基于PLC控制的垂直循環(huán)式立體車庫(kù)設(shè)計(jì)

王定邦，劉耀文

（吉林工程技術(shù)師范學(xué)院 電氣工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000）

近些年來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，交通行業(yè)得到了快速發(fā)展，一方面使得購(gòu)車需求居高不下，汽車保有量日益增長(zhǎng)，2018年汽車保有量繼續(xù)保持10%的高增長(zhǎng)，據(jù)公安部統(tǒng)計(jì)，2018年全國(guó)新注冊(cè)登記機(jī)動(dòng)車3172萬(wàn)輛，機(jī)動(dòng)車保有量已達(dá)3.27億輛，另一方面由于城市機(jī)動(dòng)車停車場(chǎng)布局不合理、城市中心眾多的老城區(qū)導(dǎo)致城市規(guī)劃和交通規(guī)劃不合理，停車設(shè)施嚴(yán)重不足。

1 項(xiàng)目研究背景及其目的

1.1 垂直循環(huán)式立體車庫(kù)的研究背景

如今我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速生活水平不斷提高，汽車成為每個(gè)家庭都擁有的交通工具。目前汽車數(shù)量成穩(wěn)定上升趨勢(shì)，由于汽車龐大數(shù)量以驚人速度的增長(zhǎng)量，且停車設(shè)施建設(shè)速度遠(yuǎn)滯后于汽車保有量增長(zhǎng)速度，停車位供給缺口巨大。相比于日益增長(zhǎng)的汽車保有量，我國(guó)停車位數(shù)量嚴(yán)重偏低。私家車保有量出現(xiàn)“井噴式”增長(zhǎng)，但長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)對(duì)停車場(chǎng)等問(wèn)題重視不夠，歷史“欠賬”很多，停車位缺口很大。據(jù)國(guó)家發(fā)改委此前發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，大城市小汽車與停車位的比例約為1∶0.8，中小城市約為1∶0.5，與發(fā)達(dá)國(guó)家的1∶1.3相比。我國(guó)停車位比例仍然偏低，停車設(shè)施建設(shè)有待完善。

1.2 垂直循環(huán)式立體車庫(kù)的研究目的

現(xiàn)階段我國(guó)大多數(shù)停車場(chǎng)都是為了提高土地的利用率，在一定土地面積上能更有效地存放更多的車輛，基于這個(gè)理念，提出了垂直循環(huán)式立體車庫(kù)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)垂直循環(huán)式立體車庫(kù)的目的是解決現(xiàn)在停車位少且占地面積廣、土地資源利用不充分、車輛隨意停放在道路兩邊所造成的交通堵塞、破壞城市的美觀等一系列問(wèn)題。

2 項(xiàng)目研究的意義

當(dāng)前我國(guó)大部分城市停車基本上都是大型公共停車場(chǎng)，利用的空間范圍比較大，建設(shè)需要巨大的經(jīng)費(fèi)。現(xiàn)在城市的居民區(qū)還沒(méi)有利用循環(huán)立體車庫(kù)來(lái)解決私家車的停放問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題，只能利用小區(qū)內(nèi)較小的面積來(lái)建立立體車庫(kù)，這樣能節(jié)省很多小區(qū)里狹小的空間，使占地面積最小化，利用率最大化。研究的意義如下：

2.1 空間的節(jié)省

垂直立體車庫(kù)的所需面積為一般停車庫(kù)面積的40%，并且利用率比大型停車場(chǎng)提高了70%，主要是在大型的購(gòu)物中心、學(xué)校等車流量較多的場(chǎng)所，發(fā)揮的作用非常大。

2.2 存取車方便快捷

車主不需要進(jìn)出車庫(kù)，把車停下自動(dòng)存取車，司機(jī)可在門口直接刷卡或者繳費(fèi)，從而存車或者取車，非常便捷。減少了時(shí)間的浪費(fèi)，更減少了尾氣的排放，安全無(wú)污染。

2.3 成本投資

建設(shè)方面主要是空間大小和硬件以及軟件使用，由于垂直立體車庫(kù)占地面積小，可以有效地減少了投資的費(fèi)用，并且空間利用率非常高，工作可以減少能源的損耗，減少人力的管理，降低成本。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，本車庫(kù)單個(gè)車庫(kù)需要3萬(wàn)～5萬(wàn)元，相比之下一般車庫(kù)的費(fèi)用達(dá)到10萬(wàn)元以上，由此可見(jiàn)，可以減少使用費(fèi)用。

2.4 靈活的設(shè)計(jì)

立體車庫(kù)可以單獨(dú)設(shè)計(jì)，根據(jù)地方可設(shè)在不同的位置，比如在地上、地下或者半地下，有很多的類型，有很廣的適應(yīng)性。

2.5 改善地區(qū)環(huán)境

立體車庫(kù)不僅能有效地節(jié)省停車的面積，還可以減少?gòu)U氣的排放，噪聲和土壤覆蓋面積，增加了行車流量；改善了人的環(huán)境生活，成功實(shí)現(xiàn)了人車分流，停車不占地面，增加綠化面積。

3 項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容

本項(xiàng)目是基于PLC的循環(huán)式立體車庫(kù)，全過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)存取，存取車獨(dú)立，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，容易維護(hù)，增加停車位，減緩?fù)＼囄痪o缺的壓力。

3.1 垂直循環(huán)式立體車庫(kù)的方案確定

根據(jù)現(xiàn)階段的城市的停車位數(shù)量和與多種立體式車庫(kù)進(jìn)行多次比較，從經(jīng)濟(jì)性、與城市現(xiàn)狀的契合情況還有安全性，經(jīng)過(guò)最終決策，選用垂直循環(huán)式立體車庫(kù)。

垂直循環(huán)式立體車庫(kù)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該車庫(kù)由整體框架、機(jī)械系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)三大部分組成。如圖1所示。

圖1

3.2 對(duì)于垂直循環(huán)式立體車庫(kù)的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析

利用垂直循環(huán)式立體車庫(kù)的總體功能和各個(gè)系統(tǒng)的相互聯(lián)系，對(duì)車庫(kù)進(jìn)行模型設(shè)計(jì)和各個(gè)系統(tǒng)分別分析制作。

3.3 對(duì)橋廂速度進(jìn)行建模仿真與分析

根據(jù)建模仿真計(jì)算出橋廂最佳速度，并畫出相應(yīng)的運(yùn)行曲線，將其進(jìn)行分析。

4 垂直循環(huán)式立體車庫(kù)的工作原理

該車庫(kù)的工作原理：存車時(shí)司機(jī)將車停在規(guī)定停車的位置，通過(guò)光電感應(yīng)傳感器，以及規(guī)定的位置所安放的壓力傳感器共同作用，使其機(jī)械系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)和開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)鏈條，齒輪，鏈輪等零件一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到相應(yīng)位置時(shí)經(jīng)過(guò)傳感器，傳感器發(fā)送給PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)接收到命令，反饋給執(zhí)行器，在制動(dòng)器、雙極行星減速器共同作用下，令車停在相應(yīng)的位置上。

取車時(shí)司機(jī)只需要刷卡就可以實(shí)現(xiàn)取車，刷卡時(shí)會(huì)有相應(yīng)的指令發(fā)送給PLC控制系統(tǒng)，PLC再發(fā)送給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，原理與上面流程一致，由于該車庫(kù)具有換向系統(tǒng)，利用承載汽車的圓形底盤進(jìn)行換向，所以一個(gè)車口可以進(jìn)也可以出。

自動(dòng)控制系統(tǒng)是該車庫(kù)的運(yùn)行核心，類似人的大腦一樣，由自動(dòng)收費(fèi)，自動(dòng)存取，監(jiān)控系統(tǒng)三部分組成，全部以PLC（西門子S7-200SMART系列）為中心來(lái)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。

該控制系統(tǒng)主要控制的是電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，為了保證承載汽車的底板能正常到達(dá)指定位置，可使用光電傳感器，以及行程開(kāi)關(guān)確保運(yùn)行的準(zhǔn)確性。

該控制系統(tǒng)核心PLC具有的干擾性強(qiáng)，穩(wěn)定，靈敏度高，可以進(jìn)行編程來(lái)改變運(yùn)行狀況等優(yōu)點(diǎn)。

5結(jié)語(yǔ)

該垂直循環(huán)式立體車庫(kù)是一種基于PLC控制的立體車庫(kù)，具有占地面積小，存取車輛方便、成本低、靈活的設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，其中立體車庫(kù)的外形設(shè)計(jì)及與周邊環(huán)境配套還需要進(jìn)一步考察與研究，以使其能夠和所在住宅小區(qū)渾然一體，達(dá)到既安全可靠又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。