基于PLC的立體循環(huán)式停車機(jī)構(gòu)

孫少鵬，馮壯壯，王中星，趙子莜，邵若時(shí)

（河南科技大學(xué)，河南 洛陽 471003）

1 項(xiàng)目背景

隨著生活水平的提高，私人轎車的擁有量一直在增加。到目前為止，全國汽車保有量高達(dá)2.05億輛，其中31個(gè)城市的汽車數(shù)量超過100萬輛，北京、成都、重慶、上海、蘇州、深圳、天津、鄭州、西安、東莞汽車總量位居全國前十，均超過250萬輛，北京市汽車數(shù)量更是高達(dá)550萬輛，各大城市的馬路擁堵、亂停亂放等問題逐漸凸顯出來。汽車數(shù)量的快速增長導(dǎo)致人們對停車位的數(shù)量有更高的需求。然而公共場所、住宅小區(qū)停車位嚴(yán)重不足，進(jìn)一步引發(fā)停車難等問題。由于土地容量有限，停車位往往占用較多空間，這些均表明停車位的建設(shè)與發(fā)展受到了空間條件的制約。對于以上情況，我們可采用基于PLC的立體循環(huán)式停車機(jī)構(gòu)來解決。該立體停車機(jī)構(gòu)占地空間小，資源利用率高，結(jié)構(gòu)比較簡單，造價(jià)低廉，因此得到廣泛應(yīng)用。

2 基于PLC的立體循環(huán)式停車機(jī)構(gòu)及工作原理

立體循環(huán)式停車機(jī)構(gòu)把停放車輛用的各個(gè)托架按著一定的間距安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈條上，托架在豎直面內(nèi)呈橢圓形配置。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)鏈輪，鏈輪帶動(dòng)鏈條，使存車托架隨鏈條一同作循環(huán)運(yùn)動(dòng)，以此完成存取車輛的目的。圖1所示為基于PLC的立體循環(huán)式泊車機(jī)構(gòu)示意圖。

圖1 基于PLC的立體循環(huán)式泊車機(jī)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的車庫是小型的五層八車位的的立體循環(huán)式停車機(jī)構(gòu)，該立體車庫共分為五層，每一個(gè)停車位均可依靠鏈輪作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)的最下層為存取車輛的必經(jīng)層，當(dāng)某個(gè)車位需要存取車輛時(shí)，只需托架作簡單的循環(huán)運(yùn)動(dòng)使該托架位于最下層即可。本文設(shè)計(jì)的車庫可涉及多個(gè)車位的存取，位于最下層的車輛可以直接開出，對于高層中車輛的存取，是通過托架沿鏈條的循環(huán)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)最下層停有車輛時(shí)，該機(jī)構(gòu)會(huì)自動(dòng)將新的空車位轉(zhuǎn)動(dòng)到最下層。當(dāng)進(jìn)行取車操作時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將該車位沿最短路徑方向旋轉(zhuǎn)至最下層。為了實(shí)現(xiàn)效益最大化，即減少停取車時(shí)間，該電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有正反轉(zhuǎn)的功能以達(dá)到快速存取的目的。該機(jī)構(gòu)中托架的運(yùn)行是通過PLC控制系統(tǒng)完成的。在這個(gè)控制系統(tǒng)中，針對如何可以讓托架運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置，我們應(yīng)用了行程開關(guān)。行程開關(guān)分為多種，這種開關(guān)被用來限定機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置。為了能夠保證托架平移到指定的位置，所以選用滾輪式行程開關(guān)。

我們采用光電開關(guān)來判斷托架上是否停有車輛。光電開關(guān)安裝在不同的位置上具有不同的功能，從而進(jìn)一步提高了它的實(shí)用性。為了判斷車輛是否停到指定位置，我們在托架的兩側(cè)分別安裝了光電開關(guān)的接受和發(fā)射裝置。與此同時(shí)，我們在托架的對角上也安裝了光電開關(guān)，目的是為了判斷托架上是否有車輛。我們還安裝了光電開關(guān)在車位的入口兩側(cè)，這樣可以進(jìn)一步提高機(jī)構(gòu)的安全性。光電開關(guān)種類很多，在實(shí)際應(yīng)用中，一般采用對射型光電開關(guān)來判斷停車位上有沒有車以及車是否停放在指定位置。對射式光電開關(guān)的特點(diǎn)在于：靈敏度高，亮度高，功耗小，響應(yīng)時(shí)間短，使用壽命長。如果在機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程中發(fā)生意外情況，光電開關(guān)就會(huì)被遮擋，此時(shí)PLC會(huì)接收到信號，輸入發(fā)生變化，蜂鳴器就會(huì)報(bào)警，設(shè)備運(yùn)行自然就停止了。

圖2 PLC的基本結(jié)構(gòu)

圖3 控制系統(tǒng)組成框圖

3 基于PLC的立體循環(huán)式停車機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)

3.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)

PLC的基本結(jié)構(gòu)如下圖2所示，主要由CPU、電源、存儲(chǔ)器和輸入輸出接口電路等組成。中央處理單元由控制器、運(yùn)算器和寄存器三部分構(gòu)成。

3.2 立體循環(huán)式停車機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)

立體循環(huán)式停車機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)組成框圖如圖3所示，該控制系統(tǒng)主要由檢測系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、存取車系統(tǒng)組成。

（1）檢測系統(tǒng)。檢測系統(tǒng)主要用來檢測各停車所用托架是否有車以及判斷托架是否運(yùn)行到了指定位置，因此，光電開關(guān)和行程開關(guān)廣泛分布在檢測系統(tǒng)當(dāng)中，同時(shí)，檢測系統(tǒng)還起到安全的作用。

圖4 控制流程圖

圖5 存取車流程圖

（2）PLC控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)是立體循環(huán)式停車機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)的核心，它的主要功能是接收和分析計(jì)算機(jī)傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合然后做出合理的安排，再反饋到循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置去控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向以及需要轉(zhuǎn)動(dòng)托架的編號，從而完成車輛的存取操作。圖4所示為具體控制流程圖。

（3）存取車系統(tǒng)。車輛進(jìn)出口處安裝有IC卡讀卡機(jī)以識別車主身份，車主存車時(shí)，車主需進(jìn)行刷卡并按下存車鍵，此時(shí)計(jì)算機(jī)將IC卡號以及時(shí)間讀入，然后通知檢測系統(tǒng)開始查找空托架并且提供空托架對應(yīng)的編號（每個(gè)托架都對應(yīng)一個(gè)編號），通信模塊把轉(zhuǎn)向以及車位號傳輸給PLC，PLC控制系統(tǒng)再控制循環(huán)傳動(dòng)裝置把對應(yīng)的托架轉(zhuǎn)動(dòng)到入口處，車主將車開入托架，穩(wěn)定后按確認(rèn)鍵即可。車主取車時(shí)需進(jìn)行刷卡并按下取車鍵，計(jì)算機(jī)開始讀取數(shù)據(jù)并計(jì)算存車時(shí)長進(jìn)行收費(fèi)，同時(shí)將IC卡號，存取車時(shí)間等信息通過打印機(jī)打印出來，然后通信模塊把轉(zhuǎn)向以及車位號傳輸給PLC，PLC控制系統(tǒng)再控制循環(huán)傳動(dòng)裝置把對應(yīng)的托架轉(zhuǎn)動(dòng)到出口處，車主將車開離，檢測系統(tǒng)檢測到車已開離時(shí)，車庫關(guān)門。圖5所示為存取車流程圖。

4 結(jié)語

基于PLC的立體循環(huán)式停車機(jī)構(gòu)占地空間小，資源利用率高，結(jié)構(gòu)比較簡單，設(shè)計(jì)靈活性大，安全性高，可將其放置在地下車庫，小區(qū)停車場等位置，放置地點(diǎn)不受限制，其控制系統(tǒng)的核心PLC具有抗干擾性強(qiáng)，工作穩(wěn)定性高，結(jié)構(gòu)模塊化等優(yōu)點(diǎn)。因此該機(jī)構(gòu)可廣泛應(yīng)用以緩解日趨嚴(yán)重的馬路擁堵、亂停亂放、停車難等問題，可以實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)的自動(dòng)化，推動(dòng)立體停車機(jī)構(gòu)的發(fā)展。