本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文GRADUATIONDESIGNTHESIS完整源代碼及整套相關(guān)文件QQ68661508，完整電路設(shè)計(jì)圖紙，程序設(shè)計(jì)源代碼請(qǐng)聯(lián)系本人，參見豆丁備注和信息。HTTP/WWWDOCINCOM/LZJ781219題目全自動(dòng)立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)機(jī)械1103本科生院制2015年6月全自動(dòng)立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本文設(shè)計(jì)了一種垂直升降式立體停車庫，其機(jī)械部分主要采用小車作為橫移裝置，用舉升機(jī)實(shí)現(xiàn)載車板交換，用曳引系統(tǒng)完成垂直升降；車庫共8層，每層2個(gè)車位，共14個(gè)車位。本文的重點(diǎn)在于立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。控制系統(tǒng)采用PLC作控制器，利用變頻器進(jìn)行調(diào)速，用各種接近開關(guān)作檢測(cè)裝置。用功能分析的方法設(shè)計(jì)了詳細(xì)的控制方案、檢測(cè)方案，并進(jìn)行了車庫的安全設(shè)計(jì)。對(duì)低速定位原理進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析，得出平方反比規(guī)律。提出變頻器分時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)的思路。完成對(duì)主要元器件的選型，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的主電路，PLCI/O電路和變頻器接線電路。用順序控制的方法設(shè)計(jì)了PLC控制程序，提出監(jiān)控軟件的界面設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了控制柜的元件布置圖，完成控制柜的柜體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞立體車庫橫移小車控制系統(tǒng)PLC變頻器控制柜DESIGNOFANAUTOMATICSTEREOGARAGECONTROLSYSTEMABSTRACTTHETHESISDESIGNSVERTICALLIFTINGSTEREOGARAGE,OFWHICHTHEMECHANICALPARTADAPTSAVEHICALASTHESIDESLIPPINGEQUIPMENT,AHYDRAULICLIFTERTOEXCHANGETHECARCARRYINGBOARD,ATRACTIONSYSTEMTOLIFVERTICALLYTHEREARE8FLOORSINTHEGARAGE,TWOPARKINGSPOTSONEACHFLOORAND14PARKINGSPOTSALTOGETHERTHETHESISEMPHASIZEONTHECONTROLSYSTEMOFSTEREOGARAGETHECONTROLSYSTEMADAPTSPLCASTHECONTROLLER,THEFREQUENCYCONVERTERASTHESPEEDREGULATOR,PROXIMITYSWITCHASTHESENSORWITHTHEMETHODOFFUNCTIONANALYZING,DESIGNSPECIFICCONTROLANDSENSINGANDSAFETYSOLUTIONSANALYZETHEPRINCIPLEOFLOWSPEEDPOSITIONINGMATHMATICALLYANDFINDTHEINVERSESQUARELAWPROPOSEANIDEAOFTIMESHARINGDRIVINGWITHONECONVERTORSELECTMAINEQUIPMENTSANDDESIGNTHEPOWERCIRCUITANDTHECONTROLCIRCUITOFPLCANDCONVERTORDESIGNTHECONTROLPROGRAMOFPLCUSINGTHESEQUENTIALCONTROLMETHODANDDESIGNTHECONTROLANDMONITORINTERFACEDESIGNTHELAYOUTOFELEMENTSOFCONTROLCABINET,TRYTHESTRUCTUREDESIGNKEYWORDSSTEREOGARAGESIDESLIPPINGVECHICALCONTROLSYSTEMPLCFREQUENCYCONVERTERCONTROLCABINET目錄第1章緒論111研究背景及意義112國內(nèi)外發(fā)展概況113立體車庫的種類214本文研究的內(nèi)容3第2章總體設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)421立體車庫總體方案4211立體車庫類別及基本參數(shù)4212主功能原理設(shè)計(jì)4213立體車庫的技術(shù)參數(shù)7214車庫總體布置圖722控制系統(tǒng)總體方案8221控制系統(tǒng)功能分析8222曳引控制方案設(shè)計(jì)8223橫移控制方案設(shè)計(jì)14224舉升控制方案設(shè)計(jì)15225安全設(shè)計(jì)17226控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案19第3章控制系統(tǒng)電器選型及電路設(shè)計(jì)2131主電路設(shè)計(jì)21311動(dòng)力電路21312直流供電電路23313輔助電路23314斷路器設(shè)置23315接地2332電氣設(shè)備選型24321執(zhí)行電器選型24322變頻器選型24323PLC選型26324變頻器選件選型27325接近開關(guān)選型27326設(shè)備和器件清單2833PLCI/O接口電路設(shè)計(jì)2934變頻器電路設(shè)計(jì)30第4章控制柜設(shè)計(jì)3241控制柜元件布置圖設(shè)計(jì)3242控制柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3343電源指示及控制面板設(shè)計(jì)36第5章軟件設(shè)計(jì)3751控制軟件流程圖設(shè)計(jì)3752控制軟件程序設(shè)計(jì)42522自動(dòng)程序總體設(shè)計(jì)方法42523自動(dòng)程序的調(diào)用及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路42524與變頻器的通信4453監(jiān)控軟件界面設(shè)計(jì)44第6章結(jié)論45結(jié)束語46參考文獻(xiàn)47附錄48全自動(dòng)立體車庫控制軟件程序48第1章緒論11研究背景及意義隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高，對(duì)汽車的需求量也逐漸升高；同時(shí)，汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展使得其價(jià)格被越來越多的人接受。于是，城市汽車保有量逐年增加，且勢(shì)頭越來越猛。然而，汽車保有量的提高在方便人們出行，提高生活質(zhì)量的同時(shí)，也帶來了一系列問題。除了造成交通擁堵外，停車難問題也越來越嚴(yán)重。目前我國各主要城市在停車設(shè)施的建設(shè)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于道路建設(shè)和汽車工業(yè)的發(fā)展，然而城市用地本身就比較緊張，通過建造大量傳統(tǒng)的平面車庫來緩解停車難問題是不現(xiàn)實(shí)的。因此，在停車難問題與越來越突出，土地面積有限的情況下，立體式車庫開始得到人們的重視。與傳統(tǒng)的平面停車庫相比，立體車庫具有以下優(yōu)勢(shì)（1）節(jié)約土地資源。這是立體車庫的最大優(yōu)勢(shì)，由于將停車位向上部空間發(fā)展，故在停車面積相同的情況下，立體車庫的占地面積將大大減少，提高了土地利用率，特別適合土地資源緊缺的城市區(qū)域。（2）方便和高效由于立體車庫往往只有少數(shù)入口，故省去了找車位的麻煩。同時(shí)由于立體車庫存取車由機(jī)械設(shè)備完成，司機(jī)的停車任務(wù)變得簡(jiǎn)單方便。（3）安全立體車庫停車區(qū)域集中，因此方便集中統(tǒng)一管理，且大部分時(shí)間車庫封閉，車輛被盜或損壞的風(fēng)險(xiǎn)大大降低。（4）投資效益明顯由于提高了土地利用率，車庫的土地成本大大減少，同時(shí)車庫管理方便，自動(dòng)化程度高，人工費(fèi)用也大大減少，其綜合效益高于平面車庫，在城市中心區(qū)域尤其如此。（5）改善市容環(huán)境。12國內(nèi)外發(fā)展概況上世紀(jì)50年代，機(jī)械式立體車庫在歐洲一些發(fā)達(dá)國家，如德國、意大利取得較大發(fā)展，但由于歐洲人口較少，土地資源并不十分緊缺，停車問題并不突出，故應(yīng)用并不廣泛1。60年代，日本開始研究立體車庫。由于日本人口較大，且國土面積較小，故應(yīng)用非常廣泛，同時(shí)研究立體車庫的企業(yè)較多，產(chǎn)品種類也比較豐富。70年代，韓國開始研究立體車庫，其技術(shù)主要源于日本，現(xiàn)已發(fā)展較成熟。我國臺(tái)灣由于土地面積較小，停車問題也較突出，于70年代從日本引進(jìn)技術(shù)，80年代開始自主開發(fā)，現(xiàn)在技術(shù)也比較成熟，應(yīng)用較廣。我國城市停車行業(yè)從80年代末起,經(jīng)過十幾年的發(fā)展,現(xiàn)在形成了一定的規(guī)模,但是還處于初始發(fā)展階段,車庫建設(shè)尚在起步階段,在一些大城市中機(jī)械化車庫仍然是空白2。從總體來說，我國立體車庫發(fā)展還處于初級(jí)階段，面臨著一系列的問題和挑戰(zhàn)（1）機(jī)械設(shè)備故障率較高（2）存取車效率較低，停車等待時(shí)間較長(zhǎng)（3）車庫的安全性有待提高，包括車輛、人員和設(shè)備（4）車庫的自動(dòng)化程度不夠高，需要較多人為確認(rèn)和操作（5）車庫種類較少，層數(shù)較低13立體車庫的種類立體停車庫按其自動(dòng)化程度可分為自行式立體停車庫、半自動(dòng)立體停車庫和全自動(dòng)立體停車庫。根據(jù)立體停車停車方式的不同又可分簡(jiǎn)易升降式、升降橫移式、垂直升降式、垂直循環(huán)式、平面移動(dòng)式、巷道堆垛式等1。（1）簡(jiǎn)易升降式簡(jiǎn)易升降機(jī)械式借助升降機(jī)構(gòu)或俯仰機(jī)構(gòu)存取汽車。其特點(diǎn)是停車設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，適用于私人住宅、小區(qū)、企事業(yè)單位等；可以增加二倍以上的停車位。但是車庫的受力狀況較差，限制了車庫向高層發(fā)展，只適和小規(guī)模應(yīng)用。（2）升降橫移式采用模塊化與集成化的設(shè)計(jì)，配置靈活，規(guī)?？呻S意設(shè)置，建設(shè)方便，成本低廉，同時(shí)消防，外裝修，基建等投資比其他類設(shè)備少，適用于各種場(chǎng)合。這種設(shè)備目前占到了市場(chǎng)份額的70以上。缺點(diǎn)每組設(shè)備必須留空車位實(shí)現(xiàn)車輛的移動(dòng)，設(shè)備的安全性還有待提高。（3）垂直升降式通過裝在升降機(jī)上的橫移機(jī)構(gòu)將車輛或載車板橫移，實(shí)現(xiàn)存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。這種車庫往往可以修建多達(dá)2025層，停放4050輛車，而占地卻只有幾輛車大小的面積，土地利用率最高。廣泛應(yīng)用于在城市的中心區(qū)域及人口車輛密集區(qū)域。這種停車設(shè)備造價(jià)高昂，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存取車耗時(shí)較長(zhǎng)。14本文研究的內(nèi)容本課題設(shè)計(jì)了一種垂直升降式立體車庫，其機(jī)械部分主要特點(diǎn)為采用小車作為橫移裝置，用舉升機(jī)實(shí)現(xiàn)載車板交換，克服了叉架結(jié)構(gòu)的一些缺點(diǎn)；用類似電梯的曳引系統(tǒng)完成垂直升降。本文的主要研究對(duì)象為上述車庫的控制部分，具體如下1立體車庫總體設(shè)計(jì)對(duì)立體車庫主功能進(jìn)行功能分析，功能原理求解，提出立體車庫的主要參數(shù)2控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)對(duì)立體車庫曳引、橫移、舉升、安全功能進(jìn)行功能分析和方案綜合，提出控制方案，檢測(cè)方案的細(xì)節(jié)。提出變頻器分時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)的思路。對(duì)低速定位原理進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析，得出平方反比規(guī)律。最后提出控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。3控制系統(tǒng)電器選型及電路設(shè)計(jì)電氣設(shè)備和元件的選型，主電路、PLC的I/O電路，變頻器接線電路設(shè)計(jì)。4立體車庫控制系統(tǒng)控制柜設(shè)計(jì)控制柜電氣元件布置圖設(shè)計(jì)，控制柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5立體車庫控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)控制軟件流程圖設(shè)計(jì)，控制軟件程序設(shè)計(jì)，監(jiān)控軟件界面設(shè)計(jì)。第2章總體設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)21立體車庫總體方案211立體車庫類別及基本參數(shù)本文設(shè)計(jì)車庫為垂直升降式立體車庫，具體為縱向并列車位型電梯式立體車庫，如圖。本文設(shè)計(jì)車庫基本參數(shù)如下（1）適停車輛尺寸及質(zhì)量本文設(shè)計(jì)立體車庫適用于T組及以下車輛。組別代號(hào)汽車長(zhǎng)車寬車高/MM質(zhì)量/KGX4400175014501300Z4700180014501500D5000185015501700T5300190015502350C5600205015502350K5000185020501850（2）存容量14輛（3）單車最大進(jìn)出時(shí)間60S212主功能原理設(shè)計(jì)立體車庫相對(duì)與一般車庫的主要特點(diǎn)是將停車位向豎直空間延伸，從而大大增加土地利用率，因此，其主功能是車輛搬運(yùn)。對(duì)于電梯式立體車庫，其搬運(yùn)車輛功能可分解為三垂直升降、水平橫移、載車板交換。圖21立體車庫示意圖表21立體車庫適停車輛尺寸及質(zhì)量（1）垂直升降功能原理設(shè)計(jì)由于電梯式立體車庫垂直升降高度較高，故參照一般電梯的成熟技術(shù)，采用鋼絲繩曳引方式，車輛置于一轎廂內(nèi)，通過曳引繩連接到曳引機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)垂直升降。（2）水平橫移功能原理設(shè)計(jì)一般采用多級(jí)叉架進(jìn)行水平橫移，但這種方式有以下缺點(diǎn)1需設(shè)計(jì)復(fù)雜的多級(jí)叉架結(jié)構(gòu)；2當(dāng)叉架伸出時(shí)，叉架懸空，僅由轎廂支撐，為一懸臂梁結(jié)構(gòu)，為承受車輛載荷，勢(shì)必導(dǎo)致叉架結(jié)構(gòu)尺寸較大，同時(shí)具有使轎廂側(cè)翻的傾向，故需對(duì)轎廂進(jìn)行可靠固定3實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的橫移較困難。所以，本文在此提出一種橫移小車方案。即在轎廂內(nèi)設(shè)有一橫移小車，車輛停放于橫移小車之上，小車在轎廂和車位的導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車輛的水平橫移。圖22主功能分析圖圖23曳引系統(tǒng)示意圖相對(duì)于叉架式，橫移小車具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力狀態(tài)良好，易實(shí)現(xiàn)兩方向橫移的優(yōu)點(diǎn)。（3）載車板交換功能原理設(shè)計(jì)車庫停車時(shí)，車輛先是停在轎廂中，而最終車輛需要停放到車位上，載車板就是為了實(shí)現(xiàn)車輛停放位置在轎廂與車位之間變換功能的一個(gè)構(gòu)件。本文采用叉梳式載車板結(jié)構(gòu)。車位上的載車板和橫移小車上的載車板為叉梳式結(jié)構(gòu)，且在豎直方向上，前者的梳齒正好與后者的梳齒縫隙重合，后者從高位下降到前者下面的同時(shí)，即完成了載車板的交換，車輛停放到了車位上。車庫取車過程與之類似。載車板交換的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)載車板豎直位置的變化。由于本文采用小車橫移，故采用在小車上裝舉升機(jī)的方式，完成載車板上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)載車板的交換。其中，載車板交換的原理如27所示。圖24橫移小車示意圖圖25車位載車板結(jié)構(gòu)圖26橫移小車上載車板結(jié)構(gòu)213立體車庫的技術(shù)參數(shù)1層高3M2層數(shù)8層3時(shí)間分配及速度曳引往返最大時(shí)間43S橫移往返最大時(shí)間11S舉升往返最大時(shí)間6S曳引額定速度1M/S橫移額定速度05M/S舉升額定速度01M/S（4）定位精度曳引定位精度10MM橫移定位精度20MM舉升定位精度10MM214車庫總體布置圖根據(jù)課題要求，現(xiàn)設(shè)計(jì)車庫的整體結(jié)構(gòu)，其布置圖如圖28圖27載車板交換原理圖28車庫總體布置圖22控制系統(tǒng)總體方案221控制系統(tǒng)功能分析對(duì)立體車庫控制系統(tǒng)進(jìn)行功能分析如圖所示，本文重點(diǎn)在車輛搬運(yùn)和安全保障功能上，下面對(duì)此做出設(shè)計(jì)。而車輛搬運(yùn)屬于運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，其一般功能結(jié)構(gòu)如下圖222曳引控制方案設(shè)計(jì)1性能要求（1）平層精度10MM橫移小車順利橫移的前提是轎廂中導(dǎo)軌和車位中導(dǎo)軌基本齊平，如果兩導(dǎo)軌豎直位置相差過大，則橫移過程將會(huì)產(chǎn)生較大沖擊，對(duì)設(shè)備壽命造成影響。故在此提出平層精度要求。（2）速度額定速度1M/S。（3）加速度限制1M/S2。由于曳引系統(tǒng)是以鋼絲繩和曳引輪之間的摩擦力為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的，若加速度過大，會(huì)發(fā)生打滑，對(duì)鋼絲繩產(chǎn)生損害，甚至發(fā)生事故，故對(duì)曳引加速度做出限制2。圖29立體車庫控制系統(tǒng)總體功能分析圖圖210運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖2功能分析及方案綜合首先將曳引功能分解為四個(gè)功能元，同時(shí)列出了其對(duì)應(yīng)的功能載體，如下表21所示。曳引功能元功能載體定位控制低速定位位置閉環(huán)驅(qū)動(dòng)與執(zhí)行位置閉環(huán)直流調(diào)速交流變頻調(diào)速變頻調(diào)速控制方式V/F控制無速度傳感器矢量控制有速度傳感器矢量控制檢測(cè)裝置接近開關(guān)旋轉(zhuǎn)編碼器（1）定位控制由于曳引額定速度較高，VE1M/S,且制動(dòng)加速度A限制在1M/S2以下，若直接高速制動(dòng)，定位精度難以保證，顯然是不可取的，必須采用一定的定位控制方式。首先介紹低速定位方式。如下圖所示，A為減速點(diǎn)，BC段為低速運(yùn)行段，C為制動(dòng)點(diǎn)。低速定位的基本思路是在到達(dá)定位點(diǎn)之前減速至一較低速度，在接近定位點(diǎn)時(shí)制動(dòng)，由于制動(dòng)前速度較低，故制動(dòng)過程迅速，制動(dòng)距離很小，具有一定精度。理論上其制動(dòng)前速度越低，其定位精度越高。這種定位方式的優(yōu)點(diǎn)是控制過程簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備控制性能要求低，特別適合定位點(diǎn)固定，且定位精度要求不太高的場(chǎng)合，故被廣泛使用在電梯和起重機(jī)的定位中4。其次是位置閉環(huán)定位控制。這是自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的定位控制方式，往往具有較高的定位高度，且定位速度較快。但相對(duì)于低速定位方式，其對(duì)控制設(shè)備要求較高，且控制過程復(fù)雜，適用于要求較高的場(chǎng)合?；谝陨戏治?，低速定位方式無疑是一種既能滿足性能要求，且簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的定位方式，故本文采用低速定位方式。低速定位精度分析表21曳引功能方案綜合圖211低速定位原理示意圖理論制動(dòng)距離（21）實(shí)際制動(dòng)距離（22）令V的波動(dòng)率為,A的波動(dòng)率為制動(dòng)距離變化量（23）（24）（25）由于KA較小，將近似為A,定位誤差（26）A1M/S2時(shí),（27）由此可知，定位誤差以二次方關(guān)系隨著速度降低而減小。取，則DS03,V1M/S,DS03MV05M/S,DS75MMV025M/S,DS1875MMV01M/S,DS3MM故當(dāng)V025M/S時(shí)，即調(diào)速范圍D4時(shí)，基本可滿足定位精度要求。（2）驅(qū)動(dòng)與執(zhí)行A交流雙速電機(jī)。三相異步電機(jī)N060F/P交流雙速電機(jī)調(diào)速原理是通過改變磁極對(duì)數(shù)P,從而改變N0實(shí)現(xiàn)調(diào)速，此種調(diào)速方法較簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但一般調(diào)速范圍在4以下，參考一般電梯交流雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，定位誤差在30MM左右2，故要實(shí)現(xiàn)預(yù)期調(diào)速要求較困難。同時(shí)，交流電機(jī)啟動(dòng)電流較大，對(duì)電網(wǎng)形成沖擊，需要相應(yīng)的啟動(dòng)電路或裝置。B直流調(diào)速電機(jī)。直流電機(jī)調(diào)速性能優(yōu)異，調(diào)速范圍大，調(diào)速裝置簡(jiǎn)單，但其換向器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性較低，需要定期維護(hù)。C交流變頻調(diào)速。交流變頻調(diào)速的基本原理是改變電機(jī)電源頻率F,從而改變N0實(shí)現(xiàn)調(diào)速。三相籠型電機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，同時(shí)變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展的發(fā)展已比較成熟，故交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)應(yīng)用中逐漸普及，其調(diào)速性能可以與直流調(diào)速媲美。但變頻器的價(jià)格比較高，調(diào)速成本不低。首先為了保證滿足調(diào)速要求，放棄交流雙速電機(jī)方案?？紤]到系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)成本，決定采用交流變頻調(diào)速方案。綜合以上分析，選用變頻器為驅(qū)動(dòng)裝置，三相籠型異步電機(jī)為執(zhí)行裝置。（3）變頻調(diào)速控制方式常用的變頻調(diào)速控制方式可分為三種，現(xiàn)分別介紹如下AV/F控制。包括基本V/F控制和各種補(bǔ)償控制，其特點(diǎn)是控制算法相對(duì)簡(jiǎn)單，在基頻以下，一般其調(diào)速范圍最大可達(dá)10，其缺點(diǎn)是載荷過小時(shí)，由于補(bǔ)償算法的缺陷，容易出現(xiàn)過勵(lì)磁4故不適用于載荷變化較大的場(chǎng)合5。同時(shí)由于V/F控制基于電機(jī)的靜態(tài)模型，故其調(diào)速的動(dòng)態(tài)性能較差。B無速度傳感器矢量控制。矢量控制基于電機(jī)動(dòng)態(tài)模型，將交流電機(jī)等效為直流電機(jī)，得到靜態(tài)，動(dòng)態(tài)性能均較好的調(diào)速效果。無速度傳感器矢量控制利用對(duì)電壓電流等的檢測(cè)，通過推算的方法得到近似的電機(jī)轉(zhuǎn)速，相比轉(zhuǎn)速開環(huán)的矢量控制，能在一定程度上提高調(diào)速性能，由于省去了測(cè)速裝置，故在對(duì)調(diào)速性能不太高的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用，其調(diào)速范圍一般可達(dá)20C有速度傳感器矢量控制。即直接通過測(cè)速裝置獲取電機(jī)轉(zhuǎn)速，相對(duì)于推算的方式，其精度更高，故性能更好，常用在對(duì)調(diào)速靜態(tài)動(dòng)態(tài)性能較高的場(chǎng)合,調(diào)速范圍在20以上，是一種高性能的調(diào)速方式。已知曳引系統(tǒng)額定載荷為25T,設(shè)車輛質(zhì)量在13T25T之間變化，曳引系統(tǒng)中對(duì)重平衡的重量是轎廂重量加50額定載荷，即對(duì)重可平衡掉125T的車輛質(zhì)量，因此曳引系統(tǒng)凈載荷變化范圍為005T125T,載荷變化很大，可以說出現(xiàn)了空載狀況，故V/F控制難以勝任。由于立體車庫曳引系統(tǒng)對(duì)調(diào)速性能要求并不太高，故無速度傳感器矢量控制已經(jīng)足夠。綜合以上分析，本文選用無速度傳感器矢量控制作為變頻調(diào)速的控制方式。（4）檢測(cè)裝置曳引控制主要包括定位控制和選層控制，對(duì)應(yīng)的需要一定的檢測(cè)裝置。A定位控制檢測(cè)。根據(jù)上述對(duì)定位控制的介紹，主要需要兩個(gè)信號(hào)減速信號(hào)和制動(dòng)信號(hào)；為了防止偶然因素引起的定位偏差過大，還可增加一平層檢測(cè)，用以檢測(cè)轎廂位置是否在預(yù)期范圍內(nèi)。不難發(fā)現(xiàn)，以上檢測(cè)量均為開關(guān)量。B選層控制檢測(cè)。立體車庫的選層相對(duì)于電梯選層較為簡(jiǎn)單，其選層控制具體為從一樓到達(dá)某樓層，或者從某樓層到達(dá)一樓，選層控制的核心是對(duì)樓層位置的檢測(cè)。由于耬層位置固定，故對(duì)樓層位置的檢測(cè)亦為開關(guān)量檢測(cè)。接近開關(guān)是利用電子信號(hào)檢測(cè)物體接近的開關(guān)量傳感器，檢測(cè)裝置較為簡(jiǎn)單且較為可靠。旋轉(zhuǎn)編碼器位置檢測(cè)精度較高，可以作為連續(xù)量的檢測(cè)。將旋轉(zhuǎn)編碼器裝在曳引電機(jī)上，可以建立立體車庫豎直位置坐標(biāo)系，形成位置閉環(huán)11,完全可以勝任上述檢測(cè)任務(wù)。但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且安裝較為麻煩。綜合以上分析，本文以簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)為原則，選用接近開關(guān)作為檢測(cè)裝置。3控制方案細(xì)節(jié)1加速啟動(dòng)階段，可通過設(shè)置變頻器加速時(shí)間來控制加速度；2高速運(yùn)行階段，F(xiàn)H可由變頻器設(shè)置，在此設(shè)為50HZ，對(duì)應(yīng)曳引速度VH1M/S3減速階段，可通過設(shè)置變頻器加速時(shí)間來控制減速度；4低速運(yùn)行階段，F(xiàn)L可由變頻器設(shè)置，在此設(shè)為5HZ,對(duì)應(yīng)曳引速度VL01M/S5制動(dòng)階段，由變頻其控制制動(dòng)，為電氣制動(dòng)，可通過設(shè)置變頻器加速時(shí)間來控制制動(dòng)加速度；A開始啟動(dòng)，方向可由變頻器直接控制；B加速完成；C開始減速，首先由檢測(cè)裝置確認(rèn)已到達(dá)目的樓層，再由檢測(cè)裝置產(chǎn)生減速信號(hào)；D減速完成；E開始制動(dòng)，由檢測(cè)裝置產(chǎn)生制動(dòng)信號(hào)；F制動(dòng)完成需要指出的是，由于本問設(shè)計(jì)立體車庫曳引系統(tǒng)采用蝸輪蝸桿減速器，具備自鎖能力，故不存在一般電梯曳引或起重設(shè)備中存在的“溜鉤防止”問題4，即開始啟動(dòng)時(shí)和制動(dòng)完成時(shí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)器配合的問題，制動(dòng)器的主要作用是在緊急狀況下快速制動(dòng)。所以，只要保證啟動(dòng)前制動(dòng)器已松開，制動(dòng)完成后制動(dòng)器才合閘即可，因此正常情況下制動(dòng)器不參與制動(dòng)，損耗非常小，維護(hù)成本較低。圖213制動(dòng)與定位檢測(cè)示意圖圖212控制方案細(xì)節(jié)圖示4檢測(cè)方案細(xì)節(jié)由于低速定位時(shí)曳引速度VL01M/S，理論制動(dòng)距離5MM,定位誤差DS3MM，相對(duì)于定位精度要求10MM小很多，故考慮將制動(dòng)信號(hào)與定位檢測(cè)信號(hào)合二為一，即將制動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生點(diǎn)作為定位檢測(cè)的起點(diǎn)。具體如下如圖所示，當(dāng)從下往上曳引時(shí)，到達(dá)A點(diǎn)開始制動(dòng)，轎廂停止時(shí)若位置在A、B范圍內(nèi)，則定位準(zhǔn)確，否則定位錯(cuò)誤；從上往下曳引時(shí)與之類似。其檢測(cè)裝置布置示意圖如下圖214所示。曳引時(shí)，先由右側(cè)的選層控制擋塊判斷是否到達(dá)樓層，再由左側(cè)的定位檢測(cè)擋塊控制定位。223橫移控制方案設(shè)計(jì)1性能要求（1）定位精度20MM（2）額定速度05M/S（3）加速度限制1M/S2圖214曳引檢測(cè)裝置布置示意圖2功能分析及方案綜合橫移亦屬運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，其功能元及方案與曳引相似，在此只做必要的分析和區(qū)分。（1）定位控制由前文的定位誤差分析得，橫移運(yùn)動(dòng)A1M/S2，V05M/S,DS75MM，超過橫移定位精度要求，故在此采用和曳引相同的低速定位方式。（2）驅(qū)動(dòng)與執(zhí)行橫移的調(diào)速完全可以采用交流雙速電機(jī)，但考慮到曳引已經(jīng)使用了變頻調(diào)速，且曳引和橫移運(yùn)動(dòng)不可能同時(shí)進(jìn)行，故在此提出同一臺(tái)電機(jī)分時(shí)驅(qū)動(dòng)曳引和橫移電機(jī)的方案。下面對(duì)分時(shí)驅(qū)動(dòng)的可行性做出簡(jiǎn)單分析首先變頻器選型的主要依據(jù)是電機(jī)最大電流，故只要以曳引和橫移電機(jī)電流中較大者為選型依據(jù)即可。其次一些變頻器具有同時(shí)存儲(chǔ)多組驅(qū)動(dòng)和控制數(shù)據(jù)組的功能，只要在使用時(shí)切換到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)組即可分別完成控制。因此分時(shí)驅(qū)動(dòng)的方案應(yīng)當(dāng)是可行的。橫移變頻控制方式可以選擇V/F控制或矢量控制，均可滿足要求，為簡(jiǎn)單起見，選擇V/F控制。（3）檢測(cè)裝置橫移運(yùn)動(dòng)主要是從轎廂移動(dòng)到車位，或從車位移動(dòng)到轎廂，故主要控制內(nèi)容為定位控制。與曳引類似，在此選擇接近開關(guān)為檢測(cè)裝置。（4）控制方案細(xì)節(jié)與曳引類似，不同之處為FH25HZ,對(duì)應(yīng)橫移速度05M/S，F(xiàn)L5HZ,對(duì)應(yīng)橫移速度01M/S。（5）檢測(cè)方案細(xì)節(jié)與曳引類似，將制動(dòng)信號(hào)與定位檢測(cè)信號(hào)合二為一。圖215變頻器分時(shí)驅(qū)動(dòng)示意圖所以，橫移檢測(cè)裝置的布置圖如下圖所示。224舉升控制方案設(shè)計(jì)（1）性能要求1定位精度10MM2額定速度01M/S（2）定位控制由前文的定位誤差分析得，A1V01M/S,DS3MM,故只需要正常制動(dòng)即可達(dá)到精度要求。（3）驅(qū)動(dòng)與執(zhí)行擬采用液壓舉升裝置，實(shí)現(xiàn)舉升運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且液壓汽車舉升機(jī)的技術(shù)已比較成熟，可加以參考，減小設(shè)計(jì)難度。故舉升控制系統(tǒng)的執(zhí)行裝置為液壓閥。下圖為某液壓汽車舉升機(jī)原理圖。圖216橫移檢測(cè)裝置布置圖（4）檢測(cè)裝置采用接近開關(guān)作為舉升上下位置到位檢測(cè)信號(hào)。（5）控制方案細(xì)節(jié)舉升控制過程如下舉升A電機(jī)通電，泵空載啟動(dòng)；B延時(shí)3S；C1YA，2YA，4YA通電。停止A1YA，2YA，4YA斷電；B3分鐘后電機(jī)斷電。下降控制過程如下下降A(chǔ)電機(jī)通電，泵空載啟動(dòng)；B延時(shí)3S；C1YA，3YA，5YA通電。停止A1YA，3YA，5YA斷電；B3分鐘后電機(jī)斷電。（6）檢測(cè)方案細(xì)節(jié)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，收到接近開關(guān)信號(hào)，則制動(dòng)；向下運(yùn)動(dòng)亦然。圖218舉升檢測(cè)裝置布置圖圖217某液壓汽車舉升機(jī)原理圖225安全設(shè)計(jì)（1）功能分析對(duì)安全功能分析如下人的安全主要通過庫門和補(bǔ)償板，實(shí)現(xiàn)。庫門在車庫機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)關(guān)閉，防止人的進(jìn)入，從而防止事故；補(bǔ)償板是轎廂在一樓時(shí)與載車板互補(bǔ)的構(gòu)件，兩者互補(bǔ)后在一樓形成完整地面，防止危險(xiǎn)發(fā)生。庫門和補(bǔ)償板均涉及機(jī)械裝置，故與車和設(shè)備的安全一起分析，統(tǒng)稱為運(yùn)行安全。對(duì)運(yùn)行安全功能分析如下（2）功能求解電氣安全方面，主要在電路設(shè)計(jì)部分考慮，詳見第三章；本文對(duì)庫門、補(bǔ)償板和舉升系統(tǒng)只做概念設(shè)計(jì)，故在此不加求解；機(jī)械安全方面，橫移、曳引、舉升的到位聯(lián)鎖保護(hù)通過檢測(cè)裝置檢測(cè)位置和軟件聯(lián)鎖完成，詳見第五章；橫移、曳引、舉升的動(dòng)作聯(lián)鎖可通過電氣聯(lián)鎖和軟件聯(lián)鎖完成，詳見第三章和第五章。1曳引安全圖219安全功能分析圖圖220運(yùn)行安全功能分析圖主要參考電梯曳引系統(tǒng)的機(jī)械安全進(jìn)行設(shè)計(jì)。超速保護(hù)和沖頂或撞底保護(hù)主要參照電梯設(shè)計(jì)，屬于機(jī)械部分，本文不加討論。在此主要討論超載保護(hù)和端站保護(hù)。A超載保護(hù)可通過安裝在繩頭組合中的接近開關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，如上圖所示，本文只采用一個(gè)稱重傳感開關(guān)。B端站保護(hù)參照電梯端站保護(hù)，主要包括強(qiáng)制減速開關(guān)，強(qiáng)制平層開關(guān)和極限開關(guān)2。當(dāng)正常減速或平層檢測(cè)故障時(shí)，強(qiáng)制減速、平層開關(guān)發(fā)揮作用，起到雙重檢測(cè)作用，保證曳引系統(tǒng)正常運(yùn)行。但上述檢測(cè)均失效時(shí)，極限開關(guān)動(dòng)作，控制曳引系統(tǒng)停止。其布置如下圖所示。2橫移安全車位有車保護(hù)是防止在車位有車時(shí)、將車輛存入同一車位，從而避免事故發(fā)生。圖221超載檢測(cè)示意圖圖222終端保護(hù)裝置布置圖在此設(shè)計(jì)在轎廂上安裝一光電開關(guān)，完成對(duì)車位是否有車的檢測(cè)，極限保護(hù)參考一般設(shè)備極限保護(hù)，在此不加討論。226控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案本文設(shè)計(jì)立體車庫主要為開關(guān)量控制，且對(duì)運(yùn)動(dòng)控制要求不高，屬于小型系統(tǒng)，故選用西門子S7200PLC作為控制器；考慮到立體車庫操作需要豐富的人機(jī)界面，同時(shí)需要一定的管理功能，也為了節(jié)省I/O點(diǎn)數(shù)，采用PC機(jī)作為上位機(jī)，負(fù)責(zé)車庫的管理和控制系統(tǒng)的控制和監(jiān)視10。PLC與變頻器采用通信方式連接，簡(jiǎn)化硬件電路，同時(shí)可完成豐富的控制功能。S7200一些CPU模塊具備兩個(gè)RS485通信接口，正好可滿足與PC上位機(jī)和變頻器的通信。變頻器采用西門子MM440通用變頻器，其功能豐富，具備矢量控制功能，且相對(duì)專用變頻器成本較低。圖223橫移車位有車檢測(cè)示意圖圖224控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖第3章控制系統(tǒng)電器選型及電路設(shè)計(jì)31主電路設(shè)計(jì)311動(dòng)力電路動(dòng)力電路主要包括變頻調(diào)速系統(tǒng)主電路，曳引電機(jī)制動(dòng)器電路，舉升系統(tǒng)動(dòng)力電路。1變頻調(diào)速系統(tǒng)主電路變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路可分為三個(gè)部分電源輸入電路、到電動(dòng)機(jī)的輸出電路、制動(dòng)電路。（1）輸入輸出電路主體功能設(shè)計(jì)A保護(hù)功能現(xiàn)代數(shù)字式變頻器本身具備較完善的保護(hù)功能。以電動(dòng)機(jī)溫升模型為依據(jù)的過載保護(hù)能夠?yàn)殡妱?dòng)機(jī)提供優(yōu)于常規(guī)熱保護(hù)的電子過載保護(hù)、這個(gè)保護(hù)功能同時(shí)也部分保護(hù)了變頻器自身；逆變器教熱片溫度保護(hù)功能為變頻器自身提供了完善的過載保護(hù)，因?yàn)樽冾l器自身過載總是要反映在逆變器件的溫度升高上；輸出電壓和相序都受控于變頻器電源缺相只影響直流部分，電動(dòng)機(jī)并不缺相工作，因此不需要一般意義上針對(duì)電動(dòng)機(jī)的過電壓、欠電壓、缺相和逆相序保護(hù)，針對(duì)直流母線電壓的過電壓和欠電壓保護(hù)保證逆變器處于正常的工作條件；瞬間電流超限保護(hù)主要是針對(duì)逆變器件的，但同時(shí)也就為輸出線路和電動(dòng)機(jī)提供了短路保護(hù)4。故外部電路上的保護(hù)主要為后備短路保護(hù)，本文采用空氣斷路器作為后備短路保護(hù)元件，防止變頻器內(nèi)部短路保護(hù)失效時(shí)事故擴(kuò)大?？紤]到變頻器的過載能力一般為150，1MIN,為了防止誤動(dòng)作斷路器額定電流為變頻器額定電流。B電源控制和切換功能設(shè)計(jì)采用接觸器作為電源控制器件。由于采用分時(shí)驅(qū)動(dòng)方式，故需考慮變頻器輸出切換功能。在此采用接觸器完成切換功能，考慮到電機(jī)運(yùn)行時(shí)接觸器切斷電流會(huì)產(chǎn)生過電壓，對(duì)逆變器件造成損害，故不允許在電機(jī)運(yùn)行時(shí)切斷接觸器。同時(shí)為了防止兩接觸器同時(shí)接通，兩臺(tái)電機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)而造成事故，需設(shè)計(jì)電氣互鎖，詳見本章33節(jié)。輸入接觸器選型可按照AC3負(fù)載選型；輸出接觸器負(fù)載為AC3類別，但由于不承擔(dān)切除負(fù)載電流功能，只需考慮電流通過能力，故可按AC1負(fù)載選取4。（2）主電路抗干擾設(shè)計(jì)參考一般工程應(yīng)用的變頻調(diào)速系統(tǒng)主電路抗干擾設(shè)計(jì)，在此采用輸入電抗器抑制變頻器輸入側(cè)諧波干擾，提高功率因素。（3）制動(dòng)電路設(shè)計(jì)變頻電氣制動(dòng)電路主要有三種形式能耗制動(dòng)、直流制動(dòng)、回饋制動(dòng)5。其性能和特點(diǎn)如下圖所示電氣制動(dòng)種類制動(dòng)方式功率/KW用途能耗制動(dòng)消耗在制動(dòng)電阻上50一般要求的制動(dòng)設(shè)備，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不平衡有沖擊，有低速爬行可能直流制動(dòng)動(dòng)能變電能產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩50100要求平穩(wěn)無沖擊，停車準(zhǔn)確回饋制動(dòng)動(dòng)能變電能回饋電網(wǎng)100高低速交叉，正反轉(zhuǎn)交替由于本文曳引系統(tǒng)采用低速平層的方式，故對(duì)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高，且系統(tǒng)功率相對(duì)較小，故采用能耗制動(dòng)方式。能耗制動(dòng)利用電阻將電機(jī)回饋的能量消耗掉。能耗制動(dòng)電路主要涉及制動(dòng)電阻阻值、功率，制動(dòng)單元功率、控制方式。對(duì)于功率不太大的變頻器，制動(dòng)單元集成在變頻器內(nèi)部，故不需考慮制動(dòng)單元功率、控制方式。制動(dòng)電阻阻值限制了最大制動(dòng)力矩，主要與變頻器額定電流和直流回路最大電壓有關(guān)，一般可按變頻器廠家推薦的選擇。制動(dòng)電阻功率決定其消耗回饋能量的能力。負(fù)載分析曳引系統(tǒng)為位能負(fù)載，當(dāng)向下曳引時(shí)，重力勢(shì)能全部回饋給變頻器，功率較大；橫移系統(tǒng)為反抗性負(fù)載，功率較小，且只在制動(dòng)時(shí)有能量回饋給變頻器，與曳引相比可忽略不計(jì)。變頻器負(fù)載周期分析如圖圖31變頻器負(fù)載分析圖表31變頻電氣制動(dòng)性能特點(diǎn)圖制動(dòng)電阻功率P（25215/60）KW896KW（31）另外，設(shè)置在制動(dòng)回路上設(shè)置熱敏開關(guān)，當(dāng)制動(dòng)電阻過載時(shí)，熱敏開關(guān)動(dòng)作，由PLC控制切斷變頻器電源，詳見本章33節(jié)。2曳引電機(jī)制動(dòng)器電路由于本文設(shè)計(jì)立體車庫采用成套曳引機(jī)，其自帶電機(jī)制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路，故控制部分只需設(shè)計(jì)其電源開關(guān)即可，在此采用接觸器控制其電路通斷。3舉升系統(tǒng)主電路主要分為電機(jī)和閥兩部分。電機(jī)電路比較常規(guī)，不再贅述；液壓閥部分，由于YA2、YA4同時(shí)通斷、YA3與YA5同時(shí)通斷，故分別用同一個(gè)繼電器的不同觸點(diǎn)控制。312直流供電電路直流供電電路主要為PLC為核心的控制電路供電。由于交流電網(wǎng)中存在著大量的諧波、雷擊浪涌、高頻干擾等噪聲6，由于電網(wǎng)電壓瞬間變化較難監(jiān)測(cè),這些干擾在同一供電回路傳播是十分難于克服的。為提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力,需采取一定的干擾抑制措施,PLC控制系統(tǒng)供電系統(tǒng)一般采用隔離變壓器、交流穩(wěn)壓器、UPS電源、開關(guān)電源等7。在此采用隔離變壓器作為直流電路電源的干擾抑制設(shè)備。采用24V直流穩(wěn)壓電源作為電源。313輔助電路輔助電路主要包括電源指示和控制電路，維修輔助設(shè)備和散熱風(fēng)扇等。將主電路按電壓分為三部分380V、220V、24V，對(duì)應(yīng)采用三套電源指示和控制電路，用旋鈕開關(guān)和接觸器實(shí)現(xiàn)電源開關(guān)。380V電源為總電源，故在其對(duì)應(yīng)電源開關(guān)處設(shè)置急停開關(guān)，用以在緊急情況下切斷系統(tǒng)電源。314斷路器設(shè)置考慮到電路各部分的額定電壓電流差別較大，同時(shí)也為了防止發(fā)生短路時(shí)故障擴(kuò)大，減小損失，故考慮在多個(gè)回路中設(shè)置斷路器。315接地各主要設(shè)備的外殼均需可靠接地，防止人為操作時(shí)發(fā)生觸電事故。32電氣設(shè)備選型321執(zhí)行電器選型執(zhí)行電器選擇主要屬于機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在此直接列出參數(shù)。曳引電機(jī)三相籠型異步交流電機(jī)，額定功率P25KW,額定轉(zhuǎn)速N1470R/MIN,額定電流48A,極數(shù)P4，額定電壓UED380V。橫移電機(jī)三相籠型異步交流齒輪減速電機(jī)，額定功率P4KW,額定電壓UED380V，額定輸出轉(zhuǎn)速N36R/MIN。曳引電機(jī)制動(dòng)器直流，額定電壓110V，額定電流12A。采用常閉式，即在斷電時(shí)合閘制動(dòng)，通電時(shí)才開閘。防止正在曳引時(shí)突然停電造成事故2。舉升部分不做具體設(shè)計(jì)，故舉升電機(jī)及其電磁閥未加選擇。322變頻器選型已知電機(jī)電壓UED380V，曳引電機(jī)功率明顯大于橫移電機(jī)，選用其額定電流48A作為選型依據(jù)。變頻器額定電流應(yīng)滿足5（32）IN11為變頻器額定電流，為電機(jī)最大電流。IN由于曳引電機(jī)主要在額定電流以下運(yùn)行，故可令，則528A（33）IN11綜上以UN380V，為依據(jù)，選擇西門子MIROMASTER440MM440變IN528A頻器額定輸出/KW額度輸入電流/A額度輸出電流/A重量/KG訂貨號(hào)305962206SE64402UD330EB1MM440帶有一個(gè)RS485接口，可與PLC通信，具備多種V/F控制功能和矢量控制功能，同時(shí)具備存儲(chǔ)三組驅(qū)動(dòng)和命令數(shù)據(jù)組的功能，可滿足分時(shí)驅(qū)動(dòng)不同電機(jī)要求。其變頻器快速調(diào)試參數(shù)設(shè)定如下表所示。表33變頻器快速調(diào)試參數(shù)設(shè)定P0003參數(shù)內(nèi)容默認(rèn)值設(shè)置值說明曳引和橫移電機(jī)1P0100使用地區(qū)00歐洲功率單位KW,頻率默認(rèn)值為50HZ3P0205應(yīng)用領(lǐng)域00恒轉(zhuǎn)矩2P0300電動(dòng)機(jī)類型11異步電動(dòng)機(jī)1P0304電動(dòng)機(jī)額定電壓230400額定電壓為400V2P0310額定頻率50005000額定頻率為5000HZ2P0335電動(dòng)機(jī)冷卻方式00電動(dòng)機(jī)冷卻方式為自冷圖33變頻器選型圖表32變頻器選型表1P0700命令源25COM鏈路的USS設(shè)置1P1000頻率設(shè)定選擇25通過COM鏈路的USS設(shè)定1P1080最小頻率000000允許最低的電動(dòng)機(jī)頻率1P1082最高頻率50005000允許最高的電動(dòng)機(jī)頻率1P1120斜坡上升時(shí)間1000100電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)加速到最高頻率所用的時(shí)間1P1121斜坡下降時(shí)間1000100電動(dòng)機(jī)從最高頻率減速到靜止?fàn)顟B(tài)所用的時(shí)間2P1135OFF3斜坡下降時(shí)間500050參數(shù)發(fā)出OFF3命令后，電動(dòng)機(jī)從最高頻率減速到靜止?fàn)顟B(tài)所用的時(shí)間2P1500轉(zhuǎn)矩設(shè)定值00無主設(shè)定值2P1910自動(dòng)檢測(cè)方式002P0308電動(dòng)機(jī)功率因素000（數(shù)據(jù)暫缺）3P0320電動(dòng)機(jī)磁化電流00由變頻器自行計(jì)算曳引電機(jī)1P0305電動(dòng)機(jī)額定電流3254848A1P0307電動(dòng)機(jī)額定功率0752525KW1P0311電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速014701470R/MIN2P0640過轉(zhuǎn)因子150150電動(dòng)機(jī)過載電流限幅值為額定電流的1502P1300電動(dòng)機(jī)控制方式020無傳感器矢量控制橫移電機(jī)1P0305電動(dòng)機(jī)額定電流325（數(shù)據(jù)暫缺）1P0307電動(dòng)機(jī)額定功率07544KW1P0311電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速01470（數(shù)據(jù)暫缺）2P0640電動(dòng)機(jī)過載因子150150電動(dòng)機(jī)過載電流限幅值為額定電流的1502P1300電動(dòng)機(jī)控制方式01帶磁通電流控制的V/F控制涉及變頻器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)組切換的設(shè)置3P0820DDS位072207220以DIN1為DDS位0的命令源2P0701數(shù)字輸入1的功能199使能BICO參數(shù)化由于未找到通信方式切換變頻器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)組的方法，從而分時(shí)驅(qū)動(dòng)曳引電機(jī)和橫移電機(jī)，故在此采用數(shù)字輸入端子1（DIN1）控制數(shù)據(jù)切換。當(dāng)DDS位0為0時(shí)，切換到DDS1數(shù)據(jù)組，即為曳引電機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)組；當(dāng)DDS位0為1時(shí)，切換到DDS2數(shù)據(jù)組，即為橫移電機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)組。圖32變頻器數(shù)據(jù)組切換示意圖323PLC選型如下表所示是PLCI/O分配表，根據(jù)PLC點(diǎn)數(shù)、輸出類型、功能要求等要求，可選用西門子S7200。表34PLCI/O分配表DIDOI00曳引定位開關(guān)Q00曳引電機(jī)接觸器I01指層開關(guān)Q01曳引制動(dòng)接觸器I02橫移定位開關(guān)Q02舉升電機(jī)接觸器I03舉升定位開關(guān)Q03橫移電機(jī)接觸器I04車位有車開關(guān)左Q04變頻器電源I05車位有車開關(guān)右Q05備用I06上強(qiáng)制減速開關(guān)Q06備用I07上強(qiáng)制平層開關(guān)Q07備用I10上極限開關(guān)Q10向上舉升I11下強(qiáng)制減速開關(guān)Q11向下舉升I12下強(qiáng)制平層開關(guān)Q12舉升輔助I13下極限開關(guān)Q13變頻器數(shù)據(jù)組切換I14橫移極限開關(guān)左Q14聲光報(bào)警器I15橫移極限開關(guān)右Q15備用I16超載開關(guān)Q16備用I17制動(dòng)電阻熱敏開關(guān)Q17備用I20急停開關(guān)I21備用備用由上表可知，輸入點(diǎn)數(shù)DI17，輸出點(diǎn)數(shù)DO9，選擇輸出類型為晶體管型，功能要求通信接口2個(gè)，據(jù)此選擇CPU類型為CPU226；324變頻器選件選型由于MM440變頻器012KW75KW型號(hào)集成了制動(dòng)斬波單元，故不必另選。其選件主要包括制動(dòng)電阻和進(jìn)線電抗器。（1）制動(dòng)電阻選型在變頻調(diào)速系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)部分已分析了制動(dòng)回路的設(shè)計(jì)，制動(dòng)電阻阻值采用廠家推薦值15，但廠家提供的制動(dòng)電阻功率只有22KW，即使使用兩個(gè)阻值為8，功率CPUCPU供電數(shù)字量輸入數(shù)字量輸出通訊口訂貨號(hào)CPU22624VDC2424VDC1624VDC26ES72162AD230X80表35PLC選型為4KW的制動(dòng)電阻串聯(lián)功率依然不夠。故只能選擇其他廠家的制動(dòng)電阻。在此不做具體展開。（2）進(jìn)線電抗器選型選用廠家提供的進(jìn)線電抗器，訂貨號(hào)為6SE64003CR083ED。325接近開關(guān)選型在此將本文涉及接近開關(guān)按功能分為三部分定位接近開關(guān)、超重檢測(cè)接近開關(guān)、車位有車檢測(cè)接近開關(guān)。（1）定位接近開關(guān)選用槽型光電開關(guān)，用于曳引定位、曳引選層、橫移定位、舉升定位檢測(cè)。選用OMORON的定位用槽型光電開關(guān),信號(hào)為E3ZGN11B，重復(fù)精度05MM完全可滿足定位要求。（2）超重檢測(cè)接近開關(guān)由于繩頭組合變形量難以得到，故在此不做選型。（3）車位有車檢測(cè)接近開關(guān)考慮到橫移小車在轎廂時(shí)與車位中的汽車有一定距離，故選用擴(kuò)散反射型光電開關(guān)，其檢測(cè)距離較長(zhǎng)，可完成檢測(cè)。具體選用OMRON的E3FADN23型，檢測(cè)距離為1M。326設(shè)備和器件清單表36設(shè)備清單表元件型號(hào)個(gè)數(shù)廠家S7200CPU2266ES72162AD230XB01西門子DC24V電源PS207（6EP13321LA10）1西門子MM440變頻器6SE64402UD330EB11西門子PC略1制動(dòng)電阻略隔離變壓器ABL6TS16U1施耐德電抗器6SE64003CR083ED01西門子表37器件選清單元件型號(hào)個(gè)數(shù)廠家槽型光電開關(guān)E3ZGN11B4OMRON擴(kuò)散反射光電開關(guān)E3FADN232OMRON極限開關(guān)HL50008OMRON急停按鈕1超載檢測(cè)傳感器略1三位四通換向閥略2二位二通換向閥略1斷路器TESYS7施耐德接觸器TESYS8施耐德繼電器TESYS3施耐德熱繼電器TESYS2施耐德聲光報(bào)警器1施耐德風(fēng)扇維修燈1指示燈2電壓表2電流表2旋鈕開關(guān)3維修插座133PLCI/O接口電路設(shè)計(jì)PLC的I/O分配表參見表34，在此對(duì)電氣聯(lián)鎖進(jìn)行分析，詳見圖33（1）曳引電機(jī)和橫移電機(jī)聯(lián)鎖主電路設(shè)計(jì)分析中提到，為了保證曳引電機(jī)接觸器（KM3）和橫移電機(jī)接觸器KM4不同時(shí)接通，對(duì)其控制電路設(shè)置電氣互鎖（2）曳引電機(jī)和曳引制動(dòng)器聯(lián)鎖保證曳引電機(jī)制動(dòng)器接觸器未動(dòng)作，即制動(dòng)器未松開時(shí)，曳引電機(jī)不通電。（3）橫移電機(jī)和舉升動(dòng)作連鎖PLC電源，輸入輸出點(diǎn)的電源均由DC24V電源提供。圖33PLCI/O接口電路圖34變頻器電路設(shè)計(jì)主要分為三部分動(dòng)力電路，控制電路，通信電路，其中動(dòng)力部分已在主電路設(shè)計(jì)中分析，在此不贅述。電路如圖34（1）控制電路由于采用通信連接，故其通信電路較為簡(jiǎn)單，將S7200CPU的Q10端口與MM440的DIN1端口相連即可。該電路主要功能是切換變頻器驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)組，是筆者未找到對(duì)應(yīng)通信控制方式而采用的權(quán)宜之計(jì)。（2）通信電路S7200CPU226有兩個(gè)RS485接口，選擇其中的PORT0與MM440的RS485端子連接。采用PROFIBUS電纜進(jìn)行連接，CPU226端用網(wǎng)絡(luò)插頭連接，MM440端則直接接端子。接線如圖。由于是高速通信，故電纜的屏蔽層需雙端接地；CPU226的M端與MM440的0V連接為通信口的等電位連接，可以保護(hù)通信口不致因共模電壓差損壞或通信中斷8表38MM440的USS通信相關(guān)端子端子號(hào)名稱功能1電源輸出10V2電源輸出0V29PRS485信號(hào)30NRS485信號(hào)表39變頻器通信配置參數(shù)表P003/P004參數(shù)內(nèi)容默認(rèn)值設(shè)置值說明2/20P2010USS波特率67設(shè)置波特率為19200BIT/S2/20P2011USS地址01設(shè)置MM440的地址為13/20P2009USS規(guī)格化00禁止規(guī)格化3/20P2014USS報(bào)文的停止傳輸時(shí)間0300USS通道接收不到報(bào)文，延遲300MS后將產(chǎn)生故障信號(hào)3/20P2012USS協(xié)議的PZD長(zhǎng)度22PZD（過程數(shù)據(jù)）長(zhǎng)度為2個(gè)字3/20P2013USS協(xié)議的PKW長(zhǎng)度127127PKW長(zhǎng)度可變，自行改變USS規(guī)格化一旦使能USS規(guī)格化，頻率的主設(shè)定值（PZD的字2）就不能解釋為1004000H，而因解釋為絕對(duì)的數(shù)值（例如4000H16384，即16384HZ）,一般采用百分比的方式設(shè)置頻率，故在此禁止USS規(guī)格化。圖34變頻器接線原理圖第4章控制柜設(shè)計(jì)41控制柜元件布置圖設(shè)計(jì)控制柜內(nèi)元件尺寸，以下寬X高X深尺寸指器件安裝在控制柜中，正面面對(duì)控制柜時(shí)觀察到的尺寸。同一類型元件按其最大元件尺寸給出，故留有一定空間余量。表41控制柜內(nèi)元件尺寸表元件尺寸（寬高深）/MM個(gè)數(shù)組合尺寸CPU22619080601DC24V電源9090621MM4402756502451隔離變壓器106109811電抗器1791192191斷路器551321367385132136接觸器1551171186330117118接觸器24577842907784熱繼電制繼電器45778431357784接線端子84848數(shù)十布置圖主要根據(jù)以下原則設(shè)計(jì)1方便操作由于變頻器、PLC和斷路器，在設(shè)備調(diào)試和維護(hù)時(shí)需經(jīng)常操作，故將其布置在控制柜上部。（2）散熱變頻器是控制柜內(nèi)主要的發(fā)熱器件，故將其布置在控制柜上部，以便其產(chǎn)生熱量散出，不影響其他設(shè)備。（3）整齊美觀，方便安裝將功能、外形相似的器件，如斷路器、接觸器、繼電器、接線端子組合在一起，即顯得整齊美觀，同時(shí)方便用統(tǒng)一的導(dǎo)軌安裝。考慮到制動(dòng)電阻的發(fā)熱量特別大，平均值達(dá)9KW，瞬時(shí)值可達(dá)20多KW，故考慮將其單獨(dú)單獨(dú)成柜，以免影響控制設(shè)備。根據(jù)元件尺寸和布置原則，設(shè)計(jì)布置圖如下42控制柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由控制柜元件布置圖設(shè)計(jì)中尺寸和布置，設(shè)計(jì)控制柜的總體尺寸為1800X800X400MM。參照一般控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用角鋼框架附上蓋板的結(jié)構(gòu)，采用單開門結(jié)構(gòu)，在門外側(cè)安裝控制面板，采用板前走線槽的布線方式，電抗器和隔離變壓器安裝在地底板上，其它電氣元件及其連線均安置于安裝板上，（1）框架采用焊接角鋼直接堆疊焊接結(jié)構(gòu)，只需下料和焊接，加工工藝簡(jiǎn)單，且比較穩(wěn)固。圖41控制柜元件布置圖三段角鋼的截面尺寸均為50X50X3MM。（2）蓋板包括頂板、側(cè)板、背板、底板，蓋板厚度均為2，采用螺栓連接的方式連接到框架上。頂板上開有通風(fēng)孔，底板上留有空隙，方便通風(fēng)散熱；側(cè)板上開有進(jìn)出線孔和接地螺栓孔。（3）門采用鋼板雙折彎結(jié)構(gòu)，用暗式鉸鏈與框架的立柱相連接。圖42控制柜框架結(jié)構(gòu)圖（4）安裝板采用3MM厚鋼板，尺寸為1650X750MM（5）安裝控制柜底部用四個(gè)墊塊墊起，以在底部留出通風(fēng)空間，同時(shí)也防止底部螺栓觸地。圖43暗式鉸鏈與立柱連接圖43電源指示及控制面板設(shè)計(jì)圖44電源指示及控制面板圖第5章軟件設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)主要分為控制軟件和監(jiān)控軟件?？刂栖浖蒔LC運(yùn)行，直接處理現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)輸入輸出；監(jiān)控軟件由PC上位機(jī)運(yùn)行，提供人機(jī)界面，完成控制系統(tǒng)操作輸入和狀態(tài)監(jiān)視。51控制軟件流程圖設(shè)計(jì)垂直升降立體車庫的存取車策略一般有三種存車優(yōu)先、取車優(yōu)先、原地待命。其中原地待命策略所需時(shí)間和能耗最少