三層升降橫移立體停車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、<p>　　三層升降橫移立體停車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　摘要：汽車的急增致使城市停車難問題不斷惡化，而作為解決城市靜態(tài)交通問題的有效措施—向空間、向高層發(fā)展的自動化立體停車設(shè)備，以其占地面積少、停車率高、布置靈活、高效低耗、性價比高、安全可靠等優(yōu)點，越來越受到人們的青睞。目前市面上常見的機械式立體停車庫有：升降橫移類、垂直循環(huán)類、多層循環(huán)類、水平循環(huán)類、平面移動類、巷道堆垛類、垂直升降類、

2、簡易升降類和汽車升降機類等9種，其中升降橫移類以其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全可靠、造價低等優(yōu)點，在國內(nèi)車庫市場占有絕對優(yōu)勢的市場份額。以此為出發(fā)點，本文分析了升降橫移立體停車庫的特點，系統(tǒng)的研究了實現(xiàn)三層升降橫移立體停車庫控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)設(shè)計要點，研究結(jié)果可為類似多層升降橫移立體停車庫控制系統(tǒng)的研究提供一定的理論依據(jù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：升降橫移；立體車庫；控制系統(tǒng)；設(shè)計研究； </p

3、><p>　　中圖分類號： S611 文獻標識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　0.引言 </b></p><p>　　城市停車要占用相當規(guī)模的土地和空間，傳統(tǒng)的單層平面停車場越來越不能滿足需求。機械式立體停車設(shè)備的應(yīng)用解決了停車難的問題，尤其是全自動化的機械式立體停車庫，在很多國家和地區(qū)都得到了快速的發(fā)展。機械式立體停車方式是全

4、自動化的停車方式，是今后停車改革的主要方向。尤其是在寸土如金的大城市，采用機械式立體停車方式，顯得尤為必要。它具有占地少、停車多、投資少、停車方式先進等這些優(yōu)點，越來越受到人們的重視，但設(shè)備制造、安裝、運行要求較高。 </p><p>　　1.三層升降橫移立體停車庫控制系統(tǒng)概述 </p><p>　　1.1 升降橫移式立體車庫系統(tǒng)特點 </p><p>　　升降橫移

5、式立體停車庫集機械、電子、信息技術(shù)于一體。它主要由主框架、載車臺、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)五大部分組成。升降橫移式立體停車庫每個車位均有托盤，所需存取車輛的托盤通過升、降、橫移運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完成存取過程。地面上布置的升降橫移立體車庫結(jié)構(gòu)特點是：一層只能平移，頂層只能升降，中間層既可平移又可升降。除頂層外，中間層和底層都必須預(yù)留一個空車位，供進出車升降之用。當?shù)讓榆囄灰嫒≤嚂r，無需移動其它托盤就可直接

6、進出車；中間層、頂層進出車時，先要判斷其對應(yīng)的下方位置是否為空，不為空時要進行相應(yīng)的平移處理，直到下方為空才可進行下降和進出車動作，進出車后托盤再上升回到原位置。其運動總原則是：升降復(fù)位，平移不復(fù)位。托盤升降由一臺電機驅(qū)動，通過鋼絲繩拖動托盤垂直升降，橫向移動借助導(dǎo)軌，也是利用一臺電機便可實現(xiàn)車位的移動，它的主要優(yōu)點在于同一層的車位移動獨立，可以自由動作，并且動作時間短，縮短了存取車的時間。運行方式分自動和手動2種，可通過開關(guān)切換，在車

7、庫正常運行時使用自動方式，在設(shè)備維修和調(diào)試時可使用手動方式。自動方式和手動方式均采用PLC控制，因此可保證設(shè)備在</p><p>　　1.2 三層升降橫移式立體車庫運行原理 </p><p>　　升降橫移立體車庫車位結(jié)構(gòu)為二維矩陣形式，可設(shè)計為多層、多列，車庫提供的總車位容量為： </p><p><b>　?。?） </b></p>

8、;<p>　　其中，為二維矩陣的行，即車庫的層數(shù)；為二維矩陣的列，即車庫的列數(shù)。 </p><p>　　由于受收鏈裝置及進出車時間的限制，車庫一般為2-4層（國家規(guī)定升降橫移式立體車庫最高層數(shù)一般不超過5層），在通常設(shè)計中以2、3層者居多。實際設(shè)計要求規(guī)定，立體車庫為3 層結(jié)構(gòu)，考慮到升降橫移式車庫本身的特點即中間層和底層必須留有一個空位，如果要設(shè)計一座能提供13個車位升降橫移式立體車庫，即，，則，

9、設(shè)計3×5立體車庫完全可滿足要求，如圖1所示。第一層和第二層都有4個停車位、1個空位，第三層有5個停車位，無空位。在存車時根據(jù)車庫的已有停車狀態(tài)選擇最佳的停車方式，同時應(yīng)考慮到一些頻繁存取的車和較長時間存取的車在車庫中的存放位置。 </p><p>　　以圖1狀態(tài)為例來說明具體過程：要把車從9號停車位移出立體車庫上，則首先應(yīng)將1、2、4、5號車橫移一個車位，即把1、2、4、5號車位上的托盤分別依次向左移

10、一個車位，9號車下降兩個車位，司機進入并開出9號車，然后將車開出車庫，之后9號車位上升復(fù)位。 </p><p>　　圖1 三層升降橫移立體車庫出車示意圖 </p><p>　　2.控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 </p><p>　　2.1 一次回路及電氣安全 </p><p>　　設(shè)備電源分為兩部分，380V動力線路和220V市電線路。每條線路在接入本設(shè)

11、備時都配備空氣開關(guān)和熔斷器，380v線路由于相序要求，增設(shè)電源保護器來防止電壓過高、電壓過低、缺相、逆相、三相電壓不平衡等對設(shè)備運行的影響?？紤]車板或傳動裝置有可能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，燒毀電動機，因此對每個電動機都設(shè)有熱繼保護。當電動機卡死時，熱繼電器動作，產(chǎn)生相應(yīng)信號給PLC，由PLC產(chǎn)生相應(yīng)動作并報警。三相電動機可以通過改變線序的方法使同一個電動機實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。K1閉合電機正轉(zhuǎn)，K2閉合時電機反轉(zhuǎn)。由于開關(guān)是由PLC控制的，在程序中設(shè)置互鎖

12、，不允許兩個開關(guān)同時閉合。 </p><p><b>　　2.2 安全保護 </b></p><p>　　立體停車庫屬于大型的機械裝置，一旦出現(xiàn)故障，會造成人身傷害和經(jīng)濟損失。為了提高立體車庫的實用性和安全性，必須考慮到可能發(fā)生的故障，并做出相應(yīng)的預(yù)防。對此，在車庫可以出入車位置的兩邊鋼架上安裝紅外線發(fā)射器和接收器。車板在移動前檢查紅外線是否被遮擋。如果被遮擋說明有車

13、超長了，系統(tǒng)將報警，并禁止一切移動操作，故障排除后，系統(tǒng)復(fù)位。當車板在移動中時，一旦紅外線被遮擋，說明有人進入，系統(tǒng)將急停，報警等待處理，復(fù)位后繼續(xù)工作。 </p><p><b>　　2.3 人機界面 </b></p><p>　　設(shè)備的人機界面使用了西門子公司的文本顯示器TD200C。TD200C支持兩行中文顯示，每行10個漢字，且可以內(nèi)置80條顯示信息；面板的4

14、/8個自定義按鍵也可以充分利用。總體上完全滿足此套立體停車庫的需求。TD200C人機界面的按鈕設(shè)置，如圖2所示。 </p><p>　　圖2 TD200C面板 </p><p>　　2.4 主控制裝置選擇 </p><p>　　經(jīng)統(tǒng)計，整套設(shè)備的輸入/輸出點數(shù)為67輸入，39輸出。PLC主機選用S7-200 CPU 224，I/O擴展為2塊EM223和3塊 <

15、/p><p><b>　　3.軟件設(shè)計 </b></p><p>　　3.1 軟件總體架構(gòu) </p><p>　　采用開發(fā)工具STEP 7 MicroWIN對PLC進行編程開發(fā)。它不但可以對PLC進行程序的編寫和調(diào)試，還可以對TD200顯示模塊進行組態(tài)。為了使程序簡化且容易修改，把整個程序分成幾個部分，通過相互的調(diào)用來完成不同的功能。主要分為：主程

16、序、故障檢測程序、車板移動程序、報警程序等。寫程序時用步進編程方式，每個功能一個模塊，整個流程如圖3所示。 </p><p>　　圖3 控制程序流程框圖 </p><p>　　3.2 車位移動子程序 </p><p>　　由于車位數(shù)不多，采用車板移動子程序設(shè)計。用戶選擇好車位號后，程序跳轉(zhuǎn)到事先編好的相應(yīng)車位移動子程序塊。子程序塊先檢測空位的位置，然后按規(guī)則移動車板

17、，使用戶需要的車板到達在中層從而存取車輛。部分子程序的梯形圖，如圖4所示。程序都是使用梯形圖開發(fā)，十分直觀且易于修改。 </p><p>　　圖4 部分程序梯形圖 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　城市停車問題事關(guān)城市的發(fā)展，是現(xiàn)代城市規(guī)劃建設(shè)和管理的重要內(nèi)容，立體車庫在現(xiàn)代生活中地應(yīng)用越來越廣，給人們的生活帶

18、來了極大的便利。本文設(shè)計的以PLC為主控制器，并采取了一系列安全保護措施的立體停車庫，能夠有效地解決城市停車難的問題，同時滿足安全性的要求，具有較好的實用價值。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]賀文華.升降橫移式立體車庫的控制研究與仿真實現(xiàn)[D].長安大學(xué),2011. </p><p>　　[2]鐘曉

19、強.多層升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].自動化應(yīng)用,2011,01:33-35. </p><p>　　[3]王子熙,李偉華.機械式三層升降橫移式立體車庫的設(shè)計[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2012,06:68-70. </p><p>　　[4]杜桂榮,彭斌,邵兵,劉振全.多層升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)[J].甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2013,01:64-66. <