曹睿華

（江蘇啟良停車設備有限公司，江蘇 無錫 214400）

機械式立體停車設備自動控制系統(tǒng)的設計探討

曹睿華

（江蘇啟良停車設備有限公司，江蘇 無錫 214400）

隨著科學技術的迅猛發(fā)展，各種各樣的控制系統(tǒng)得到逐漸的建立和完善。其中，機械式立體停車設備主要以PLC為控制的核心，是一種能夠?qū)C、光、點三者合一的停車設備。本文將對升降橫移式立體車庫的工作原理進行分析，并對智能立體車庫總體設計方案加以闡述。

機械式；停車設備；自動控制系統(tǒng)

隨著車輛數(shù)量的持續(xù)增加，停車問題逐漸加劇。在此情況下，機械式立體停車設備應運而生，在我國以迅猛的速度發(fā)展。與此同時，與之相配套的自動控制系統(tǒng)也得到了顯著的發(fā)展，并且逐漸走向成熟。

1 機械式立體車庫的簡介

立體車庫的作用很多，其中主要作用是存取和安置車輛。目前城市日益面臨停車難的問題，采用機械式立體車庫將能夠良好的解決這一問題，它具有占地面積小，空間利用率大的特點，能夠有效擴大車輛放置的容量。立體車庫的類型主要為巷道堆垛式、升降橫移式以及垂直循環(huán)式，其中應用最多的要數(shù)升降橫移式立體車庫，它具有占地面積小、操作簡單方便、結構安全穩(wěn)定以及建設周期較短的特點，因此在商場、小區(qū)等地使用廣泛。

2 升降橫移式立體車庫的工作原理

這種類型的立體車庫中主要配備了升降橫移傳動系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)以及載車板系統(tǒng)，并且每個車位中都安裝了與之相對應的載車板，升降橫移系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對其的控制，使其進行升降等操作，從而實現(xiàn)駕駛員對車輛存取的要求。如果車輛停留的位置為最底層，要想將車輛取出可以利用操作橫移來實現(xiàn)。要想取出上層車位或者下層車位中的車輛，則需要對中間層進行平衡移動騰出空間，控制載車板根據(jù)相關需要進行上升或者下降操作，從而使駕駛員可以實現(xiàn)車輛的放入或取出。電極能夠為載車板提供主要運行動力，其可以通過對鋼絲繩收縮的控制，實現(xiàn)載車板的移動操作。駕駛員若想進行車輛的存放，則在其進入車庫之前需要具有一張IC信息磁卡，通常由操作人員分發(fā)，上面對車位的具體信息有詳細的標記，駕駛員可以根據(jù)磁卡中的信息找到相應位置的車位，將車駛入之后按下確認按鈕，系統(tǒng)將獲得指令利用升降橫移進行自動化控制將車存放。

駕駛員若想進行車輛的取出，則需要在入口處上交IC磁卡并且繳納停車費用，操作人員將會利用PLC系統(tǒng)進行相應操作，當車輛到達地面時，駕駛員則可以成功將車取出。在這種立體停車庫中進行的存取車輛操作都是通過自動化控制來完成，通過PLC對托盤進行升降橫移的操作，實現(xiàn)不同層次車位上升和下降指令。

在3×3樣式的立體車庫中，第一層和第二層都具有2個停車位和1個空閑位置，在第三層中具有3個停車位，沒有空閑位置。假設圖1（a）為最原始的狀態(tài)，車庫中只存在A32一個空位，其他車位中均停放了相應的車輛，那么要想將車停放在A32位置上，將要進行以下內(nèi)容的操作。首先，將A32下層停車位中的A22以及A12移動到A33車位下層，然后將A32停車位進行下移，使其處于圖1（b）中A12車位的位置上，如圖1（c）所示，這樣駕駛員就能夠把車輛放置到A32中，利用操作系統(tǒng)將托盤還原到之前位置，如圖1（d）所示，以此來完成利用橫移等操作進行車輛停放的總體步驟。其中，圖（a）（b）（c）（d）的具體樣式如圖1所示。

圖1 3×3立體停車庫移動示意圖

3 智能立體車庫總體設計方案

3.1 功能設計

在立體車庫的功能設計中，主要依靠的是上位機的作用來實現(xiàn)對整個車庫的管控工作，對于車輛存取操作過程中對載車托盤的控制主要由PLC來完成。系統(tǒng)總線能夠?qū)崿F(xiàn)PLC與上位機之間的通信鏈接，車庫運行狀態(tài)的了解以及計算最佳車位方面的功能則由上位機來實現(xiàn)。在整個立體車庫中控制系統(tǒng)主要包括兩個方面：第一，弱電控制系統(tǒng)，它主要負責控制接觸器中的接通以及關斷功能。第二，強電控制系統(tǒng)，它主要負責載車托盤電機控制線路以及載車板的上下行程限位等部分。這種新型的立體車庫實現(xiàn)了自動化控制，打破了以往人工尋找車位的方式，利用系統(tǒng)能夠查找出空閑車位的信息，并且利用升降橫移的方式將車行駛到閑置的車位之中。

在系統(tǒng)的控制面板中設置了應急開關，在緊急情況中，可以通過按下應急開關來終止所有的電機操作，對駕駛人員以及車輛的安全提供有效的保障。但是，新型的立體車庫也并不是完美無缺的，它主要存在以下幾方面問題。第一，在車庫停車相關操作中，例如，進出、收費以及IC磁卡的制作等方面不夠完善。第二，在根據(jù)車庫具體的實際情況，進行停車位置的合理分配方面不夠智能。第三，目前還不能夠?qū)Υ鎯ο到y(tǒng)中的信息進行有效的整理，并且生成信息報表。第四，在人機界面中，不能夠有效的利用圖形處理技術檢查車庫中運轉(zhuǎn)設備的工作狀態(tài)以及顯示出設備的所處位置等。

3.2 系統(tǒng)組成部分

在整個立體車庫中，車庫的控制系統(tǒng)是其中重要的構成部分，它與機械設備的運轉(zhuǎn)狀態(tài)和安全性息息相關，并且將會對系統(tǒng)設計的智能化產(chǎn)生重要影響。因此，在系統(tǒng)設計的過程中，應該對車庫整體建設進行充分考慮，尤其是控制系統(tǒng)的運行安全以及操作系統(tǒng)的便捷性，必須要做到可靠、便捷、智能，同時還要求系統(tǒng)能夠?qū)囕v在存放與取出等狀態(tài)的相應信息進行顯示。

4 立體車庫控制系統(tǒng)的硬件及軟件設計

4.1 硬件設計

在驅(qū)動方式的選擇方面，目前主要的驅(qū)動類型有液壓驅(qū)動、一角驅(qū)動以及四角驅(qū)動等等。本文中要求立體車庫的承重不能超過2000kg，托盤和托架之間的重量應控制在1700kg左右，托盤橫移速度為0．1～0．2m/s之間，綜合以上信息，將采取一角驅(qū)動的類型進行驅(qū)動。

在選取電機的類型方面，假如用C代表減速器減速數(shù)值，E代表鏈輪外徑徑長，N代表電機輸出轉(zhuǎn)速，那么則需要電機符合NE/2C的比例在0．1～0．2kW的范圍內(nèi)。同時，如果電機屬于三項交流類型，那么其橫移電機的功率數(shù)值可以設置在0．2～0．4kW之間。在選取變頻器類型時，由于高速電機具有較小的電抗，如果高次諧波增加將會致使輸出的電流值增大，因此在選型時與普通型號相比，最好選擇容量較大的變頻器。

4.2 軟件設計

PLC應用程序的設計原則主要有以下幾個方面。第一，在進行PLC設計時應與車庫的實際相結合，使其基本能夠滿足對車庫進行控制的要求。第二，由于這種車庫要實現(xiàn)自動化操作，因此應對其系統(tǒng)性能方面應進行優(yōu)化和提升。第三，為了能夠使該類型的立體車庫得到廣泛應用，在對其系統(tǒng)進行設計時應保證具有便捷、實用的特征。第四，應樹立長遠目光，給未來進行的接口以及通信方面的改造和優(yōu)化等工作留出合適的位置。

此外，程序設計的原則有以下幾方面內(nèi)容。第一，對于該類型車庫來說，最重要的程序設計是進行存取車，這將要求其底層的停車板能夠進行左右以及水平方向的移動，這將是實現(xiàn)存取車操作的基礎。第二，當其在手動情況下時，應能夠?qū)ζ渲腥我廛囄粚嵤﹩为殕⒂煤屯Ｖ沟牟僮鳌５谌?，當其處于自動情況下時，系統(tǒng)應能夠準確的找到車庫內(nèi)車位的相關信息，自動定位出空閑車位，并且將車輸送到該車位之中。同樣，在取車時，也能夠自動找到對應的車位，將車輸送到地面上來。

4.3 車庫安全方面的設計

由于車庫屬于一種持續(xù)運作的一體化設備，隨著時間的推移，車庫中的零部件將會由于老化和磨損等原因出現(xiàn)故障，因此，在自動化控制系統(tǒng)的設計中應采取相應的措施，避免和預防故障的發(fā)生，保障車庫的運行安全。

4.3.1 對升降過程的設計

車位在上升和下降的過程中十分容易發(fā)生故障，因此，對這一問題的處理可以采用變頻控制的形式，在每個升降車位中都額外增加一個上極限限位開關和下定位開關，在程序中對其進行延時保護。

4.3.2 對停電狀態(tài)的設計

對于停電狀態(tài)下發(fā)生故障問題的預防，可以在安全掛鉤系統(tǒng)中實施得電打開、失電閉鎖的措施，這樣做能夠保障車輛在停電的狀態(tài)下不會由于鋼索斷裂發(fā)生墜落事故。此外，在自動化控制程序中加入了大量的安全連鎖，以此來保證車庫出現(xiàn)故障時，能夠進行停止，避免發(fā)生嚴重的后果。

5 結語

綜上所述，隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量得到顯著提升，汽車作為一種代步工具逐漸普及。但是，停車難的問題也隨之而來，在此情景下，升降橫移式立體車庫應運而生，它具有結構簡單、價格低廉的特點，能夠為駕駛車存取車輛提供便利的服務，已經(jīng)成為當代車庫發(fā)展的主要形式。

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[2]王東．破碎設備液壓控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計及故障診斷專家系統(tǒng)初探[D]．昆明理工大學,2012．

[3]馬建新．基于CAN總線技術的升降橫移式機械停車設備控制系統(tǒng)[D]．上海交通大學,2013．

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1671-0711（2017）10（下）-0079-02