李金佩,陳高麗,王 瑩,許洋洋
(鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院,河南 新鄭 451100)
我國雖然在立體車庫設(shè)施中發(fā)展迅速,但還是以機(jī)動車停放的車庫為主,非機(jī)動車的車庫很少,停車矛盾日益增加。我們借鑒機(jī)動車立體車庫的經(jīng)驗,將它應(yīng)用到電動車停車方面,解決了停車過程中電動車及車庫穩(wěn)定性、可靠性問題,使空間利用率得到了極大的提高[1]。
根據(jù)我國實際背景以及特定環(huán)境下的存取車,通過對PLC系統(tǒng)進(jìn)行程序編寫,讓傳感器和升降橫移電機(jī)互相配合,設(shè)計一套電動車智能車庫,實現(xiàn)電動車的智能立體存放,充電以及管理的功能,最后利用組態(tài)軟件,進(jìn)行模擬仿真,確??梢哉_\行。該設(shè)計可以更好的解決城市中電動車停車空間不足,亂停亂放的問題,還可以使電動車避免丟失或被盜。
該設(shè)計通過考慮實際情況,占地面積,技術(shù)難度等各個因素后,采用巷道堆垛類停車方式,車位框架為3*3結(jié)構(gòu),搭建較為簡單,但是與之配套的升降橫移裝置功能較多,有些許復(fù)雜。車庫結(jié)構(gòu)主要由車庫框架,上下固定導(dǎo)軌,門架,水平傳送底座,升降存取臺,載車板,充電板,動力裝置等構(gòu)成[2],如圖1所示。
車庫框架是通過鋼結(jié)構(gòu)焊接而成,具有較好的抗壓抗震能力,用于電動車的存放與充電。傳送底座用于水平移動至相應(yīng)位置。上下固定導(dǎo)軌的中間為門架,而升降存取臺固定在門架上,采用電機(jī)控制,用于車位上升與下降,對車輛進(jìn)行存取操作。載車板是電動車的運輸載體,保證在運送過程中保持穩(wěn)定,不側(cè)翻,與車庫內(nèi)的充電裝置配合,完成電動車的充電。
車庫通電后,根據(jù)車位傳感器判斷所有車位的狀態(tài),升降臺和傳送底座回歸初始狀態(tài)[3]。存取車流程如圖2所示:按下存車按鈕,選擇所需要停的車位,水平傳送底座和升降臺依次移動到位,伸縮桿伸出,電磁鐵通電動作,吸附載車板,縮回升降臺,移動至初始位,停車人員將電動車騎上載車板導(dǎo)向槽,并完成后輪鎖定,需要充電的話,便可將充電器和載車板插座連接好,撤離危險區(qū)域,按下繼續(xù)動作按鈕,載車板移動至原車位前方,伸縮桿伸出,將載車板歸位,電磁鐵不通電吸附,伸縮桿縮回,平臺回歸原位。在存取過程中,外圍警報燈會一直閃爍,提醒周圍人員進(jìn)行避讓,不要靠近,以免發(fā)生意外。
智能車庫的存車過程如下:當(dāng)人們需要存車時,按下存車按鈕,并選擇所需要停的空車位按鈕,通過裝置的水平和垂直移動,到達(dá)指定車位,伸縮桿伸出,電磁鐵動作,吸附載車板,將載車板移動到升降存取臺,返回初始位置,將電動車騎上載車板停好后,離開危險區(qū)域,按下繼續(xù)動作按鈕,再移動回指定車位,推入載車板,縮回伸縮桿,返回初始位置,完成存車流程;智能車庫的取車過程如下:當(dāng)人們需要取車時,按下取車按鈕,并選擇所需要取車的車位按鈕,通過裝置的水平和垂直移動,到達(dá)指定車位,伸縮桿伸出,電磁鐵動作,吸附載車板,將載有電動車的載車板移動到升降存取臺,返回初始位置,將電動車駛離載車板,離開危險區(qū)域,按下繼續(xù)動作按鈕,再移動回指定車位,推入載車板,縮回伸縮桿,返回初始位置,完成取車流程。
智能車庫軟件設(shè)計采用模塊化編程,程序由初始化模塊,存取互鎖模塊,存車模塊,取車模塊,跳轉(zhuǎn)等待模塊,警示模塊組成。PLC執(zhí)行程序時,總是順序的,由上而下的執(zhí)行,在需要存取車時,去調(diào)用存車模塊或者取車模塊的程序,并同時執(zhí)行著警示模塊。根據(jù)智能車庫的控制要求,實現(xiàn)車庫存取和可靠運行,合理的選擇控制和檢測方式,并對各個子模塊的程序進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。
當(dāng)按下復(fù)位按鈕或者設(shè)備斷電后初次來電,回歸平臺動作初始位置,完成存取車前的初始化操作。共有九個存車位,以1號車庫存車時為例,根據(jù)車庫內(nèi)的檢測光電判斷,當(dāng)此車位有車時,中間繼電器M0.2動作,常閉觸點斷開,不能進(jìn)行該車位存車;當(dāng)此車位可以停放時,中間繼電器M0.2不動作,常閉觸點正常工作,然后跳轉(zhuǎn)到存車運動過程。為防止因誤操作同時按下兩個按鈕,在1號車庫按鈕后增加其他幾個按鈕的常閉觸點,形成一種保護(hù)。存取車部分程序如圖3所示。
取車時,以1號車庫取為例,根據(jù)車庫內(nèi)的檢測光電判斷,當(dāng)此車位無車時,中間繼電器M0.2不動作,不能進(jìn)行該車位取車;當(dāng)此車位有車時,中間繼電器M0.2動作,常開觸點閉合,跳轉(zhuǎn)到取車動作過程。為防止因誤操作同時按下兩個按鈕,在1號車庫按鈕后增加其他幾個按鈕的常閉觸點,形成一種保護(hù)。
組態(tài)軟件是種面向工業(yè)自動化的通用數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控軟件,即SCADA軟件[4]。通過組態(tài)軟件,可以了解設(shè)備的運行狀況,增強(qiáng)生產(chǎn)控制能力,提高生產(chǎn)效率,減少成本的投入。企業(yè)還可以通過它對生產(chǎn)過程或狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)控,優(yōu)化管理環(huán)節(jié)。
首先,雙擊打開已經(jīng)安裝好的組態(tài)王6.55軟件,在上方菜單中選擇 “新建工程”,進(jìn)入“新建工程向?qū)А?,點擊“下一步”,創(chuàng)建新的工程文件,然后點擊“瀏覽”,然后在我的電腦上選擇新建工程所在的地址目錄,再點擊“下一步”,根據(jù)工程需要,輸入相應(yīng)的工程名稱和工程描述,點擊“完成”,完成創(chuàng)建,系統(tǒng)會彈出一個對話框,提醒用戶是否將新創(chuàng)建的工程文件設(shè)為當(dāng)前工程來使用,點擊“是”,然后就可以在工程管理器界面看到我們所創(chuàng)建的工程文件“電動車智能車庫”,PLC型號選擇“S7-200系列”。根據(jù)窗口向?qū)瓿上嚓P(guān)配置設(shè)置并進(jìn)行串口參數(shù)設(shè)置,雙擊“COM1”,在彈出對話框的“通訊參數(shù)”中,選擇相應(yīng)的波特率,數(shù)據(jù)位等參數(shù),“通信方式”為RS232,“通信超時”一般設(shè)為系統(tǒng)默認(rèn)值[5]。
在工程瀏覽器界面,點擊“畫面”,然后左鍵雙擊旁邊的新建畫面,設(shè)置畫面名稱為“電動車”。通過工具欄的繪畫工具和圖庫,在“電動車”畫面上制作電動車智能車庫示意圖,如圖5所示。畫面左側(cè)為控制臺,由急停按鈕,復(fù)位按鈕,各車位存取按鈕與指示燈組成,右側(cè)為智能車庫的簡單示意結(jié)構(gòu),由框架,電動車,載車板,門架和升降存取臺組成。
在組態(tài)王中,變量的集合形象的稱為“數(shù)據(jù)詞典”。數(shù)據(jù)詞典記錄了用戶設(shè)置的可以使用的變量的詳細(xì)信息。在數(shù)據(jù)庫中,單擊“數(shù)據(jù)詞典”,在右側(cè)出現(xiàn)的變量中繼續(xù)向下添加新的變量,完成所有的變量添加。
動畫連接是建立畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫變量的對應(yīng)關(guān)系,給圖形對象定義動畫,雙擊圖形即可彈出動畫連接對話框,進(jìn)行一些命令設(shè)置。工程設(shè)置的圖形較多,但基本上都是水平垂直移動,按下時的命令語言設(shè)置,以“2車存”按鈕為例,在按下時添加一些命令語言,執(zhí)行“2車存”的功能指令以平臺為例,它主要是以水平運動,垂直運動為主,進(jìn)行水平或垂直動畫連接設(shè)置。
在調(diào)試過程中,系統(tǒng)如果出現(xiàn)異常情況,例如按下時無反應(yīng),水平移動不到位,指示燈不能亮等,分析其造成錯誤的原因,一般是動畫連接中參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或編寫的命令語言有誤[6]。返回到開發(fā)系統(tǒng),仔細(xì)檢查修改后再次運行。經(jīng)過多次仿真測試,左側(cè)控制臺存取車、急停與復(fù)位按鈕功能正常實現(xiàn),指示燈顯示正常;右側(cè)水平垂直移動正常,距離合適。通過對各個存取車模塊,急停與復(fù)位模塊的測試,該電動車智能車庫可以正常運行,達(dá)到預(yù)期控制要求。
以存五號車庫為例,按下“5存”按鈕,便開始運動,平臺取下五號載車板,再回歸初始位置。將電動車騎上載車板,然后按下“繼續(xù)按鈕”,平臺將車存放到位,再次回歸原位,如圖4所示。
文中分析了目前非機(jī)動車停放資源有限,結(jié)合機(jī)動車智能車庫研究現(xiàn)狀,提出了一種新型的電動車存取智能立體化車庫控制系統(tǒng)解決方案。采用西門子S7-200作為控制核心,連接電機(jī)與傳感器,并對I/O口進(jìn)行分配,分析1~9車庫的存取步驟,描繪流程圖,繪制PLC的外部接線圖,設(shè)計人機(jī)交互界面,編寫運動機(jī)構(gòu)的 PLC控制程序,實現(xiàn)車庫的自動化操作,讓電動車的存取變的簡單靈活。使用組態(tài)軟件,創(chuàng)建工程文件,設(shè)計出智能車庫的監(jiān)控畫面,實現(xiàn)對運行狀態(tài)的實時監(jiān)控,完成與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信要求。在實踐中可以考慮車庫存取流程的進(jìn)一步優(yōu)化,根據(jù)使用人的使用習(xí)慣或者不同的時間節(jié)點,通過攝像頭或其他傳感器提前感知,提前進(jìn)行移動,選擇車位,節(jié)省時間。