论文部分内容阅读
摘要：本文主要介绍了汽车升降机的工作原理，确定了以PLC为主控单元的控制方案，并对控制系统的输入、输出进行详细分析，完成了控制系统的输入、输出分配和PLC选型，设计了控制系统的程序流程图，完成了汽车升降机控制系统设计。
引言
汽车专用升降机是专门用作不同平层的汽车搬运的升降机，主要是解决因场地狭小无法采用自走式坡道的情况，这样可以代替汽车进出车库的斜坡道，大大节省空间，提高车库利用率。本文以三层垂直升降式为研究对象，设计了基于PLC的控制系统，并在S7-200上得到了实现。
1.汽车升降机的结构和工作原理
汽车升降机主要由框架、载车板、传动系统、控制系统、安全防护装置、载车板托起机构等六大部分组成，框架是升降机的支撑结构，采用钢结构，具有较强的强度和刚度；载车板用来承载车辆，载车板上装有四根钢丝绳，通过传动系统进行升降；安全防护措施是升降机的安全保障，设有紧急停止开关、车长光电检测、挡车器、警示装置；旋转支撑块主要是用来解决载车板防坠落及可靠停放车辆。结构示意图如下：图1
工作原理：将升降机上下升降至需要存取层，司机将汽车开进升降机的载车板上，升降机再进行升或降，将汽车送到指定层的出入口，司机再将汽车从升降机的载车板上开出，完成搬运汽车的功能。
2.硬件控制方案
整个控制系统中，主要是控制电机的启停信号和限位开关、接近开关、光电开关等开关量信号，控制模式为逻辑控制模式，故选择PLC作为主控单元进行控制系统设计，该控制系统选用的是西门子S7-200的PLC作为可编程控制单元的核心。
各种开关量检测信号通过外围线路连接到PLC的输入通道的输入点上，经过编程进行逻辑运算将输出信号传到输出点，完成对升降电机，托起机构的旋转电机控制。电路硬件结构框图如下：图2
3.控制系统的输入、输出分析
3.1 输入分析
3.1.1.控制柜：主要由配电部分、相序保护器、接触器、过载保护器、可编程控制器PLC几部分组成。
3.1.2.操作盒：每层配备一个，方便存取车使用，操作盒面板上设有手动/自动切换按钮、各层的启动、急停、上升、下降、托起、松开、确认、取消等控制按钮。
3.1.3.定位检测：为了保证载车板能准确运动到指定位置，在各层相应位置装有限位检测载车板是否准确升降到位。
3.1.4.车辆超长及人车误入检测：为了检测停放车辆是否符合本设备规定的车辆及在运行过程中人车误入，在每层出入口处各装有一对光电检测装置。
3.2 输出分析
3.2.1.升降电机：由于载车板提升所需功率较大，因此选用三相3.7kW交流电机，载车板的升降由电机的正反转控制实现。
3.2.2.旋转电机：使用小功率60W的三相交流电机，通过旋转电机的正反转控制，带动旋转块将载车板支撑住，使载车板能够平稳地停靠在上面，防止晃动，存取车时可靠进出。
3.2.3.指示装置：运行警示灯、故障报警蜂鸣器。设备在运行过程中，运行灯亮且发声，提醒人员注意；当设备存在故障时，蜂鸣器发出报警声，且设备只能点动操作，需停机检修排除故障，才能自动运行。
根据输入输出分析，确定控制系统的输入输出点分配，见表1：
4.PLC选型
选用CPU226模块，24输入/16继电器输出，因该模块具有较强的扩展功能和控制功能，适用于复杂的中小型控制系统，故本系统采用CPU226作为控制系统的核心基本单元，根据控制点输入/输出分配点数需要，该控制系统需要32输入/16输出，基本单元不能满足输入/输出的要求，需增加扩展模块，所选扩展模块为8输入/8输出的EM223扩展模块，共需一片，基本单元与扩展模块通过总线连接起来。
5.控制系统软件控制方案
升降机PLC控制系统的主要功能是搬运汽车的功能，其控制方式有点动/自动两种方式，点动控制方式是通过上升、下降、托起、松开，把载车板及旋转支撑块调整到位，主要用于调试维修或应急处理，自动控制方式是升降机正常工作时，系统自动确定载车板停放在某一层，通过操作箱上的操作按钮按一下需到的那一层，再“确认”后，系统自动调用到那一层的子程序，运行到该层。
载车板升降过程中最关键的是，必须将上层或下层旋转块松开，让出通道，使其载车板上升或下降到指定层。升降过程的运行规则是：载车板停放在某一层，需要降到下一层时，必须先提升一点高度，即到本层限位装置处后，将本层旋转块松开，再降到下一层，下一层旋转支撑块再载车板降的同时必须托起到位，载车板才能可靠地降到该层支撑块上；载车板需从下一层升到上一层时，提升电机提升载车板，同时延时几秒后，上层旋转支撑块必须松开到位，让出其通道，当载车板提升到需到的那一层限位装置处后，该层旋转支撑块再托起，且必须托起到位后再将载车板降到支撑块上。底层直接停放在地面上。升降机控制程序流程图如下：图3：
6.结束语
升降机控制系统采用S7-200作为控制系统的核心进行设计，且通过两种方式进行控制，保证系统的可靠运行，满足了升降机的控制功能和使用要求，同时，在软件设计过程中，充分考虑了提升到指定层存取车的可靠性，旋转块运转到位与否在硬件电路及程序设计上都进行了可靠的保证措施，使其整个控制系统高效稳定运行。
参考文献
[1] 方强、李丽娜、孙宏昌.PLC可编程控制器技术开发与应用实践.电子工业出版社.2009.8
[2] 史先传.基于PLC控制的小型电梯模型的研制[J] .微计算机信息.2008.5-1：59-61
[3] GB5226.2-2002机械安全 机械电气设备 第32部分：起重机械技术条件
引言
汽车专用升降机是专门用作不同平层的汽车搬运的升降机，主要是解决因场地狭小无法采用自走式坡道的情况，这样可以代替汽车进出车库的斜坡道，大大节省空间，提高车库利用率。本文以三层垂直升降式为研究对象，设计了基于PLC的控制系统，并在S7-200上得到了实现。
1.汽车升降机的结构和工作原理
汽车升降机主要由框架、载车板、传动系统、控制系统、安全防护装置、载车板托起机构等六大部分组成，框架是升降机的支撑结构，采用钢结构，具有较强的强度和刚度；载车板用来承载车辆，载车板上装有四根钢丝绳，通过传动系统进行升降；安全防护措施是升降机的安全保障，设有紧急停止开关、车长光电检测、挡车器、警示装置；旋转支撑块主要是用来解决载车板防坠落及可靠停放车辆。结构示意图如下：图1
工作原理：将升降机上下升降至需要存取层，司机将汽车开进升降机的载车板上，升降机再进行升或降，将汽车送到指定层的出入口，司机再将汽车从升降机的载车板上开出，完成搬运汽车的功能。
2.硬件控制方案
整个控制系统中，主要是控制电机的启停信号和限位开关、接近开关、光电开关等开关量信号，控制模式为逻辑控制模式，故选择PLC作为主控单元进行控制系统设计，该控制系统选用的是西门子S7-200的PLC作为可编程控制单元的核心。
各种开关量检测信号通过外围线路连接到PLC的输入通道的输入点上，经过编程进行逻辑运算将输出信号传到输出点，完成对升降电机，托起机构的旋转电机控制。电路硬件结构框图如下：图2
3.控制系统的输入、输出分析
3.1 输入分析
3.1.1.控制柜：主要由配电部分、相序保护器、接触器、过载保护器、可编程控制器PLC几部分组成。
3.1.2.操作盒：每层配备一个，方便存取车使用，操作盒面板上设有手动/自动切换按钮、各层的启动、急停、上升、下降、托起、松开、确认、取消等控制按钮。
3.1.3.定位检测：为了保证载车板能准确运动到指定位置，在各层相应位置装有限位检测载车板是否准确升降到位。
3.1.4.车辆超长及人车误入检测：为了检测停放车辆是否符合本设备规定的车辆及在运行过程中人车误入，在每层出入口处各装有一对光电检测装置。
3.2 输出分析
3.2.1.升降电机：由于载车板提升所需功率较大，因此选用三相3.7kW交流电机，载车板的升降由电机的正反转控制实现。
3.2.2.旋转电机：使用小功率60W的三相交流电机，通过旋转电机的正反转控制，带动旋转块将载车板支撑住，使载车板能够平稳地停靠在上面，防止晃动，存取车时可靠进出。
3.2.3.指示装置：运行警示灯、故障报警蜂鸣器。设备在运行过程中，运行灯亮且发声，提醒人员注意；当设备存在故障时，蜂鸣器发出报警声，且设备只能点动操作，需停机检修排除故障，才能自动运行。
根据输入输出分析，确定控制系统的输入输出点分配，见表1：
4.PLC选型
选用CPU226模块，24输入/16继电器输出，因该模块具有较强的扩展功能和控制功能，适用于复杂的中小型控制系统，故本系统采用CPU226作为控制系统的核心基本单元，根据控制点输入/输出分配点数需要，该控制系统需要32输入/16输出，基本单元不能满足输入/输出的要求，需增加扩展模块，所选扩展模块为8输入/8输出的EM223扩展模块，共需一片，基本单元与扩展模块通过总线连接起来。
5.控制系统软件控制方案
升降机PLC控制系统的主要功能是搬运汽车的功能，其控制方式有点动/自动两种方式，点动控制方式是通过上升、下降、托起、松开，把载车板及旋转支撑块调整到位，主要用于调试维修或应急处理，自动控制方式是升降机正常工作时，系统自动确定载车板停放在某一层，通过操作箱上的操作按钮按一下需到的那一层，再“确认”后，系统自动调用到那一层的子程序，运行到该层。
载车板升降过程中最关键的是，必须将上层或下层旋转块松开，让出通道，使其载车板上升或下降到指定层。升降过程的运行规则是：载车板停放在某一层，需要降到下一层时，必须先提升一点高度，即到本层限位装置处后，将本层旋转块松开，再降到下一层，下一层旋转支撑块再载车板降的同时必须托起到位，载车板才能可靠地降到该层支撑块上；载车板需从下一层升到上一层时，提升电机提升载车板，同时延时几秒后，上层旋转支撑块必须松开到位，让出其通道，当载车板提升到需到的那一层限位装置处后，该层旋转支撑块再托起，且必须托起到位后再将载车板降到支撑块上。底层直接停放在地面上。升降机控制程序流程图如下：图3：
6.结束语
升降机控制系统采用S7-200作为控制系统的核心进行设计，且通过两种方式进行控制，保证系统的可靠运行，满足了升降机的控制功能和使用要求，同时，在软件设计过程中，充分考虑了提升到指定层存取车的可靠性，旋转块运转到位与否在硬件电路及程序设计上都进行了可靠的保证措施，使其整个控制系统高效稳定运行。
参考文献
[1] 方强、李丽娜、孙宏昌.PLC可编程控制器技术开发与应用实践.电子工业出版社.2009.8
[2] 史先传.基于PLC控制的小型电梯模型的研制[J] .微计算机信息.2008.5-1：59-61
[3] GB5226.2-2002机械安全 机械电气设备 第32部分：起重机械技术条件