基于PLC技術(shù)的智能車庫優(yōu)化設(shè)計

代夫富 洪晨晨 張婷婷 楊靖

摘?要：為了有效緩解日益增長的汽車保有量與目前車位少、停車難、管理差的城市車庫現(xiàn)狀之間的矛盾，本文針對實際性問題，根據(jù)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的研究成果，優(yōu)化設(shè)計了一款技術(shù)先進(jìn)、自動化程度極高的停車場智能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)將先進(jìn)的云端計算技術(shù)、自動控制技術(shù)、人工智能及PLC控制等技術(shù)有效地結(jié)合，綜合運用于停車場智能管理體系中，創(chuàng)建一種在區(qū)域性內(nèi)全方位發(fā)揮作用的準(zhǔn)時、高效率的停車智能管理體系，通過采用PLC技術(shù)對停車場存取車進(jìn)行設(shè)計，車輛的存取記錄則由云端來進(jìn)行全方位記錄，停車時長價格結(jié)算可由手機(jī)或庫外停車操作系統(tǒng)的觸摸屏進(jìn)行結(jié)算，以達(dá)到停車場智能化、高效化。

關(guān)鍵詞：PLC停車管理系統(tǒng);泊位預(yù)定技術(shù);車庫機(jī)械結(jié)構(gòu)

1 引言

本文主要研究設(shè)計的是一種基于PLC技術(shù)與智能物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的智能車庫。這種立體車庫主要是由PLC和智能物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制，利用云計算可以根據(jù)車庫現(xiàn)存車輛和車輛停放的位置，以最快的速度計算出最合適的存取車位，再利用PLC技術(shù)控制載車板將汽車送至預(yù)定車位，極大的提高了停車和取車的效率，改善車位少、停車難、管理差的城市車庫現(xiàn)狀。

2 智能車庫系統(tǒng)功能設(shè)計

2.1車位預(yù)留功能

這項功能需PLC和智能物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合實現(xiàn)，軟件需由承辦建造智能車庫方邀軟件開發(fā)公司開發(fā)與微信和支付寶合作，車主在微信小程序或支付寶城市服務(wù)中先行登記自己的車輛信息，絕對保密，系統(tǒng)將此數(shù)據(jù)上傳云端，便于車主在任何時間地點停車。車主在到達(dá)停車場前可先通過手機(jī)進(jìn)行預(yù)約停車位，5G云計算將會根據(jù)車主事先登記的車輛信息發(fā)送給PLC，PLC再根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)留出合適車主車型的停車位，預(yù)留時間為5分鐘，若車主沒在規(guī)定時間進(jìn)行停車操作，那么該預(yù)留車位便會取消，留給下一位預(yù)留的車主進(jìn)行操作。車位停取的實時信息會在網(wǎng)絡(luò)上和車庫門前的觸摸屏上顯示出來，當(dāng)然，車主也可以在車庫門前的觸摸屏上進(jìn)行實時操作，做為收費依據(jù)。

2.2 車輛停取功能

因車庫是復(fù)式結(jié)構(gòu)，相對封閉，因此車主只需將車開到指定停車道，停車道上鋪有傳輸帶。車主將車停好后，可以在手機(jī)或車庫外觸摸屏上進(jìn)行確認(rèn)停車操作，網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完成時，PLC接收信號，驅(qū)動車庫內(nèi)機(jī)械載車板與停車道上傳輸帶完美契合，傳輸帶自動將車運輸?shù)綑C(jī)械載車板上，載車板上機(jī)械固定裝置將車輛固定，平穩(wěn)安全的送達(dá)至指定停車位，同理，取車的時候車主可通過手機(jī)或觸摸屏操作，車主只需在指定的安全地帶等候即可，停車或取車時間大概1分鐘即可。

2.3 車庫控制原理設(shè)計

本文設(shè)計是基于PLC和智能物聯(lián)網(wǎng)與5G網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，來實現(xiàn)越來越智能化的停車系統(tǒng)。5G云端能存儲極大的車輛車位信息，前文所提到的預(yù)留系統(tǒng)就需要5G的云計算來進(jìn)行，云端會記錄下每輛車的出入信息，實時更新車庫里停車位是否空閑的情況，便于多位車主隨時停車。在5G和智能物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合下，無需車主決定，系統(tǒng)會根據(jù)已知車輛信息，預(yù)留好停車位，再由PLC控制車輛的存取的機(jī)械運動。車輛出入庫流程如下圖1所示。

3 智能車庫機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 主框架部分

材料選用45號鋼和2020B型號的鋁材復(fù)合搭建，基本輪廓如圖2所示。

主體鋼結(jié)構(gòu)可采用H型鋼、槽鋼、鋼板焊接成型，用高強度螺栓連接成框架結(jié)構(gòu)，具有很好的強度和剛性。為了防銹與美觀，一般在涂敷前進(jìn)行噴砂、噴丸或機(jī)械除銹等處理方法。防腐涂層一般要用底漆、中間漆和面漆;底漆跟熱浸鋅的機(jī)理是一樣的，犧牲涂層保護(hù)基材，面漆起到密封氣孔和美觀的作用。

3.2 載車板的組成

載車板是停車設(shè)備中用來存放汽車的托板，用來承載庫存車輛的運輸工具。本設(shè)計載車板采用下置橫移系統(tǒng)，上置提升系統(tǒng)式設(shè)計，采用梯形式結(jié)構(gòu)，由高強度鋁合金和波紋板相互咬合拼接成，極大避免了載車板平臺在長期工作過程中的磨損和銹蝕，一定程度上保障了用戶的生命及財產(chǎn)安全。邊梁用高強度螺栓與載車臺連接以保證的剛性與了載車板的鋼度和強度，載車臺設(shè)有阻車和限位裝置，以保證運營安全，如圖3和圖4所示。

智能車庫載車板平臺，對載車板的運行進(jìn)行了優(yōu)化，采用了數(shù)電結(jié)合的設(shè)計理念，包括傳動軸、傳動帶、傳動電機(jī)以及通過若干根轉(zhuǎn)軸和限位輔助裝置組成，所述傳動軸的兩末端還對應(yīng)設(shè)有用于嚙合至車庫車架相對應(yīng)的傳動機(jī)構(gòu)上的導(dǎo)向部件，即分別對應(yīng)設(shè)置與之配合的導(dǎo)向槽的導(dǎo)向滾輪。相比與傳統(tǒng)載車板，本設(shè)計的載車板簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，使載車板平臺在立體車庫運行過程中能穩(wěn)定行進(jìn)，提高運行效率、增加安全性、降低了制造及運行成本，載車板升降機(jī)構(gòu)能使立體停車裝置容車率提高，更便于推廣使用。

4 智能車庫管理系統(tǒng)設(shè)計

該車庫控制系統(tǒng)采用了西門子S7-200的PLC和最先進(jìn)的智能物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)和5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。本文中的PLC主要負(fù)責(zé)車庫中機(jī)械載車板的運行，計算與停車道傳動帶的精準(zhǔn)對接，在車庫用觸摸屏操作的運動一般由PLC進(jìn)行計算發(fā)送信號并實現(xiàn)。只要在5G基站信號覆蓋范圍內(nèi)，5G云端計算就能無時無刻的更新智能車庫的數(shù)據(jù)，為用戶呈現(xiàn)實時車位動態(tài)信息，5G高達(dá)10Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸率在理論上可以代替PLC的一些數(shù)據(jù)運行功能，但為了保險起見，該車庫進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)和PLC雙存儲計算方式，5G主要用于車主遠(yuǎn)程預(yù)約車位，PLC主要計算用戶在現(xiàn)場操作的數(shù)據(jù)并運行車輛存取的機(jī)械活動，PLC的作用顯而易見，要想做到高效智能，二者缺一不可。若是車庫外固定操作系統(tǒng)無多余的位置，可以用手機(jī)掃車庫外二維碼進(jìn)行登錄確認(rèn)車主車輛信息，然后進(jìn)行停取車操作。

5 小結(jié)

通過對該智能車庫的研究分析，再結(jié)合實際需要，完成了該智能車庫的各方面設(shè)計。后期用電腦進(jìn)行仿真校核，基本達(dá)成了該設(shè)計的目標(biāo)，能高效率最大化的進(jìn)行車輛的存取，實現(xiàn)極高的智能化，自動化，高效化水平。該設(shè)計基本解決了傳統(tǒng)車庫停車的難題，很大程度上減少了土地資源的浪費，且建立了更多方便快捷的停車位。

參考文獻(xiàn)

[1]?劉國海.智能化立體車庫現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2019（17）.

[2]?鄧杰.基于智能技術(shù)的機(jī)械式立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計[J].中國高新科技.2019（13）.

基金項目：滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院大學(xué)生科研項目《基于PLC技術(shù)的智能車庫優(yōu)化設(shè)計》;

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