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(diǎn)，越來越受到人們的青睞。目前市面上常見的機(jī)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(jī)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(diǎn)，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(diǎn)，本文分析了升降橫移立體停車庫的特點(diǎn)，系統(tǒng)的研究了實(shí)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(diǎn)，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(xiàn)標(biāo)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(dāng)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)等這些優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的重視，但設(shè)備制造、安裝、運(yùn)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(diǎn) </p><p>　　升降橫移

5、式立體停車庫集機(jī)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(hù)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(yùn)動到達(dá)地面層，駕駛員進(jìn)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(diǎn)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(jìn)出車升降之用。當(dāng)?shù)讓榆囄灰嫒≤嚂r，無需移動其它托盤就可直接

6、進(jìn)出車；中間層、頂層進(jìn)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(jìn)行相應(yīng)的平移處理，直到下方為空才可進(jìn)行下降和進(jìn)出車動作，進(jìn)出車后托盤再上升回到原位置。其運(yùn)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(jī)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(jī)便可實(shí)現(xiàn)車位的移動，它的主要優(yōu)點(diǎn)在于同一層的車位移動獨(dú)立，可以自由動作，并且動作時間短，縮短了存取車的時間。運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(jìn)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(shí)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(diǎn)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(jī)進(jìn)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(hù)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(yùn)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(jī)，因此對每個電動機(jī)都設(shè)有熱繼保護(hù)。當(dāng)電動機(jī)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(jī)可以通過改變線序的方法使同一個電動機(jī)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。K1閉合電機(jī)正轉(zhuǎn)，K2閉合時電機(jī)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(hù) </b></p><p>　　立體停車庫屬于大型的機(jī)械裝置，一旦出現(xiàn)故障，會造成人身傷害和經(jīng)濟(jì)損失。為了提高立體車庫的實(shí)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(dāng)車板在移動中時，一旦紅外線被遮擋，說明有人進(jìn)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(jī)界面 </b></p><p>　　設(shè)備的人機(jī)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?？傮w上完全滿足此套立體停車庫的需求。TD200C人機(jī)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(diǎn)數(shù)為67輸入，39輸出。PLC主機(jī)選用S7-200 CPU 224，I/O擴(kuò)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(jìn)行編程開發(fā)。它不但可以對PLC進(jìn)行程序的編寫和調(diào)試，還可以對TD200顯示模塊進(jìn)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(jìn)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(dá)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(hù)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(shí)用價值。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </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(shí)現(xiàn)[D].長安大學(xué),2011. </p><p>　　[2]鐘曉

19、強(qiáng).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(jī)械式三層升降橫移式立體車庫的設(shè)計[J].機(jī)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. <