基于贝加莱控制系统的扁平型直线感应电动机驱动立体停车库解决方案(3)

4 基于贝加莱工控装置的立体停车库自动化控制系统

4.1 系统构成[5]

该立体停车库自动控制系统以PLC为核心，采用贝加莱的X20系列PCC(可编程计算机控制器)作为主控制器，配置了X20CP1486标准CPU模块1块和I/O模块若干块(X20系统背板采用X2X Link总线传输，传输速率为12Mbit/s)，其中含数字量输入点约300余点(主要用于各停车单元和升降机构的位置检测输入)和数字量输出点300余点(主要用于各停车单元初级块绕组变频激励的选通信号输出)以及与之配套的电源模块X20BR9300若干块。根据本文2.2节的估算结果，平移驱动扁平直线电机的负载电流为16~20A，按具备驱动2台直线电机的功率考虑，选择400V 22kW等级的变频器。按照最优化分配驱动资源的原则，该立体车库12层的72个平移驱动单元可共用4台变频器。

该系统共配置了6台400V 22kW平移驱动变频器(含升降间的载车单元单独配置的2台)和1台400V 30kW升降驱动矢量控制变频器，它们均选用贝加莱的ACOPOSinverter系列。

该立体停车库的监控系统则配置了1台集成UPS的贝加莱APC910新型工控机和1台Automation Panel触摸屏。APC910主要用于系统设置、后台监视、数据存储、事件记录和收费管理，一旦外部电力供应中断，UPS就会对数据进行安全备份并执行正常关闭程序，以防止未保存数据的丢失;触摸屏主要用于工作方式选择、在线存取车输入、在线监视、手动操作和报警信息显示。

该系统采用了Ethernet POWERLINK实时以太网技术，X20CP148与7台ACOPOSinverter系列变频器通过Ethernet POWERLINK实现实时高速数据通讯;而X20CP1486与APC910工控机和Automation Panel触摸屏之间，则通过工业以太网交换机实现数据通讯。

在软件方面，采用了贝加莱的Automation Studio集成软件开发平台，全部应用软件均基于该平台完成设计和开发。

该立体停车库自动化系统硬件架构如图6所示。

图6 立体停车库自动化系统硬件架构图

4.2载车平板的平移和升降驱动

按照最优化分配驱动资源的原则，一层需配置4台变频器，即6个平移单元的前、后、左、右初级块绕组各由1台变频器激励。考虑到升降机构和汽车进、出需要时间(因楼层高低而不等，约在20S~ 50S范围内)，准备下一次存(取)车的有关层可利用这个时间段来完成平移驱(最远单元与进(出)口单元之间所需的5次平移时间之和在20S以内)，故该立体车库12层的72个平移驱动单元可共用这4台变频器。每层有6个平移驱动单元，每个驱动单元各装备有2个纵向初级块(前、后)和2个横向初级块(左、右)，该6个单元共有24个初级块，共用4台400V 22kW变频器。它们的驱动对象具体分配如下：

1#变频器：第1~6单元的6个前初级块(12层共72个);

2#变频器：第1~6单元的6个后初级块(12层共72个);

3#变频器：第1~6单元的6个左初级块(12层共72个);

4#变频器：第1~6单元的6个右初级块(12层共72个)。

升降间的载车平移驱动单元也装备有2个纵向初级块(前、后)和2个横向初级块(左、右)，它们各由1台400V 22kW变频器供电激励。

根据拟存、取车单元的位置，PLC自动安排次级块(即载车平板)的最佳运动路线，共拟定了存车和取车运动路线各5种。并基于PLC程序控制，自动按顺序和所需相序选择接通相关初级块的纵向和横向绕组，通常需要同时并以相同方式激励相同驱动方向上的相邻两个平移驱动单元的初级块绕组。。

载车平板的升降卷扬装置由1台22kW三相异步电动机驱动，配置1台400V 30kW矢量控制变频器。

上述6台400V 22kW平移驱动变频器以及1台400V 30kW升降驱动变频器均由PLC通过Ethernet Powerlink 实时高速以太网实施控制。载车平板的平移和升降驱动简化原理如图7所示。

图7 载车平板的平移和升降驱动简化原理图

4.3主要功能及特点

4.3.1 主要功能

(1)设有自动和PLC手动控制两种存取车工作方式，通常采用自动方式，手动方式仅用于调试、维修和故障处理。

(2)在入(出)口单元上设有载车平板纵向和横向光电定位检测装置以及车辆的前/后、左/右和高度限制光电检测装置，以限制存入车辆的外形尺寸并控制其初始位置，为后续流程创造条件。

(3)通过触摸屏的HMI画面输入存/取车数据，借助PLC程序自动确定的路线和平移及垂直驱动，可迅速地将所需存放的汽车输送到自动分配的停车位置，也可迅速地将所指定的汽车从库内取出。

除HMI操作外，还可以通过IC卡轻松实现操作。把车驶上载车平板，熄火并确保车辆停止，然后将卡放在读卡器上以指示系统自动操作，于是该停车系统将会自动将车辆送入泊位。