, 顶起杆, 有杠杆原理使皮带松开, 消除制动。由于该装置采用杠杆原理, 因此它制动使所要产生的摩擦力是可调的, 只要调整中间皮带固定的位置或杆的长度。
3 结束语
立体式停车场行业在我国虽然是新兴行业, 但综合国内外市场的需求, 可以断定拥有高技术含量、高附加值、采用机电一体化技术的立体停车场具有广阔的市场前景。大力发展立体式停车场行业既可以实现管理方便, 又可以促进“绿色”环保的实现。
摘要：随着汽车工业产业的快速发展, 停车难和乱停车的问题在现实生活中日益凸显。针对一些大、中城市停车过程中出现的问题, 全自动化机械式立体停车库以其可充分利用空间, 在有限场地上最大限度停放车辆的特点, 引起了各界的重视, 得到了广泛的应用, 在很多国家和地区得到了快速的发展。
关键词：全自动化,机械式,立体停车库
参考文献
[1]蒋晓敏.PLC控制升降横移式立体车库的研究[J].产业与科技论坛, 2011 (02) :84-85.
[2]胡皓南, 王锐, 胡明祥.基于PLC的立体停车库应用设计[J].北京电力高等专科学校学报 (自然科学版) , 2011 (07) :75-78.
升降横移 篇4
升降横移式立体车库是致力于解决目前停车难、停车位有限等问题设计的一套完备的自动控制装置。目前, 国内的一线大城市, 汽车的保有量超出了城市拥挤路段的极限, 特别在大的购物中心附近和中小学校附近几乎很难停车, 在一定程度上造成了车辆的乱停现象, 影响了交通秩序, 同时也危害了附近居民的人身安全, 这些路段成为了交通事故的频发路段。所以, 设计一个占用空间小、存车数量多、存取方便、安全的立体车库用来解决上述问题具有十分重要的意义。STM32作为一款主流的嵌入式处理器得到了越来越广泛的应用, 由于其良好的安全性能, 本文采用STM32F217VET6作为立体车库的核心处理器。
1 升降横移式立体车库的结构及工作原理
随着私人车辆的急剧增加, 在大的购物中心附近和中小学校附近几乎很难停车, 为了有效的解决这一难题, 本文设计了一套基于STM32的升降横移式立体车库控制系统。基于STM32的升降横移式立体车库的工作流程框图如图1所示。
2 升降横移式立体车库核心控制器的硬件设计
控制器的硬件主要采用STM32内部自由的硬件资源, 这样减少了外部的干扰。根据立体车库的控制要求, 主要使用STM32的串口模块、GPIO模块、SPI模块、摄像头模块等。升降横移式立体车库核心控制器的硬件结构框图如图2所示。
3 升降横移式立体车库控制软件设计
为了快速而安全的实现停车, 本控制系统设计了如下的控制流程。升降横移式立体车库系统软件流程图如图3所示。
4 总结
进行了大量的实验, 证明系统运行可靠, 可以准确而安全的实现车辆的存取操作。综上所述, 这套升降横移式立体车库系统达到了预期的目的。
参考文献
[1]林用满, 黄家周, 黄建龙, 等.智能吊篮式停车设备控制系统的研究[J].机械制造, 2012 (04) :34-36.
[2]方二喜, 陈小平, 周江.升降横移式机械停车设备控制器设计[J].工业控制计算机, 2006, 19 (2) :13-14.
[3]杨发田, 葛红宇, 张建华, 等.基于STM32处理器的嵌入式实验系统设计与实现[J].机械设计与制造工程, 2013 (3) :57-61.
升降横移 篇5
关键词：PLC,立体车库,升降横移式,监控系统,组态王
1 引言
随着国民经济的高速发展以及我国城市现代化水平的提高, 汽车保有量在不断增加, 并且绝大部分汽车集中在大、中城市, 使得城市停车难的问题日益突出。立体停车库由于具有占地面积小, 空间利用率高、自动化操纵, 使用方便、效率高、经济性好等优点得到了应用。立体车库是一种以单层平面停车场为核心、多平面的空间停车车库, 通过控制系统控制车位空间位置的变动, 使车位能够实现平面到空间的转化, 实现多重单层平面停车的功能。立体车库主要有升降横移式、垂直循环式、巷道堆垛式、垂直提升式、圆型水平循环式等几种类型。其中, 升降横移式具有结构简单、操作方便、安全可靠、造价低廉, 在国内立体车库市场占有绝对优势。
PLC即可编程控制器, 它以微处理器为核心, 有机的将微型计算机技术, 自动化技术, 及通信技术融一体。与以往的继电器控制系统相比, PLC具有性能好, 环境适应强, 性能可靠, 运行时间长, 速度快, 可直接运用于工业环境, 具有很强的抗干扰能力, 广泛的应用能力及适用范围等优势。所以大多数中型企业都是用PLC。这也是本文选用PLC为控制系统的重要理由。另外本文还选用组态王软件来实现人机交互, 和PLC进行数据交换, 使操作更简单直观, 使实时操作监控情况更清晰明了。
本文以升降横移式立体车库为被控对象, 利用PLC来实现其监控, 用组态王软件作为上位机, 该监控系统可以实现车辆的自动存取和现场情况的监视。
2 升降横移式立体车库的机械结构和工作原理
2.1 升降横移式立体车库的机械结构
升降横移式立体车库主要由:主体框架、载车板装置、传动系统、控制系统、安全防护装置等部分组成。其中车库的主体框架由横梁, 纵梁及立柱等部分组成。传动系统安装在主体框架的横梁与立柱上, 传动链条与载车板相连, 在电机的驱动下链条带动载车板作升降横移运动, 从而实现车辆的存取。车库的主体框架支撑着动力电机、传动系统以及车辆负载。框架主要为钢结构框架, 必须具有足够的强度, 能够保护车库安全可靠的工作, 为了保证载车板在升降或是横移过程中能够到达指定的位置还需要采用行程开关。另外车库还需装有红外感应装置, 当车库在运作时, 一旦检测到有人或其它物体进入到车库, 系统就会使这个车库停止工作以确保安全。
2.2 升降横移式立体车库的工作原理
升降横移式立体车库是采用电机驱动链条带动载车板做升降横移运动, 通过电机的正反转可以实现载车板的升降或横移运动, 以实现车辆的存取。其中每个车位均有相对应的载车板, 所需存取车辆的载车板通过升降横移运动到达地面层, 完成存取过程。而停泊在车库地面层的车辆:只作横移, 不必升降;而停泊在顶层的车辆只作升降, 不作横移;中间层则通过升降横移运动为顶层车辆让出空位, 或存取车辆。三层十位升降横移式立体车库停车设备的出入口在第一层, 除顶层外每层均设有一空车位, 作为交换车位。除底层以外的所有车位均能自行升降, 除顶层以外的所有车位均能自行横移。当某一车位需存取车辆时, 该车位下方到空位之间的所有车位向空车位方向横移一个车位的距离, 在该车位下方形成一个升降通道, 此时, 该车位便可自由升降, 当其降至地面时, 车辆便可开进或开出。
3 立体车库监控系统设计
3.1 监控系统结构
本次立体车库监控系统采用组态王软件来完成, 在数据采集的基础上, 以友好的人机交互, 和可编程控制器PLC进行通信, 最终完成对车库运行操作的自动控制。在“自动”控制方式下, 所有的存取车操作均在计算机上完成。
整个监控系统采用“上位机+PLC+ 就地操作元件 (电动机、传感器、行程开关、接触器等) ”的典型结构, 由PLC采集就地传感器、行程开关等信号, 利用组态王软件来和它进行数据交互, 以提供给操作人员, 方便监控和管理。该立体车库监控系统的结构框图如图2 所示。
3.2 监控系统设计
组态王开发监控系统软件是新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统, 有控制层、监控层、管理层三个层次结构, 通过对监控系统要求及实现功能的分析, 有监控层对下连接控制层, 对上连接管理层, 且在自动控制系统中完成上传下达的目的。
3.2.1 实时数据库的创建
监控层作为组态王的核心层, 对下连接控制层, 对上连接管理层, 由监控层传来的实时存取车的状况传给管理层, 然后由管理层达到数据建立, 就是创建一个具体的数据库, 并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性。
用户在组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作;运行环境是用户应用系统的运行环境, 在运行环境中完成对控制层的控制工作。充分利用Windows的图形编辑功能, 构成监控画面, 并以动画方式显示控制设备的状态, 达到实时监控的效果。在监控层, 采用红灯与绿灯来表示车库车辆有无信息, 并设计车库总车位情况。
3.2.2 系统画面设计与动画连接
为了更好的呈现和设计立体车库, 我们对其进行了3D建模。通过3D动画显示来进行设计。依照实物模型来进行设计, 我们将车库设计为3*4 的结构, 高为三层, 1、2 层可停放3 辆车, 上层4 辆车, 共有十个车位。加上钢筋框架、轨道、载车板以及模拟电机等组成我们的立体车库硬件设计部分。
3.2.3 运行策略设计
在组态王中, 运行策略用来完成对系统运行流程的自由控制, 通过数据库的实时数据状况信息, 给出控制信号, 使系统按照设定的顺序和条件操作实时数据库, 控制用户窗口的打开、关闭以及控制设备构件的工作状态等, 从而实现对系统工作过程的精确控制及有序的调度管理。运行策略组态通过编写相应脚本程序来实现。
立体车库监控系统在执行过程中的流程如图5 所示。
系统启动时, 需要使所有的载车板回到自己固定的位置, 所以需设置启动策略。其他的系统运行策略则在循环策略中实现。在脚本程序的编写中, 利用PCI_1756 采集到的位移数据来对托盘和相应的车辆进行操作。
3.2.4 设备窗口组态
人机交互界面是立体车库在使用过程中的一个重要部分, 直接面向用户, 所以需要具备以下特点:操作简捷易上手, 降低用户学习成本;显示直观, 让系统界面清晰的显示出车库的使用状况和运行情况, 包括紧急停止按钮。如图6 所示。
4 控制调试
完成以上步骤后, 整个立体车库监控系统就全部完成, 可以通过可编程控制器对程序进行控制操作。比如目前车库停了7 辆车, 如图7 其下方有车辆及载车板, 现在要将第二层的车和底层的载车板左移, 为顶层的车辆让出空位, 在该车位下方形成一个升降通道, 此时, 该车位便可自由升降, 如图7 所示。然后顶层的车就可以降至地面, 车辆便可取车。其过程如图8 所示。
5结束语
本次三层十车位立体车库监控系统采用可编程控制系统 (PLC) 设计, 实现了对立体车库工作情况的实时智能控制管理, 可以保证系统正常运行。还采用了组态王软件作为上位机, 利用上位机的数据通信手段、数据处理能力和图形显示、多媒体技术。通过现场总线, 实时接收和处理下位机PLC从现场采集的各种信号, 并利用这些信号驱动PC控制界面中的各种图形。实时显示现场的运行状况和车辆存取统计数据。以便更直观的掌握和控制系统。但在本次设计中, 由于时间、条件和经验所限, 设计中尚有许多不足之处。在今后的研究中, 可以考虑加入车辆信息的采集和将现有空车位情况联网发布 (即加入物联网理念) , 以方便民众停车, 使之更符合实际立体车库控制系统。
参考文献
[1]王瑞刚等.立体停车场的发展现状与趋势[J].交通与运输, 2002, 2 (1) :20-21
[2]张桂香, 耿长清.基于PLC的升降横移式立体车库自动控制[J].自动化仪表, 2013, 34 (7) :35-37
[3]汪晓光.应用国产组态软件包—组态王开发立体仓库仿真系统[J].计算机应用, 1995, 5 (3) :16-18
[4]欧姆龙公司.欧姆龙CPM2A CPM2AH系列PLC操作手册[M].欧姆龙公司, 2000
[5]曹辉, 马栋萍, 王暄, 耿瑞芳.组态软件技术及应用[M].北京:电子工业出版社, 2011
[6]刘伟, 张廷林, 董小伟, 李雪瑢, 来阿娟.基于PLC的立体车库自动控制系统的设计[J].起重运输机械, 2013 (12) :20-22
升降横移 篇6
1 三层升降横移式停车装置的工作原理
以3×9型式三层升降横移停车设备共26个车位说明其工作原理。
该车库分上层、中层、地下层三层车位, 中层与车库地面平齐, 停车位不需移动托板可直接进行存取车。而广层或下层进出车时, 需首先将位于中层的上层或地下层托板复位, 然后将中层上的托板移开, 串出空位来, 这时候上层的托板才可降到中层或地下层的托板上升至中层, 汽车方可出库或入库, 这个过程要经过很多动作, 整个动作过程是自动控制的, 完全由PLC实现。
2 对电气控制的要求
电气控制系统是整个装置的重要部分, 其设计的优劣直接关系到整套设备的使用, 所以要求控制系统安全可靠、操作方便, 能自动完成进出车动作并显示停车信息 (车位有无车状态显示) , 并民全方位监控管理整个系统, 设备发生一般性故障时可及时排除, 但设备发生严重故障时, 设备应允即停止运行。
3 电路设计及特点
3.1 PLC选型
选择PLC可编程序控制器作为主单元, 根据I/O的点数选择OMRON公司新近生产的CQMl H型PLC。该可编程序控制器功能强大, 完全能满足该系统的要求, 并配有RS-232通讯接口, 对调试程序或与上位机连接非常方便。
3.2 特点
1) 在电源总进线回路端口加入了漏电保护开关, 该系统一旦发生漏电, 进线开关跳闸, 整个系统将断电。防止设备因漏电而造成的意外故障及人身安全事故;
2) 在电源总进线开关下端加入了XJ3-AG相序, 缺相保护继电器, 并将该继电器的接点直接接入PLC输出控制回路, 电路上端一旦发生错相或缺相时, 该继电器动作并报警, 设备停止运行, 否则可能造成人身伤亡事故及经济损失;
3) 虽然升降横移式停车设备电动机较多 (每个托板配一台电动机) , 并且每台电动机要正、反问运行, 但是运行时上层和地下层同时只省—个车位动作, 中层几个托板可以同时动作, 但每次动作都是同一个方向。如果按常规设计就是每台电动机设一个主回路、两个交流接触器 (正反转) 和一个热继电器, 这样26个车位应有52个交流接触器和26个热继电器, 同时交流接触器又是受PLC输出控制, 交流接触器的动作信号又返回到PLC输入端作为监视其动作是否正常。如果按常规设计, 交流接触器、热继电器的数量很大, 如此多的接触器将大大增加PIC的J/O口数量, 整个系统非常庞大。CQMl H可编程主机就不能满足要求, 将采用C200H可编程控制器, 不但费用昂贵, 而且线路较多、复杂, 为解决此问题, 对整个系统进行优化设计;
4) 电气电路中设有急停按钮, 该按钮应设在控制电源熔断器后, 一旦设备出现故障, 可立即使用急停按钮, 切断所有输出回路电源, 保证设备安全;
5) 为了保证设备的正常运行以及操作人员与维修人员及时了解设备运行中出现的各种故障, 在操作箱上没有故障代码数码显示装置, 当设备正常运行时显示为“O”’一旦设备出现故障.数码显示装置立即显示预先在程序中设定的故障代码“1-8”, 并且可以显示多个故障, 操作人员和维修人员可以根据代码代表的故障类型及时采取措施排除。
4 控制方式
为了确保设备的使用, 系统设计了3种工作方式, 可用选择开关来选择:自动、半自动和管理方式。
4.1 自动方式
正常使用方式:当操作人员键入调动菜托板的命令后, 系统PLC可编程控制器可自动判断、比较路径并按步骤移动托板完成整个进出车动作, 且记忆各托板新的车位位置, 并保存到下次托板运行, 托板位置发生变化后, 重新登记。
4.2 半自动方式
应急使用方式:当自动运行方式发生故障时, 可转用半自动方式, 操作人员根据控制箱上所设定的按钮, 分步完成整个取车动作, 这种方式对于守库某些故障可以不用理会, 以保证用户应急进出车;在安装调试时也可以用半自动方式很方便地进行各个车位的平移、上下行调试和各传感器的位置调试。
4.3 管理方式
在车位较多的情况下, 需有一台PC机作为上位机来管理各单元车库, 对进出车进行总调度。
5 软件设计中几个关键问题的处理
5.1 故障处理
当发生电气或机械故障时, 冉静按设备运行超时方式进行判断并启动声光报警, 设备转入半自动方式, 即可进行故障处理。
5.2 全方位故障监控、管理
系统软件对输入信号进行全方位监控, 一旦输入情号出现错误, 立即停止运行。
5.3 位置登记
由于各个托板的位置随设备运行而发生变化, 并且设备在运行中可能发生故障, 中止设备运行, 也可能有其他原因影响设备不到位即停止, 为了排除故障后使设备仍能继续正常运行, 就要求系统软件应随时记忆各托盘所处的他置, 记忆位置须使用保持继电器 (KEEP) 登记, 如果山现记忆错误, 设备就会发生事故。
5.4 开关信号处理
每个托板运行到位后, 均是通过限位开关发出停位信号, 由于限位开关发出瞬间闭合信号, 托板立即停止, 电动机抱问, 托板停止时会产生晃动, 可能造成限位开关压不紧, 出现误信号;为此在软件设计中在设备到仿后加入一个延时停止。但延时时间过长, 对设备运行不利, 在调试时, 以托板压紧限位开关, 在托板正常的晃动范围内, 开关不会发出误信号即可。
6 结论
升降横移类立体车库的控制系统通过采用PLC现场总线控制, 使整个控制系统的可靠性大大提高, 满足了车库的控制功能与使用性能的要求, 完全实现了进出车的智能控制。系统还在硬件设计采用了手动、半自动和全自动多级冗余控制方式, 配合软件/硬件连锁保护, 大大提高了系统的可靠性;同时由于PLC软件设计上的优化处理, 使得本系统对于车位的扩展实现了较为简便。
参考文献