智能立體停車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

牛羽新+魏東輝+高明+徐佳音

摘 要 本文先分析了不同類(lèi)型的車(chē)庫(kù)功能特點(diǎn)和適用范疇，詳細(xì)介紹立體停車(chē)庫(kù)的機(jī)械構(gòu)造、電氣結(jié)構(gòu)與安全裝備設(shè)計(jì)，從硬件的層面對(duì)整個(gè)車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述；在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中確定了以 PLC為主控單元的控制方案，并對(duì)控制系統(tǒng)的輸入、輸出進(jìn)行了詳細(xì)分析，完成了控制系統(tǒng)的輸入、輸出分配和 PLC選型，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的程序流程圖，完成了立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞 智能 立體停車(chē)庫(kù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP278 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1研究的目的與意義

現(xiàn)在還沒(méi)有針對(duì)城市住宅小區(qū)，特別是在一二線汽車(chē)保有量大的城市中的立體車(chē)庫(kù)，來(lái)解決私人汽車(chē)的停放問(wèn)題。為了解決我國(guó)住宅小區(qū)內(nèi)找車(chē)位難、停車(chē)難的問(wèn)題，現(xiàn)提出可以利用小區(qū)內(nèi)較小的面積，建立中小型的多層立體停車(chē)庫(kù)。并接入城市中車(chē)庫(kù)的通信管理系統(tǒng)再配合手機(jī)APP進(jìn)行車(chē)位的查找，能使住戶存取車(chē)輛時(shí)，得到方便、快捷、安全和可靠的用戶體驗(yàn)。升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)對(duì)土地的利用率和空間利用率很高，使用時(shí)的操作也很靈活、方便同時(shí)也能適應(yīng)各種室內(nèi)外環(huán)境，被認(rèn)為是解決大城市住宅小區(qū)停車(chē)問(wèn)題的主要手段之一。

2系統(tǒng)工作流程

在立體停車(chē)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主要存在電機(jī)的啟動(dòng)和傳感器的檢測(cè)等開(kāi)關(guān)量信號(hào)，主控單元控制系統(tǒng)由歐姆龍S7-200版PLC進(jìn)行編程。初步估計(jì)需使用兩臺(tái)橫移電機(jī)，三臺(tái)升降電機(jī)。各種傳感器信號(hào)被檢測(cè)后，通過(guò)數(shù)字輸入（DI）輸入到PLC、PLC經(jīng)過(guò)運(yùn)算，通過(guò)數(shù)字輸出（DO）將信號(hào)輸出并傳送給立體停車(chē)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)等執(zhí)行元件的控制，立體停車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)信息流程如圖1所示：

3檢測(cè)信號(hào)算法設(shè)計(jì)

3.1車(chē)庫(kù)檢測(cè)信號(hào)

控制程序根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)順序執(zhí)行，控制輸出，因此檢測(cè)信號(hào)成為控制程序執(zhí)行的重要依據(jù)。對(duì)于在二層（及以上）的每個(gè)車(chē)托，其運(yùn)行狀態(tài)只存在上升、下降兩種，車(chē)托板停放位置也只有上位或下位，所以都有以下檢測(cè)信號(hào)：車(chē)托板上位，車(chē)托板上極限，車(chē)托板下位，車(chē)托板下極限。車(chē)托板在上位時(shí)，都會(huì)設(shè)安全掛鉤，掛鉤也為通電閉合和斷電打開(kāi)兩種狀態(tài)，并設(shè)置特定的行程開(kāi)關(guān)獲取掛鉤的狀態(tài)信息。車(chē)托板向上運(yùn)行過(guò)程中，檢測(cè)到上位信號(hào)，則自動(dòng)停止運(yùn)行；如果上位開(kāi)關(guān)被損壞，系統(tǒng)未檢測(cè)到信號(hào)，車(chē)托板仍然會(huì)繼續(xù)向上運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到上極限開(kāi)關(guān)處時(shí)，上極限信號(hào)就會(huì)自動(dòng)切斷電機(jī)電源，使電機(jī)停電，無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行，起著雙重保險(xiǎn)的作用。如果兩道位置開(kāi)關(guān)均被損壞，車(chē)托板運(yùn)行到位而無(wú)信號(hào)返回時(shí)，車(chē)托板會(huì)繼續(xù)上行或下行，從而容易發(fā)生不可預(yù)料的事故，但有了PLC的時(shí)間保護(hù)，則能夠?qū)?chē)托板的運(yùn)行起到第三層的保護(hù)。

3.2急停信號(hào)

系統(tǒng)必須在方便、合適的位置設(shè)有急停開(kāi)關(guān)，以保護(hù)人員及財(cái)產(chǎn)的安全。一旦發(fā)生意外，按下急停開(kāi)關(guān)，即可切斷所有電機(jī)的電源使車(chē)托板無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行。

3.3輸入、輸出控制信號(hào)

因輸入、輸出控制信號(hào)較多，所以先將兩者分開(kāi)進(jìn)行單獨(dú)分析，然后再對(duì)PLC進(jìn)行選型后可以確定控制系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備及對(duì)應(yīng)的輸入、輸出分配信號(hào)表。

4安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)

用PLC進(jìn)行系統(tǒng)控制時(shí)，有自動(dòng)、手動(dòng)兩種方式。在兩種方式同時(shí)使用時(shí)，所有信號(hào)進(jìn)入PLC后，PLC將按照外部檢測(cè)信號(hào)、輸出控制信號(hào)、正反轉(zhuǎn)接觸器線圈（控制電機(jī)）和各電機(jī)接觸器線圈，來(lái)控制各車(chē)托板的運(yùn)行狀態(tài)。

（1）超長(zhǎng)開(kāi)關(guān)只要有一個(gè)被遮擋（無(wú)論是前部還是后部），所有的車(chē)托板都立即停止動(dòng)作。

（2）入口處只要檢測(cè)到有人員誤入，所有車(chē)托板都必須立刻停止動(dòng)作（無(wú)論是橫移還是升降）。只有通過(guò)按下“復(fù)位”按鈕，才能解除此聯(lián)鎖。

（3）只有安全掛鉤置于開(kāi)啟位置時(shí)，才能啟動(dòng)下降動(dòng)作。

（4）任何車(chē)托板觸發(fā)上、下極限位開(kāi)關(guān)后，必須保證立即切除所有電機(jī)電源。

（5）人為觸發(fā)急停按鈕后，也必須保證立刻斷開(kāi)所有電機(jī)電源。

5結(jié)論

中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速飛躍推動(dòng)城市化進(jìn)程加快，家家戶戶都開(kāi)始選擇以車(chē)代步，而在人口膨脹導(dǎo)致土地資源緊缺的情況下，可以預(yù)見(jiàn)的是，立體停車(chē)庫(kù)的逐步推廣與普及將是未來(lái)發(fā)展的一大趨勢(shì)，而設(shè)計(jì)及技術(shù)的不完備導(dǎo)致到目前為止，我國(guó)的立體停車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)與建造仍處于初級(jí)階段，為進(jìn)一步改善這一問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)立體停車(chē)庫(kù)的硬件、控制和管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)提供了初步的規(guī)劃和研究，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和潛在的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 李鐵軍，張淑敏.PLC在數(shù)控機(jī)床電氣控制方面的應(yīng)用[J].機(jī)械工程師，2005（09）：23-25.

[2] 楊克沖，陳吉紅，鄭小年.數(shù)控機(jī)床電氣控制[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005.endprint