一、引 言

機械式停車設備行業(yè)在我國是近十幾年來發(fā)展起來的新興行業(yè)。隨著我國人民生活的不斷提高和汽車工業(yè)的高速發(fā)展，機械式停車設備以其*的*性，zui近幾年得到了廣泛的應用。智能電梯式機械停車設備是自動化程度較高的機械式停車設備，為了能在提高空間利用率的同時又保證較高的存取車效率，對停車設備的設計、制造、安裝都要求有更高的標準，電氣控制系統(tǒng)也更具難度。

二、總體方案設計

智能化電梯式機械停車設備采用目前國內(nèi)的智能控制系統(tǒng)，司機只要將車開到旋轉(zhuǎn)升降臺上，控制系統(tǒng)便自動安全地將其輸送到的空車位，完成整個停車過程。采用電梯式停車設備，無論從高度、技術水平還是整個建設規(guī)模，是創(chuàng)造更多空間的*選擇。上海金陵大廈的電梯式機械停車設備的停車層采用鋼結(jié)構，分布在電梯行走的*通道的兩側(cè)，每層停車層由左右各2個停車位組成，每個車位上均設置有停車定位架。升降機的總提升高度達42米。電梯式立體車庫平面總圖如圖1所示。

圖1 電梯式立體車庫平面總圖

1．主要技術性能指標設計

（1）停車標準尺寸（L×W×H）：5050mm×1850mm×1550mm。
（2）停車數(shù)量：46。
（3）停車重量：1700Kg。
（4）升降電機功率：22 kW；速度：120 m/min。橫移電機功率：2.2 kW；速度：20 m/min。轉(zhuǎn)臺電機功率：1.5 kW；速度：4 r/min。
（5）控制方式：PLC控制。
（6）操作方式：IC卡、觸摸屏、按鈕箱。
（7）存取時間：平均85s。

2．設備特點分析

（1）占地少，容車量大，高層設計zui高能夠達到平均一輛車僅占一平方米的空間。
（2）安全性好，采用多重安全保護裝置確保設備運行安全。
（3）車輛存取速度快、效率高，車輛存取zui長時間≤120秒。
（4）采用變頻調(diào)速技術，智能化程度高，可預約存取車、上下班高峰存取車和空車位導向。
（5）存取車輛均向前開，無需倒車。
（6）計費、監(jiān)控、檢測全智能化，管理人員少。

三、控制系統(tǒng)工作原理

這套全自動化系統(tǒng)的技術核心設備是升降機和鏟車，司機存取車時，操作員不必具備專業(yè)技能，只需將車開到進出口層的旋轉(zhuǎn)工作臺上，控制系統(tǒng)將自動發(fā)出指令，旋轉(zhuǎn)工作臺自動旋轉(zhuǎn)到升降機位置，然后升降機上升至要停放的樓層，升降機上的鏟車把車輛送到規(guī)定的停車位置，完成存車動作。取車過程則相反，由于在車庫的進出口室設置了一部自動轉(zhuǎn)盤，使司機取車時不用倒車出庫。整個停車庫系統(tǒng)還配有停車收費管理系統(tǒng)，停車監(jiān)控系統(tǒng)，停車報表打印系統(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)硬件設計

控制器采用三菱AnS系列的PLC，它是專為順序控制和數(shù)學運算而開發(fā)的控制器。AnS系列的PLC提供多種網(wǎng)絡系統(tǒng)組合和特殊功能組件，使其更地適用于過程控制、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）、輸出模塊（A1SY10—控制輸出的信號）、網(wǎng)絡通信模塊（A1SJ71AP21—進行網(wǎng)絡通信）、高速計數(shù)模塊（A1SD62—編碼器讀數(shù)計數(shù)）、模擬量輸入模塊（A1S64AD—變頻反饋信號）、模擬量輸出模塊（A1S62DA—變頻輸出信號）、串口通訊組件（A1SJ71UC24-R2—觸摸屏連接的通訊接口）；上位機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）、輸出模塊（A1SY10—控制輸出的信號）、網(wǎng)絡模塊（A1SJ71AP21—進行網(wǎng)絡通信）、通訊組件（A1SJ71UC24-R2—操作界面連接的通訊接口）、通訊組件（A1SJ71UC24-R2—打印機連接的通訊接口）。

根據(jù)實際應用情況，現(xiàn)場傳感器網(wǎng)絡設計包括16路傳感器輸入點信號連接到4個TM-4NC輸入單元，通過長距離通訊線連接到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)軟件設計

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

圖3 軟件流程圖

存取車程序操作設計了自動、手動、檢修、只存、只取操作方式。“只存”操作方式應用在上班高峰時，此時主要是存入車輛；“只取”操作方式應用在下班高峰時，此時主要是取出車輛。上位機的應用軟件對系統(tǒng)的報警和實時工作狀態(tài)進行處理分析使操作管理人員充分了解停車場車位的可用數(shù)量、具體位置及用戶分類等，使操作管理人員合理調(diào)度，合理科學地對車場進行管理。

六、控制系統(tǒng)關鍵技術說明

1．升降機定位設計

升降機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，應用輸入中斷處理，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到±5mm，平均存取車輛時間為98秒。低速定位時矢量變頻的速度為50Hz～10Hz，矢量變頻高速運行時的速度為700Hz，加減速時變頻輸出速度按PLC數(shù)據(jù)運算表輸出，保證加減速平穩(wěn)。升降機矢量變頻控制如圖4所示。

圖4 升降機矢量變頻控制圖

矢量變頻控制符號說明：

FWD——PLC輸出控制的變頻正轉(zhuǎn)指令（升降機上升）；
REV——PLC輸出控制的變頻反轉(zhuǎn)指令（升降機下降）；
X1——PLC輸出控制的變頻預激磁指令；
X2——PLC輸出控制的變頻停止指令； 
X3——PLC輸出控制的負載補償偏置（+）指令；
X4——PLC輸出控制的負載補償偏置（-）指令；
RYA——變頻器運行有速度時，輸出信號到PLC；
30B——變頻器運行錯誤時，輸出報警信號到PLC；
I2、I1——PLC特殊功能模塊A1S62DA輸出模擬信號（0～10V）控制矢量變頻速度；
A0、N——變頻負荷反饋信號（0～10V）輸入到PLC特殊功能模塊A1S64AD。

2．高速計數(shù)模塊應用設計

選用高速計數(shù)特殊功能模塊A1SD62。當接通電源或PLC復位時，初始值被寫入緩存中，它有2個通道的高速計數(shù)，A1SD62共使用32點輸入和32點輸出信號，比如系統(tǒng)使用X20-X3F、Y20-Y3F，那么Y34是CH1計數(shù)允許命令，Y3B是CH2計數(shù)允許命令。CH1？的采樣計數(shù)值緩存地址是4、5，CH2的采樣計數(shù)值緩存地址是36、37。兩個通道高速計數(shù)的程序如圖5所示。

圖5 高速計數(shù)程序

3．數(shù)字-模擬變換模塊應用設計

選用D/A特殊功能模塊A1S62DA。它有2個通道的D/A轉(zhuǎn)換，并設定數(shù)值的分辨率為1/4000，當數(shù)值為4000時，對應的模擬輸入值為10V，數(shù)值為2000時，對應的模擬輸入值為5V；數(shù)值為0時，對應的模擬輸入值為0V。A1S62DA共使用32點輸入和32點輸出信號，比如系統(tǒng)使用X0-X1F、Y00-Y1F，那么X1是D/A變換器準備好標志，X2是出錯標志，Y10是CH1D/A變換值輸出允許標志，Y11是CH2？D/A變換值輸出允許標志，Y18是D/A模塊出錯復位標志，比如兩個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．上位機和下位機通訊網(wǎng)絡設計

上位機和下位機的通訊通過網(wǎng)絡通訊模塊A1SJ71AP21連接。需要在軟件中設置網(wǎng)絡參數(shù)。選擇MelsecNet網(wǎng)絡，上位機設置網(wǎng)絡類型是MNET？II-主站點，起始I/O號為0120總站數(shù)為1。然后進行網(wǎng)絡范圍分配，設置主站的發(fā)信范圍為W0000～W01FF，從站的發(fā)信范圍為W0200～W03FF。下位機設置網(wǎng)絡類型是MNETII-本地站點，起始I/O號為0120。

七、結(jié)束語

通過調(diào)試運行，整個停車設備的結(jié)構緊湊、設計合理、運行良好，充分發(fā)揮了AnS系列PLC控制器的高可靠性、強功能性等特點，特別是AnS系列PLC的特殊功能模塊在停車設備中的應用具有推廣價值，對同行業(yè)的機械式智能化電梯式停車設備的設計具有借鑒意義。這種類型的停車設備，不僅在有效節(jié)約地域空間基礎上科學解決了停車占地難題，而且還提升主體建筑的價值。高智能化、自動化程度高、綠色環(huán)保等特征在行業(yè)中都有較的優(yōu)勢，特別使用于城市立體車庫的建造。